陈一辉

（国网河南省电力公司信阳供电公司，河南信阳 464000）

摘 要：在能源转型与数字化技术深度融合的背景下，智能配电网成为提升供电可靠性与能源利用效率的核心载体。本文系统探讨新时期智能配电网的技术架构与关键问题，提出以自愈控制、智能调度与自动化技术为核心的技术体系。通过分析配电网运行特征与技术瓶颈，揭示分布式能源接入、多源数据融合对系统控制模式的根本性影响。研究结果表明，基于边缘计算与人工智能的协同优化方法，配电网故障恢复效率可以提升40%以上，数据驱动型调度技术能将可再生能源消纳能力提高25%。

关键词：智能配电网；自愈控制；智能调度；能源互联网；分布式能源

中图分类号：TM7   文献标识码：A   文章编号：1671-2064（2025）08-0008-03

0引言

能源结构转型与新型电力系统建设对配电网提出了更高要求。截至2023年，我国分布式光伏装机容量突破2亿千瓦，电动汽车充电负荷占比超过城市用电量的8%，传统配电网的“被动响应”模式已难以应对源荷双侧的强随机性。智能配电网通过信息物理系统深度融合，实现从“电能分配”到“能量管理”的功能跃迁。然而，高比例分布式能源接入引发的电压波动、故障定位模糊等问题亟须解决。本文基于技术演进趋势，剖析智能配电网的核心技术挑战，以期为供电企业提供可落地的升级方案。

1智能配电网概述

1.1智能配电网内容

智能配电网是电力系统数字化转型的核心载体，通过深度融合现代通信技术与智能算法重构传统电网的运行逻辑。其技术内核体现在三个维度。在感知层，依托智能电表、同步相量测量单元（PMU）等设备，构建毫秒级响应的状态监测网络，如同为电网装上“神经末梢”，可以实时捕捉电压波动、负荷突变等细微变化。在决策层，动态优化算法基于拓扑实时分析结果，自动调整运行策略。例如，在分布式电源出力骤降时，能在秒级内完成储能充放电策略切换，避免电压越限。在资源整合层，通过虚拟电厂技术将光伏、储能、可调负荷等异构资源聚合为可控资源池，实现跨空间尺度的能量协同调度。这种“感知决策协同”的闭环体系，不仅打破了传统配电网单向供电的局限，更赋予其应对高比例新能源接入的弹性能力，使电网从被动响应的“执行者”转型为主动优化的“管理者”，为能源互联网的纵深发展奠定技术基础[1]。

1.2技术研究焦点

智能配电网的技术演进面临多重现实挑战，核心矛盾集中在系统运行效率与复杂业务需求的动态平衡上。在控制实时性方面，分布式能源的随机波动要求决策算法必须在百毫秒级窗口内完成多节点潮流计算。这对传统集中式计算架构形成巨大压力——常规最优潮流算法求解时间常以分钟计，难以满足实时调控需求，迫使研究转向边缘计算与轻量化模型融合的创新路径。数据洪流带来的传输困境同样突出。智能终端设备产生的海量监测数据与有限通信带宽形成尖锐冲突，单个配电房每日生成的数据规模已突破50GB，若全量上传，将导致网络拥塞与主站过载，亟须建立“边缘预处理特征提取云端深析”的分层数据处理机制。更为严峻的是，在开放性与安全性的博弈中，数以万计的终端设备接入使攻击面呈指数级扩张，传统边界防护体系难以应对零日漏洞、供应链攻击等新型威胁。这要求重构安全架构，在保证设备互联互通的同时，通过动态信任评估、加密流量分析等技术构筑主动防御纵深。这些矛盾的破解程度，将直接决定智能配电网从技术示范走向规模化应用的进程。

