智能配电网自愈控制技术的问题和设计

　摘 要：对于智能配电网来说，自愈相当于人体的免疫系统，是其最为重要的特征。当极端天气来临时，为保障电力供应，配电网将启动自我预防、自我恢复的能力，以确保人们的正常生活不受影响。智能配电网自愈控制技术的研究与应用，增强了电网供电的可靠性，大大降低了停电频率。文章对智能配电网自愈控制技术进行了分析和探讨。
　　关键词：智能配电网；自愈；控制
　　中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0006-01
　　所谓的配电网自愈，是指配电网具备的自我预防、自我恢复的能力，它是配电网智能化的重要标志，也是智能配电网的重要特征。自愈能力源于监测电网重要参数，并对其进行有效控制的策略，当系统正常运转时，对电网进行实时评价和不断优化，以实现自我预防，并通过检测故障、隔离和恢复电力供应等措施来实现自我恢复。
　　1 配电网实施自愈控制的必要性
　　近年来，国家投入大量资金，对城市电网进行了大规模地改造，其信息化和自动化水平有了显著提高，但是，随着各种新能源发电技术的不断发展，给配电网的运行和控制保护带来新的机遇和挑战。
　　在传统的配电自动化技术的基础上，发展延伸出的自愈控制技术，不仅提高了供电的可靠性，也使配电资产利用率得到了极大提升，作为高级配电自动化的核心功能，其顺应未来电力的发展趋势，能够接入分布式发电、电动汽车充放电和储能等设备。长期以来，国内配电网存在线路损耗高、设备利用率不高和供电可靠性较差等问题，而需求侧响应等智能配电网自愈控制正是解决上诉问题的核心技术，也是解决大量接入的关键。
　　2 智能配电网自愈控制的技术体系
　　2.1 功能定位
　　不间断供电是配电网自愈控制最为基本的原则，首先需通过优化和预防措施，对配电网进行校正控制，以防止发生事故；如果一旦发生事故，为避免损失扩大，则必须采取紧急恢复控制，以及进行检修维护控制，若由于停电事故造成电网大面积瘫痪，那这就说明自愈控制未取得成功，电网自愈控制区域如图1所示。
　　2.2 技术体系
　　智能配电网的自愈控制技术体系分为三个层次，其中基础层居上，支撑层居中，应用层居下。
　　2.2.1 基础层—电网及其设备
　　电网实现智能化的前提是实体电网，其是智能电网的物理载体，而自愈控制的实现也是以其作为基础。但是我国配电网与国外相比，无论管理水平还是整体电力供应能力和可靠性，均低于国外同行；远低于先进国家配电自动化系统的覆盖率；我国配电网技术还未成熟，加之运行维护满足不了实际需要，以及频繁地调整网架结构，导致部分设备处于闲置状态，其实用化水平偏低；有些城市的配电变压器节未能充分发挥节能降耗技术的作用，其运行经济性不高。
　　2.2.2 支撑层—数据和通信
　　电力的传输以及其运行的安全性、高效性、可靠性，是以覆盖全电网的信息交互来实现的。而且，一次、二次设备的状态和表计计量等数据，是支撑自愈控制的基础，但是，这种数据的采集，不仅数量大、采集点多，而且较为分散，因此，就必须建立开放的通信结构，制定统一的技术标准，并完善安全防护措施，在此基础上，构建集成的、高速的双向实时通信系统。
　　配电网智能化的实现，是以集成的、高速的双向实时通信系统为基础的，其也是配电网自我预防、自我恢复的核心。通过通信系统，电网能够持续进行自我监测，并利用先进的信息技术不断校正，从而实现自愈能力，以提升对电网的驾驭能力，服务水平也随之提高，而且其也可对各种干扰进行监测补偿，并重新分配潮流，以防止事态扩大。
　　2.2.3 应用层—监测与评估
