摘要：“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略背景下，高比例可再生能源接入、清潔低碳化的新型電力系統(tǒng)建設(shè)快速推進，配電系統(tǒng)的形態(tài)和功能定位均發(fā)生深刻改變，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系在整個配電業(yè)務(wù)領(lǐng)域中存在重要支撐標(biāo)準(zhǔn)缺失以及不適應(yīng)、不協(xié)調(diào)和不銜接問題，已難以滿足新型配電系統(tǒng)發(fā)展需求。充分考慮技術(shù)發(fā)展和業(yè)務(wù)需要，提出了系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、動態(tài)性、引領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則；基于多維模型理論，建立了雪花型多維結(jié)構(gòu)模型，為標(biāo)準(zhǔn)體系的信息化管理奠定基礎(chǔ)；以配電專業(yè)技術(shù)方向為主線，設(shè)計了覆蓋全壽命周期的多層次標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)；針對重點技術(shù)領(lǐng)域，分析了標(biāo)準(zhǔn)需求并實現(xiàn)了重點標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃布局，為促進智能配電網(wǎng)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有效標(biāo)準(zhǔn)供給和方向指引。
關(guān)鍵詞:新型配電系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)體系；構(gòu)建原則；多維結(jié)構(gòu)模型；設(shè)計框架；需求分析；標(biāo)準(zhǔn)布局
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引言：近年來，國家提出了“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)，實施可再生能源替代行動，構(gòu)建清潔低碳化新型電力系統(tǒng)[1-2]。分布式電源、分布式儲能與新型負(fù)荷的大量接入使得配電系統(tǒng)出現(xiàn)供電多元化、用電互動化、電力電子化、裝備智能化以及管理數(shù)字化等全新形態(tài)特征，數(shù)字技術(shù)與能源技術(shù)的深度融合與廣泛應(yīng)用，為新型配電系統(tǒng)建設(shè)的快速推進創(chuàng)造了極為有利的條件。2022年7月，國家能源局《能源碳達(dá)峰、碳中和標(biāo)準(zhǔn)提升行動計劃》，要求統(tǒng)籌推進能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國家、團體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致的新型標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，開展新型電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系研究，大力推進智能配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化，提升配電網(wǎng)靈活智能互動能力[3-4]。在能源供給和消費清潔化等驅(qū)動力影響下，配電系統(tǒng)已由源隨荷動轉(zhuǎn)變?yōu)樵春苫印Ｔ陔娫磦?cè)，新能源的接入促進了配電系統(tǒng)能量來源的低碳化和多元化；在電網(wǎng)側(cè)，交直流混合配電[3-5]、靈活配電[6]、配電物聯(lián)網(wǎng)[7]、一二次融合開關(guān)[8-10]與智能配電終端[11]等先進配電技術(shù)的應(yīng)用，有效支撐系統(tǒng)實現(xiàn)可觀、可測和可控。傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)與運維技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已難以適應(yīng)和指導(dǎo)清潔低碳化的新型配電系統(tǒng)。國內(nèi)外學(xué)者針對標(biāo)準(zhǔn)體系開展了大量研究[12-17]。文獻(xiàn)[12]研究設(shè)計了新一代智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系分層架構(gòu)和概念模型，構(gòu)建了總體框架，其中智能配電作為標(biāo)準(zhǔn)體系中8個專業(yè)方向之一，共包含4個技術(shù)領(lǐng)域，即配電網(wǎng)運行與控制、微電網(wǎng)、分布式電源并網(wǎng)和柔性交直流配電網(wǎng)。文獻(xiàn)[13]研究提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的層次結(jié)構(gòu)及體系表，從智能電網(wǎng)、特高壓及新型輸電、清潔能源以及電網(wǎng)互聯(lián)等4個方面分析了技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)需求，智能配電作為13個技術(shù)領(lǐng)域之一，包含了配電自動化、柔性配電、微電網(wǎng)和分布式電源4個標(biāo)準(zhǔn)系列。文獻(xiàn)[14]基于參考架構(gòu)模型（SGAM）、用例架構(gòu)、映射圖等標(biāo)準(zhǔn)工具，設(shè)計了智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，包括電氣技術(shù)、系統(tǒng)運行和通用3個大類，其中規(guī)劃域包含在電氣技術(shù)類中，配電域包含在系統(tǒng)運行類中。綜上已有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系研究中，配電領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)僅作為其中一個分支，主要側(cè)重于跨領(lǐng)域交互或自動化技術(shù)提升應(yīng)用，均未針對新型配電系統(tǒng)的全壽命周期細(xì)化專業(yè)技術(shù)方向，仍然存在重要支撐標(biāo)準(zhǔn)的缺失和空白點。