淺談智能配電網自愈控制技術的問題和設計

　　摘 要：對于智能配電網來說，自愈相當于人體的免疫系統(tǒng)，是其最為重要的特征。當極端天氣來臨時，為保障電力供應，配電網將啟動自我預防、自我恢復的能力，以確保人們的正常生活不受影響。智能配電網自愈控制技術的研究與應用，增強了電網供電的可靠性，大大降低了停電頻率。文章對智能配電網自愈控制技術進行了分析和探討。

　　關鍵詞：智能配電網;自愈;控制

　　中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937(2015)08-0006-01

　　所謂的配電網自愈，是指配電網具備的自我預防、自我恢復的能力，它是配電網智能化的重要標志，也是智能配電網的重要特征。自愈能力源于監(jiān)測電網重要參數(shù)，并對其進行有效控制的策略，當系統(tǒng)正常運轉時，對電網進行實時評價和不斷優(yōu)化，以實現(xiàn)自我預防，并通過檢測故障、隔離和恢復電力供應等措施來實現(xiàn)自我恢復。

　　1 配電網實施自愈控制的必要性

　　近年來，國家投入大量資金，對城市電網進行了大規(guī)模地改造，其信息化和自動化水平有了顯著提高，但是，隨著各種新能源發(fā)電技術的不斷發(fā)展，給配電網的運行和控制保護帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。

　　在傳統(tǒng)的配電自動化技術的基礎上，發(fā)展延伸出的自愈控制技術，不僅提高了供電的可靠性，也使配電資產利用率得到了極大提升，作為高級配電自動化的核心功能，其順應未來電力的發(fā)展趨勢，能夠接入分布式發(fā)電、電動汽車充放電和儲能等設備。長期以來，國內配電網存在線路損耗高、設備利用率不高和供電可靠性較差等問題，而需求側響應等智能配電網自愈控制正是解決上訴問題的核心技術，也是解決大量接入的關鍵。

　　2 智能配電網自愈控制的技術體系

　　2.1 功能定位

　　不間斷供電是配電網自愈控制最為基本的原則，首先需通過優(yōu)化和預防措施，對配電網進行校正控制，以防止發(fā)生事故;如果一旦發(fā)生事故，為避免損失擴大，則必須采取緊急恢復控制，以及進行檢修維護控制，若由于停電事故造成電網大面積癱瘓，那這就說明自愈控制未取得成功，電網自愈控制區(qū)域如圖1所示。

　　2.2 技術體系

　　智能配電網的自愈控制技術體系分為三個層次，其中基礎層居上，支撐層居中，應用層居下。

　　2.2.1 基礎層—電網及其設備

　　電網實現(xiàn)智能化的前提是實體電網，其是智能電網的物理載體，而自愈控制的實現(xiàn)也是以其作為基礎。但是我國配電網與國外相比，無論管理水平還是整體電力供應能力和可靠性，均低于國外同行;遠低于先進國家配電自動化系統(tǒng)的覆蓋率;我國配電網技術還未成熟，加之運行維護滿足不了實際需要，以及頻繁地調整網架結構，導致部分設備處于閑置狀態(tài)，其實用化水平偏低;有些城市的配電變壓器節(jié)未能充分發(fā)揮節(jié)能降耗技術的作用，其運行經濟性不高。

　　2.2.2 支撐層—數(shù)據和通信

　　電力的傳輸以及其運行的安全性、高效性、可靠性，是以覆蓋全電網的信息交互來實現(xiàn)的。而且，一次、二次設備的狀態(tài)和表計計量等數(shù)據，是支撐自愈控制的基礎，但是，這種數(shù)據的采集，不僅數(shù)量大、采集點多，而且較為分散，因此，就必須建立開放的通信結構，制定統(tǒng)一的技術標準，并完善安全防護措施，在此基礎上，構建集成的、高速的雙向實時通信系統(tǒng)。

　　配電網智能化的實現(xiàn)，是以集成的、高速的雙向實時通信系統(tǒng)為基礎的，其也是配電網自我預防、自我恢復的核心。通過通信系統(tǒng)，電網能夠持續(xù)進行自我監(jiān)測，并利用先進的信息技術不斷校正，從而實現(xiàn)自愈能力，以提升對電網的駕馭能力，服務水平也隨之提高，而且其也可對各種干擾進行監(jiān)測補償，并重新分配潮流，以防止事態(tài)擴大。

