智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)探討

朱　凱，李志飛（國網(wǎng)安徽省電力公司滁州供電公司，安徽　滁州　239000）

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智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)探討

朱凱，李志飛（國網(wǎng)安徽省電力公司滁州供電公司，安徽滁州239000）

能夠?qū)崿F(xiàn)自愈控制是智能配電網(wǎng)最為重要的一項(xiàng)特征，現(xiàn)階段智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其可以極大地強(qiáng)化供電的可靠性，并且使長期以來我國配電網(wǎng)中存在的高線損率和設(shè)備利用率不高等問題得到有效地解決?；诖?，本文針對(duì)智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)進(jìn)行了探討，介紹了自愈控制的關(guān)鍵技術(shù)和體系設(shè)計(jì)，供大家參考。

智能配電網(wǎng)；自愈控制技術(shù)；供電可靠性

引言

在國家安全防御體系中電網(wǎng)安全保障體系屬于一個(gè)非常重要的組成部分，智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地保證電網(wǎng)的安全，這主要是由于在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)智能配電網(wǎng)的自由控制可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化和預(yù)警，并且診斷故障情況，明確相關(guān)故障的位置，確保能夠及時(shí)地恢復(fù)供電。在未來的電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)屬于一個(gè)非常重要的發(fā)展趨勢(shì)。

1　智能電網(wǎng)自愈控制概述

智能配電網(wǎng)自愈控制主要指的是能夠在不同的配電網(wǎng)區(qū)域和層次進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)，并且可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一種控制策略和手段，其能夠使配電網(wǎng)具有自我恢復(fù)、自我決策、自我診斷和自我感知等一系列的能力，確保在不同狀態(tài)下的配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠和安全運(yùn)行。智能配電網(wǎng)自愈控制在正常運(yùn)行的配電網(wǎng)中主要是優(yōu)化、監(jiān)控和進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)警。在電網(wǎng)處于故障狀態(tài)的時(shí)候，智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)能夠準(zhǔn)確的定位故障，并且對(duì)故障進(jìn)行隔離處理，確保能夠及時(shí)、快速地恢復(fù)供電［1］。下面介紹故障自愈的處理過程。圖1中的10kV出線斷路器分別是S1、S2以及S3，同時(shí)其具有自動(dòng)跳閘的功能，站外開關(guān)為剩下的幾個(gè)開關(guān)，而且其沒有自動(dòng)跳閘的功能，一旦有故障出現(xiàn)在A2～A3段線路間，那么就會(huì)從S1、A1、A2中經(jīng)過短路電流，由于S1開關(guān)本身具備自動(dòng)跳閘功能，所以其可以自動(dòng)跳閘啟動(dòng)保護(hù)工作。

圖1　智能電網(wǎng)自愈示例圖

①故障啟動(dòng)：在該實(shí)例中啟動(dòng)條件為分閘加保護(hù)，一旦配電自動(dòng)化主站檢測到出現(xiàn)滿足啟動(dòng)條件的保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，就會(huì)將故障分析啟動(dòng)。②故障定位：系統(tǒng)在分析到有過流信號(hào)動(dòng)作出現(xiàn)在A1和A2開關(guān)中，同時(shí)其他的過流信號(hào)沒有動(dòng)作，所以將A2和A3之間確定為故障區(qū)域。③故障隔離：在將故障區(qū)域定位出來之后，將A2和A3開關(guān)斷開。④故障恢復(fù)：將S1開關(guān)合上，這樣上游恢復(fù)供電，將A6或者A9開關(guān)合上，下游就可以恢復(fù)供電。如果具有若干個(gè)下游恢復(fù)方案，這時(shí)候系統(tǒng)就會(huì)分析下游恢復(fù)方案的優(yōu)先級(jí)別，并且以實(shí)際的情況優(yōu)選下游恢復(fù)方案，最終將最優(yōu)的恢復(fù)方案選擇出來。