隨著能源“雙碳”標(biāo)準(zhǔn)提升行動計劃實施和新型電力系統(tǒng)建設(shè)的快速推進，配電系統(tǒng)的形態(tài)和功能定位均發(fā)生了深刻改變，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)體系多基于傳統(tǒng)單源型的中低壓交流配電系統(tǒng)構(gòu)建，已難以滿足多源化、強互動交直流混合新型配電系統(tǒng)的實際技術(shù)需求，在落實國家戰(zhàn)略和高質(zhì)量發(fā)展方面存在不適應(yīng)、不協(xié)調(diào)和不銜接的問題。由于新型配電系統(tǒng)內(nèi)涵外延豐富，建設(shè)新型配電系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系是一項系統(tǒng)性綜合工程，構(gòu)建層次合理、內(nèi)容全面、便于操作的新型配電系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系已迫在眉睫。本文基于配電全業(yè)務(wù)流程、全生命周期、全核心環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，提出了新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則，利用多維模型理論建立了雪花型多維結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)專業(yè)技術(shù)方向結(jié)構(gòu)主線劃分，設(shè)計了多層次標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，深入分析了重點技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)需求與規(guī)劃布局，為提升標(biāo)準(zhǔn)體系對高比例可再生能源接入和高比例電力電子設(shè)備配置的“雙高”特征新型配電系統(tǒng)和“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的適應(yīng)性提供理論和技術(shù)支撐。
1標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則
新型配電系統(tǒng)涵蓋規(guī)劃建設(shè)、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等各個環(huán)節(jié)的全壽命周期過程，是高比例可再生能源接入新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，也是清潔低碳、安全高效能源體系的核心要素，承載著源網(wǎng)荷儲多元化協(xié)同和能源與信息的深度融合。構(gòu)建新型配電系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系時需充分考慮技術(shù)發(fā)展、市場需求以及政策影響，需要遵循系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、動態(tài)性、引領(lǐng)性等基本原則。
1）系統(tǒng)性原則。新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，不是單個標(biāo)準(zhǔn)的獨立闡述或簡單機械地組合在一起，而是要作為一個系統(tǒng)性的綜合工程考慮。需充分利用系統(tǒng)工程理論，保證整個體系的全面性和標(biāo)準(zhǔn)層次的清晰性，使每項標(biāo)準(zhǔn)歸屬于其中的某個層次，并具有一定的可擴展和可分解性。各層次標(biāo)準(zhǔn)之間應(yīng)互聯(lián)互通、互為補充，避免重復(fù)交叉或互相矛盾，以保證新型配電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)及其全壽命周期過程中的整體協(xié)調(diào)優(yōu)化。
2）協(xié)調(diào)性原則。新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的目的是為了有效規(guī)范和指導(dǎo)新型配電系統(tǒng)全壽命周期中規(guī)劃建設(shè)、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等各個環(huán)節(jié)，要堅持各專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，需處理好繼承與創(chuàng)新、整體與局部的關(guān)系，各專業(yè)技術(shù)方向的標(biāo)準(zhǔn)既體現(xiàn)自身的體系性，又要保證與其他專業(yè)技術(shù)方向標(biāo)準(zhǔn)相銜接，保障整個新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的兼容性和完整性。建設(shè)新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)在充分梳理分析已有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性和技術(shù)發(fā)展背景下的新需求基礎(chǔ)上，進行深度整合或適度升級，以保障體系各組成要素與專業(yè)技術(shù)子體系之間的協(xié)調(diào)配合與互聯(lián)互通。
3）動態(tài)性原則。新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建是一個動態(tài)更新和不斷迭代的過程，適應(yīng)當(dāng)前各專業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平，體系內(nèi)部的各項標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等方面的技術(shù)水平和相關(guān)產(chǎn)品功能性能的改進及時地進行制訂、修訂及廢止；結(jié)合先進配電技術(shù)發(fā)展趨勢和配電領(lǐng)域技術(shù)水平的提升，應(yīng)保持整個標(biāo)準(zhǔn)體系的開放性和可拓展性，在標(biāo)準(zhǔn)體系中預(yù)留出可供標(biāo)準(zhǔn)更新優(yōu)化的空間，以便于標(biāo)準(zhǔn)的進出。
