智能配電網(wǎng)自愈控制策略研究

摘 要：文章結(jié)合作者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，在第一部分分別論述了智能配電網(wǎng)自愈意義和智能配電網(wǎng)自愈方式，在文章的第二部分從分層分區(qū)協(xié)調(diào)智能配電網(wǎng)自愈控制、配電網(wǎng)仿真與模擬、關(guān)鍵符合保障與大面積停電恢復(fù)、協(xié)調(diào)控制配電網(wǎng)自愈控制四部分闡述了智能配電網(wǎng)自愈控制策略。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；自愈控制策略；研究

自愈是智能配電網(wǎng)的重要標(biāo)志，也是其重要特征。智能配電網(wǎng)自愈是指配電網(wǎng)具有自我預(yù)防和恢復(fù)的能力，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)的有效監(jiān)測(cè)和控制能夠?qū)崿F(xiàn)這種能力。自我預(yù)防通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)優(yōu)化來(lái)完成，自我恢復(fù)是指當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)故障、隔離故障，并恢復(fù)供電。

1 智能配電網(wǎng)自愈意義及方式

1.1 智能配電網(wǎng)自愈意義

自愈是智能配電網(wǎng)的特征之一，該特征是指配電網(wǎng)具有自我預(yù)防和恢復(fù)的能力。智能配電網(wǎng)的自我預(yù)防是指當(dāng)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，自我預(yù)防能夠?qū)\(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和實(shí)時(shí)的監(jiān)控評(píng)價(jià)；自我恢復(fù)是指當(dāng)智能配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，其可以自動(dòng)的進(jìn)行故障排查、隔離，最終將智能配電網(wǎng)供電完全恢復(fù)。智能配電網(wǎng)的自愈控制涉及到多個(gè)領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù)，其中有計(jì)算機(jī)技術(shù)、繼電保護(hù)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等。因此，智能配電網(wǎng)自愈是一種集軟件和智能裝置的綜合控制技術(shù)，在我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。

1.2 智能配電網(wǎng)自愈方式

智能配電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)自愈控制功能，主要有以下三種方式即集中控制方式、分散控制方式和集中分散協(xié)調(diào)控制方式。集中控制方式需要依靠系統(tǒng)主站來(lái)完成，且這個(gè)系統(tǒng)主站必須要具有較高的計(jì)算功能，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)其需要將所得的測(cè)量信息直接發(fā)送到主站中，通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算分析，將故障的類型和位置確定，并形成有效的控制策略，再將其傳達(dá)到智能終端有效執(zhí)行，故障處理全過(guò)程完全是通過(guò)主站完成的。集中控制需要主站與終端數(shù)據(jù)通信，但主站分析決策所消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法滿足快速切除故障的要求，因此，如果僅依靠集中控制方式就要實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈控制是無(wú)法做到的。分散控制方式是依靠智能終端或保護(hù)裝的相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。清除故障、恢復(fù)供電完全依靠智能終端或局部信息保護(hù)裝置來(lái)完成，分散控制方式的效率是較高的，雖然與智能終端間是存在聯(lián)系的，但是主站并沒(méi)有參與其中，局部信息故障的恢復(fù)缺少整體協(xié)調(diào)力，也無(wú)法適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式。集中分散協(xié)調(diào)控制方式，集合了集中控制和分散控制兩種方式的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了分布式協(xié)調(diào)控制。在清查故障時(shí)需要智能終端的配合才能夠?qū)崿F(xiàn)，故障恢復(fù)階段通過(guò)主站分析計(jì)算之后下發(fā)控制命令，該種方式確保了故障切除的快速性，并實(shí)現(xiàn)了全局的協(xié)調(diào)優(yōu)化，在不斷變化的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式中完全適用，是當(dāng)前最為有效的智能配電網(wǎng)自愈控制方式。

2 智能配電網(wǎng)自愈控制策略

智能配電網(wǎng)的自愈控制策略直接決定了自愈控制的效果，智能配電網(wǎng)自愈控制策略主要有以下四方面：

2.1 分層分區(qū)協(xié)調(diào)智能配電網(wǎng)自愈控制

為了實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，要對(duì)智能配電網(wǎng)的不同層次和區(qū)域進(jìn)行協(xié)調(diào)自愈控制。電網(wǎng)自愈控制的組織架構(gòu)由兩環(huán)控制、三層控制和六個(gè)控制環(huán)節(jié)組成。兩環(huán)控制是指在電網(wǎng)自愈控制中要全面的研究全局控制方案與局部控制功能的協(xié)調(diào)方法，并承認(rèn)局部控制保護(hù)的快速性與電網(wǎng)全局控制慢速性兩者之間的矛盾；三層控制中三層即局部反應(yīng)層、高端決策層和中間協(xié)調(diào)層三部分，通過(guò)發(fā)揮中間協(xié)調(diào)層的作用，能夠?qū)⑷挚刂婆c局部控制間的矛盾有效解決；六個(gè)控制環(huán)節(jié)是指在完成三層控制的基礎(chǔ)上的采集量測(cè)、全面協(xié)調(diào)、工礦分析、優(yōu)化方案、部署協(xié)調(diào)和控制行動(dòng)六個(gè)環(huán)節(jié)。兩環(huán)控制中的局部控制也被稱為智能分布式就地保護(hù)控制，該控制方式在終端保護(hù)控制時(shí)能夠根據(jù)故障判斷，直接實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的隔離，并恢復(fù)供電，將結(jié)果直接上報(bào)至主站。