　　电网、供电设施和数据通信是否完善，直接关系到自愈电网的各功能是否能够实现，在此基础上，电网的自我预防、自我恢复通过监测、预警、评估分析、控制以及决策、恢复等技术手段来实现。智能电网具有自愈能力，其在运行状态下，我们可将其分为正常、预警、临界、紧急以及恢复等状态。
　　电网的各种状态的划分，是以系统各参数指标是否在允许范围为界定，其中，各参数指标在允许范围内，则是正常状态；虽未越限，但有些指标已经处在警戒范围，则系统处于预警状态；当运行参数指标已接近上限，或轻度超越时，则是临界状态；而某些重要参数指标超越界限，则处于紧急状态；部分负荷电力供应中断，则是恢复状态。
　　3 智能配电网自愈控制关键技术
　　随着配电系统快速仿真和模拟、分布式计算以及保护装置的协调和自适应整定、智能分析和决策、与DG的协调控制等技术措施的发展应用，配电网自愈控制的方式也有所改变，其供电的效率和可靠性也随之提升。
　　3.1 含DG微网及储能装置的智能配电网建模与仿真技术
　　研究各种配电系统元件模型、电力电子装置、控制器以及DG、储能元件的仿真建模方法，其模型统一描述方法是以公共信息模型为基础，其研究内容包括动态等值和快速仿真与模拟等技术，还包括DG、微网及储能装置的智能配电网模型化简技术，以及电磁暂态仿真、多相潮流、稳定性仿真等算法，配电网元件类型多种多样，主要有配电线路、变压器、各种DG、储能设备和无功补偿装置，加之模型的适应性，这对智能配电网建模和仿真技术提出了更高的要求，基于用途不同，各配电元件的模型表达又分为稳定性仿真、稳态分析和暂态仿真，与此同时，针对网络重构的故障恢复技术，智能配电网必须提升仿真、计算的快速性，以适应技术的发展。
　　3.2 在线智能分析与决策技术
　　在智能配电网自愈控制方案中，基于预想事故的自动匹配技术，提供了实现有效控制和保护动作的方案，其对各种基于预想事故的智能电网的技术和方法进行了研究，如自愈控制的智能化学习、多重分析结果的多目标智能决策等最佳匹配技术以及预防控制连锁故障演变的方法，其中，无论自愈控制决策的协调、在线风险评估，还是冲突解决、优化，应针对智能配电网的某一运行控制目标。
　　在实际运行时，因受到某些因素的影响，会产生多种不同的控制预案，甚至相互之间发生冲突，基于此，要求自愈控制系统做出自我协调，以化解控制决策的矛盾，对各控制预案进行比较，在实施前做出在线分析评估和优化，预估可能产生的控制效果，并做好有效的后备控制方案。
　　3.3 智能配电网保护装置控制保护技术
　　通过局域网信息，多电源闭环供电的配电网能够形成网络式保护，因此，应在网络重构之后对网络式保护装置自适应的控制保护原理进行分析研究，对基于局域信息或全局信息等不同平台的各种保护装置进行协调配合，研发智能配电网保护测控一体化终端和故障指示设备（用于显示故障分支），智能化配电网在运行优化或者故障恢复时，其应用的网络重构技术以及实现即插即用，都对保护装置的整定和配合提出了更高的要求，因此，自愈控制系统应及时捕捉配电网网络拓扑的变化，准确感知DG的投切，保护装置必须相互配合，并在第一时间内完成在线自适应整定。
　　4 结 语
　　在建设实体配电网的过程中，必须具备长远的发展眼光，探索、规划和建设我国的配电网，并结合创新技术，在成熟的、先进的技术基础上，无论从技术装备还是电网架构上，构建未来的智能电网，以满足社会发展的需要。
　　参考文献：
　　 李乃湖，倪以信，孙舒捷，等.智能电网及其关键技术综述.南方电网技术，2010，（3）.
　　 余贻鑫，栾文鹏.智能电网.电网与清洁能源，2009，（1）.
　　 顾欣欣，姜宁，季侃，等.智能配电网自愈控制技术的实践与展望.电力建设，2009，（7）.

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