4）引領(lǐng)性原則。新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建應(yīng)具備一定的前瞻性，需及時跟蹤并充分掌握國內(nèi)外配電技術(shù)的發(fā)展趨勢及其內(nèi)在規(guī)律，體現(xiàn)適用性和先進性；需結(jié)合配電技術(shù)水平的提升及其與信息技術(shù)、低碳技術(shù)的融合應(yīng)用，適應(yīng)并滿足各專業(yè)技術(shù)新需求，適當(dāng)超前布局配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、施工驗收、運行維護、自動化與智能化等各專業(yè)技術(shù)方向的制修訂標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表，發(fā)揮對配電領(lǐng)域各專業(yè)技術(shù)未來發(fā)展方向的引導(dǎo)作用，為發(fā)展戰(zhàn)略的全局性謀劃與實時調(diào)整提供決策支持。
2多維結(jié)構(gòu)模型設(shè)計
2.1多維模型理論基礎(chǔ)
多維模型是基于多維分析中的維與度量建立起來的數(shù)據(jù)庫模型，通過在數(shù)據(jù)信息組織方式上的優(yōu)化，使其更適用于多維分析。在設(shè)計多維模型時，常根據(jù)事實表與維表之間的關(guān)系，將模型設(shè)計為星型模型或者雪花型模型[18-19]。星型模型每個維度保存在單個維表中，所有維度的維表都直接連接到事實表，這樣事實表的周圍就被維表包圍著，呈放射星狀，所以稱之為星型模型。在星形模型中事實表與維度表關(guān)系具體如圖1所示。雪花型模型是對星型模型的擴展，每個維度可由多個維表進行描述，與事實表相連的維表可以向外連接到其他詳細(xì)維表，呈雪花狀，所以稱之為雪花型模型。雪花型模型在一定程度上節(jié)省了存儲空間，但在進行某些查詢時就需要通過表進行聯(lián)接。在雪花型模型中事實表與維度表關(guān)系具體如圖2所示。
2.2標(biāo)準(zhǔn)體系多維結(jié)構(gòu)模型
新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)劃分具有多專業(yè)、多屬性、多層次、多狀態(tài)、多歸口、多時間等多維度特征，每個維度需要由多個維表進行描述，與事實表相連的維表還需要向外連接到其他詳細(xì)維表。因此，選用雪花型模型設(shè)計新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的多維結(jié)構(gòu)，支撐新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)庫的構(gòu)建、查詢與深度分析。新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)模型設(shè)計按照多維模型構(gòu)建方法和內(nèi)在特征，圍繞規(guī)劃建設(shè)、施工驗收、運行維護、自動化與智能化四大系列全壽命周期內(nèi)所有具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇專業(yè)維、屬性維、層次維、狀態(tài)維、歸口維、時間維等幾個維度構(gòu)建雪花型多維模型，具體如圖3所示。其中，專業(yè)維是按照標(biāo)準(zhǔn)所歸屬的更加具體、更加細(xì)化的專業(yè)技術(shù)方向進行設(shè)定，主要包括配電系統(tǒng)規(guī)劃、配電系統(tǒng)設(shè)計、配電系統(tǒng)評價、配電系統(tǒng)施工、配電系統(tǒng)調(diào)試、配電系統(tǒng)驗收、配電系統(tǒng)建模、配電系統(tǒng)仿真、配電系統(tǒng)分析、配電系統(tǒng)運行、配電系統(tǒng)測試、配電系統(tǒng)檢修、配電自動化、一二次融合、配電智能運檢、配電智能搶修、配電物聯(lián)網(wǎng)、臺區(qū)智能化等專業(yè)。屬性維是按照執(zhí)行要求的不同分為強制性標(biāo)準(zhǔn)、推薦性標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性技術(shù)文件。層次維按照級別高低和適用范圍不同分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、團體標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。狀態(tài)維按照標(biāo)準(zhǔn)在整個全壽命周期中的階段分為規(guī)劃中標(biāo)準(zhǔn)、編制中標(biāo)準(zhǔn)、已標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)修訂標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)廢止標(biāo)準(zhǔn)5個維度。標(biāo)準(zhǔn)在整個全壽命周期的不同階段劃分情況具體如圖4所示。歸口維是按照標(biāo)準(zhǔn)所歸屬的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會或主管部門，主要包括全國標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、地方質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、團體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、電網(wǎng)企業(yè)等。時間維主要按照標(biāo)準(zhǔn)在整個全壽命周期中的關(guān)鍵階段的時間節(jié)點，如標(biāo)準(zhǔn)具體實施和廢止的時間，一般可具體到年月日。對于多次修訂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每次新修訂標(biāo)準(zhǔn)的實施時間，即為上一版本的廢止失效時間。
3標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)設(shè)計