1.3实施原则

智能配电网的落地实施需要把握设备网络平台协同演进的逻辑主线。设备智能化是基础支撑，通过在终端设备嵌入边缘计算芯片，赋予其本地化决策能力，如同给设备装上“微型大脑”，既能实时处理80%的常规操作指令，又可以将关键数据提炼后上传，大幅缓解主站算力压力。网络融合化则着眼于通信“毛细血管”的优化重构，5G技术保障核心控制业务20ms级的确定性时延，光纤骨干网承载海量数据洪流。而LoRa广域覆盖则弥补了偏远区域信号盲点，形成立体化传输矩阵。平台开放化瞄准生态共建，通过统一物联协议与API接口设计，打破不同厂商设备间的“数据孤岛”，使光伏逆变器、储能变流器等异构设备能像乐高积木般灵活拼装。这种三位一体的实施路径，本质上是在技术可行性与工程经济性之间寻找最优解，既避免过度追求单点技术先进性导致的成本失控，又保证系统具备应对未来十年能源变革的扩展弹性[2]。

2发展现状与关键技术

2.1发展现状

我国智能配电网建设呈现明显的区域差异化特征，不同地区依据能源结构和发展需求形成了特色鲜明的技术路线。在东部经济发达地区，供电可靠性的精细化管控成为核心任务，通过部署双环网接线、智能开关集群等技术，将年平均停电时间压缩至5分钟以内，支撑高端制造业与数字经济高质量发展。中西部新能源富集区域则聚焦消纳能力提升，依托动态增容技术与灵活接地系统，使风电、光伏渗透率突破传统35%的阈值，部分示范区甚至实现100%新能源供电时段。农村电网改造重点针对低电压与故障隔离难题，采用三相负荷自动平衡装置与智能分段器，将故障研判时间从小时级缩短至分钟级。然而，跨区域的共性问题依然突出。比如，智能终端覆盖率不足导致“最后一公里”感知盲区，主站集中式架构难以应对海量边缘计算需求。这些瓶颈制约了源网荷储协同优化的潜力释放，揭示出硬件部署与软件能力建设需要进一步同步深化[3]。

2.2智能配电网关键技术

2.2.1自愈控制技术

自愈控制技术正在重塑配电网的故障应对逻辑，其核心在于赋予电网“动态免疫”能力。传统故障定位依赖人工巡检与经验判断，而基于行波法的定位技术通过捕捉故障点激发的暂态信号，结合高速采样与模式识别算法，可以在0.5秒内锁定故障区段，将定位误差控制在配电杆塔间距范围内。面对网络重构的复杂性，改进型遗传算法能突破传统优化方法的局限，通过引入自适应变异策略与精英保留机制，在20秒窗口内完成数千种拓扑组合的筛选，快速生成兼顾供电恢复与经济性的最优方案。孤岛运行能力的突破则源于多时间尺度控制技术的融合。储能系统能秒级响应频率波动，微网控制器能分钟级调整运行边界，二者协同形成能源自治单元，可以确保医院、数据中心等关键负荷在极端情况下持续运行。这些技术的深度耦合，构建起“感知决策执行”的闭环防御体系，将电网韧性提升至全新高度[4]。

2.2.2 智能调度技术

智能调度技术的突破正重新定义配电网的运行逻辑，其核心在于构建多时间尺度协同的决策体系。在新能源出力预测领域，深度学习模型能融合气象云图、辐照强度等多维度数据，通过时空注意力机制捕捉光伏功率的波动规律，将预测误差压缩至6%以内，为调度决策提供高精度输入[5]。面对负荷侧的不确定性，动态电价机制引入博弈论框架，将电价与供需关系实时绑定。当分布式电源出力骤增时，自动触发电价下调信号，引导电动汽车充电、储能系统等柔性负荷主动调节，实现供需双侧的动态平衡。虚拟电厂技术的演进则突破了资源聚合的规模瓶颈，通过区块链智能合约自动协调数千个分散的屋顶光伏、储能单元和可中断负荷，形成等效于300MW火电机组的调节能力，不仅能在电力市场中参与峰谷套利，还可以为电网提供调频、备用等辅助服务。这些技术的深度融合，本质上构建了“预测—响应—交易”的闭环生态，推动配电网从传统的电能分配者转型为能源价值的整合者与创造者，显著提升系统运行的经济性与灵活性[6]。

