电网的安全、可靠、经济运行。 (2)低碳经济的需要 智能配电网一方面通过改造传统配电一次设备（包括配电线路、开关、变压 器等)降低配电网自身的损耗，另一方面通过加强需求侧管理合理安排负荷，减 少负荷峰谷差，提高电能利用效率。 (3)更高供电可靠性的要求 随着人们生活水平的日益提高，对供电可靠性提出了更高的要求。对配电故 障的快速切除和快速恢复供电提到了一个新的高度。智能配电网可实现在复杂网 架下的快速故障处理和恢复，使停电时间大大缩短，供电可靠性再上一个台阶。 (4)更高电能质量的需求 随者国内高、精、尖技术产业的飞速发展，对电网的电能质量提出了更高的 要求。例如大量的谐波可能会造成某一批高端产品的质量问题，因此电能质量是 优质供电的重要考核指标。智能配电网可以更好的监测配电网的电能质量分布情 况，可以综合评估配电网电能质量问题带来的影响，可以采取各种智能装备对电 能质量进行抑制和治理，对重要用户可提供优质的定制电力。 (5)经济发展的需求 随着新农村建设、城镇化进程的加快、第三产业尤其是商业和居民生活用电 持续以超过两位数的增幅的快速增长，配电网的支撑能力亟待加强 智能配电网的科学配电网规划、经济合理的运行调度机制，智能化的故障恢 复和处理能力，多种能源的接入互补可以为经济发展提供更好的电力支撑，以最 合理的投资满足电力需求。 (6)防灾减灾的需要 自然灾害对电力系统造成的破坏越来越引起关注，发生的频率和程度加重， 尤其在配电网产生的后果更为严重，直接关系到人民群众的生产生活。 传统配电自动化面对特殊自然灾害时调控能力明显力不从心。智能配电网则 能很好地实现“孤岛”情况下的配电网运行调度，可以确保重要负荷的正常工作。 四、智能配电网关键技术 (1)分布式自愈 自愈含义。故障预防：在线监视与诊断电网运行状态，及时发现并消除事故 5/116
电网的安全、可靠、经济运行。 （2）低碳经济的需要 智能配电网一方面通过改造传统配电一次设备(包括配电线路、开关、变压 器等)降低配电网自身的损耗，另一方面通过加强需求侧管理合理安排负荷，减 少负荷峰谷差，提高电能利用效率。 （3）更高供电可靠性的要求 随着人们生活水平的日益提高，对供电可靠性提出了更高的要求。对配电故 障的快速切除和快速恢复供电提到了一个新的高度。智能配电网可实现在复杂网 架下的快速故障处理和恢复，使停电时间大大缩短，供电可靠性再上一个台阶。 （4）更高电能质量的需求 随着国内高、精、尖技术产业的飞速发展，对电网的电能质量提出了更高的 要求。例如大量的谐波可能会造成某一批高端产品的质量问题，因此电能质量是 优质供电的重要考核指标。智能配电网可以更好的监测配电网的电能质量分布情 况，可以综合评估配电网电能质量问题带来的影响，可以采取各种智能装备对电 能质量进行抑制和治理，对重要用户可提供优质的定制电力。 （5）经济发展的需求 随着新农村建设、城镇化进程的加快、第三产业尤其是商业和居民生活用电 持续以超过两位数的增幅的快速增长，配电网的支撑能力亟待加强。 智能配电网的科学配电网规划、经济合理的运行调度机制，智能化的故障恢 复和处理能力，多种能源的接入互补可以为经济发展提供更好的电力支撑，以最 合理的投资满足电力需求。 （6）防灾减灾的需要 自然灾害对电力系统造成的破坏越来越引起关注，发生的频率和程度加重， 尤其在配电网产生的后果更为严重，直接关系到人民群众的生产生活。 传统配电自动化面对特殊自然灾害时调控能力明显力不从心。智能配电网则 能很好地实现“孤岛”情况下的配电网运行调度，可以确保重要负荷的正常工作。 四、智能配电网关键技术 （1）分布式自愈 自愈含义。故障预防：在线监视与诊断电网运行状态，及时发现并消除事故 5／116