新型配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系框架依據(jù)專業(yè)技術(shù)方向結(jié)構(gòu)主線進行劃分與設(shè)計，主要由1個體系、4個專業(yè)方向、18個技術(shù)領(lǐng)域、若干個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等4個層次組成，具體如圖5所示。圖5中的“一二次融合類、配電物聯(lián)網(wǎng)類”等標(biāo)粗的技術(shù)領(lǐng)域以及“配電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計、配電網(wǎng)承載能力評估、配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求”等標(biāo)粗的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為新型配電系統(tǒng)新增部分，其余未標(biāo)粗的技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)則為已有內(nèi)容，但均需要根據(jù)技術(shù)發(fā)展和新產(chǎn)品應(yīng)用具體情況對已有相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行滾動修訂與完善。
3.1規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)
新型配電系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范配電網(wǎng)、配電物聯(lián)網(wǎng)、配電自動化規(guī)劃、設(shè)計以及配電設(shè)備運行狀態(tài)、能效、安全性、經(jīng)濟性評估評價等方面的技術(shù)要求，包括如下3部分。
1）配電系統(tǒng)規(guī)劃類標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建背景下新型配電系統(tǒng)的發(fā)展方向，對配電網(wǎng)在技術(shù)層面的發(fā)展進行規(guī)劃，同時對配電網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型技術(shù)路線進行設(shè)計。主要包括配電網(wǎng)規(guī)劃、配電物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃、配電自動化規(guī)劃、配電網(wǎng)格化規(guī)劃等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2）配電系統(tǒng)設(shè)計類標(biāo)準(zhǔn)。配電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)結(jié)合負(fù)荷的性質(zhì)、用電容量、地區(qū)供電條件等情況，合理確定設(shè)計方案，滿足供電需求。主要包括供配電系統(tǒng)設(shè)計、中低壓配電網(wǎng)建設(shè)改造、中低壓配電網(wǎng)柔性互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計、分布式電源接入配電網(wǎng)設(shè)計、儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)設(shè)計、微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)設(shè)計等方面的標(biāo)準(zhǔn)。
3）配電系統(tǒng)評價類標(biāo)準(zhǔn)。通過評估評價找出配電網(wǎng)在建設(shè)和運行過程中的問題和差距，促進配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，提升配電網(wǎng)整體發(fā)展水平。主要包括配電設(shè)備狀態(tài)、分布式電源接入配電網(wǎng)承載能力評估、配電網(wǎng)可靠性評估、配電網(wǎng)運行風(fēng)險識別評估、配電網(wǎng)碳指數(shù)評價、配電網(wǎng)運營評價、配網(wǎng)工程后評價、配電自動化建設(shè)效果、配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟評價等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2施工驗收標(biāo)準(zhǔn)
新型配電系統(tǒng)的施工驗收標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范110kV及以下電壓等級配電開關(guān)、配電變壓器、母線裝置、電纜線路、接地裝置及盤柜和二次回路接線等電氣裝置及系統(tǒng)化工程的施工、驗收、工程質(zhì)量檢測等技術(shù)要求，包括如下3部分。
1）配電系統(tǒng)施工類標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范配電系統(tǒng)電氣裝置在安裝施工方面的技術(shù)要求，同時為有效保障配電設(shè)備入網(wǎng)后系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，需要持續(xù)完善配電系統(tǒng)施工工藝類標(biāo)準(zhǔn)。主要包括110kV及以下電壓等級配電開關(guān)、母線裝置、電纜線路、接地裝置及盤柜、配電變壓器、剩余電流動作保護電器和二次回路接線等電氣裝置及系統(tǒng)化工程安裝施工等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
2）配電系統(tǒng)調(diào)試類標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范配電系統(tǒng)在調(diào)試方面的技術(shù)要求，為配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供有力保障。主要包括配電開關(guān)和電纜線路等配電一二次設(shè)備調(diào)試、平臺系統(tǒng)調(diào)試、分布式電源接入配電網(wǎng)并網(wǎng)工程調(diào)試等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3）配電系統(tǒng)驗收類標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范配電系統(tǒng)在測試驗收方面的技術(shù)要求，為檢驗配電網(wǎng)系統(tǒng)性能、保證工程順利投運提供支撐。主要包括配電開關(guān)、配電變壓器等配電設(shè)備試驗測試以及架空線路、電纜線路、配電設(shè)備及平臺系統(tǒng)驗收等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3.3運行維護標(biāo)準(zhǔn)
