探究智能配电网自愈控制技术的应用

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　　摘要：随着我国经济的快速发展，各地区用电量增长的越来越快。为了更好地满足用电量的增加需求，有效地降低配电网供电可靠性低、设备利用率低、线损率高等问题，智能配电网自愈控制技术开始得到大众的关注和应用。本文结合智能配电网自愈控制技术的相关目标、技术方案等，简要探讨了其应用，以期能为所需者提供借鉴。
　　关键词：智能配电网；自愈控制；应用
　　中图分类号： TM7 文献标识码： A
　　最近几年，我国城市进行了大规模电网改造，大幅度提升了城市的配电网信息化与自动化。但伴随着各类新能源发电技术广泛应用，配电网运行与控制保护也有了更多的挑战，如大量分布式电源（ＤＧ）接入后配电网电压越限。自愈控制作为高级配电自动化核心功能，发展和延伸了传统配电自动化技术，实现供电可靠性与配电资产利用率的提高。
　　一、体系架构方案设计
　　集中控制主要依靠具有高级分析计算功能的系统主站来完成，它需要系统在发生故障后将量测信息发送到主站，通过分析计算确定故障类型、故障位置并形成控制决策，再下发到保护装置或智能终端执行，整个故障的处理过程依赖主站完成。由于集中控制需要主站与终端的大量数据通信，同时仅由主站进行分析决策，耗时较长，很难满足故障切除的快速性要求，因此，现阶段完全依靠集中控制方式实现自愈控制是不现实的。
　　分散控制主要依靠保护装置或智能终端的相互配合来实现。故障的清除与故障后的供电恢复完全依靠基于局部信息的保护装置或智能终端。分散控制方式的效率与可靠性较高，尽管保护装置或智能终端间存在一定的联系，但由于缺少主站的参与，基于局部信息的故障恢复过程缺乏全局性的整体协调能力，同时也不能适应频繁变化的网络结构与运行方式。未来，基于多代理的分布式计算技术的广泛应用可能会使分散控制方式得到推广。
　　集中—分散协调控制综合了集中控制与分散控制的优点，实现分级分布式协调控制。在故障清除阶段主要依靠保护装置（或智能终端）的配合实现，在故障恢复阶段依靠主站分析计算后下发的控制命令实现。集中—分散控制方式一方面保证了故障切除的快速性，另一方面具有全局的协调优化能力，可适应多变的网络结构与系统运行方式，是现阶段可行的自愈控制技术方案。
　　二、关键技术
　　1、建模与仿真
　　将重点关注各种配电系统元件模型及仿真建模方法和各种ＤＧ、储能元件、电力电子装置及控制器的仿真建模方法。研究基于公共信息模型的模型统一描述方法；研究含ＤＧ、微网及储能装置的智能配电网模型化简技术、多相潮流算法、电磁暂态仿真算法、稳定性仿真算法、动态等值技术以及快速仿真与模拟技术。配电网元件类型的多样性和模型的适应性对智能配电网建模与仿真技术提出了挑战，其中元件类型主要包括配电线路、配电变压器、无功补偿设备以及各种形式的ＤＧ、储能装置等，各元件又可以给出分别用于稳态分析、暂态仿真及稳定性仿真的不同模型表达；同时，基于网络重构的故障恢复技术对智能配电网仿真、计算的快速性提出了要求。
　　2、分析与试验
　　将重点关注含ＤＧ、微网及储能装置的智能配电网状态估计技术、参数辨识技术、网损分析技术、潮流优化技术、可靠性评估技术、电能质量分析与控制技术等。研究基于智能配电网自愈控制的ＤＧ及储能元件规划配置方法；研究含ＤＧ、微网及储能装置的智能配电网的动态模拟方法和数字—物理混合模拟方法与试验技术；研究基于硬件在环仿真的单元测试技术；研究智能配电网核心装备的现场测试技术。智能配电网数据量测与信息采集的完备性有待提高，系统中很多ＤＧ、储能元件及相关控制器、变流器是作为整体提供给用户的，其中的运行参数，主要是控制参数往往很难获得，这给自愈控制的动态仿真带来了困难。此外，配电网的网络结构复杂、庞大且高度不对称，在分析、仿真、计算时很难保证底层数据的准确性和完整性，因此，自愈控制相关算法应具有良好的规模扩展性与容错能力。
