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基于物联网技术探讨城区配电网改造中的发展

发表时间：2021/5/13 来源：《中国电力企业管理》2021年2月作者：胡晓丽

[导读] 结合物联网发展，针对配电网在改造和建设中的发展情况，详细分析了对配电网改造的具体要求，并提出了配电网建设的发展趋势。

荆门市盛和电力勘测设计有限责任公司胡晓丽

【摘要】结合物联网发展，针对配电网在改造和建设中的发展情况，详细分析了对配电网改造的具体要求，并提出了配电网建设的发展趋势。
【关键词】规划；物联网；不停电
        0导言
        随着我国经济的不断发展，用电量也在不断增加。然而，迅速增长的负荷和供电区域内的供电可靠性却成了突出矛盾。2015年以来，国家对配电网建设改造改造工作做了一系列安排部署。
        1物联网和配电物联网
        1.1物联网
        物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
        2017年以来，工信部、发改委、教育部等，分别颁布了《信息通信行业发展规划物联网分册（2016-2020年）、《关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》《教育信息化2.0行动计划》等等行业政策，极大推动了物联网在智慧城市、智能汽车、智能家居、智慧教育等领域的深入应用[1]。
        现阶段，全球物联网进入产业落地加速与网络监管整治并重阶段。受新冠肺炎疫情影响，市场规模增长预期下调，但整体向好趋势不变。伴随5G商用进程加快、NB-IOT规模部署，物联网与人工智能、大数据等融合创新加速，同时设备连接增加驱动边缘计算需求增长，车联网、工业互联网、智慧医疗等应用场景进一步深化[2]。
        1.2配电物联网[3]
        配电物联网是传统工业技术和物联网技术深度融合产生的一种新型电力网络形态，通过配电网设备间的全面互联、互通、互操作，实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用，满足配电网精益化管理需求，支撑能源互联网快速发展，是新一代电力系统中的配电网。
        2城区配电网发展情况
        2.1配电网规划问题
        城市建设速度加快，用电负荷不断增加，而变电站的建设由于受到城市土地的限制，使配电网络电源点跟不上用电负荷中心的发展形势。当电力线路的出线路径与城市的建设规划相冲突时，采用架空导线受到环境条件的限制，而采用地下电缆，也会受到施工及投资等方面的限制，出现无法施工的情况。
        2.2配电网结构问题
        配电网建设有时为了急于解决用电短缺问题，而将线路进行简单的T接，从而使电网结构更加复杂，环网联络节点增多，继电保护无法配合，运行操作比较麻烦，增大了出现事故的可能性。
        2.3配电网停电问题
        当配电网发生故障造成断电时，无法精准定位，配网一线班组人员需通过人工方式来查找故障所在，然后隔离故障区域，恢复非故障区供电[4]。这一过程耗时长，少则几十分钟，多则若干个小时，不仅故障区用户无法用电，非故障区用户也要遭受长时间的“受累停电”。
        3配电网改造要求和发展趋势
        配电网要发展，不是在原址上进行重新规划和建设，是在原来的基础上进行改造，不能认为改造就是简单更换设备和线路，或者进行线路T接。为了达到建成合理的配电网络的目的，设备上要质量可靠，技术要先进，运行维护要简单，供电上要安全可靠，经济上要合理，并且要符合能源节约及环境保护要求。

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        3.1系统性的规划理念
        对于规划电网，预测网供负荷时，需考虑直供用户、自发自用负荷、变电站直降负荷、分布式电源接入等因素。将配电网作为一个整体系统规划，以满足层级间的协调配合、空间上的优化布局和时间上的合理过渡[5][6]。
        10kV公用线路重载，但主变负荷却并为重载？是否需要层层满足N-1?可能是线路负荷分布不均，专线用户占用间隔资源。
        地区整体容载比合理，但变电站轻载、重载问题共存？可能是负荷与电源布局的结构性矛盾。
        建设初期单线单变，不满足N-1？建设初期容载比偏高，主变轻载？需要考虑电网建设时序与全寿命周期投资成本的平衡。
        3.2配网不停电作业
        客户年平均停电时间小于1小时是衡量电网企业是否达到世界一流水平的核心指标，也是最关键、完成难度最大的指标。2018年上半年供电可靠性排名前十的城市分别为佛山、东莞、深圳、广州、厦门、上海、北京、南京、乌鲁木齐、扬州[7]。2018年前三季度，深圳供电局配网不停电作业达10657次，为去年同期5倍，不停电作业率87%，合计减少客户平均停电时间3.89小时/户。
不停电作业在减少停电时间，提高供电可靠性方面发挥了重要作用。将作业人员、生产车辆、设备等集中统一管理，实现配网不停电作业的专业化、规范化管理，提升效率。加大不停电作业在日常消缺、运维方面的应用。
        2019年，全国50个主要城市供电可靠性继续保持较高水平，平均供电可靠率为99.931%，用户平均停电时间为6.04小时/户，用户平均停电频率为1.49次/户。其中，上海、深圳、厦门的用户平均停电时间低于1小时/户[8] 。
        3.3故障“自愈”
        故障“自愈”是城市配电网走向智能化的一种基本能力，目的是实现不间断供电，从而提升整个城市的供电可靠率。故障“自愈”就是通过对配电网进行自动化改造，当故障发生时，由配电自动化系统根据故障信息自动定位故障区间，确定故障和负荷转供策略，通过遥控相应开关恢复非故障区间供电，缩小停电影响范围。
        配电网获得故障“自愈”能力，涉及硬件和软件两方面改造。硬件方面，按照城市配电网建设规划，城区10千伏线路要完成由放射状向环网“拉手”的改造，城市核心区由简单环网结构向双环网的改造，并加装故障指示器、自动控制终端等实时监测和控制设备；软件方面，建成集数据汇集、分析研判、自动控制功能的配电自动化系统，所有10千伏线路控制和监测装置均接入到该系统。
若进一步升级配电网故障“自愈”能力，推进配电设备物联网建设，可将故障“自愈”能力进一步延伸至供电“最后一公里”——每个居民小区内的每一座单元楼。届时，当供电发生异常时，每一户家庭将可以实时获得有关情况。
        同时配电网设备运行状态检测手段也将不断丰富，可以利用世界一流的局部放电、红外成像、电缆智能卫士等带电检测技术，在保证居民正常用电的同时，实时掌控设备的运行状况，发现故障风险提前通过带电作业方式进行维修或更换，确保居民停电感知的进一步降低。
        4.结论
        打造配电物联网生态系统，能源互联、信息互联、设备互联，服务人民美好生活。
参考文献
[1]2017-2018年中国物联网发展年度报告
[2]2019-2020年中国物联网发展年度报告
[3]配电物联网技术发展构想
[4]配电网故障定位技术
[5]DL/T5729-2016配电网规划设计技术导则
[6]DL/T599-2016中低压配电网改造技术导则
[7]2018年上半年全国主要城市用户供电可靠性指标
[8]2019年全国电力可靠性指标