配电网升级

发布时间：2024-11-18 19:07

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新型电力系统中的配电系统作为连接主网与用户的桥梁，是支撑“双碳”目标实现的重要载体。近年来，随着可再生能源和多元负荷快速增长，配电系统运行面临风险增大的挑战，提升其智能化水平是应对挑战的重要举措。配电系统智能化水平的提升，对于推动新型电力系统的安全、稳定、高效、高品质运行有着巨大的应用价值。因此，必须抓住智能化水平提升的着力点，着力提升配电系统的智能化水平。

配电系统智能化应用场景与问题

配电系统智能化水平一方面体现在配电自身的应用，另一方面，作为新型电力系统的一个有机组成部分，其智能化水平也体现在输配电协同以及配用电互动的环节。

从配电系统的智能化应用来看，随着规模化新型源荷接入，源荷两端的不确定性导致配电网安全运行难度提升，“低碳—可靠—经济”目标之间的三元矛盾加大，城市配电网结构不适用未来规模化的分布式网格化发展趋势，交直流混联电网的故障处理与可靠性提升难度加大，极端灾害防御能力有限。因此，配电系统从规划设计、运行调控以及设备维护等多个方面都需要智能化手段来提升能力。

从输配电协同的智能化应用来看，随着火电等化石能源发电机组发电占比逐渐降低，规模化可再生能源发电间歇性与波动性大导致电网调度的电力电量平衡难度加大，输配协同调度对配电系统的灵活调节与及时响应能力提出更高要求，输配协同的调度安全运行亟待取得突破。输配电协同的关键在于如何通过智能化手段提升配电系统的灵活性评估以及快速响应等方面的能力。

从配用电互动的智能化应用来看，随着用户端不同分布式电源与多元类型负荷调节特性时空差异大、交互过程复杂，分布式电源与负荷功率能量的动态匹配困难，用户端功率反送、电压双向越限、电能质量的电压暂降与谐波等问题突出，用户端的灵活资源调控手段缺乏，配用互动的高品质供电安全运行亟待取得突破。配用电互动的关键在于通过智能化手段提升用户端资源聚合以及重要客户保供等多方面的能力。

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冀北唐山供电公司利用无人机巡检配电线路。

配电系统智能化提升的着力点

智能化提升的基础是配电系统数字化建设的成效，数字化建设水平依赖于配电设备智能化所提供的基础信息与测控点数据质量的支撑，而智能化应用的效果取决于建立在数字化平台基础之上的配电分析优化软件的应用效果。

配电系统的数字化建设提升。配电系统智能化应用的基础是对其相关数据的采集、处理与分析，并实现与调度、用电等其他信息的系统集成。对于这些工作，电网企业经过多年的系统建设与维护，已经取得了较好的成效。但是，为了支撑智能化应用，在现有的信息集成基础上还需针对应用进行进一步提升。数字化基础平台为适用智能化应用，有两个方面需要进一步改进与提升：

一是支撑数字孪生配电网的数据基础建立。数字孪生通过物理系统与数字孪生体的闭环交互，不仅可同步、完整、可靠地监测配电网实时运行状态，通过孪生推演还可以准确评估极端灾害下系统安全风险发展态势和发现系统薄弱环节，生成有效的防灾和恢复策略。对于数据基础，不仅需要现有的实时数据和相关基础信息，还需要建立不同应用场景下的不同时间尺度的仿真推演的数据集，并实现与现有数据的关联与映射。

二是适用人工智能（AI）配电应用训练样本集的构建。AI算法真正能发挥出应用效果的前提是需要针对特定应用场景构造大量有效的训练样本集。现有数据平台的相关历史数据需要经过进行数据预处理、特征工程、标记样本、划分数据集等工作，同时还可以利用模拟数据和实验数据进行训练样本集的补充，然后才能用于训练人工智能模型。

配电设备的智能化提升。配电设备的智能化提升包括智能监测、远程控制、故障诊断、预测维护、能耗优化等功能的提升。通过先进传感技术、智能算法、工业物联网以及软件定义技术的应用实现设备智能化管理，提高运行效率和可靠性。配电设备适用智能化应用，有两个方面需要进一步改进与提升：

一是配电一二次融合设备的技术升级。配电一二次融合设备在技术集成度提高、优化能效、减少人工维护成本等方面具有广泛的应用价值。但是，配电一二次融合设备中一次设备生命周期远大于二次设备。这个问题可以在高精度、长寿命传感技术以及软件定义自动化终端等方面寻求突破。

二是具有可扩展性的配电自动化终端设备技术（XTU）应用与升级。配电自动化终端是配电网实现监控功能的设备基础。现有的配电自动化终端针对特定应用开发，造成同一个节点上有多种类型的终端设备，现场安装与使用不方便。具有可扩展性的XTU终端是一个好的解决方案，可以通过添加扩展模块实现功能的逐步扩展，增加设备的灵活性和性能。XTU技术可以在高性能芯片、高实时操作系统、高实时响应总线、软件定义以及AI赋能等方面寻求技术升级与突破。

配电分析优化软件的应用。配电数字化建设为配电分析优化提供了平台基础，真正能发挥这些数据的价值要通过配电分析优化软件的应用效果来实现。配电分析优化软件可以实现三个功能，即配电系统自身的优化分析、输配电协同、配用电互动的优化分析。

配电系统的优化分析软件主要用于配电系统规划决策支持分析、配电系统源荷综合预测、设备状态早期预警、系统运行风险评估、故障诊断与智能处理、能效分析与运行优化决策等方面，帮助提高配电网的运行效率、可靠性和安全性，优化电网能耗和成本。

输配电协同的智能化应用软件功能包括：输配电协同的安全分析与评估、输配电系统的保护协同策略分析、配电网格可调节潜力分析与实时响应性能评估等。配用电互动的智能化应用软件功能包括：用户用电行为特征与画像分析、虚拟电厂决策支持分析、重要用户供电保障分析与能效优化等。

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