　　3、在线智能与决策
　　重点关注基于预想事故的智能配电网自愈控制方案自动匹配技术，对于预想事故给出有效的控制与保护动作方案。研究基于预想事故的智能配电网自愈控制方案最佳匹配技术；研究智能配电网连锁故障演变的预防控制方法；研究智能配电网自愈控制的智能化学习技术；研究考虑多重分析结果的多目标智能决策技术。自愈控制决策的协调、冲突解决、在线风险评估与优化面向智能配电网的某一运行控制目标，考虑不同运行约束时可能给出多种不同甚至相互冲突的控制预案，因而要求自愈控制系统能够自动协调与解决控制决策的对立与冲突问题，在实施前能够对各种可行控制预案在线进行分析、比较、评价与优化，事先估计出可能的控制效果，并给出有效的后备控制方案。
　　4、故障特性分析
　　将重点关注各种ＤＧ、储能装置在电网发生对称及不对称故障时的故障特性。研究外部故障时的微网故障特性；研究内部故障时的微网故障特性；研究含ＤＧ、微网及储能装置的智能配电网的故障特性；研究系统接地方式、负荷水平与负荷性质、ＤＧ与储能装置类型对智能配电网故障特性的影响。智能配电网故障特性受配电网接地方式、负荷水平与负荷性质、ＤＧ与储能装置类型及容量的影响较大，快速、准确、可靠的智能配电网故障特征提取是进行智能配电网故障类型识别、故障定位、保护装置开发的基础。
　　5、控制保护
　　重点关注多电源闭环供电的配电网利用局域信息实现网络式保护。研究网络重构后网络式保护装置自适应的控制保护原理；研究基于局域信息的保护装置与基于全局信息的支撑平台的保护协调配合技术；研制智能配电网保护测控一体化终端；研制用于指示故障分支的故障指示装置。智能配电网在运行优化与故障恢复时的网络重构技术以及对ＤＧ即插即用的要求使得保护装置整定与配合的难度增加，自愈控制系统应当准确、及时地感知配电网网络拓扑变化及ＤＧ的投切，保护装置需要在第一时间完成在线自适应整定以及保护装置间的相互配合。
　　6、关键负荷保障技术与大面积停电恢复
　　重点关注智能配电网内部严重故障被动解列技术。研究智能配电网外部严重故障主动解列技术；研究基于网络重构的智能配电网故障后局部供电恢复技术；研究智能配电网基于网络重构的电压控制智能配电网自愈控制技术技术。研究极端条件下智能配电网关键负荷保障技术，包括关键负荷保障的主动解列技术及智能配电网故障解列时负荷分配与功率平衡控制方法；研究极端条件下基于ＤＧ的智能配电网黑启动技术。ＤＧ特性及归属对自愈控制技术实施有一定影响。首先，光伏、风机等ＤＧ出力具有随机性与波动性，通常不容易完成调峰、调频等调度运行目标；其次，归属于用户的ＤＧ也不能保证其与电网运行目标的一致性；再次，难以保证各种ＤＧ能够做到可通信、可量测与可调度。这些都对基于ＤＧ实现严重故障条件下的配电网关键负荷保障与黑启动技术提出了挑战。
　　7、故障隔离与网络重构
　　重点关注基于局部信息与保护原理实现的自愈控制故障隔离技术。研究基于全局信息与分布式智能控制实现的故障隔离技术；研究含ＤＧ、微网及储能装置的故障隔离和网络重构技术，包括紧急状况下的环网解列技术与网络再组合技术；研究基于控制代价最小的智能配电网网络重构技术；研究配电网内部严重故障被动解列技术；研究配电网外部严重故障主动解列技术；研究基于网络重构的配电网故障后局部供电恢复技术；研究配电网基于网络重构的电压控制技术。
　　三、结论
　　智能配电网自愈控制技术已成为提高配电网供电安全性和可靠性，抵御大面积停电与连锁故障事故发生，解决ＤＧ接入的主要技术手段，可谓发展前景十分广阔。
　　参考文献：
　　[1] 廖怀庆,刘东,黄玉辉,于文鹏,翁嘉明,尤毅,张宇.考虑新能源发电与储能装置接入的智能电网转供能力分析[J].中国电机工程学报.2012(16)

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