基于电力物联网的配电网规划研究

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电业》2020年3月9期   作者:黄世杰
[导读] 随着现代通信技术的发展,大带宽、低时延、广覆盖的现代网络覆盖越来越广,工业互联成为可能,大量智能设备接入系统
        摘要:随着现代通信技术的发展,大带宽、低时延、广覆盖的现代网络覆盖越来越广,工业互联成为可能,大量智能设备接入系统,通过智能终端设备可采集整个电力系统的运行数据,再对采集的数据进行系统的处理和分析,实现对电网运行诊断、优化和预测,保证供电充裕度、优化电力资源配置,从而从本质提升电网规划水平。
        关键词:智能设备;物联网;数据;规划;
        前言
        现阶段,我国城市化进程进一步加快,城市地区的快速发展势必会导致电力资源的需求量大幅增加,因此,配电网作为城市重要的基础设施之一,必须要给予更高的重视。传统的配电网本质上是一种被动的配电网,我国过去电网的发展是以安全供电为重心的,其运行、控制和管理模式都是被动的。由大型发电厂生产的电力,流经输电网,再通过配电网送到用户,其线路潮流多为单向。完善的配电网不仅可以有效推动城市地区的经济发展,同时也可以保障城市居民的正常生活用电,反之如果城市配电网存在缺陷,就会影响城市的发展以及人们的生活。在新时期,研究城市配电网存在的问题,并加以改善,推动城市配电网的完善是电力企业迫切需要解决的问题。
        一、城市配电网规划以及建设现状问题
        1.配电网规划以及建设缺乏前瞻性
        自改革开放以来,我国经济发展迅速,城市化进程不断加快,这就要求配电网等基础设施也要加快规划建设速度,但是一方面由于我国在电力设施建设方面发展历史较短,缺乏相关的经验;另一方面是我国城市地区发展速度较快,这就导致在配电网的规划以及建设方面需要具备一定的前瞻性,否则建设的速度永远跟不上发展的需求。而当前的现实是,在城市配电网规划以及建设方面对于城市的发展速度估计不足,缺乏前瞻性,造成了极大的资源浪费。
        2.对配电网电力负荷估算不科学
        目前,导致城市地区配电网电力负荷不断增大的原因主要包括两个方面,其一是城市在发展过程中规模不断扩大,城市居民不断增加,从而导致对电力资源的需求量不断增加,这必然会使得配电网电力负荷增加。其二是电力资源作为现阶段的清洁资源之一,在当前环境问题日益恶化以及国家倡导节能降耗、建设环境友好型社会的情况下,电力资源成为了首选,同时电器设备也不断多元化,导致用电量不断增大,从而增加配电网电力负荷。如果在规划以及建设城市配电网的过程中没有考虑到这一问题,势必会增加配电网在后期运行过程中的故障率。
        3.电源点配置不科学
        从当前城市配电网规划以及建设的现状来看,在电源点的配置方面缺乏科学性,对于配电网的整体掌控能力比较薄弱。很多电源点在设置时未能充分考虑到城市的发展以及电力需求情况,这就导致部分电源点在超负荷运行,而部分电源点未能有效发挥作用,甚至于部分电源点由于城市中心转移导致其基本失去作用。这种情况就导致城市地区的用电需求无法有效得到满足,影响城市经济发展以及人们的生活用电。
        4.当前配电网系统规划存在的问题
        当前配电网存在以下方面的问题:(1)基础数据难以收集整理。电力系统是最复杂的物理系统之一,具有地理位置分布广泛、实时平衡、实时运行从不停止、重大故障瞬间扩大等特点,这些特点决定了电力系统运行时产生的数据数量庞大、种类丰富。客观情况下数据采样点不足,收集难度大,数据体量庞杂,难以整理。(2)配电网系统效率低。从规划建设思路考虑,配电网可靠不出事,容载比高,要求满足N-1或N-1-1。供电安全问题往往是敏感的问题,所以考虑可靠性多一些,系统效率低。(3)规划模块化方案应用不足。模块化方案大大减少了规划设计、建设改造工作量,扩展性比较高,运行方式也较为固定,对调度有利。无论是新加坡的花瓣式、法国的三环网,都是该思路的体现。模块化的配网系统的供电能力分析是非常清晰的,不管是上级电网,还是同级电网转供,都可以通过一个网格清楚体现。