新型配電系統(tǒng)的運行維護標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范配電網(wǎng)及其關(guān)鍵設(shè)備的運行控制、運維檢修等方面的技術(shù)要求，包括如下5部分。
1）配電系統(tǒng)建模類標(biāo)準(zhǔn)。通過建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)學(xué)模型和物理模型，規(guī)范配電網(wǎng)元件級、設(shè)備級、系統(tǒng)級二維和三維動態(tài)建模方法。主要包括元件建模、設(shè)備建模、系統(tǒng)建模等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2）配電系統(tǒng)仿真類標(biāo)準(zhǔn)。解決日益廣泛的配電系統(tǒng)數(shù)字仿真、物理仿真、數(shù)?；旌戏抡娴认到y(tǒng)存在的模型、構(gòu)成、方法等方面存在的差異性問題，規(guī)范化仿真操作、程序和技術(shù)要求。
3）配電系統(tǒng)運行類標(biāo)準(zhǔn)。保證配電系統(tǒng)、配電設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性，對配電網(wǎng)以及配電線路、配電變壓器、開關(guān)等配電設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測、預(yù)判、告警及規(guī)范化管理。主要包括配電網(wǎng)運行控制、農(nóng)村無人值班變電站以及農(nóng)村電網(wǎng)剩余電流動作保護器架空線路及設(shè)備運行、預(yù)裝式戶外開關(guān)站運行及維護、戶外高壓開關(guān)運行、配電變壓器運行以及農(nóng)村電網(wǎng)剩余電流動作保護器等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
4）配電系統(tǒng)分析類標(biāo)準(zhǔn)。主要規(guī)范配電網(wǎng)狀態(tài)估計、拓?fù)浞治?、潮流計算、可靠性計算、結(jié)構(gòu)優(yōu)化或網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、電壓調(diào)整和無功優(yōu)化、故障定位隔離與恢復(fù)等方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
5）配電系統(tǒng)測試類標(biāo)準(zhǔn)。配電系統(tǒng)測試對于保障配電系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量和實用化水平具有重要意義。主要包括架空線路、電纜線路、配電變壓器、故障指示器、智能配變終端、高壓開關(guān)、低壓斷路器以及分布式電源接入配電網(wǎng)等相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。
6）配電系統(tǒng)檢修類標(biāo)準(zhǔn)。為提高配電檢修作業(yè)質(zhì)量、優(yōu)化檢修流程、縮短檢修時間、有效避免檢修作業(yè)事故，需規(guī)范配電系統(tǒng)的檢查流程和檢修工藝。主要包括配電線路旁路作業(yè)、配電線路、電纜線路、開關(guān)設(shè)備、配電變壓器、配電終端等運維檢修類標(biāo)準(zhǔn)。
3.4自動化與智能化標(biāo)準(zhǔn)
新型配電系統(tǒng)的自動化與智能化標(biāo)準(zhǔn)主要從功能、性能、技術(shù)指標(biāo)、運行維護、試驗檢測等方面規(guī)范配電自動化與智能化方面的技術(shù)要求，包括如下6部分。
1）配電自動化類標(biāo)準(zhǔn)。配電自動化以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，以配電自動化系統(tǒng)為核心，利用計算機及通信技術(shù)等，實現(xiàn)對配電網(wǎng)的監(jiān)測、控制和快速故障隔離。主要包括配電自動化系統(tǒng)的技術(shù)要求、安全防護、試驗檢測、實用化驗收以及配電自動化終端設(shè)備的技術(shù)規(guī)范、功能規(guī)范、檢測規(guī)范以及參數(shù)配置規(guī)范等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2）一二次融合類標(biāo)準(zhǔn)。一二次融合設(shè)備主要是在傳統(tǒng)柱上開關(guān)/環(huán)網(wǎng)箱功能的基礎(chǔ)上，將中壓一次開關(guān)、二次終端、通信、自動化及電源、監(jiān)測設(shè)備等模塊整合設(shè)計，實現(xiàn)一二次設(shè)備的融合，提升一次設(shè)備的智能化水平，同時簡化系統(tǒng)接口，減少內(nèi)部線纜接線，提高系統(tǒng)可靠性。主要包括12kV一二次融合柱上開關(guān)/環(huán)網(wǎng)箱技術(shù)要求、功能要求、試驗檢測、安裝運行以及運維檢修等方面的標(biāo)準(zhǔn)。
3）配電智能運檢類標(biāo)準(zhǔn)。利用先進的物聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)對配電設(shè)備進行在線監(jiān)測、集中監(jiān)控、綜合分析、故障診斷與處理，降低設(shè)備運維成本，提高工作效率，減少停電損失，需規(guī)范配電智能運檢的監(jiān)測范圍、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件配置、系統(tǒng)建設(shè)、運維管理等，確保整個配電系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運行。配電智能運檢類標(biāo)準(zhǔn)主要包括：①配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。主要包括配電一次設(shè)備技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、選型原則及配電線纜狀態(tài)監(jiān)測等方面的標(biāo)準(zhǔn)；②配電設(shè)備設(shè)施電子標(biāo)簽。主要包括電子標(biāo)簽的技術(shù)要求、采用密碼技術(shù)電子標(biāo)簽的安全要求以及電子標(biāo)簽在電力設(shè)備中檢驗、驗收和使用等方面的標(biāo)準(zhǔn)；③配電站房巡檢機器人。