与用户互动也是SDG区别于传统配电网的重要特征之一主要体现在两个方面：一是应用智能电能表，实行分时电价、动态实时电价，让用户自行选择用电时段，在节省电费的同时，为降低电网高峰负荷作贡献；二是允许并积极创造条件让拥有分布式电源（包括电动车）的用户在用电高峰时向电网送电。6）对配电网及其设备进行可视化管理。SDG全面采集配电网及其设备的实时运行数据以及电能质量扰动、故障停电等数据，为运行人员提供高级的图形界面，使其能够全面掌握电网及其设备的运行状态，克服目前配电网因“盲管”造成的反应速度慢、效率低下问题.对电网运行状态进行在线诊断与风险分析，为运行人员进行调度决策提供技术支持。7）更高的资产利用率。SDG实时监测电网设备温度、绝缘水平、安全裕度等，在保证安全的前提下增加传输功率，提高系统容量利用率；通过对潮流分布的优化，减少线损，进一步提高运行效率，在线监测并诊断设计的运行状态，实施状态检修，以延长设备使用寿命。8）配电管理与用电管理的信息化。SDG将配电网实时运行与离线管理数据高度融合、深度集成，实现设备管理、检修管理、停电管理以及用电管理的信息化。三、配电网所面临新的发展需求智能配电网面临的新的发展需求主要包括分布式能源接入、低碳经济、供电可靠性、高电能质量、经济发展、防灾减灾等多个方面。（1）分布式能源接入的需要面对短时的电力负荷高峰和人们对供电质量和可靠性的高要求，建设远离负荷中心的大电厂，就应付电力负荷高峰而言相当不经济，而对可靠性和供电质量来说，也无优势可言。分布式发电以其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点与大电网联合运行，给现代电力系统运行与控制带来巨大的变化随着大量太阳能、风能等分布式能源接入配电网，对配电网潮流、拓扑分析、电能质量产生了重大影响，给配电网的安全运行带来了极大的挑战。传统的配电自动化模型、控制策略已不能满足对大量分布式能源的接入和管理，而作为智能配电网重要组成部分的微网技术可以很好地解决分布式电源的灵活接入，实现配4 /116
与用户互动也是 SDG 区别于传统配电网的重要特征之一主要体现在两个方 面:一是应用智能电能表，实行分时电价、动态实时电价，让用户自行选择用电时 段，在节省电费的同时，为降低电网高峰负荷作贡献;二是允许并积极创造条件 让拥有分布式电源(包括电动车)的用户在用电高峰时向电网送电。 6）对配电网及其设备进行可视化管理。 SDG 全面采集配电网及其设备的实时运行数据以及电能质量扰动、故障停 电等数据，为运行人员提供高级的图形界面，使其能够全面掌握电网及其设备的 运行状态，克服目前配电网因“盲管”造成的反应速度慢、效率低下问题.对电网运 行状态进行在线诊断与风险分析，为运行人员进行调度决策提供技术支持。 7）更高的资产利用率。 SDG 实时监测电网设备温度、绝缘水平、安全裕度等，在保证安全的前提下 增加传输功率，提高系统容量利用率；通过对潮流分布的优化，减少线损，进一 步提高运行效率;在线监测并诊断设计的运行状态，实施状态检修，以延长设备 使用寿命。 8）配电管理与用电管理的信息化。 SDG 将配电网实时运行与离线管理数据高度融合、深度集成，实现设备管理、检 修管理、停电管理以及用电管理的信息化。 三、配电网所面临新的发展需求 智能配电网面临的新的发展需求主要包括分布式能源接入、低碳经济、供电 可靠性、高电能质量、经济发展、防灾减灾等多个方面。 （1）分布式能源接入的需要 面对短时的电力负荷高峰和人们对供电质量和可靠性的高要求，建设远离负 荷中心的大电厂，就应付电力负荷高峰而言相当不经济，而对可靠性和供电质量 来说，也无优势可言。分布式发电以其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特 点与大电网联合运行，给现代电力系统运行与控制带来巨大的变化. 随着大量太阳能、风能等分布式能源接入配电网，对配电网潮流、拓扑分析、 电能质量产生了重大影响，给配电网的安全运行带来了极大的挑战。传统的配电 自动化模型、控制策略已不能满足对大量分布式能源的接入和管理，而作为智能 配电网重要组成部分的微网技术可以很好地解决分布式电源的灵活接入，实现配 4／116
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，配电网的支撑能力函待加强。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）微网技术光伏电池口敏感负荷分割器（断路器）TTT微网络主AEH→热负荷分离器血PCC微型燃气轮机++可中断负荷0TTT潮流控制器HTT可调节负荷TTT血燃料电池图1典型微电网结构微网（MicroGrid）：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。虚拟电厂与微网的区别如图2所示微网VPP设计理念口自上而下，强调“参与”口自下而上，强调“自治构成条件口元件的整合口软件和技术运行模式口并网模式/孤岛模式口并网模式运行特性口并网特性/孤岛特性口常规电的特性口DSO衡量配网运行特性图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。电能质量受到影响精密仪器的用电需求大量非线性负荷、大E精密实验仪器、某些型冲击性用电备的投新型医疗器械等入等对电能质量敏感的用户的需求电压暂降和短时断电半导体制造业、生产的影响自动控制系统、商业高科技园区、大型医以及通信、计算中心、院、军工单位等金融系统等图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智能一体化环网柜开关柜在线监测装置口ARARAAORAAPAP智能通信设备保护装置60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
（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