2　智能配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）故障隔離與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)：在正常運(yùn)行狀態(tài)下智能電網(wǎng)的故障隔離與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)屬于最為主要的自愈控制相關(guān)技術(shù)，其能夠確保在發(fā)生外部嚴(yán)重故障或者內(nèi)部相關(guān)故障的時(shí)候配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)。結(jié)合自愈控制技術(shù)中就地控制和集中控制兩個(gè)架構(gòu)的協(xié)調(diào)性，通過對(duì)就地信息的保護(hù)裝置的利用就能夠快速地切除故障，而以全局信息為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)則具備全局性的計(jì)算和優(yōu)化的能力，然而其在進(jìn)行分析、計(jì)算和執(zhí)行的時(shí)候需要較長的時(shí)間，通過對(duì)不同控制方法的優(yōu)點(diǎn)的利用，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和協(xié)調(diào)，就能夠?qū)崿F(xiàn)最好的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)控制效果［2］。

（2）大面積停電恢復(fù)技術(shù)和關(guān)鍵負(fù)荷在極端條件下的保障技術(shù)：其主要包括在嚴(yán)重內(nèi)部故障狀態(tài)下智能配電網(wǎng)的被動(dòng)解列技術(shù)；在嚴(yán)重外部故障狀態(tài)下的智能電網(wǎng)的主動(dòng)解列技術(shù)；發(fā)生故障后的以網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)為基礎(chǔ)的智能配電網(wǎng)的恢復(fù)局部供電的技術(shù)；以網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)為基礎(chǔ)的智能配電網(wǎng)的電壓控制技術(shù)；智能配電網(wǎng)在極端條件下的保障關(guān)鍵負(fù)荷的技術(shù)；以分布式電源為基礎(chǔ)的極端條件下的智能配電網(wǎng)的黑啟動(dòng)技術(shù)。

（3）保護(hù)裝置控制保護(hù)技術(shù)：其重點(diǎn)內(nèi)容就是通過局部信息使多電源閉環(huán)供電的配電網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)的相關(guān)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)裝置在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)之后的自適應(yīng)控制保護(hù)技術(shù)；以全局信息為基礎(chǔ)的支撐平臺(tái)和以局域信息為基礎(chǔ)的保護(hù)裝置之間的保護(hù)協(xié)調(diào)配合機(jī)制；電網(wǎng)保護(hù)測控一體化終端的相關(guān)技術(shù)；能夠?qū)收戏种нM(jìn)行指示的故障指示裝置［3］。

（4）故障特性分析技術(shù)：其重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容為在電網(wǎng)出現(xiàn)不對(duì)稱故障或者對(duì)稱故障的時(shí)候儲(chǔ)能裝置、分布式電源的故障特性；微網(wǎng)在發(fā)生外部故障之后的故障特性；包含著儲(chǔ)能裝置、微網(wǎng)、分布式電源的智能電網(wǎng)的故障特性；智能電網(wǎng)故障特性受到的儲(chǔ)能裝置類型、分布式電源類型、負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷水平以及系統(tǒng)接地方式等因素的影響。

3　智能配電網(wǎng)自愈控制的體系設(shè)計(jì)

3.1智能配電網(wǎng)自愈控制的方案設(shè)計(jì)

（1）集中控制方式：要想實(shí)現(xiàn)集中控制，系統(tǒng)主站必須要具備高級(jí)分析計(jì)算功能。在發(fā)生故障后系統(tǒng)要向主站發(fā)送量測信息，對(duì)故障的位置和類型等進(jìn)行分析、計(jì)算和判定，并且制定完善的控制決策，隨后由智能終端或者保護(hù)裝置對(duì)控制決策進(jìn)行執(zhí)行，基本上由主站完成整個(gè)故障的處理過程。主站和終端在集中控制方式下需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)通信，而且如果只依賴于主站實(shí)施分析和決策往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，無法使快速切除故障的需求得到充分地滿足，所以目前如果想要單純的依靠集中控制方式使智能配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈控制具有較大的難度［4］。

