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
接入可再生能源分布式电源时，通常需要在网内配备储能系统以适应不同时段峰谷负荷的变化，从而充分发挥可再生能源的持续性。由此，当配电网以外的区域出现故障时，智能电网可以自动调整为分布式电源系统的独立运行模式，单独为配电网内的重要负荷提供用电服务。这不仅保障了网内的电能质量，还进一步改善了重大用户的供电可靠性问题。此外，智能配电网系统还可依托分布式能源系统提供电网辅助性服务，如黑启动和外送电能。综上所述，分布式能源系统的并网接入将改变配电网的运行特性和结构：对于配电网来说可以平衡局部节点的功率波动，对于分布式能源系统自身而言又可以优化能量调度，使得新形成的电力系统具备更高的自控性。并网运行的分布式可再生发电系统与电网互为储备，能够充分发挥可再生能源的经济性而又弥补其来源的不稳定性。因此，将分布式电源以微网形式接入到配电网中是电网智能化发展的必经之路，具有重大的社会经济效益。（2）智能配电网中分布式电源接入的关键问题与对策智能配电网所要求的技术指标主要如下：配电数据采集与监控自动化（SCADA）、馈线自动化（feederautomation，FA）、变电站自动化（substationautomation，SA）和配电管理自动化（distributionmanagementautomation，SDA）。智能配电网以实现分布式能源的经济安全接入并发挥各地方的最大潜力为目标。为了实现该目标，需要解决智能配电网下的一系列关键问题，包括配电网运行的控制与保护、配电网能量输出的优化调度、优化需求互动响应和配电网电能质量检测与治理等多个方面。1）配电网的控制与保护智能配电网接入分布式可再生能源的主要特点，是在大电网的稳定支撑下，能够利用原有电网进行协调控制与保护。与非智能化的电力系统相比，分布式能源系统的容量较小，通过逆变电路的方式并网，在运行过程中存在一定的时变性。此外，智能电网内的电力电子设备种类不一，各种清洁能源运行有着截然不同的条件，导致配电网的运行控制与保护问题变得复杂。为此，应当将以下两个方面的控制保护问题纳入稳定运行配电网的首要任务中。频率与电压的稳定性问题。分布式清洁能源的离网与接入甚至是微小扰动都会造成配电网的电压波动，保证配电系统在不同工况和运行模式下频率和电压的10/116
接入可再生能源分布式电源时，通常需要在网内配备储能系统以适应不同时段峰 谷负荷的变化，从而充分发挥可再生能源的持续性。由此，当配电网以外的区域 出现故障时，智能电网可以自动调整为分布式电源系统的独立运行模式，单独为 配电网内的重要负荷提供用电服务。这不仅保障了网内的电能质量，还进一步改 善了重大用户的供电可靠性问题。此外，智能配电网系统还可依托分布式能源系 统提供电网辅助性服务，如黑启动和外送电能。 综上所述，分布式能源系统的并网接入将改变配电网的运行特性和结构：对 于配电网来说可以平衡局部节点的功率波动，对于分布式能源系统自身而言又可 以优化能量调度，使得新形成的电力系统具备更高的自控性。并网运行的分布式 可再生发电系统与电网互为储备，能够充分发挥可再生能源的经济性而又弥补其 来源的不稳定性。因此，将分布式电源以微网形式接入到配电网中是电网智能化 发展的必经之路，具有重大的社会经济效益。 （2）智能配电网中分布式电源接入的关键问题与对策 智能配电网所要求的技术指标主要如下：配电数据采集与监控自动化 （SCADA）、馈线自动化（feeder automation，FA）、变电站自动化（substation automation，SA）和配电管理自动化（distribution management automation，SDA）。 智能配电网以实现分布式能源的经济安全接入并发挥各地方的最大潜力为目标。 为了实现该目标，需要解决智能配电网下的一系列关键问题，包括配电网运行的 控制与保护、配电网能量输出的优化调度、优化需求互动响应和配电网电能质量 检测与治理等多个方面。 