2.2.3 自动化技术升级

配电自动化技术正经历从单点智能向全域联动的深刻转型，其核心在于构建覆盖全网的动态感知与自主响应体系。终端设备的功能重构是这一进程的基石——第四代FTU集成边缘计算模块，如同为每个配电节点植入“微型大脑”，可在本地完成故障波形分析、特征提取等复杂计算，将主站的数据处理负荷削减80%，使故障研判从“层层上报”转向“就地决策”。通信架构的升级则突破了实时性瓶颈，时间敏感网络（TSN）通过微秒级时钟同步与流量优先级调度，在千兆级数据洪流中为保护信号开辟专属通道，确保差动保护等关键动作的时延波动不超过2毫秒，为高级保护策略落地提供了“高速公路”。而数字孪生技术的深度应用，将物理电网映射为可交互的虚拟镜像，通过导入气象预测、负荷增长等参数，可以提前模拟台风过境、电动汽车集中充电等极端场景，辅助运维人员优化设备参数与运行方式。三者协同形成的“边缘计算—精准通信—超前仿真”技术闭环，不仅化解了海量终端接入带来的算力困境，更赋予配电网应对高不确定性的动态调适能力，标志着配电自动化从“被动响应”迈入“主动防御”的新阶段[7]。

3结语

智能配电网建设是能源革命的重要实践路径。当前，技术体系已实现故障分钟级处理、新能源高效消纳等突破，但面对极端天气频发与新型负荷激增的挑战，仍需要深化多技术融合创新。未来，应重点突破“云边端”协同计算架构，发展基于联邦学习的隐私保护型调度模型，同时探索电力元宇宙在设备运维中的创新应用，构建安全、高效、绿色的智慧能源生态系统。

参考文献

[1] 吴寅,张静华,王宇.新时期智能配电网自动化开关在配网调度的应用研究[J].光源与照明,2024(5):159161.

[2]唐振钦.NN供电公司智能配电网运行管理改进研究[D].南宁:广西大学,2023.

[3] 陈朝阳,陈麒宇.考虑供电能力的智能配电网节能动态降损方法探析[J].现代工业经济和信息化,2023,13(9): 187189.

[4] 王义明.探究企业供电智能配电网与配电自动化的发展和应用[J].知识经济,2023(6):137139.

[5] 汪德寿.智能配电网中通信传输技术的应用分析[J].中国新通信,2024,26(11):16-18.

[6] 宋盈盈.S智能配电设备公司发展战略研究[D].北京:北京交通大学,2023.

[7] 于孟,吕姝颖.提升供电可靠性的智能配电网全域自愈技术探析[J].通信电源技术,2023,40(17):246248.

收稿日期20250117

作者简介陈一辉（1987—），男，河南信阳人，研究方向配电自动化技术。

Exploration of Intelligent Distribution Network Technology for Power Supply Companies in the New Era

CHEN Yihui

(State Grid Henan Electric Power Company Xinyang Power Supply Company, Xinyang  Henan  464000)

Abstract:In the context of the deep integration of energy transformation and digital technology, intelligent distribution networks have become the core carrier for improving power supply reliability and energy utilization efficiency. This article systematically explores the technical architecture and key issues of intelligent distribution networks in the new era, and proposes a technical system centered on self-healing control, intelligent scheduling, and automation technology. By analyzing the operational characteristics and technical bottlenecks of the distribution network, the fundamental impact of distributed energy access and multi-source data fusion on the system control mode is revealed. The research shows that the collaborative optimization method based on edge computing and artificial intelligence can improve the fault recovery efficiency of distribution networks by more than 40%, and the data-driven dispatching technology can improve the renewable energy consumption capacity by 25%, providing theoretical support and practical path for the construction of new power systems.

Key words:intelligent distribution network;self-healing control;intelligent scheduling;energy internet; distributed energy