2.2 配電網(wǎng)仿真與模擬

配電網(wǎng)仿真與模擬是實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)自愈的有效策略，其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能包括網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、自適應(yīng)保護(hù)、無(wú)功控制和自動(dòng)電壓等，仿真工具有負(fù)荷預(yù)測(cè)、配電網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估等，建模工具有設(shè)備模型、發(fā)電模型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥Ｅ潆娋W(wǎng)仿真與模擬技術(shù)在實(shí)時(shí)軟件平臺(tái)，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析工具盒預(yù)測(cè)技術(shù)，結(jié)合電網(wǎng)的運(yùn)行情況，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)做出精確的評(píng)估，并實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，對(duì)配電網(wǎng)潛在的事件進(jìn)行預(yù)測(cè)，為系統(tǒng)運(yùn)行人員提供了可行性的建議，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)自愈。

2.3 關(guān)鍵符合保障與大面積停電恢復(fù)

在極端條件下智能配電網(wǎng)的內(nèi)部和外部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，可以運(yùn)用被動(dòng)解列技術(shù)和主動(dòng)解列技術(shù)進(jìn)行恢復(fù)。極端條件下智能配電網(wǎng)的負(fù)荷保障技術(shù)，有主動(dòng)解列技術(shù)、負(fù)荷分配與功率平衡控制方法、智能配電網(wǎng)孤島劃分、黑啟動(dòng)技術(shù)。孤島是指電網(wǎng)部分線路由于發(fā)生故障或進(jìn)行維修而停電時(shí)，由發(fā)電裝置繼續(xù)供電，并與周圍負(fù)荷形成了供電孤島現(xiàn)象。根據(jù)電源容量、負(fù)荷大小、故障前運(yùn)行情況等，對(duì)孤島進(jìn)行合理的規(guī)劃，其能夠降低停電的影響，提高系統(tǒng)整體的和啟動(dòng)能力。孤島劃分的重點(diǎn)就是要找到一個(gè)合理的解列點(diǎn)，并準(zhǔn)確的確定出孤島范圍。當(dāng)配電網(wǎng)產(chǎn)生故障時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)根據(jù)負(fù)荷功率信息、分布式電源調(diào)節(jié)能力，確定出孤島的范圍，孤島內(nèi)部的分布式電源不僅具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，同時(shí)也有足夠的容量，其能夠確保孤島安全穩(wěn)定運(yùn)行。

黑啟動(dòng)是一種具有自動(dòng)啟動(dòng)能力的機(jī)組，當(dāng)電力系統(tǒng)大面積停電時(shí)，該機(jī)組可以不依賴于任何的網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用自啟動(dòng)機(jī)組帶動(dòng)無(wú)自啟動(dòng)能力的機(jī)組，將電力系統(tǒng)的供電能力恢復(fù)，這個(gè)過(guò)程是逐漸性的，最終將會(huì)恢復(fù)整合電網(wǎng)的供電能力。近年來(lái)，在電力系統(tǒng)中微網(wǎng)、分布式電源得到了有效運(yùn)用，相關(guān)研究學(xué)者提出微網(wǎng)黑啟動(dòng)方法，運(yùn)用分布式電源和微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)自下而上的恢復(fù)策略。配電網(wǎng)恢復(fù)包括兩方面內(nèi)容：一方面是配電網(wǎng)自啟動(dòng)，對(duì)重要負(fù)荷供電起到保護(hù)的作用，將配電網(wǎng)系統(tǒng)分解為若干小系統(tǒng)，每個(gè)小系統(tǒng)中又包含多個(gè)分布式電源，通過(guò)分布式電源實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)自啟動(dòng)，恢復(fù)了重要負(fù)荷供電；另一方面是大電網(wǎng)恢復(fù)，泛指為大型機(jī)組提供備用電源，黑啟動(dòng)電源增加，同時(shí)要提高了黑啟動(dòng)成功率，如果黑啟動(dòng)失敗了，那么也可以通過(guò)解列操作進(jìn)行供電。

2.4 協(xié)調(diào)控制配電網(wǎng)自愈控制

基于協(xié)調(diào)控制的配電網(wǎng)自愈控制方法，適用于城市中運(yùn)行的電網(wǎng)，采用一體協(xié)調(diào)控制方式，同時(shí)信號(hào)處理和控制策略的產(chǎn)生具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可自動(dòng)完成整個(gè)控制過(guò)程，需要采集大量的數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況做出診斷，并采取有效的控制策略，實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的自動(dòng)控制，促進(jìn)了城市電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。此種方法的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在，可以根據(jù)不同的運(yùn)行情況采取不同的控制方式，最終實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能配電網(wǎng)自愈控制是大型的系統(tǒng)工程，需要在實(shí)踐中不斷的探索，在我國(guó)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，自愈控制體系也不斷的清晰和完善，并取得了理想的研究成果，電力系統(tǒng)會(huì)逐漸的成為安全、可靠的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)更多的便利。

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