配電站房和配電線路巡檢機器人領(lǐng)域沒有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要開展配電站房和配電線路智能巡檢機器人技術(shù)要求、驗收條件、檢測技術(shù)等方面的標(biāo)準(zhǔn)研制工作；④配電線路巡檢無人機。主要包括配電線路巡檢無人機運維規(guī)范、巡檢技術(shù)規(guī)范、作業(yè)人員培訓(xùn)規(guī)范等方面的標(biāo)準(zhǔn)；⑤環(huán)境監(jiān)測終端。主要包括溫濕度監(jiān)測、隧道環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控等標(biāo)準(zhǔn)；⑥配電移動作業(yè)。主要包括用電信息采集、現(xiàn)場移動作業(yè)終端等技術(shù)要求、功能要求、安全防護要求等方面的標(biāo)準(zhǔn)。
4）配電智慧搶修類標(biāo)準(zhǔn)。通過構(gòu)建配電網(wǎng)停電設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系和智能研判規(guī)則，實現(xiàn)配電線路和臺區(qū)停電信息快速、主動上報以及故障停電信息自動精準(zhǔn)和主動搶修，提高配電運檢人員的搶修效率，提升供電服務(wù)水平。主要包括配電網(wǎng)搶修設(shè)備設(shè)施、搶修指揮故障研判技術(shù)、支持系統(tǒng)功能規(guī)范等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
5）配電物聯(lián)網(wǎng)類標(biāo)準(zhǔn)。配電物聯(lián)網(wǎng)是配電技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合產(chǎn)生的一種新型信息物理系統(tǒng)，以配用電領(lǐng)域應(yīng)用需求為導(dǎo)向，將“大云物移智”等先進信息通信技術(shù)融入到配電側(cè)的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)配電網(wǎng)的全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應(yīng)用，通過對配電網(wǎng)中低壓設(shè)備的全域識別及設(shè)備間廣泛互聯(lián)，構(gòu)建形成基于“云管邊端”的配電物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，為規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)運行、供電服務(wù)等提供平臺化支撐。主要包括配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求、參考架構(gòu)、低壓設(shè)備信息模型、邊緣計算總體架構(gòu)與要求、云平臺功能、邊設(shè)備功能、應(yīng)用安全防護等方面的標(biāo)準(zhǔn)。
6）配電臺區(qū)智能化類標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范臺區(qū)信息模型、配電箱/柜結(jié)構(gòu)設(shè)計和綜合管理的智能化，實現(xiàn)配電臺區(qū)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與保護、計量管理、負(fù)荷管理、電能質(zhì)量管理、線損管理、經(jīng)濟運行管理等功能。主要包括智能配電臺區(qū)技術(shù)規(guī)范、智能低壓配電箱技術(shù)條件以及智能配變終端的技術(shù)規(guī)范、型式規(guī)范、檢測規(guī)范、軟件平臺等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
4重點技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)需求分析與布局
隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進，大量分布式新能源和電力電子設(shè)備接入配電網(wǎng)，其組網(wǎng)形式已由傳統(tǒng)交流配電過渡到交直流混合配電，運行狀態(tài)更加復(fù)雜多變，信息物理系統(tǒng)高度融合的靈活配電裝備正逐步取代傳統(tǒng)配電裝備，基于配電物聯(lián)網(wǎng)的智能終端設(shè)備不斷涌現(xiàn)，并對電力電子化配電網(wǎng)的故障快速恢復(fù)、安全可靠供電能力提出更高要求[20-22]。因此，新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)需求遴選交直流混合靈活配電、配電設(shè)備一二次融合、先進配電自動化、配電物聯(lián)網(wǎng)等重要技術(shù)領(lǐng)域開展分析和規(guī)劃布局。依據(jù)新型配電系統(tǒng)規(guī)劃、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)先行和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制修訂申請以及計劃下達(dá)具體情況分析，同時考慮需求標(biāo)準(zhǔn)的重要性和急迫性，重點標(biāo)準(zhǔn)布局按照2023年之前為近期和2025年之前為短期劃分成兩個階段進行合理布局。
4.1交直流混合靈活配電技術(shù)
大量具有間歇性、隨機性特點的分布式新能源接入配電網(wǎng)，使電源結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)形式發(fā)生重大改變，為保障分布式新能源和電力電子設(shè)備有序可靠接入和交直流混合配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，需在配電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃與評估、交直流混合配電網(wǎng)關(guān)鍵裝備及運行控制、交直流混合配電網(wǎng)快速可恢復(fù)供電技術(shù)方面推進標(biāo)準(zhǔn)化工作。