        二、新时期城市配电网的规划及建设的基本思路
        1.综合考量各方面影响因素
        在进行城市配电网规划建设时,要综合考量当前城市的实际情况以及未来的发展方向,使配电网规划具有一定的前瞻性,可以满足城市长期发展过程中的用电需求。首先,需要分析当前城市的各方面用电需求,合理规划配电网结构,确保各区域的正常用电。其次,要对城市已有的配电设施进行筛选,对其中可以改造利用的部分加以利用,这样可以有效降低建设成本。此外,要根据当前城市发展的情况预测未来一段时间内城市发展的方向与趋势,在规划配电网时保留一定的空间,以便后续进行优化。
        2.科学预测配电电力负荷
        经过实践证明,如果配电网电力负荷预测误差过大会对城市配电网规划建设产生不良影响。若预测电力负荷过大,就会导致在规划建设过程中盲目扩张,导致配电网规划建设投资过大,对于电力企业而言,无疑会增加建设成本,降低收益;若对电力负荷预测过小,就会导致配电网无法有效满足城市的用电需求,影响城市的发展。因此,在规划建设配电网之前,必须要科学的对城市当前以及未来一段时间内的电力负荷进行科学预测,寻找其中的平衡点,在保障城市用电需求的基础上,合理规划建设配电网络,避免出现资源浪费或者供电不足的情况,既要保障城市的发展,同时也要考量电力企业的收益。
        3.科学配置电源点
        从当前城市配电网电源点配置的情况来看,其显然不够科学合理,对于资源的利用效率不高,同时也导致配电网的故障率有所增加,影响了人们的正常生产生活用电。鉴于此,在规划建设城市配电网时,可以从以下两方面考量,一是电源点的分布要考量到城市在未来一段时间内的用电情况,要对未来的负荷进行预测;二是电源点的分布要考虑各区域的均匀分布,使各电源点的负担平衡,从而降低故障率,提高使用率。
        三、智能设备的广泛应用将可实现的功能
        1.电网数据可视化?
        在智能电网中,分析包括调度、输配电、发电和用户信息等大数据,通过软件实现实时可视化运算分析,可以全面完整地展示电网运行状态中每一个细节,为管理层提供辅助决策支持和依据。
        2.电网负荷趋势预测?
        通过大数据分析电网负载的历史数据和实时数据,展示全网实时负载状态,可以预测电网负载变化趋势。并通过综合性的管理,提高设备的使用率,降低电能损耗,使得电网运行更加经济和高效。
        3.设备故障趋势预测
        通过大数据分析电网中故障设备的故障类型、历史状态和运行参数之间的相关性,预测电网故障发生的规律,评估电网运行风险,可以实现实时预警,让技术人员提前做好设备维护和检查工作。
        四、基于物联网的配电网规划研究
        要提升电网结构必须向两个方向努力,一是电网结构必须要清晰,就配电网规划设计思路而言必须要推选模块化设计。二是为满足人民美好生活用能需要,应准确、迅速地感知电网状态,促进服务体验更友好。电网能实现停电自动判断,故障精准定位,主动派发工单,跟踪抢修轨迹,回传抢修情况,提升协同效率和服务质量。通过停电信息主动通知、可视化抢修等主动服务,为客户带来更优质、智慧的管家式服务。
        结束语
        随着我国电力能源需求量的逐渐增大,风力发电被逐步应用到电力供应中,其发电比例在整个电力系统中所占比例逐步增大,但是由于电网故障的问题而使得电压下降严重,直接影响电力能源的供应,这就需要结合实际情况总结出切实可行的解决措施,从而可以促进低压穿越技术的创新与发展,使得电力供应及时、稳定。
        参考文献:
        [1]康利平,王绍钧,叶海龙.浅析城市配电网规划理论研究与应用,信息系统工程,2016
        [2]李健,马彬,张植华等.基于网格的城市配电网优化规划方法研究,南方能源建设,2015
        [3]沈一民.基于莆田配电网规划组网模式的中压配电网规划组网原则及建设探索,科学与信息化,2016
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