隐患。故障恢复：故障发生后，快速切除并隔离故障，避免影响电网的安全运行 与供电质量，或将故障的影响降至最小。自愈的衡量标准。不影响配电网安全运 行，避免或减少用户的故障损失。故障自愈的作用。提高供电质量，减少停电次 数（包括短时停电次数），减少停电时间，减少电压骤降影响 配电网故障自愈控制研究内容。1)在线监测。故障预警。2)小电流接地故 障自愈控制。接地电流自动补偿，故障选线与定位。3)短路故障自愈控制。继 电保护：切除故障元件。馈线自动化：故障定位、故障隔离与自动恢复供电。计 划孤岛/微网供电 (2)微网技术 光伏电池 -0工 插感负益 一热负荷 PCC 微型燃气轮机 可中断负荷 可调节负荷 配血 血 燃料电池 图1典型微电网结构 徽网(Micro Grid):指接有分布式电源的配电子系统。独立型，并网型 既可并网运行亦可独立运行。微网是一个预先设计好的孤岛，能够在主网脱离后 正常运行。徽网的作用。1)提高供电可靠性。2)更好地发挥分布式电源（分布 式发电与储能装置)的作用。3)更好地进行需求侧管理。典型微电网结构如图 1所示。 (3)虚拟发电厂 虚拟发电厂的概念。 微观角度：虚拟发电厂是通过先进信息通信技术和软件技术，实现分布式电 源的聚合和协调优化，作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管 6/116
隐患。故障恢复：故障发生后，快速切除并隔离故障，避免影响电网的安全运行 与供电质量，或将故障的影响降至最小。自愈的衡量标准。不影响配电网安全运 行，避免或减少用户的故障损失。故障自愈的作用。提高供电质量，减少停电次 数（包括短时停电次数)，减少停电时间，减少电压骤降影响 配电网故障自愈控制研究内容。1）在线监测。故障预警。2）小电流接地故 障自愈控制。接地电流自动补偿，故障选线与定位。3）短路故障自愈控制。继 电保护：切除故障元件。馈线自动化：故障定位、故障隔离与自动恢复供电。计 划孤岛/微网供电 （2）微网技术 图 1 典型微电网结构 微网（Micro Grid）：指接有分布式电源的配电子系统。独立型，并网型： 既可并网运行亦可独立运行。微网是一个预先设计好的孤岛，能够在主网脱离后 正常运行。微网的作用。1）提高供电可靠性。2）更好地发挥分布式电源（分布 式发电与储能装置）的作用。3）更好地进行需求侧管理。典型微电网结构如图 1 所示。 （3）虚拟发电厂 虚拟发电厂的概念。 微观角度：虚拟发电厂是通过先进信息通信技术和软件技术，实现分布式电 源的聚合和协调优化，作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管 可中断负荷 可调节负荷 微网络主 分离器 光伏电池 敏感负荷 A B C PCC 热负荷 分割器 （断路器） 潮流 控制器 微型燃气轮机 燃料电池 6／116
理系统。 宏观角度：虚拟发电厂在电力系统和市场中充当类传统电厂的角色。 一个虚拟发电厂可以由不同类型发电机组成，如风力涡轮机发电机、太阳能 电池、水力发电站以及生物质供能的热电混合站等，但它的调度对象主要是可随 时启动并且功率可调节的分布式电源，如热电联产微型燃气轮机、应急供电柴油 发电机组以及各种分布式电源等。对于风能、太阳能发电等可再生能源发电来说， 其输出具有不确定性，且一般需要在具备条件时让其足额发电，因此不能对其进 行有效地调度。虚拟电厂与徽网的区别如图2所示 微网 VPP 设计理念 口自下而上，强调“自治 口自上而下，强调“参与 口元件的整合 口软件和技术 口并网模式孤岛模式 通行模式 口并网模式 口并网特性/孤岛特性 通行特性 日电的行性 图2虚拟电厂与微网的区别 (4)定制电力技术 定制电力技术产生的背景如图3所示。定制电力技术解决的问题主要有：1) 无功补偿。2)谐波抑制。3)电压暂态故障及中断。 电能质受到影响 击用电的 型医方城等 降和短时断电 军工位大医 图3定制电力技术产生背景 7/116
