智能電網(wǎng)與配電管理信息系統(tǒng)

1、智能電網(wǎng)與配電管理信息系統(tǒng) 摘要：論述了配電管理系統(tǒng)作為電力配電系統(tǒng)智能環(huán)節(jié)在電力配電系統(tǒng)中的重要作用，分析了其主要架構(gòu)與當(dāng)前配電管理系統(tǒng)的不足，提出了智能電網(wǎng)理論在配電管理系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)框架。關(guān)鍵詞：配電管理系統(tǒng)，智能電網(wǎng)，agent系統(tǒng)smart grid and the power distribution management system abstract: the importance of power distribution management system as smart component in power distribution system was discuss

2、ed，its main structure and its drawback was analysised, smart grid s realized structure in power distribution system was brought forth.key words: power distribution management system, smart grid, agent system0引言 電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、配電三大系統(tǒng)組成，近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化的智能程度越來越高，發(fā)電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的上游單位，相對(duì)獨(dú)立，處于主導(dǎo)

3、地位，因此對(duì)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化的研究主要集中在發(fā)電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)，而處于配電用電環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)智能化則成果較少。事實(shí)上，作為電力系統(tǒng)末端的供配電系統(tǒng)，其運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性以及其供電效能直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的電網(wǎng)品質(zhì)和供電性能，而其電網(wǎng)品質(zhì)和供電性能，則由其配電自動(dòng)化系統(tǒng)的性能決定，該配電自動(dòng)化系統(tǒng)在供配電系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的地位。配電自動(dòng)化是指利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、計(jì)量、控制以及管理等有機(jī)的結(jié)合在一起，改進(jìn)供用電質(zhì)量、滿足用戶需求。在企業(yè)供配電智能化方面，也有一些成果出現(xiàn)，如文獻(xiàn)1把lonworks技術(shù)應(yīng)用于配電自動(dòng)化中的遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)

4、采集與控制，文獻(xiàn)2利用高級(jí)語言開發(fā)了變配電站監(jiān)控軟件，文獻(xiàn)3則設(shè)計(jì)了由負(fù)荷預(yù)測(cè)、網(wǎng)架規(guī)劃以及決策知識(shí)庫組成的半結(jié)構(gòu)化的配電網(wǎng)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)，文獻(xiàn)4建立了多智能體的電網(wǎng)監(jiān)控與指揮調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)上大量運(yùn)行設(shè)備的工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，文獻(xiàn)5給出了配電網(wǎng)電力生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和mis+gis的應(yīng)用，文獻(xiàn)6在配電管理系統(tǒng)中引入了智能agent。這些研究從配電網(wǎng)的監(jiān)控、保護(hù)、計(jì)量、控制以及管理等方面進(jìn)行了積極的探索，總得趨勢(shì)是智能因素的引入與管理控制一體化。從電網(wǎng)的整體性能出發(fā)，近些年來，智能電網(wǎng)的研究在國內(nèi)外受到廣泛的關(guān)注，如何在智能電網(wǎng)的框架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)配電智能化，是一個(gè)有益的課題，本文

5、就是從智能電網(wǎng)的核心思想出發(fā)，構(gòu)建企業(yè)配電決策支持系統(tǒng)。1智能電網(wǎng) 智能電網(wǎng)是在近些年來信息技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)生了深刻變革，用戶對(duì)電力供應(yīng)的可靠性與運(yùn)行效率等要求越來越高的背景下，由美國電力行業(yè)率先提出，以期建成一個(gè)高效低耗、低投資、安全靈活的電力系統(tǒng)。歐盟也迅速開始了對(duì)于智能電網(wǎng)的技術(shù)研究。1.1智能電網(wǎng)的定義智能電網(wǎng)是在2001年由美國電科院(epri)提出來的，其核心定義為：一個(gè)由眾多自動(dòng)化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)、有效和可靠的方式實(shí)現(xiàn)所有的電網(wǎng)運(yùn)作：具有自愈功能；快速響應(yīng)電力市場(chǎng)和企業(yè)業(yè)務(wù)需求；具有智能化的通信架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力

