智能配電網自愈控制技術探討

摘要：SDG在智能電網當中是比較關鍵的環節，對于提高供電質量、效率以及配網、安全性、可靠性作用顯著，其中比較關鍵的技術之一是自愈控制技術。文章對自愈控制技術的內涵以及關鍵點分別進行了闡述，同時結合頂層設計觀念，針對自愈控制系統進行了簡單的設計，以供參考。

關鍵詞：SDG；智能配電網；自愈控制技術；在線監測；DFSM 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）35-0195-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.095

SDG（智能配電網，Smart Distribution Grid）在智能電網是比較關鍵的環節。通常110kV以下的電網屬于配電網，這一部分直接連接用戶側。SDG的主要特征包括自愈、安全性、電能質量高、DER接入數量大、支持互動、可視化、資產利用率高以及信息化管理。SDG當中比較關鍵的技術之一是自愈控制技術，在智能電網建設如火如荼的當下是比較受關注的焦點。我國在2009年公布智能電網的建設計劃，預計在2020年完成電網改造，智能配電網的自愈控制在其中必將發揮出重要的作用。

1 概述

自愈控制技術是在傳統配網自動化技術的基礎之上發展起來的，既有相同點，也有一定差別。自愈控制技術是基于SDG的技術，其應用對象屬于智能電網的范疇，這表現為系統當中將會出現大量的分布式電源、充放電裝置、靈活的可調度負荷等，這些既是自愈控制的基礎，也給配網運行控制增加了難度。自愈控制不再局限于故障處理這一傳統DA的功能，而是強調預防以及預警，體現預防為主、防治結合的理念。這就要求配電網在運行過程當中要有“智能”，由此在自愈控制當中，DFSM（配電快速仿真與模擬）成為核心與基礎。

1.1 DFSM成為重點研究對象的原因

（1）智能電網有著更加靈活的運行模式以及接線結構，智能配電網的運行需要“具備智慧的大腦”，而DFSM就是其中的關鍵，并在控制過程中具備像人一樣的“智慧”，以便能夠適應系統結構及需求的不斷變化；（2）大量智能終端等設備將出現在電力系統當中；（3）對快速仿真與模擬的要求會逐漸提高，DFSM不僅要具備基本的仿真及計算能力，同時還要在諸多可行的方案中快速給定最佳方案，也就是要求DFSM具備優化計算能力；（4）高度集成的信息化環境中，數據量會越來越大，DFSM將承擔巨量的運算任務，這就要求DFSM必須具備強大的計算能力，以便解決巨量的數據運算與快速給定自愈控制策略的矛盾。

1.2 智能配電網的自愈控制技術可實現的功能

（1）實時狀態評估，為系統提供數據支持，包括安全監視、評估與優化；（2）實現系統的連續優化，主要有功率交換、效率、質量、可靠性、安全性等；（3）安全分析，也就是預測仿真能力，能夠有效避免對配網產生影響事故的發生，如果事故不可避免地發生了，則通過自愈功能盡量控制損失并恢復正常；（4）從運行與規劃的角度進行分析，為相關運行人員提供運行方案，并提供輔助決策的依據；（5）實現多饋線的配網重構、無功以及電壓控制、故障定位、自適應保護等；（6）在系統模型中聚合政策、市場以及風險的分析，定量化評估這些因素對系統可靠性、安全性的影響。

如圖1、圖2所示SDG的自愈控制系統，在控制模式以及系統框架方面，分層次架構，考慮頂層設計觀念，一般在設計當中采用3層（或4層如圖2）結構進行設計。

2 自愈控制技術的關鍵點

2.1 在線監測

在線監測的主要內容是監測電氣量與非電氣量。電氣量在線監測主要針對電網當中的設備運行狀態的監測，包括電壓、電流、功率、相角等；非電氣量在線監測則主要針對電氣設備的介質，包括壓力、氣體成分、流量、溫度等。針對電網設備的在線監測，主要就是要實現及時掌握設備的運行狀態，找出存在故障隱患的脆弱點，然后采取相應的措施使存在故障隱患的設備下線檢修，預防故障發生。

2.2 FSM

FSM即快速仿真與模擬技術，用于配電網則是DFSM。這一技術對于智能配電網自愈控制的預測能力有著極佳的增強效果，同時為其提供數學支撐，并且通過實時的軟件平臺上進行數據分析為管理及決策提供信息依據。