1）配電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲協(xié)同規(guī)劃與評估方面，隨著高比例分布式能源接入，用電負(fù)荷呈現(xiàn)多元化特點，配電網(wǎng)分布式源荷互動、多種能源耦合、信息物理系統(tǒng)融合等需求迫切，亟需研究并制定面向源網(wǎng)荷儲友好協(xié)同的交直流混合系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)原則，明確規(guī)定新型配電系統(tǒng)發(fā)展與接納分布式能源能力評估指標(biāo)體系與方法，以實現(xiàn)科學(xué)規(guī)劃與精準(zhǔn)投資。
2）交直流混合配電網(wǎng)關(guān)鍵裝備及運行控制方面，交直流配電網(wǎng)互聯(lián)的耦合節(jié)點、分布式電源、儲能單元等裝置對交流配電網(wǎng)運行產(chǎn)生影響，同時用于交直流配電網(wǎng)互聯(lián)的各種變換器特性各不相同，直流配電網(wǎng)運行方式多樣，對交直流互聯(lián)新型配電裝備及其運行控制與保護技術(shù)提出新要求，亟需針對交直流混合配電裝備及運行控制策略制定標(biāo)準(zhǔn)，保障新型配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
3）交直流混合配電網(wǎng)快速可恢復(fù)供電技術(shù)方面，隨著國家“新基建”戰(zhàn)略大力推進，5G基站、數(shù)據(jù)中心、人防供電、重大活動、突發(fā)事件等多種重要負(fù)荷不斷增加，多種復(fù)雜用電場景對交直流混合配電網(wǎng)的快速可恢復(fù)供電能力帶來挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)以柴油大電機保電設(shè)備為主的單一應(yīng)急保電模式，已無法滿足重要場景緊急狀態(tài)下快速可恢復(fù)供電要求，需針對具體應(yīng)急保障場景、系統(tǒng)組成和工作模式等進行規(guī)范，提高多形式能源一體化保障水平。因此，在交直流混合靈活配電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，需充分考慮高比例或極高比例分布式能源接入以及源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動等對配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計帶來的影響，明確靈活配電裝備及其系統(tǒng)架構(gòu)、功能要求、性能參數(shù)、檢測指標(biāo)和方法，并對基于靈活配電裝備的交直流組網(wǎng)架構(gòu)、運行模式、控制保護、應(yīng)急保障系統(tǒng)等提出技術(shù)要求。因此，在交直流混合靈活配電技術(shù)方向重點標(biāo)準(zhǔn)布局如圖6所示。以上重點技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究及制修訂，有助于引導(dǎo)和規(guī)范高比例分布式能源接入配電網(wǎng)方式、新型配電裝備及其運行控制技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，支撐電力電子化新型配電系統(tǒng)安全可靠運行，降低交直流配電網(wǎng)建設(shè)和運維成本。
4.2配電設(shè)備一二次融合技術(shù)
配電設(shè)備一二次融合技術(shù)近年得到快速發(fā)展，一二次融合典型場景主要為柱上斷路器、環(huán)網(wǎng)柜，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能要求、性能參數(shù)等指標(biāo)與傳統(tǒng)配電設(shè)備差異較大，需依據(jù)配電設(shè)備一二次融合技術(shù)方案，提出一二次融合成套設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)要求，規(guī)范成套系統(tǒng)中各設(shè)備功能設(shè)計，明確性能指標(biāo)并形成完善的測試評價體系。在配電設(shè)備一二次融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，需明確一二次融合成套設(shè)備的結(jié)構(gòu)、使用條件、功能要求、性能參數(shù)、一二次接口、安裝調(diào)試、運行維護、驗收及檢測方法等具體要求，實現(xiàn)一二次配電設(shè)備的一體化設(shè)計制造和安裝測試，提升配電設(shè)備可靠性與運維便捷性，重點標(biāo)準(zhǔn)布局如圖7所示。上述重點技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定，有利于引導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)在不降低產(chǎn)品性能的前提下，減少設(shè)備對鋼、鐵、銅等耗能材料的使用，規(guī)范設(shè)備的數(shù)字化、小型化設(shè)計以及檢測與運維檢修方法，提升一二次融合開關(guān)設(shè)備節(jié)能減排和安全可靠運行水平。
4.3先進配電自動化技術(shù)
先進配電自動化是智能配電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，除了實現(xiàn)配電SCADA、饋線自動化等基本功能，還需支持配電網(wǎng)自愈控制、分布式電源/儲能系統(tǒng)/微電網(wǎng)的接入、經(jīng)濟優(yōu)化運行及其他新業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。配電自動化設(shè)備、主站系統(tǒng)快速更新?lián)Q代，亟需在配電自動化系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)/設(shè)備功能和檢測等方面提升標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足配電自動化監(jiān)控與運維技術(shù)發(fā)展要求。在先進配電自動化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，需明確先進配電自動化系統(tǒng)建設(shè)、設(shè)備、主站等技術(shù)要求。