理系统。 宏观角度：虚拟发电厂在电力系统和市场中充当类传统电厂的角色。 一个虚拟发电厂可以由不同类型发电机组成，如风力涡轮机发电机、太阳能 电池、水力发电站以及生物质供能的热电混合站等，但它的调度对象主要是可随 时启动并且功率可调节的分布式电源，如热电联产微型燃气轮机、应急供电柴油 发电机组以及各种分布式电源等。对于风能、太阳能发电等可再生能源发电来说， 其输出具有不确定性，且一般需要在具备条件时让其足额发电，因此不能对其进 行有效地调度。虚拟电厂与微网的区别如图 2 所示 图 2 虚拟电厂与微网的区别 （4）定制电力技术 定制电力技术产生的背景如图 3 所示。定制电力技术解决的问题主要有：1） 无功补偿。2）谐波抑制。3）电压暂态故障及中断。 图 3 定制电力技术产生背景 7／116
(5)高级配电自动化 高级配电自动化主要包括以下内容：1)系统的监视与控制。2)配电系统管 理功能。3)与用户的交互（如负荷管理、量测和实时定价）。 五、智能配电网智能装备 配电自动化终端。配网自动化系统一般由下列层次组成：配电主站、配电子 站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端(FTU、DTU、TTU等)和通信 网络。配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于110kV/35kV变电站，子站 负责与所辖区域DTU/TTU/FTU等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间 通信。 配电舟物化终站-下U 配电白动化终端-DTU 配电白动化终端-D 智能一体化环网用 开关拒在线且测装 护装 电压电流组合式至感器 电境型故障指示器 架空型故障指示器 图4智能配电网的智能装备 开闭所终端设备(DTU):DTU一般安装在常规的开闭所、户外小型开闭所 8/116
（5）高级配电自动化 高级配电自动化主要包括以下内容：1）系统的监视与控制。2）配电系统管 理功能。3）与用户的交互(如负荷管理、量测和实时定价)。 五、智能配电网智能装备 配电自动化终端。配网自动化系统一般由下列层次组成：配电主站、配电子 站（常设在变电站内，可选配）、配电远方终端（FTU、DTU、TTU 等）和通信 网络。配电主站位于城市调度中心，配电子站部署于 110kV/35kV 变电站，子站 负责与所辖区域 DTU/TTU/FTU 等电力终端设备通信，主站负责与各个子站之间 通信。 配电自动化终端- -FTU 配电自动化终端-DTU 配电自动化终端-DTU 配电自动化终端- -TTU 智能一体化环网柜 智能通信设备 开关柜在线监测装置 保护装置 电压电流组合式互感器 电缆型故障指示器 架空型故障指示器 图 4 智能配电网的智能装备 开闭所终端设备（DTU）:DTU 一般安装在常规的开闭所、户外小型开闭所、 8／116
环网柜、小型变电站、箱式变电站等处进行开关监控。馈线终端设备(FTU): FTU是装设在馈线开关旁的开关监控装置。配变终端设备(TTU):TTU监测并 记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔1~2分钟 计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、 无功电能等运行参数。智能一体化环网柜、智能通信设备、开关柜在线监测装置、 保护装置、电压电流组合式互感器、电缆型故障指示器、架空型故障指示器等智 能装备如图4所示 智能配电网的其他智能装备主要有：1)智能无功补偿设备：包括静态同步 补偿器、静态串连同步补偿器等，常用于快速动态无功补偿，根据需要对输出容 性或感性无功进行连续平滑调节。2)动态电压恢复器：是带有储能装置（系统） 的串联补偿装置，当发生电压凹陷与短时中断时，DVR能在几个毫秒内将故障 处电压恢复到正常值，用于一切UPS应用的场合，性价比高于UPS。