6、服務(wù)。歐洲在2005年成立了“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇”，對(duì)歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了研討，其對(duì)智能電網(wǎng)的定義為：一個(gè)可整合所有連接到電網(wǎng)用戶所有行為的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，以有效提供持續(xù)、經(jīng)濟(jì)和安全電能。其特性表現(xiàn)為以客戶為中心、支持分布式和可再生能源的接入；通過面向服務(wù)的架構(gòu)、高級(jí)自動(dòng)化和分布式智能，實(shí)現(xiàn)更可靠、安全的電力供應(yīng)、負(fù)荷和電源的本地交互與靈活的電網(wǎng)運(yùn)用。1.2 智能電網(wǎng)的主要特征美國智能電網(wǎng)的主要特征根據(jù)美國電力科學(xué)院對(duì)于智能電網(wǎng)的定義描述為：（1） 自愈能力：智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)能預(yù)測(cè)系統(tǒng)問題并進(jìn)行即時(shí)應(yīng)對(duì)，以避免或者減少斷電和電壓不穩(wěn)定等供電質(zhì)量問題。（2） 安全識(shí)別與自我保護(hù)能力：智能電

7、網(wǎng)對(duì)于人為或者外來因素的侵害能自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行自我保護(hù)。（3） 子系統(tǒng)即時(shí)并網(wǎng)能力：智能電網(wǎng)支持分散的各種類型的子系統(tǒng)以“即插即用”的方式接入。（4） 用電設(shè)備智能化管理：智能電網(wǎng)將使得用戶通過能源管理系統(tǒng)更好的管理其用電設(shè)備或者裝置。（5） 低成本高效能：最低成本發(fā)電，最高效能輸電，最優(yōu)結(jié)構(gòu)配電一起構(gòu)成一個(gè)低成本高效能的系統(tǒng)。 歐盟智能電網(wǎng)的主要特征則表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1） 靈活性：滿足用戶多樣化的電力需求；（2） 易接入性：保證所有用戶都可接入電網(wǎng)，特別是可再生能源和高效、清潔的本地發(fā)電；（3） 可靠性：提高電力供應(yīng)的可靠性與安全性；（4） 經(jīng)濟(jì)型：對(duì)能源管理進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，以提高電網(wǎng)品質(zhì)。1

8、.3我國對(duì)于智能電網(wǎng)的研究 我國電力界對(duì)于智能電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)更傾向于美國國家電網(wǎng)的定義，認(rèn)為智能電網(wǎng)是以包括發(fā)電、輸電、配電和用電各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對(duì)象，把新型的電網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電全系統(tǒng)信息的智能交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用。其特征主要表現(xiàn)為：自愈、安全，經(jīng)濟(jì)，清潔，能適應(yīng)未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要。1.4智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)智能電網(wǎng)的建設(shè)涉及到6個(gè)技術(shù)領(lǐng)域：（1） 靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；（2） 開放、標(biāo)準(zhǔn)、集成的通信系統(tǒng)；（3） 高級(jí)計(jì)量體系和需求側(cè)管理；（4） 高級(jí)電力電子設(shè)備、超導(dǎo)和儲(chǔ)能技術(shù)；（5） 先進(jìn)的決策輔助系統(tǒng)。 在智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)中，決策輔助系統(tǒng)

9、定義了配電自動(dòng)化與智能電網(wǎng)的關(guān)系，其內(nèi)容包含智能調(diào)度技術(shù)、廣域防護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)以及高級(jí)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。2配電管理系統(tǒng)配電管理系統(tǒng)(power distribution management system(dms)是從變電、配電到用戶用電的配電監(jiān)視、控制和管理的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。dms一般來說，由配電scada系統(tǒng)、饋線自動(dòng)化（fa）、設(shè)備管理（am/fm/gis）等功能子系統(tǒng)組成，根據(jù)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中運(yùn)行的性質(zhì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，一個(gè)傳統(tǒng)的dms結(jié)構(gòu)圖如圖1所示圖1 傳統(tǒng)dms結(jié)構(gòu)模型傳統(tǒng)dms的各個(gè)子系統(tǒng)彼此獨(dú)立，為了把這些子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互集成，文獻(xiàn)6提出了