1）配电网的控制与保护 智能配电网接入分布式可再生能源的主要特点，是在大电网的稳定支撑下， 能够利用原有电网进行协调控制与保护。与非智能化的电力系统相比，分布式能 源系统的容量较小，通过逆变电路的方式并网，在运行过程中存在一定的时变性。 此外，智能电网内的电力电子设备种类不一，各种清洁能源运行有着截然不同的 条件，导致配电网的运行控制与保护问题变得复杂。为此，应当将以下两个方面 的控制保护问题纳入稳定运行配电网的首要任务中。 频率与电压的稳定性问题。分布式清洁能源的离网与接入甚至是微小扰动都 会造成配电网的电压波动，保证配电系统在不同工况和运行模式下频率和电压的 10／116
稳定是加强智能电网的首要任务。运行模式的自动切换。智能电网一般具有联网运行和独立运行两种模式，不同模式切换时由于电气量的迅速变化，容易造成解列等问题。因此，需要将模式切换时的工作重心放在故障筛查上，以稳定完成自同期并网和解列的关键性操作技术。2）配电网能量输出的优化调度分布式能源使用了本地多种易于获取的环保能源（风能、太阳能、潮汐能等），并输出形式不一的复合产品（电、冷、热等）。分布式能源接入智能配电网后，能量输出具备一定的时变性和不确定性，必须采取合适的调节方式，以完成对配电网内各种能量输出的经济调度，提高能源利用效率。配电网的能量管理模式主要分为集中式调度法和分布式调度法两类。集中式调度法。智能配电网的主要任务便是调度大量的资源，对于传统的集中式调度法而言，协调无处不在的海量分布式资源是一项非常艰巨的任务，因为它面临着几项技术难题和制度的障碍，包括：①随着用户数增加而显著增加的维数导致的计算困难和计算成本的提高；②随着规模增加而导致的区域和调度中心之间沉重的通信负担：③要以高保真度维护整个系统的数据十分困难；④无法进行区域级别的独立操作；③集中式优化算法需要知道每个消费者的隐私细节，这使得保护消费者隐私在信息不对称的情况下很难实现。分布式调度法。与集中式调度法相比，分布式优化调度只需要少量的用户信息，更易于保护消费者的个人隐私。此外，分布式优化调度可以将大规模的消费者集群模型分解成一系列的子问题，随后这些更易进行处理和计算的子问题模型能够以独立和并行的方式进行解决，这将大大提高整个调度过程的效率。因此，分布式优化调度策略作为一种更优良的调度方法正逐渐被智能化的系统所采用。集中调度模式由上层中央能量管理系统和底层分布式电源、负荷等就地设备控制器组成，两层之间要求双向通讯。分散控制模式中，微网内能量优化的任务主要由分散的设备层控制器完成，每个设备层控制器的主要功能并不是最大化该设备的使用效率，而是与微网内其他设备协同工作，以提高整个微网的效能。集中调度模式技术上相对成熟，目前应用得也较为广泛，但距离真正实现微网运行11 / 116
稳定是加强智能电网的首要任务。 运行模式的自动切换。智能电网一般具有联网运行和独立运行两种模式，不 同模式切换时由于电气量的迅速变化，容易造成解列等问题。因此，需要将模式 切换时的工作重心放在故障筛查上，以稳定完成自同期并网和解列的关键性操作 技术。 2）配电网能量输出的优化调度 分布式能源使用了本地多种易于获取的环保能源（风能、太阳能、潮汐能等）， 并输出形式不一的复合产品（电、冷、热等）。分布式能源接入智能配电网后， 能量输出具备一定的时变性和不确定性，必须采取合适的调节方式，以完成对配 电网内各种能量输出的经济调度，提高能源利用效率。配电网的能量管理模式主 要分为集中式调度法和分布式调度法两类。 集中式调度法。智能配电网的主要任务便是调度大量的资源，对于传统的集 中式调度法而言，协调无处不在的海量分布式资源是一项非常艰巨的任务，因为 它面临着几项技术难题和制度的障碍，包括：①随着用户数增加而显著增加的维 数导致的计算困难和计算成本的提高；②随着规模增加而导致的区域和调度中心 之间沉重的通信负担；③要以高保真度维护整个系统的数据十分困难；④无法进 行区域级别的独立操作；⑤集中式优化算法需要知道每个消费者的隐私细节，这 使得保护消费者隐私在信息不对称的情况下很难实现。 