智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的問題和設(shè)計(jì)論文
摘 要：對于智能配電網(wǎng)來說，自愈相當(dāng)于人體的免疫系統(tǒng)，是其最為重要的特征。當(dāng)極端天氣來臨時，為保障電力供應(yīng)，配電網(wǎng)將啟動自我預(yù)防、自我恢復(fù)的能力，以確保人們的正常生活不受影響。智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的研究與應(yīng)用，增強(qiáng)了電網(wǎng)供電的可靠性，大大降低了停電頻率。文章對智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)進(jìn)行了分析和探討。
關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；自愈；控制
中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）08-0006-01
所謂的配電網(wǎng)自愈，是指配電網(wǎng)具備的自我預(yù)防、自我恢復(fù)的能力，它是配電網(wǎng)智能化的重要標(biāo)志，也是智能配電網(wǎng)的重要特征。自愈能力源于監(jiān)測電網(wǎng)重要參數(shù)，并對其進(jìn)行有效控制的策略，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時評價和不斷優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)自我預(yù)防，并通過檢測故障、隔離和恢復(fù)電力供應(yīng)等措施來實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)。
1 配電網(wǎng)實(shí)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(wǎng)進(jìn)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(shù)的不斷發(fā)展，給配電網(wǎng)的運(yùn)行和控制保護(hù)帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
在傳統(tǒng)的配電自動化技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展延伸出的自愈控制技術(shù)，不僅提高了供電的可靠性，也使配電資產(chǎn)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(yīng)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(shè)備。長期以來，國內(nèi)配電網(wǎng)存在線路損耗高、設(shè)備利用率不高和供電可靠性較差等問題，而需求側(cè)響應(yīng)等智能配電網(wǎng)自愈控制正是解決上訴問題的核心技術(shù)，也是解決大量接入的關(guān)鍵。
2 智能配電網(wǎng)自愈控制的技術(shù)體系
2.1 功能定位
不間斷供電是配電網(wǎng)自愈控制最為基本的原則，首先需通過優(yōu)化和預(yù)防措施，對配電網(wǎng)進(jìn)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(kuò)大，則必須采取緊急恢復(fù)控制，以及進(jìn)行檢修維護(hù)控制，若由于停電事故造成電網(wǎng)大面積癱瘓，那這就說明自愈控制未取得成功，電網(wǎng)自愈控制區(qū)域如圖1所示。
2.2 技術(shù)體系
智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)體系分為三個層次，其中基礎(chǔ)層居上，支撐層居中，應(yīng)用層居下。
2.2.1 基礎(chǔ)層—電網(wǎng)及其設(shè)備
電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化的前提是實(shí)體電網(wǎng)，其是智能電網(wǎng)的物理載體，而自愈控制的實(shí)現(xiàn)也是以其作為基礎(chǔ)。但是我國配電網(wǎng)與國外相比，無論管理水平還是整體電力供應(yīng)能力和可靠性，均低于國外同行；遠(yuǎn)低于先進(jìn)國家配電自動化系統(tǒng)的覆蓋率；我國配電網(wǎng)技術(shù)還未成熟，加之運(yùn)行維護(hù)滿足不了實(shí)際需要，以及頻繁地調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致部分設(shè)備處于閑置狀態(tài)，其實(shí)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(shù)的作用，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不高。
2.2.2 支撐層—數(shù)據(jù)和通信
電力的傳輸以及其運(yùn)行的安全性、高效性、可靠性，是以覆蓋全電網(wǎng)的信息交互來實(shí)現(xiàn)的。而且，一次、二次設(shè)備的狀態(tài)和表計(jì)計(jì)量等數(shù)據(jù)，是支撐自愈控制的基礎(chǔ)，但是，這種數(shù)據(jù)的采集，不僅數(shù)量大、采集點(diǎn)多，而且較為分散，因此，就必須建立開放的通信結(jié)構(gòu)，制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并完善安全防護(hù)措施，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建集成的、高速的雙向?qū)崟r通信系統(tǒng)。
配電網(wǎng)智能化的實(shí)現(xiàn)，是以集成的、高速的雙向?qū)崟r通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，其也是配電網(wǎng)自我預(yù)防、自我恢復(fù)的核心。通過通信系統(tǒng)，電網(wǎng)能夠持續(xù)進(jìn)行自我監(jiān)測，并利用先進(jìn)的信息技術(shù)不斷校正，從而實(shí)現(xiàn)自愈能力，以提升對電網(wǎng)的駕馭能力，服務(wù)水平也隨之提高，而且其也可對各種干擾進(jìn)行監(jiān)測補(bǔ)償，并重新分配潮流，以防止事態(tài)擴(kuò)大。
2.2.3 應(yīng)用層—監(jiān)測與評估
