智能电网环境下配电自动化系统优化研究

引言

与传统电力系统运行结构和控制模式不同的是，智能电网发展了全新的电网运营体系，而配电系统是联系着电源端和终端用户的中间桥梁，其自身所具备的智能化程度决定着电网的整体运行情况。传统的配电自动化系统由于存在着数据滞后、控制被动、响应慢等缺陷，不能够满足分布式电源接入、负荷随机变化、电能质量要求高等要求。为使配电自动化系统适应上述新要求，应从配电自动化系统的结构重组、通信升级、控制逻辑完善等方面入手强化配电自动化系统的功能。

一、配电自动化系统发展现状与面临挑战

1.1 系统架构演进趋势

经过了配电自动化从远程监看到智能调节的变化，目前的配电自动化是依靠电站核心的结构完成智能调节，设备以前只是用来数据采集并执行命令，并不能起到智能的调节作用。但是，在以后随着智能电网的概念提出后，设备开始分散配置，设备的功能不再局限于监测和远控而是对故障做出快速定位并报出错误信息，然后等待人员进行操作处理，主站系统则要根据电站上报的信息进行更加科学合理的指挥调度工作。所以在这种变化之下，配电自动化系统必然会朝着分布式边缘计算和云平台联合起来的多层结构进行融合。

1.2 通信基础设施的适应问题

配电网自适应化系统需要依赖通信网络的支持，由于通信设施的复杂性和不稳定性的弊端问题仍然存在，不同地区有着不同的通信制式，部分地区还在使用着低带宽高延迟的传统通信方式来传送数据，传输有误的、控制存在时延问题；另外就是通信系统的没有大数据流量调度和安全防护体系，在大量设备安装下容易导致拥塞或丢包现象的发生，使整个系统的运行不稳定。

1.3 调控方式的局限性

当前的配电自动化系统的调控策略仍然是通过设定规则调控，不能实时根据现场的实际运行数据信息采取相应调控措施，当调控中心出现突发故障、负荷变化、设备之间配合的问题时，响应不及时，调度命令的质量不高、速度较慢。另一方面，人工调控、缺少现场调控经验导致调控不到位，调控方式单一等情况下，会导致配电线路“自愈”困难，达不到真正的“自愈”。

二、智能电网环境对配电自动化的功能要求

2.1 信息互联互通能力提升

对于智能电网而言，不同层级以及不同终端间应当实现大规模联网，并且可以保证数据在上面实现高效的流通；对于配电自动化来说，必须具有信息感知、信息传输、信息融合的能力，使其可以在主站端、终端端、辅助系统的不同点之间高效地传输状态检测、设备控制以及负荷数据的信息；建设统一的数据标准及传输规约，打破信息孤岛局面，实现多种来源数据的融合处理。

2.2 快速高效的故障响应

由于在智能电网条件下要求配电系统具有更快的故障定位、隔离和恢复能力来保证供电的可靠性和稳定性，在改进后系统能在瞬间判断故障并切除故障区间的供电，并实现自身的供电路径恢复，采用智能终端协同工作方式配合历史数据以及当前状态监控信息，完成系统的自判断和控制的执行，使得系统的反应时间变短。

2.3 接入和调节分布式能源的能力

智能电网需要接入不同类型的分布式能源，例如光伏发电、风电和储能系统等，因此，对于不同种类资源，需要对配电自动化系统具有实时监控的能力以及控制能力，电力系统需能够进行功率的动态平衡，进行电压的调整与潮流的管理，防止出现反潮流的现象，发生系统震荡等情况，提高分布式能源的利用效率。同时需要采取高频次的采样和反馈来使调控更

加准确。

三、配电自动化系统的优化路径分析

3.1 建立统筹开放式的系统结构

优化配电自动化系统的架构应该以系统架构的统一性及开放性为主线，采用主站—区域控制单元—终端三级协调联动的构架形式，该构架采用了模组化的结构方式，具有较强的可拓展性和可升级性；且可通过标准化接口实现跨系统、跨层次的信息互换，同时又利用不同的设备和厂家之间的接口打破各类型源的数据壁垒，实现不同源头之间的源流对接，可以满足协调控制的需求。基于开放架构思想来建设配电自动化系统，除了能够提供平台化的接口服务于诸如智能电网、物联网技术等新技术外，还具有很好的后期维护能力以及系统的稳定运行能力，极大提升了整个系统的技术生命力和经济生命力。

3.2 推进边缘智能终端部署

边缘智能终端作为提升配电自动化控制水平的重要方式，在配电环网柜、柱上开关、变压器等关键节点上应用具备了局部智能感知及决策能力的边缘智能终端后，不需要通过主站就能实现快速响应，边缘智能终端能够实现数据采集与预处理、事件判断以及控制执行等功能，并且可以就地实现故障隔离、状态切换等工作任务，极大提高了故障响应的速度和系统的自治能力。同时，边缘智能终端之间可以互相交流，向其他边缘智能终端发送相关信息以及互相发出命令，并执行协同控制操作，分担主站的通信及计算压力，更有利于形成高效、灵活的分布控制网络结构，满足智能电网对实时性和稳定性要求的双重目标。

3.3 提升通信系统的智能化程度

高效、可靠是配电自动化系统能否正常运行的重要前提，必须充分发挥智能通信系统的作用，在此基础上开展对 5G、光纤等高速通信系统的建设工作，逐步加大投入力度，使得信息传输更加快速稳定，并且实现系统化自动调整与恢复故障，确保链路可以在复杂的环境中灵活运行，为系统的数据迁移做好准备。通信网络需要支持多级冗余及路径切换功能，以便发生故障时可以将相应的运行路径转移到备用路径上。

3.4 推动调度控制系统的智能化升级

智能调度是配电自动化系统优化的核心，提升调度控制水平必须通过算法模型和数据驱动两方面来实现；利用神经网络、深度学习等方法开展负荷曲线、潮流和故障预测，形成支撑运行状态精准控制的智能调度系统；需要系统具有动态仿真和在线优化的功能，可以随着电网的运行状况进行自我调节和自动修正；采用可视化的操作界面以及引入智能辅助决策功能，使得调控员进行判断的速度更快，更加准确；使调度从以经验为基础向以数据为导向转变，提高调度方式的效率、智能化、安全性。

结束语

随着智能电网的不断发展深化，推进配电自动化系统的优化升级，是提高电力系统工作效率的有效途径之一。首先介绍配电系统的发展现状，再阐述智能电网下对配电自动化的需求，并且提出系统架构优化、边缘智能部署、通信升级及智能调控四大实现路径，最后指出配电自动化系统的升级要实现信息化、智能化和标准化的技术融合。

参考文献

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