分布式调度法。与集中式调度法相比，分布式优化调度只需要少量的用户信 息，更易于保护消费者的个人隐私。此外，分布式优化调度可以将大规模的消费 者集群模型分解成一系列的子问题，随后这些更易进行处理和计算的子问题模型 能够以独立和并行的方式进行解决，这将大大提高 整个调度过程的效率。因此，分布式优化调度策略作为一种更优良的调度方 法正逐渐被智能化的系统所采用。 集中调度模式由上层中央能量管理系统和底层分布式电源、负荷等就地设备 控制器组成，两层之间要求双向通讯。分散控制模式中，微网内能量优化的任务 主要由分散的设备层控制器完成，每个设备层控制器的主要功能并不是最大化该 设备的使用效率，而是与微网内其他设备协同工作，以提高整个微网的效能。集 中调度模式技术上相对成熟，目前应用得也较为广泛，但距离真正实现微网运行 11／116
的优化还有很大的挖掘潜力3）配电网需求互动响应的优化智能配电网将开放互动作为重要特征，为了实现信息的多向互动和建立不同类型互动的新模式，需要构建一套更为完善的电力市场体系。用户实现与智能电网互动的主要方式是需求响应（demandresponse，DR），需求侧响应作为实现系统各环节协调发展与交互的重要手段，一方面能够帮助大量的用户主动参与资源配置和系统运行，节省电网的监视成本，另一方面可以满足需求多样化的市场发展，改善用户体验。分布式能源作为一个独立的能源接入系统，包含了电力生产的传输和交易两大方面。因此，智能电网的任务并不能局限于接入分布式能源和并网，更应该改善作为需求侧的用户协调交互工作，从而提供智能化的能源服务。4）配电网的电能质量检测与治理在配电网中，分布式电源的间歇式启停和功率变化，都会给用电侧带来波形畸变和电压实际值波动的质量问题；分布式能源系统中的电源通常采用电力电子装置实现控制，会造成大量的谐波污染。值得一提的是，由于单相负荷和分布式电源在配电网中的影响，三相系统的不平衡水平异常增大。因此，很有必要对分布式电源接入配电网后的电能质量进行实时监测。目前用于改善电网电能质量的电力电子装置包括无源滤波器和有源滤波器。近些年来，随着静止无功补偿装置（SVC)等高性能电力电子元件的普及和研究，谐波治理等电能质量优化技术正在快速发展。参考材料：[1]陶若冰,徐红丽.虚拟电厂供电可靠性管理策略研究及评估[]电力需求侧管理,2022,24(04):36-41[2]罗凯.分布式能源接入智能配电网的关键性问题[].中阿科技论坛(中英文),2021(09):108-111[3]段璐琪.智能配电网技术在配电网规划中的具体应用[].科技创新与应用,2020(34):145-146[4]李嗣明.智能配电网优化调度技术研究及应用[C]/.2020年配电网数字化智能化提升专题交流会论文集.,2020:48-51[5]杨阳.智能配电网的技术规划应用[1].集成电路应用,2020,37(09):114-11512 / 116
的优化还有很大的挖掘潜力。 3）配电网需求互动响应的优化 智能配电网将开放互动作为重要特征，为了实现信息的多向互动和建立不同 类型互动的新模式，需要构建一套更为完善的电力市场体系。用户实现与智能电 网互动的主要方式是需求响应（demand response，DR），需求侧响应作为实现系 统各环节协调发展与交互的重要手段，一方面能够帮助大量的用户主动参与资源 配置和系统运行，节省电网的监视成本，另一方面可以满足需求多样化的市场发 展，改善用户体验。分布式能源作为一个独立的能源接入系统，包含了电力生产 的传输和交易两大方面。因此，智能电网的任务并不能局限于接入分布式能源和 并网，更应该改善作为需求侧的用户协调交互工作，从而提供智能化的能源服务。 4）配电网的电能质量检测与治理 在配电网中，分布式电源的间歇式启停和功率变化，都会给用电侧带来波形 畸变和电压实际值波动的质量问题；分布式能源系统中的电源通常采用电力电子 装置实现控制，会造成大量的谐波污染。