　　2.2.3 應用層—監(jiān)測與評估

　　電網、供電設施和數(shù)據通信是否完善，直接關系到自愈電網的各功能是否能夠實現(xiàn)，在此基礎上，電網的自我預防、自我恢復通過監(jiān)測、預警、評估分析、控制以及決策、恢復等技術手段來實現(xiàn)。智能電網具有自愈能力，其在運行狀態(tài)下，我們可將其分為正常、預警、臨界、緊急以及恢復等狀態(tài)。

　　電網的各種狀態(tài)的劃分，是以系統(tǒng)各參數(shù)指標是否在允許范圍為界定，其中，各參數(shù)指標在允許范圍內，則是正常狀態(tài);雖未越限，但有些指標已經處在警戒范圍，則系統(tǒng)處于預警狀態(tài);當運行參數(shù)指標已接近上限，或輕度超越時，則是臨界狀態(tài);而某些重要參數(shù)指標超越界限，則處于緊急狀態(tài);部分負荷電力供應中斷，則是恢復狀態(tài)。

　　3 智能配電網自愈控制關鍵技術

　　隨著配電系統(tǒng)快速仿真和模擬、分布式計算以及保護裝置的協(xié)調和自適應整定、智能分析和決策、與DG的協(xié)調控制等技術措施的發(fā)展應用，配電網自愈控制的方式也有所改變，其供電的效率和可靠性也隨之提升。

　　3.1 含DG微網及儲能裝置的智能配電網建模與仿真技術

　　研究各種配電系統(tǒng)元件模型、電力電子裝置、控制器以及DG、儲能元件的仿真建模方法，其模型統(tǒng)一描述方法是以公共信息模型為基礎，其研究內容包括動態(tài)等值和快速仿真與模擬等技術，還包括DG、微網及儲能裝置的智能配電網模型化簡技術，以及電磁暫態(tài)仿真、多相潮流、穩(wěn)定性仿真等算法，配電網元件類型多種多樣，主要有配電線路、變壓器、各種DG、儲能設備和無功補償裝置，加之模型的適應性，這對智能配電網建模和仿真技術提出了更高的要求，基于用途不同，各配電元件的模型表達又分為穩(wěn)定性仿真、穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)仿真，與此同時，針對網絡重構的故障恢復技術，智能配電網必須提升仿真、計算的快速性，以適應技術的發(fā)展。

　　3.2 在線智能分析與決策技術

　　在智能配電網自愈控制方案中，基于預想事故的自動匹配技術，提供了實現(xiàn)有效控制和保護動作的方案，其對各種基于預想事故的智能電網的技術和方法進行了研究，如自愈控制的智能化學習、多重分析結果的多目標智能決策等最佳匹配技術以及預防控制連鎖故障演變的方法，其中，無論自愈控制決策的協(xié)調、在線風險評估，還是沖突解決、優(yōu)化，應針對智能配電網的某一運行控制目標。

　　在實際運行時，因受到某些因素的影響，會產生多種不同的控制預案，甚至相互之間發(fā)生沖突，基于此，要求自愈控制系統(tǒng)做出自我協(xié)調，以化解控制決策的矛盾，對各控制預案進行比較，在實施前做出在線分析評估和優(yōu)化，預估可能產生的控制效果，并做好有效的后備控制方案。

　　3.3 智能配電網保護裝置控制保護技術

　　通過局域網信息，多電源閉環(huán)供電的配電網能夠形成網絡式保護，因此，應在網絡重構之后對網絡式保護裝置自適應的控制保護原理進行分析研究，對基于局域信息或全局信息等不同平臺的各種保護裝置進行協(xié)調配合，研發(fā)智能配電網保護測控一體化終端和故障指示設備(用于顯示故障分支)，智能化配電網在運行優(yōu)化或者故障恢復時，其應用的網絡重構技術以及實現(xiàn)即插即用，都對保護裝置的整定和配合提出了更高的要求，因此，自愈控制系統(tǒng)應及時捕捉配電網網絡拓撲的變化，準確感知DG的投切，保護裝置必須相互配合，并在第一時間內完成在線自適應整定。

　　4 結 語

　　在建設實體配電網的過程中，必須具備長遠的發(fā)展眼光，探索、規(guī)劃和建設我國的配電網，并結合創(chuàng)新技術，在成熟的、先進的技術基礎上，無論從技術裝備還是電網架構上，構建未來的智能電網，以滿足社會發(fā)展的需要。

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