3)有源电 力滤波器：可动态抑制谐波、补偿无功，相对于无源LC滤波器只能被动吸收固 定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功 的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵销负载中 相应电流，对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。 六、分布式能源接入智能配电网的关键性问题 (1)分布式电源接入智能配电网的必要性 将分布式能源接入智能配电网具有十分重要的意义，能够改善因发电能源不 稳定导致的供电质量问题，同时形成与大电网互为储备的智能联网系统。 由于可持续能源当地利用的环保性和经济性，分布式电源系统在我国电力系 统中的发展呈现上升趋势。然而，独立式的分布式能源系统的输出能源严重受到 当地发电能源质量的制约，供电质量上存在明显的不稳定性，这对电力市场的正 常交易与电网的稳定运行造成了较大的影响。此外，由于电能不可大量储存，独 立运行的分布式能源系统很有可能因输出电能质量的问题，造成附近重要负荷的 用电质量下降，甚至出现停电的问题。 为了解决独立的分布式能源系统的输出能源不稳定问题，大量的实践研究表 明，应当将分布式能源接入智能配电网以并网运行。这相当于整合了多个分布式 能源系统，可以降低分布式能源系统的电气量的扰动对电网的冲击。当配电网内 9/116
环网柜、小型变电站、箱式变电站等处进行开关监控。馈线终端设备（FTU）： FTU 是装设在馈线开关旁的开关监控装置。配变终端设备（TTU）：TTU 监测并 记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔 1～2 分钟 计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、 无功电能等运行参数。智能一体化环网柜、智能通信设备、开关柜在线监测装置、 保护装置、电压电流组合式互感器、电缆型故障指示器、架空型故障指示器等智 能装备如图 4 所示。 智能配电网的其他智能装备主要有：1）智能无功补偿设备：包括静态同步 补偿器、静态串连同步补偿器等，常用于快速动态无功补偿，根据需要对输出容 性或感性无功进行连续平滑调节。2）动态电压恢复器：是带有储能装置（系统） 的串联补偿装置，当发生电压凹陷与短时中断时，DVR 能在几个毫秒内将故障 处电压恢复到正常值，用于一切 UPS 应用的场合，性价比高于 UPS。3）有源电 力滤波器：可动态抑制谐波、补偿无功，相对于无源 LC 滤波器只能被动吸收固 定频率与大小的谐波而言，APF 可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功 的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵销负载中 相应电流，对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。 六、分布式能源接入智能配电网的关键性问题 （1）分布式电源接入智能配电网的必要性 将分布式能源接入智能配电网具有十分重要的意义，能够改善因发电能源不 稳定导致的供电质量问题，同时形成与大电网互为储备的智能联网系统。 由于可持续能源当地利用的环保性和经济性，分布式电源系统在我国电力系 统中的发展呈现上升趋势。然而，独立式的分布式能源系统的输出能源严重受到 当地发电能源质量的制约，供电质量上存在明显的不稳定性，这对电力市场的正 常交易与电网的稳定运行造成了较大的影响。此外，由于电能不可大量储存，独 立运行的分布式能源系统很有可能因输出电能质量的问题，造成附近重要负荷的 用电质量下降，甚至出现停电的问题。 为了解决独立的分布式能源系统的输出能源不稳定问题，大量的实践研究表 明，应当将分布式能源接入智能配电网以并网运行。这相当于整合了多个分布式 能源系统，可以降低分布式能源系统的电气量的扰动对电网的冲击。当配电网内 9／116