配电网智能化供配电系统文献综述

配电网智能化供配电系统文献综述引言在新型电力系统加速构建、分布式能源大规模渗透以及用户对电能质量与供电可靠性需求持续升级的背景下，配电网作为电力系统“最后一公里”的核心环节，其智能化升级成为能源转型的关键支撑。传统配电网面临设备运维效率低下、分布式电源消纳能力不足、供需互动服务缺失等痛点，而智能化供配电系统通过融合信息技术、电力电子技术与智能控制技术，实现“源-网-荷-储”全环节的协同优化，对提升电网韧性、支撑“双碳”目标落地具有不可替代的作用。本文围绕配电网智能化的发展现状、关键技术、现存挑战及未来趋势展开综述，为相关领域研究与工程实践提供参考。发展现状国外研究进展国际社会较早启动智能配电网研究。美国通过“Grid2030”计划、“自愈电网”项目推动配电系统升级，电力科学研究院（EPRI）主导的馈线自动化与分布式控制技术研发，实现故障隔离时间缩短至毫秒级；欧盟“SmartGrids”倡议聚焦分布式能源接入与微电网管控，德国通过“E-Energiestrategie”政策支持用户侧分布式光伏与储能协同，形成成熟的“光储充”一体化技术体系；日本依托“未来社会能源网络”项目，探索基于电力线载波通信的配电终端互联，提升配电网对电动汽车、智能家居的适配能力。国内研究动态国内配电网智能化随电网建设逐步深化。“十四五”配电网规划明确“数字化、智能化、柔性化”发展方向，国家电网“配电物联网”建设实现设备状态“全息感知、泛在连接”，南网在主动配电网、虚拟电厂领域的示范工程（如深圳前海多能互补微电网）验证了分布式资源聚合调控的可行性。学术领域，学者围绕配电系统重构、储能协调控制、数字孪生建模等方向产出系列成果：如基于多智能体的配电网自愈控制策略、考虑源荷不确定性的储能优化配置模型等，为工程实践提供理论支撑。关键技术研究进展智能感知与数据采集技术配电网感知层通过物联网、传感器技术实现设备状态全域监测。光纤传感、RFID标签在电缆温度、局部放电监测中广泛应用，如南方电网在珠三角地区部署的分布式光纤传感系统，实现电缆故障定位精度达米级；边缘计算节点嵌入配电终端，对电压、电流、开关状态等数据进行实时预处理，减少云端传输压力，华北电网某试点工程通过边缘计算将故障研判时间从分钟级压缩至秒级。配电自动化与自愈控制技术配电自动化从“故障定位-隔离-恢复”的集中式控制向分布式协同演进。基于多智能体的自愈控制策略（如分布式电源参与的孤岛划分与供电恢复），在江苏、浙江等地的配电网改造中应用，实现非故障区域供电恢复时间＜10秒；“云-边-端”协同架构（主站云端决策、边缘节点实时响应、终端设备执行）成为主流，国家电网配电主站系统通过AI算法优化故障研判逻辑，误判率降低40%。分布式电源与储能协同调控分布式电源（光伏、风电）与储能的协同技术解决“高比例接入”难题。微电网“即插即用”技术（如基于下垂控制的分布式电源自适应并网）在山东、陕西的工业园区应用，实现分布式电源渗透率提升至60%；虚拟电厂通过聚合分布式资源（如居民光伏、工商业储能）参与电网调峰，江苏某虚拟电厂项目年调用负荷规模超200MW，减少电网峰谷差15%。配电系统数字化建模与仿真数字孪生技术构建配电网“物理-数字”映射，实现全生命周期管理。上海浦东数字孪生配电网通过实时采集设备状态、气象数据，仿真电网运行趋势，辅助规划决策与故障诊断，设备故障率降低25%；基于拓扑分析的配电系统建模（如广义节点-支路模型），提升了分布式电源接入后的潮流计算精度，为保护配置优化提供支撑。需求侧响应与互动服务需求侧响应通过市场化机制引导用户参与电网调节。动态电价（分时电价、尖峰电价）在浙江、广东等地推广，柔性负荷（空调、充电桩）聚合调控平台年调用负荷超百万千瓦；“互联网+电力服务”模式（如国网“网上国网”APP）实现用户与电网的实时互动，北京某社区通过需求响应协议，夏季高峰时段负荷削减率达12%。现存问题与挑战1.多源数据融合困境：配电设备监测数据（电气量、非电气量）格式异构，缺乏统一数据模型，导致边缘计算与云端决策的协同效率低下，如某省配电物联网试点中，不同厂商终端数据兼容性问题使数据利用率不足60%。2.分布式电源消纳矛盾：高比例分布式电源接入导致电压越限、短路电流超标，现有保护配置（如过流保护）适应性不足，华北某风电集中接入区域因电压波动引发用户投诉率上升30%。3.运维成本与可靠性矛盾：海量智能终端（如FTU、DTU）的运维依赖人工巡检，极端天气下通信网络（如无线专网）可靠性下降，南方某省台风季因通信中断导致配电终端离线率超20%。4.标准体系滞后：不同厂商设备接口、通信协议不统一，如配电主站与终端的“三遥”功能实现存在差异，增加系统集成难度，某直辖市配电网改造中因协议不兼容导致工期延长2个月。5.用户互动深度不足：需求响应参与度依赖行政激励，市场化机制（如需求响应交易平台）不完善，居民用户参与率不足5%，与“源网荷储友好互动”目标存在差距。未来发展趋势泛在电力物联网深化5G、北斗定位技术赋能配电终端，实现“全息感知、泛在连接”。配电物联网将拓展至用户侧，如智能家居、电动汽车与电网的双向互动，雄安新区试点的“车-桩-网”协同系统，通过5G低时延通信实现充电桩功率动态调节，提升电网峰谷调节能力。源网荷储协同规模化基于区块链的分布式能源交易平台将打破“源-荷”壁垒，如浙江“绿电交易”试点中，分布式光伏与工商业用户通过区块链实现点对点交易，能源就地消纳率提升至85%；“光储充换”一体化站（如特斯拉超级充电站）将成为社区能源枢纽，整合分布式电源、储能与电动汽车，支撑电网柔性运行。配电系统柔性化柔性互联装置（如电力电子变压器、固态断路器）将重构配电网拓扑，实现潮流精准调控。广东某园区通过电力电子变压器实现电压无级调节，分布式电源接入容量提升40%；基于柔直技术的配电网互联（如城市电网分区互联），可隔离故障区域，提升系统韧性。AI与大数据深度应用强化学习、图神经网络将优化电网重构、故障诊断策略。某AI算法在配电网重构中，通过模拟自然选择机制，将重构时间从小时级压缩至分钟级；预测性维护（如基于振动、温度数据的变压器故障预测）结合数字孪生，可降低设备故障率30%。多能互补与综合能源系统电、热、气、储多能流协同将成为区域能源互联网核心。雄安新区综合能源示范项目通过“电-热-气”耦合管网，实现能源综合利用效率提升至80%；“零碳园区”（如苏州工业园）通过整合分布式光伏、地源热泵、储能，实现年减碳量超万吨。结论配电网智能化研究已在感知、控制、协