2.3 AMI

AMI（Advanced Metering Infrastructure）即高級量測系統。這一技術是AMR（Automatic Meter Reading）自動抄表技術的延伸。通常典型的AMI包括數據收集、網絡通信、回程傳輸單元、智能表計、數據管理等系統。將AMI與DMS（配電管理系統）結合起來在智能電網藍圖當中占據著重要的地位，有利于提高電網運行效率以及實現優化資源的配置。

2.4 配電網重構

配電網普遍的特點在于兩個方面：開環以及閉環。分段開關在電網當中有很多，而聯絡開關相對來說數量較少。分段開關通常用于隔離故障，通常保持常閉狀態；聯絡開關則用于選擇供電路徑，通常是常開的。配電網重構則是在滿足一定條件（節點電壓、容量、網絡輻射）的情況下，為實現一定的目的如提高供電質量、消除線路過載等采取的措施及調整開關的閉合與網絡拓撲結構。

2.5 微網及需求側管理

微電源與負荷集合成微網，前者為系統供電以及供熱，主要通過電力電子元器件實現能量的轉換，相比于常規分布式能源，微電源靈活性更高，能夠保持單一集成系統的正常運行，而且對用電高峰期的電網壓力有著較好的減輕作用，合理調配電力，實現能源利用率的提高，同時還能減少對環境的破壞。在SDG的自愈控制當中起著基礎性的作用。

DSMC需求側管理，Demand Side Management是在行政措施或者激勵措施下，確立資源配置優化、節能降耗、提高電網安全的目的，針對用電方式進行優化，以便提高用戶側（即需求側）的用電效率。其基本手段是通過高效設備的改造、節能建筑、改變用電方式。需求側管理在自愈控制技術當中是實現用戶側與供給側（即電網）互動的重要手段，是自愈控制技術的關鍵技術之一。

3 自愈控制的實現方式

3.1 系統框架設計

系統框架結構如圖3，采用兩層架構：一層為分布式智能終端的自愈控制層；另一層為主站集中控制層，通過SDH光纖通信技術組網。

3.2 接口設計

為實現圖3所示SDG當中自愈控制的4個“自我”目標，則需在主站系統中預留接口，連接SCADA、EMS，配合智能終端的數據采集，以便獲得更準確的實時數據。按照IEC61970系列標準，預留連接EMS、DMS、GIS、MIS、CIS、SCADA、AMR等系統的接口，實現最大程度上的信息共享。GIS共享配電網的地理信息以及模型信息，EMS集成10kV出現的開關狀態和負荷數據、AMR負責獲取公變或專變的負荷數據。

3.3 性能指標

第一，控制動作正確率。（1）針對故障的自愈動作正確率，應全面考慮整個系統來判斷，同時按系統最終給出的結果為準，包括4個層次：終端控制動作完全正確，即隔離故障、轉供；終端控制動作不完全正確，即隔離故障正確但轉供不正確或不是最優轉供方案，主站發出控制指令，矯正轉供；終端控制動作不執行或出現誤動作，主站發出的指令在出現誤動后矯正得以正確執行；終端控制動作不執行或出現誤動作，主站發出3次正確指令，均控制失敗。（2）判斷預防控制動作正確率也要從系統整體出發，標準以動作前后系統的判斷指標為準，智能終端只要執行了控制命令，就可以算作是一次正確的動作。

第二，故障自愈率。在統計期范圍內自愈的總數與受故障影響的用戶數的比值，為故障自愈率。

第三，平均自愈次數。每年每戶供電故障自愈次數，則為平均自愈次數，即每個用戶在統計期范圍內遇到故障并自愈成功的次數。

4 結語

綜上所述，智能配電網是智能電網的重要環節，而自愈控制功能又是智能配電網的主要功能之一，在智能配電網當中發揮著至關重要的作用。自愈控制技術的關鍵點包括DFSM、AMI、在線監測、配網重構、微網與DSM。在此基礎上，結合頂層設計觀念，對自愈控制系統進行系統框架、接口以及指標方面的設計，以期能夠為智能配電網自愈控制技術的發展提供一些指導。

參考文獻

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[2] 胡雯，孫云蓮，王定美.基于運行狀態評估的智能配電網自愈控制方案研究[J].陜西電力，2013，（6）.

[3] 劉秋華，董丹丹，孟珊珊，吳成立.智能配電網自愈控制及其關鍵技術研究[J].南京工程學院學報（自然科學版），2015，（3）.

作者簡介：朱軒昊（1991-），男，陜西渭南人，云南電網有限責任公司怒江供電局助理級工程師，研究方向：配電網。

（責任編輯：秦遜玉）