10、多agent系統(tǒng)dms模型，在該系統(tǒng)中，dms的多agent系統(tǒng)模型分為實(shí)時(shí)agent模型與非實(shí)時(shí)agent模型，實(shí)時(shí)agent模型采用分布式結(jié)構(gòu)，包括：采集agent、工況agent、控制agent；非實(shí)時(shí)agent模型涉及到的應(yīng)用內(nèi)容復(fù)雜，信息量大，因此采用智能agent，具體包括：工作管理agent、輔助決策agent、客戶服務(wù)agent、故障管理agent、設(shè)備管理agent、地理信息agent。實(shí)時(shí)agent的數(shù)據(jù)來源于scada系統(tǒng)和部分饋線自動(dòng)化系統(tǒng)；任務(wù)管理agent實(shí)現(xiàn)各agent之間的協(xié)調(diào)，并與外界進(jìn)行交互。圖2 多agent系統(tǒng)dms模型多agent系統(tǒng)dms模型中，由于

11、智能agent的引入，使得配電系統(tǒng)具有了智能的特點(diǎn)，但從智能電網(wǎng)的定義角度分析，多agent系統(tǒng)dms模型中僅僅實(shí)現(xiàn)了用電設(shè)備智能化管理，電網(wǎng)的自愈能力、安全識(shí)別與自我保護(hù)能力以及子系統(tǒng)即時(shí)并網(wǎng)能力并未實(shí)現(xiàn)。3基于智能電網(wǎng)的配電管理系統(tǒng) 未來智能配電管理系統(tǒng)應(yīng)該是智能電網(wǎng)的重要組成部分，該系統(tǒng)可以通過自愈技術(shù)在系統(tǒng)故障情況下快速恢復(fù)對(duì)停電區(qū)域的供電，同時(shí)保證供電質(zhì)量滿足要求。這樣的系統(tǒng)首先需要大量智能電表與快速可靠的繼電保護(hù)、雙向通信網(wǎng)絡(luò)、故障隔離與供電恢復(fù)、安全穩(wěn)定控制等系統(tǒng)的支持。智能電表不局限于終端用戶，可以支持系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、故障響應(yīng)等功能；雙向通訊網(wǎng)絡(luò)能把近于實(shí)時(shí)的電表信息與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信

12、息交換、故障隔離與供電恢復(fù)系統(tǒng)也就是網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)，它與安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)融合成為統(tǒng)一的自動(dòng)化系統(tǒng)。基于以上硬件以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，一個(gè)功能完善的智能配電信息系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上就成為可能，其功能主要表現(xiàn)在：首先能滿足由用戶直接參與的智能需求側(cè)管理方面的要求；其次能夠滿足用戶與配電系統(tǒng)運(yùn)營間雙向營銷的需求；再就是具有配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、自愈等智能決策功能，具有知識(shí)庫與推理機(jī)的多agent系統(tǒng)dms模型接口如圖3所示。圖3 多agent系統(tǒng)dms智能模型4結(jié)論 智能化是電力系統(tǒng)未來建網(wǎng)的必然趨勢(shì)，采用多智能體agent技術(shù)，建立配電管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的集中監(jiān)控，在故障情況下迅速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，是當(dāng)前電網(wǎng)設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能，本文在傳統(tǒng)dms系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，論述了配電管理系統(tǒng)的智能模型，該模型對(duì)于當(dāng)前電網(wǎng)改造升級(jí)設(shè)計(jì)具有重要的意義。參考文獻(xiàn)1周長勇，張曉冬.lonworks技術(shù)在配電自動(dòng)化應(yīng)用j.信息技術(shù)，2004，28(4).21-232王志平，劉紅東，余松森，毛娟.delphi在變配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用j.2004,1:47-493周新娟，吳捷.配電網(wǎng)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)j.廣東電力，2007,20(6):37-404 王勇，陳新，王瑛，崔洪剛.基于多智能體的電網(wǎng)監(jiān)控與指揮調(diào)度集成系統(tǒng)j，2006,2