智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)研究與應(yīng)用

周聰 陳文菲 陳文玉

摘 要：所謂的自愈控制技術(shù)，就是指不同配電區(qū)域以及配電層次內(nèi)進(jìn)行配電協(xié)調(diào)及優(yōu)化控制，使系統(tǒng)具備自我判斷、決策以及恢復(fù)能力。其是在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文對(duì)自愈控制技術(shù)進(jìn)行概述，并分析了智能配電網(wǎng)中自愈控制關(guān)鍵技術(shù)及這些技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；自愈控制技術(shù)；研究；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.114

0 前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，智能配電網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為社會(huì)生產(chǎn)以及人民生活帶來(lái)重要影響。近幾年，電力領(lǐng)域?qū)χ悄茈娋W(wǎng)的研究越來(lái)越深入，其中自愈控制技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，但是從目前情況來(lái)看，相關(guān)研究仍舊沒(méi)有形成一個(gè)完整的理論體系，對(duì)智能電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行特征缺乏思考，如何解決這一問(wèn)題，發(fā)揮自愈控制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，是所有電力企業(yè)必須要思考的問(wèn)題。

1 自愈控制技術(shù)概述

1.1 自愈控制技術(shù)的含義

與傳統(tǒng)的控制方法相比，自愈控制技術(shù)主要針對(duì)的是智能配電網(wǎng)，控制難度明顯加大，同時(shí)，其在故障處理方面不再局限于傳統(tǒng)的DA故障處理，而是將重點(diǎn)放在故障預(yù)測(cè)和預(yù)防上，降低電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性。自愈技術(shù)的研究和應(yīng)用中，要將配電快速仿真與模擬作為重點(diǎn)內(nèi)容，主要是出于以下幾方面的考慮：首先，智能電網(wǎng)的發(fā)展速度非常快，接線結(jié)構(gòu)越來(lái)越靈活，運(yùn)行模式與以往相比也表現(xiàn)出很大不同，配電快速仿真與模擬就相當(dāng)于智能配電網(wǎng)的大腦，起到一種指揮作用，具有較高的靈活性；其次，智能電網(wǎng)對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的要求越來(lái)越高，配電快速仿真與模擬過(guò)程并不僅僅是簡(jiǎn)單的計(jì)算過(guò)程，還需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果以及實(shí)際需要選擇出最佳運(yùn)行方案，達(dá)到資源優(yōu)化配置目標(biāo)。

1.2 自愈控制技術(shù)的重要價(jià)值

首先，應(yīng)用自愈控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估以及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考；其次，快速仿真與模擬可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)優(yōu)化，提高供電質(zhì)量，同時(shí)提升供電可靠性；第三，自愈技術(shù)的應(yīng)用可以使智能電網(wǎng)系統(tǒng)具備故障分析與預(yù)測(cè)能力，一方面要最大限度減小安全事故發(fā)生的可能性，另一方面在發(fā)生事故以后要盡量減小損失，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行；第四，自愈控制技術(shù)會(huì)從智能電網(wǎng)的運(yùn)行與規(guī)劃兩個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題，為工作人員提供可行性的運(yùn)行方案，起到一種輔助決策的作用；最后，自愈控制系統(tǒng)中，除了考慮系統(tǒng)本身因素之外，還會(huì)將市場(chǎng)以及電力政策風(fēng)險(xiǎn)綜合考慮在內(nèi)，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性進(jìn)行定性和定量分析，在滿足人們用電需求的前提下，實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)的效益最大化。

2 智能配電網(wǎng)中自愈控制關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是自愈控制中的基礎(chǔ)技術(shù)，只有將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用智能配電網(wǎng)中，技術(shù)人員才能準(zhǔn)確掌握各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，才能判斷出系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，為后續(xù)控制工作打下基礎(chǔ)。逐狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容，一是電氣量的測(cè)量，包括系統(tǒng)電流、電壓以及電阻等基本數(shù)據(jù)；二是非電氣量的監(jiān)測(cè)，例如可以通過(guò)含水量來(lái)判斷設(shè)備是否出現(xiàn)潮濕問(wèn)題，可以通過(guò)變壓器氣體種類以及數(shù)量判斷出變壓器絕緣物質(zhì)是否發(fā)生分解等。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，高級(jí)量測(cè)技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，用被應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，取得了不錯(cuò)的效果，其相當(dāng)于在監(jiān)測(cè)技術(shù)的延伸和發(fā)展，智能化水平更高，監(jiān)測(cè)規(guī)模更大，最大的特征就是在應(yīng)用過(guò)程中強(qiáng)調(diào)雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)與用戶之間的互動(dòng)。

2.2 運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估技術(shù)及應(yīng)用

根據(jù)在線檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，可以判斷出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的潛在隱患，為故障控制做好準(zhǔn)備，具體包括以下幾個(gè)內(nèi)容：首先是電網(wǎng)總體運(yùn)行狀態(tài)，一是當(dāng)前電網(wǎng)以何種方式運(yùn)行，二是未來(lái)一段時(shí)間有可能出現(xiàn)的狀態(tài)；其次是設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估，主要是根據(jù)設(shè)備原始參數(shù)以及當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)來(lái)判斷；第三是脆弱性評(píng)估，就是根據(jù)以上評(píng)估結(jié)果找到系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，為預(yù)防控制策略的提出提供依據(jù)；第四風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，一是長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)，包括氣候變化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響，二是短期風(fēng)險(xiǎn)，主要是指一些突發(fā)狀況有可能對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的影響，另外還包括市場(chǎng)環(huán)境以及國(guó)家政策的變化所帶來(lái)的外部風(fēng)險(xiǎn)；最后是安全預(yù)警，主要將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果作為依據(jù)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)類型、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性大小科學(xué)劃分預(yù)警級(jí)別，做出相應(yīng)的防范措施，提升防御的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)自愈控制目標(biāo)。

2.3 快速仿真模擬技術(shù)及應(yīng)用

關(guān)于快速仿真模擬技術(shù)前面已經(jīng)作了簡(jiǎn)單介紹，其在整個(gè)自愈控制系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，屬于分析工具中的一種，是由若干個(gè)實(shí)時(shí)分析軟件組成，這些軟件都直接面向配電網(wǎng)，技術(shù)人員通過(guò)這些軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理。該項(xiàng)技術(shù)的具體功能包括潮流計(jì)算、預(yù)測(cè)仿真、自適應(yīng)保護(hù)、故障定位等，需要與其他技術(shù)聯(lián)合使用。

2.4 分析與決策技術(shù)及應(yīng)用

自愈控制技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是不僅可以對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估，而且可以對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的決策，也就是說(shuō)其具備“思考功能”和“決策功能”。分析時(shí)主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容：一是各類裝置發(fā)生故障時(shí)的性能；二是這些故障會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生哪些影響；三是系統(tǒng)的接地方式以及負(fù)荷水平及其對(duì)各類故障的影響。而這里所說(shuō)的決策就是自愈控制決策，就是故障解決方案，需要將所有的控制方案存入到信息庫(kù)中，決策系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際故障特性信息匹配得到自愈控制方案。

3 總結(jié)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)以及人民生活對(duì)用電安全性和穩(wěn)定性提出了更高要求，智能電網(wǎng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，人們對(duì)自愈控制技術(shù)的研究也越來(lái)越深入。本文主要分析了幾種關(guān)鍵的自愈控制技術(shù)及其應(yīng)用，旨在為智能電網(wǎng)的科學(xué)管理提供依據(jù)，促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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