值得一提的是，由于单相负荷和分布式 电源在配电网中的影响，三相系统的不平衡水平异常增大。因此，很有必要对分 布式电源接入配电网后的电能质量进行实时监测。 目前用于改善电网电能质量的电力电子装置包括无源滤波器和有源滤波器。 近些年来，随着静止无功补偿装置（SVC）等高性能电力电子元件的普及和研究， 谐波治理等电能质量优化技术正在快速发展。 参考材料： [1] 陶若冰,徐红丽.虚拟电厂供电可靠性管理策略研究及评估[J].电力需求侧管 理,2022,24(04):36-41. [2] 罗凯.分布式能源接入智能配电网的关键性问题[J].中阿科技论坛(中英 文),2021(09):108-111. [3] 段璐琪.智能配电网技术在配电网规划中的具体应用[J].科技创新与应 用,2020(34):145-146. [4] 李嗣明. 智能配电网优化调度技术研究及应用[C]//.2020 年配电网数字化智 能化提升专题交流会论文集.,2020:48-51. [5] 杨阳.智能配电网的技术规划应用[J].集成电路应用,2020,37(09):114-115. 12／116
[6]孔庆杜，李风光.智能配电网技术的配电网规划分析[].通信电源技术,2020,37(11):275-277[7]孟中强,王辉.智能配电网技术在配电网规划中的应用[]电力设备管理2020(05):33-34[8]刘凯诚,钟鸣,曾平良,朱良管.考虑分布式可再生电源和储能的智能配电网可靠性评估综述[].电测与仪表,2021,58(07):1-11[9]虞文武,徐谦,王蕾,符早,王坤,朱然.基于分布式架构的智能配电网信息系统及分布式储能规划方法[].中国科学：技术科学,2020,50(06):811-818[10]李彦杰.智能配电网技术在配电网规划中的具体应用[].科技风,2020(08):180[11]席磊,张乐,黄悦华,陈曦,徐艳春.基于贪婪策略的多层自动发电控制[].中国电机工程学报，2020,40(16):5204-5217[12]魏铮,高丹丹,钟良.智能配电网优化调度技术与应用[].中国新技术新产品，2020(04）：92-93[13]薛菲.智能配电网技术在配电网规划中的具体应用探究[].通讯世界,2019,26(12):255-256[14]颜勇进.含分布式能源的智能配电网规划研究[].电子世界,2018(20)88-89[15]刘振亚.智能电网技术[M]中国电力出版社，2016案例撰写：程显孙芊13 / 116
[6] 孔庆杜 , 李风光 . 智 能 配 电 网 技 术 的 配 电 网 规 划 分 析 [J]. 通信电源技 术,2020,37(11):275-277. [7] 孟中强,王辉.智能配电网技术在配电网规划中的应用[J].电力设备管 理,2020(05):33-34. [8] 刘凯诚,钟鸣,曾平良,朱良管.考虑分布式可再生电源和储能的智能配电网可 靠性评估综述[J].电测与仪表,2021,58(07):1-11. [9] 虞文武,徐谦,王蕾,符早,王坤,朱然.基于分布式架构的智能配电网信息系统及 分布式储能规划方法[J].中国科学:技术科学,2020,50(06):811-818. [10] 李彦杰.智能配电网技术在配电网规划中的具体应用[J].科技风,2020(08):180. [11] 席磊,张乐,黄悦华,陈曦,徐艳春.基于贪婪策略的多层自动发电控制[J].中国 电机工程学报,2020,40(16):5204-5217. [12] 魏铮,高丹丹,钟良.智能配电网优化调度技术与应用[J].中国新技术新产 品,2020(04):92-93. [13] 薛 菲 . 智 能 配 电 网 技 术 在 配 电 网 规 划 中 的 具 体 应 用 探 究 [J]. 通讯世 界,2019,26(12):255-256. [14] 颜勇进.含分布式能源的智能配电网规划研究[J].电子世界,2018(20):88-89. [15] 刘振亚. 智能电网技术[M]. 中国电力出版社, 2016. 案例撰写：程显 孙芊 13／116