2.2信息化系统和智能电表在网络建模中的应用
地理信息系统是低压配电网的主要数据来源，所提供的信息在过去常用于资产管理；现在随着智能配电网的发展，越来越有必要利用现成的GIS数据构建真实的低压配电网模型，以便于分析可再生能源的接入、低碳技术的应用等对电网的影响。大规模低压配电网的GIS数据存在的主要问题是网络不一定完全连通，这样生成的网络模型显然不适宜于潮流计算，为此文献［17］提出了一种转换GIS数据格式的方法，以便构建适于潮流研究的低压配电网模型。首先利用广度优先搜索法分析属于同一馈线的所有线段之间的拓扑连通性，确定一条完全连通的主馈线；其次计算所有孤立线段顶点与主馈线之间的几何距离，确定两者之间最合适的连接点，最终构建一个完全连通的低压网络模型。该方法已成功地用于对英国某居民区500多条低压馈线进行建模，所生成的网络模型被用来分析低碳技术的影响和潜在效益。
信息化系统数据库之间的自动通信对于网络建模、实现高效的电网规划和运行是非常重要的。由于历史原因，配电管理系统的SCADA系统和GIS是相互独立的，虽然服务于同一个电网，但是所存储的信息各不相同。一般采用人工方法实现这2个系统的数据库同步，文献［18］则提出一种新思路，将在SCADA系统和GIS数据库之间自动建立对应关系的问题抽象为一个组合优化理论中的无向图匹配问题，然后利用整数规划方法求解。该项研究成果可用于在两个系统中滤除不一致的数据信息，更好地展示电网的实时运行状态。
目前，分析网络运行状态唯一实用、灵活的工具是电网数字仿真软件。文献［19］指出了对输电网、工业客户自有网络和开关设备进行实时仿真时的主要技术障碍。这类网络的复杂程度往往超出了单处理器仿真软件的实时计算能力，因此通常需要采用简化和特殊的仿真方法。文章从输电线路建模、网络并行处理分块以及高频开关设备仿真精度几个方面来分析一些特殊的仿真方法，指出与经典电磁暂态程序相比，实时仿真软件的步长应设计得相对较大，以实现对大规模电网的仿真。另外，为了优化操作，可以采用多并行处理器，但其副作用是可能造成处理器之间的信号交换延迟。研究结果表明输电网更适宜于分块给多个处理单元并行仿真，但同样的方式可能会在小规模工业网络仿真中引起共振；从选取合适的仿真步长和提高数字信号采集精度的角度来看，该文认为高频设备仿真的关键元件之一是入网的电压源转换设备。
随着电动汽车（EV）等新型负荷的应用普及，负荷与网络之间的交互动态性越来越强，因此配电网建模的关键之一是分析此类负荷对电网所产生的谐波效应。文献［20］介绍了美国电科院的配电网仿真软件（OpenDSS）中最新开发的谐波时序仿真功能。文章针对负荷模型中R-L并联、串联支路比例分别为1∶0、1∶1、19∶1三种情况，分别分析了EV接入/退出电网时呈现的谐波特性；用户可以在OpenDSS中设置R-L并联、串联支路比例，从而选择最适合其需求的负荷模型来进行谐波研究。
为了构建精确可靠的低压配电网电气连接模型，需要同时在配变站和用户处安装智能电表，这在过去很长一段时间内是既困难又不经济的解决方案，但随着技术的发展，现在已经能够开发出专门用于低压馈线测量的、易于安装的仪表装置，图6为施耐德电气研发的一种低压馈线无线仪表装置。利用此装置提供的数据、变电站现场数据，施耐德电气进一步开发出一种专利算法，为电力部门和用户提供更为精确的低压网络电气接线图。此算法的基本思想是，输入一条馈线的电能等于该条馈线所连用户总用电量与其线损之和，据此可以确定所有低压电网用户和每条馈线/每相之间的连接关系。
图6施耐德电气开发的馈线仪表装置
3电气计算和分析方法
本节介绍在CIRED2015-S5中提出的一些在配电网规划中广泛涉及的电气计算和分析的新方法。
3.1潮流和短路计算
由于分布式电源注入的功率和电动汽车等新型负荷消耗的功率都有很强的不确定性，传统确定性的潮流计算方法显得越来越不适用，未来能够准确描述电网状态的必然是基于概率分析的方法。文献［22］提出的方法即此，首先用单独的概率密度函数来描述PV单元、热电联产、常规负荷、电动汽车等元素的运行特性，以此反映其注入/消耗功率在时间上的随机性；其次，用这些函数的加权和来描述某个节点的运行特性，权重为各元素对该节点的影响程度；最后分别用概率潮流方法和蒙特卡洛方法计算全网潮流，计算结果以概率分布表示。
传统的短路计算方法只考虑直接连网的旋转设备，但是随着DG的应用越来越广泛，配电系统的故障电流分布将发生显著变化，因此必须在短路计算方法中对DG给予合理考虑。文献［23］研究了考虑逆变型DG（InverterInterfacedDG，IIDG）接入电网的2种稳态短路电流计算方法—叠加电流源法和基于潮流法，在不同的DG占比和分布场景下对这2种方法进行了测试，并进行交叉验证，确定它们的适用范围和相关性。在此研究基础上可形成具有实用价值的简化计算方法，以供在DG占比较高的配电系统规划中进行更有效的一次设备选型和二次设备参数整定计算使用。
3.2低压网络对DG容量接纳能力的分析
分布式电源在低压网络的普及会带来很多问题，如使电压上升、造成网络阻塞和网损增加等，文献［24］提出了一种基于概率的模型方法分析分布式光伏发电大量接入对低压电网影响。首先根据智能电表每15min测量的数据来确定每个节点一天96个点的日负荷曲线；然后利用蒙特卡洛法从这些参数集合中随机生成一个网络状态，进行潮流计算，利用其结果评估在给定研究时段内每个节点的过电压概率和电压不平衡风险。配电网运行人员可以利用这些量化的风险针对因接入PV而引起的过电压事件制定相应的控制策略，从而提高低压网络接纳PV的能力。
当前，居民低压网络通常是开环运行的，文献［25］展示了如何通过馈线闭环运行来提升低压电网对新装PV容量接纳能力的方法。文章以英国西北部15个实际的地下低压居民片区中的馈线为例，比较了每条馈线分别以闭环和开环2种方式运行时的特性，发现当环接低压馈线时，若采用馈线对数与用户数为2∶1的独特方式，则改善馈线接纳能力的效果最明显；但该文也指出，此结论不一定有普适性，要针对具体情况做具体分析。