電網(wǎng)、供電設(shè)施和數(shù)據(jù)通信是否完善，直接關(guān)系到自愈電網(wǎng)的各功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)，在此基礎(chǔ)上，電網(wǎng)的自我預(yù)防、自我恢復(fù)通過監(jiān)測、預(yù)警、評估分析、控制以及決策、恢復(fù)等技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)。智能電網(wǎng)具有自愈能力，其在運(yùn)行狀態(tài)下，我們可將其分為正常、預(yù)警、臨界、緊急以及恢復(fù)等狀態(tài)。
電網(wǎng)的各種狀態(tài)的劃分，是以系統(tǒng)各參數(shù)指標(biāo)是否在允許范圍為界定，其中，各參數(shù)指標(biāo)在允許范圍內(nèi)，則是正常狀態(tài)；雖未越限，但有些指標(biāo)已經(jīng)處在警戒范圍，則系統(tǒng)處于預(yù)警狀態(tài)；當(dāng)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)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(biāo)超越界限，則處于緊急狀態(tài)；部分負(fù)荷電力供應(yīng)中斷，則是恢復(fù)狀態(tài)。
3 智能配電網(wǎng)自愈控制關(guān)鍵技術(shù)
隨著配電系統(tǒng)快速仿真和模擬、分布式計(jì)算以及保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)和自適應(yīng)整定、智能分析和決策、與DG的協(xié)調(diào)控制等技術(shù)措施的發(fā)展應(yīng)用，配電網(wǎng)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(wǎng)及儲能裝置的智能配電網(wǎng)建模與仿真技術(shù)
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(chǔ)，其研究內(nèi)容包括動態(tài)等值和快速仿真與模擬等技術(shù)，還包括DG、微網(wǎng)及儲能裝置的`智能配電網(wǎng)模型化簡技術(shù)，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(wǎng)元件類型多種多樣，主要有配電線路、變壓器、各種DG、儲能設(shè)備和無功補(bǔ)償裝置，加之模型的適應(yīng)性，這對智能配電網(wǎng)建模和仿真技術(shù)提出了更高的要求，基于用途不同，各配電元件的模型表達(dá)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(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的故障恢復(fù)技術(shù)，智能配電網(wǎng)必須提升仿真、計(jì)算的快速性，以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。
3.2 在線智能分析與決策技術(shù)
在智能配電網(wǎng)自愈控制方案中，基于預(yù)想事故的自動匹配技術(shù)，提供了實(shí)現(xiàn)有效控制和保護(hù)動作的方案，其對各種基于預(yù)想事故的智能電網(wǎng)的技術(shù)和方法進(jìn)行了研究，如自愈控制的智能化學(xué)習(xí)、多重分析結(jié)果的多目標(biāo)智能決策等最佳匹配技術(shù)以及預(yù)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(diào)、在線風(fēng)險評估，還是沖突解決、優(yōu)化，應(yīng)針對智能配電網(wǎng)的某一運(yùn)行控制目標(biāo)。
在實(shí)際運(yùn)行時，因受到某些因素的影響，會產(chǎn)生多種不同的控制預(yù)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(diào)，以化解控制決策的矛盾，對各控制預(yù)案進(jìn)行比較，在實(shí)施前做出在線分析評估和優(yōu)化，預(yù)估可能產(chǎn)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(wǎng)保護(hù)裝置控制保護(hù)技術(shù)
通過局域網(wǎng)信息，多電源閉環(huán)供電的配電網(wǎng)能夠形成網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)，因此，應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)之后對網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)裝置自適應(yīng)的控制保護(hù)原理進(jìn)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(hù)裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，研發(fā)智能配電網(wǎng)保護(hù)測控一體化終端和故障指示設(shè)備（用于顯示故障分支），智能化配電網(wǎng)在運(yùn)行優(yōu)化或者故障恢復(fù)時，其應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)即插即用，都對保護(hù)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(yīng)及時捕捉配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓�，�?zhǔn)確感知DG的投切，保護(hù)裝置必須相互配合，并在第一時間內(nèi)完成在線自適應(yīng)整定。
4 結(jié) 語
在建設(shè)實(shí)體配電網(wǎng)的過程中，必須具備長遠(yuǎn)的發(fā)展眼光，探索、規(guī)劃和建設(shè)我國的配電網(wǎng)，并結(jié)合創(chuàng)新技術(shù)，在成熟的、先進(jìn)的技術(shù)基礎(chǔ)上，無論從技術(shù)裝備還是電網(wǎng)架構(gòu)上，構(gòu)建未來的智能電網(wǎng)，以滿足社會發(fā)展的需要。
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