（2）分散控制方式：要想實(shí)現(xiàn)分散控制，必須要依賴于智能終端和保護(hù)裝置兩者之間的相互配合。以局部信息為基礎(chǔ)的智能終端和保護(hù)裝置是清除故障和實(shí)現(xiàn)恢復(fù)故障后供電的主要裝置。一般來說，分散控制方式具有較高的可靠性和效率，但是因?yàn)橹髡緵]有參與到這一過程來，盡管智能終端與保護(hù)裝置兩者之間具有一定的聯(lián)系，但是其無法立足于全局性的角度實(shí)現(xiàn)對(duì)故障后過程的整體性協(xié)調(diào)，也無法與頻繁變化的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式相適應(yīng)，因此限制了這一控制方式的應(yīng)用。不過，由于現(xiàn)在越來越多的應(yīng)用到了以多代理為基礎(chǔ)的分布式計(jì)算技術(shù)，因此未來分散控制技術(shù)有望得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

（3）集中——分散協(xié)調(diào)控制方式：該控制方式同時(shí)具備分散控制和集中控制兩者的優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行分布式協(xié)調(diào)控制。通過保護(hù)裝置的配合能夠清除故障，而通過主站分析計(jì)算后所發(fā)出的各種控制命令能夠盡快的實(shí)現(xiàn)故障后的恢復(fù)供電。該控制方式除了具有快速的故障切除速度之外，而且還具有較強(qiáng)的全局協(xié)調(diào)優(yōu)化功能，能夠與多變的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式相適應(yīng)，因此在現(xiàn)階段得到了非常廣泛的應(yīng)用。

3.2智能配電網(wǎng)自愈控制方案的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)

配電自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)自愈控制技術(shù)的基礎(chǔ)，而要想實(shí)現(xiàn)自愈控制技術(shù)，智能配電網(wǎng)需要具備以下條件：①具有各種智能化的配電終端設(shè)備和開關(guān)設(shè)備。②具備儲(chǔ)能設(shè)備、分布式電源、多電源或者雙電源，并且配備具有較高可靠性和靈活性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。③具備強(qiáng)大的信息能力和可靠性高的網(wǎng)絡(luò)通信。④主站系統(tǒng)要具有預(yù)警、評(píng)估、計(jì)算、分析等一系列的智能化功能。自愈技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的配電自動(dòng)化技術(shù)而言具有更高的主站功能系統(tǒng)要求，因此其能夠使分布式電源的靈活接入要求得到充分滿足。

4　結(jié)語

智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)在解決大量的分布式電源接入問題、預(yù)防大面積停電事故發(fā)生、抵御連鎖故障、提升配電網(wǎng)安全性和可靠性等方面均發(fā)揮了十分重要的作用，而且屬于非常關(guān)鍵的技術(shù)手段，其應(yīng)用前景非常廣闊。為了能夠進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)，就必須要形成完善的智能電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)機(jī)制，從而對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行有效引導(dǎo)，同時(shí)要加快智能電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的研發(fā)工作，全面地推動(dòng)我國智能配電網(wǎng)的不斷發(fā)展。

［1］劉 蓓，汪 沨，陳 春，黃 純，曹一家，張 飛，董旭柱.一種配電網(wǎng)故障階段式恢復(fù)方法［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014（03）.

［2］董旭柱.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的內(nèi)涵及其應(yīng)用［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2013（03）.

［3］董旭柱，黃邵遠(yuǎn)，陳柔伊，李 鵬，張文峰.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012（18）.

［4］劉新東，李偉華，朱勇，王得道，付 曉.基于多代理技術(shù)的分布式電網(wǎng)自愈控制策略研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（17）.

2016-5-1

TM76

A

2095-2066（2016）14-0032-02