針對不同規(guī)模和不同條件的配電自動化系統(tǒng)建設(shè)提出規(guī)劃設(shè)計、驗收測試等原則與方法，制修訂智能配電終端技術(shù)要求、功能規(guī)范、試驗檢測、調(diào)試與驗收系列規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；基于智能監(jiān)視、自愈控制及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化新技術(shù)應(yīng)用，對配電網(wǎng)運行風(fēng)險辨識與評估、風(fēng)險定級與預(yù)警、風(fēng)險防控、故障診斷、安全保護配置、檢測指標(biāo)等提出具體要求，實現(xiàn)配電自動化主站系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、功能性能、調(diào)試驗收及評估技術(shù)的規(guī)范化，重點標(biāo)準(zhǔn)布局如圖8所示。2023配電自動化智能終端技術(shù)規(guī)范配電自動化終端功能模塊技術(shù)規(guī)范配電自動化終端設(shè)備檢測規(guī)程配電自動化終端檢測平臺技術(shù)規(guī)范配電自動化技術(shù)導(dǎo)則配電自動化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范配電網(wǎng)分布式饋線自動化技術(shù)規(guī)范配電網(wǎng)分布式饋線自動化試驗技術(shù)規(guī)范配電網(wǎng)運行控制技術(shù)導(dǎo)則配電網(wǎng)風(fēng)險識別與評估技術(shù)導(dǎo)則配電自動化系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究與制修訂，可有效規(guī)范配電設(shè)備、監(jiān)控與運維技術(shù)的升級與應(yīng)用，實現(xiàn)對大規(guī)模分布式電源、儲能等接入新型配電網(wǎng)的智能監(jiān)視、自愈控制及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運行。
4.4配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
配電物聯(lián)網(wǎng)是配電技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的新型信息物理系統(tǒng)，以配用電領(lǐng)域應(yīng)用需求為導(dǎo)向，將“大云物移智”等先進信息通信技術(shù)融入配電各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)配電網(wǎng)全面感知、數(shù)據(jù)融合和智能應(yīng)用。基于配電物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)實際，充分考慮配電二次系統(tǒng)體系架構(gòu)以及平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等新型業(yè)務(wù)技術(shù)需求，完善相關(guān)支撐標(biāo)準(zhǔn)。在配電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，需明確配電物聯(lián)網(wǎng)低壓智能設(shè)備及臺區(qū)智能配變終端的架構(gòu)、功能要求、性能參數(shù)、應(yīng)用場景、試驗檢測，并對邊緣計算節(jié)點關(guān)鍵設(shè)備的硬件、通信、軟件平臺、功能性能等提出具體要求，重點標(biāo)準(zhǔn)布局上述重點技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研制，可有效引導(dǎo)配電物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備制造、工程建設(shè)與運行維護有序健康推進。
5結(jié)語
新型配電系統(tǒng)是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，其量大面廣且直接向電力客戶供電，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系在規(guī)范化配電網(wǎng)建設(shè)、運維中具有戰(zhàn)略性支撐和引領(lǐng)作用，是保障安全、可靠、優(yōu)質(zhì)供電的重要基礎(chǔ)。本文分析了配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系存在問題，提出了構(gòu)建原則，建立了多維結(jié)構(gòu)模型，設(shè)計了新型配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，并針對重點技術(shù)領(lǐng)域給出了標(biāo)準(zhǔn)需求和布局，為配電網(wǎng)實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。
1）在標(biāo)準(zhǔn)體系框架方面，以配電專業(yè)技術(shù)方向為主線，設(shè)計了覆蓋全業(yè)務(wù)流程和全壽命周期的多層次標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，避免了新型配電系統(tǒng)重要支撐標(biāo)準(zhǔn)的缺失，助推以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)以及配電領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。
2）在重點技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)布局方面，深入分析了交直流混合靈活配電、配電設(shè)備一二次融合、先進配電自動化、配電物聯(lián)網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)需求，并按照重要性和緊迫性對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行了規(guī)劃布局，促進精準(zhǔn)供給，發(fā)揮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)重要基礎(chǔ)支撐作用，服務(wù)于中國“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)。
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作者:王金麗 李豐勝 解芳 張姚 田野 單位:中國電力科學(xué)研究院有限公司 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
