智能配電網自愈控制技術發展與展望

麻喜旺 劉宏輝 周曉鋒 李闖

【摘 ?要】近年來社會用電需求的不斷增大，電力工程建設數量也逐漸增多。智能配電網自愈控制技術是在當代先進的科學技術的基礎上發展起來的一項新型的電力技術，經過一段時間的探索與發展，現在已經成為我國電力建設中的一項核心技術，智能配電網自愈控制技術的最主要的特點是自我感知與恢復，它能夠感應配電網的運行狀況，并就發生的故障進行自主的診斷與恢復，是一項非常優秀的電力技術。本文就智能配電網自愈控制技術發展與展望展開探討。

【關鍵詞】電網建設;智能配電網;自愈控制技術

引言

智能配電網的自愈功能的研究是一項重要的基礎性工作，通過深入分析因電能損耗引起的經濟和社會損失，自愈技術的研究和運用能夠實現廣大電力用戶的可持續供電，保證電網的安全可靠運行，推動我國電力事業的發展。

1智能配電網自愈控制需求分析

（1）電源側需求：我國分布式新能源發展迅速，到2020年分布式電源（主要是分布式光伏）裝機容量可達1.87億kW，2030年可達5.05億kW。分布式電源具有數量多、范圍廣、容量小、隨機性、間歇性等突出特點，其大規模分散接入增大了配電系統協調控制的復雜性和不確定性。（2）負荷側需求：電動汽車、柔性可控及雙向互動等多元化負荷隨機無序接入，給配電網安全可靠運行帶來巨大影響，同時也極大增加了實現自愈控制分析、判斷與決策的難度。（3）對供電可靠性與供電質量的提升需求：電力企業正在大力推進世界一流配電網建設，與世界上部分發達國家相比，我國供電可靠性仍有待提高。2015年，英國供電可靠率達到99.999993%，美國的用戶年均停電時間為0.41 h，日本僅為0.1 h。國家能源局《配電網建設改造行動計劃（2015—2020年》中明確了2020年目標，中心城市（區）供電可靠率達到99.99%，用戶年均停電時間不超過1 h，供電質量達到國際先進水平;城鎮地區供電可靠率達到99.88%以上，用戶年均停電時間不超過10 h;綜合電壓合格率達到98.65%。隨著經濟社會的快速發展和居民生產生活水平的不斷提升，將對供電可靠性和供電質量提出更高要求。智能配電網自愈控制是以不間斷電網運行和不損失供電負荷為基本控制目標，基于先進健全的量測體系與快速精準的在線狀態評估與診斷，及時發現消除隨時可能存在的運行風險，快速處理各類故障，應對系統內外各種擾動與沖擊，在故障情況下能夠維持連續運行、快速處理故障并恢復正常供電。因此，自愈控制無疑是保障電力電子化特征愈發凸現的現代智能配電網在不同狀態下安全可靠運行的重要手段。

2自愈控制關鍵技術研究

2.1配電網建模、仿真、分析和試驗技術研究

智能配電網的建模、仿真、分析、試驗理論與方法屬于自愈控制技術研究方面的核心基礎研究之一，可為智能配電網的系統設計、深層研究與工程應用提供必要、有效的研究工具和手段。課題對含分布式電源、儲能及微電網的智能配電網的建模方法和仿真方法進行研究。面向智能配電網的不同應用場景，研究了智能配電網暫態和穩態建模理論，建立了含分布式電源及儲能裝置的智能配電網多時間尺度模型庫。具體包含：①涵蓋了智能配電網中各個結構層面的多時間尺度建模工作，包括一次能源動態模型、新能源并網模型;②針對各種分布式電源以及儲能裝置在動態過程時間尺度上的明顯差異，進行了在不同仿真場景下的模型適應性分析，包括燃料電池、電力電子裝置等;③針對智能配電網網絡規模龐大、結構復雜、結構與參數高度不對稱等典型特征，開展了智能配電網模型化簡技術，通過網絡模型的整體降維化簡，實現高維復雜配電系統快速、準確和高效的分析計算。

2.2含DG、微網及儲能裝置的智能配電網分析與試驗技術

主要包括含DG、微網及儲能裝置的智能配電網狀態估計技術、參數辨識技術、網損分析技術、潮流優化技術、可靠性評估技術、電能質量分析與控制技術等技術的應用。

2.3故障情況下的自愈控制技術

研究含分布式電源的智能配電網故障檢測、定位、隔離及重構技術。提出了基于和聲算法的含分布式電源配電網的主站故障定位方法。研究了階段式故障恢復網絡重構方法，并將基本環路矩陣的自動生成算法應用其中，通過制定無不可行解的編碼規則，實現了故障停電損失最小、恢復時間最短的目標。

2.4故障隔離與網絡重構技術

該技術研究包括基于全局信息與分布式智能控制實現的故障隔離技術，含DG、微網及儲能裝置的故障隔離和網絡重構技術，基于控制代價最小的智能配電網網絡重構技術，配電網內部嚴重故障被動解列技術，配電網外部嚴重故障主動解列技術，基于網絡重構的配電網故障后局部供電恢復技術以及配電網基于網絡重構的電壓控制技術。

3智能配電網自愈控制技術應用分析

智能配電網自愈控制技術在電網中的應用主要是依靠一系列先進的計算機技術，通過先進的技術機技術對電網運行中產生的大量數據進行整理與分析，根據數據判斷電網運行狀況，通過智能化計算機技術與電氣終端裝置之間的協調配合，實現對電網故障的自主診斷、決策與恢復。在自愈控制技術中涉及到的先進技術主要有配電系統中的快速仿真與模擬技術，智能分析與決策技術，分布式計算機技術，保護裝置的協調與自適應整定技術等，從某一層面講，智能配電網自愈控制技術是多個先進技術的集中體，它將多項先進的技術集合在一體，并且讓其為配電網運行服務，因此可以說，各項先進的科學技術是自愈控制技術實施的最主要條件，也是自愈控制技術實施監測、診斷、恢復這一系列動作的保障，它們在很大程度上決定著自愈控制技術的實施方式以及實施效率，所以智能配電網自愈控制的應用也就是各項先進技術的應用，而上述幾項先進的技術在配電網中的應用主要包括以下內容：一是配電網系統的建模與仿真技術，快速仿真模擬技術在配電網的應用中屬于一種分析技術，主要的構造是若干個實時分析軟件，并且這些分析軟件的服務對象均是配電網，相關的技術人員通過這些軟件對電網運行產生的數據進行有效的整理與分析，最終達到預測仿真、故障定位等目的。二是在線監測技術在智能配電網中的應用，主要是用于電氣量的測量以及非電氣量的監測這兩部分，例如通過對水含量的測量判斷電氣設備的潮濕程度等，通過智能化的測量能夠準確的掌握電網的運行情況。三是在線分析與決策技術的應用，自愈控制技術中的在線分析與決策技術主要是對電網的運行狀態進行分析，得出具體結果，并對所得出的評估結果進行二次分析，根據具體的故障問題做出相應的解決策略。

結語

智能配電網自愈控制技術為配電網供電可靠性和安全性，防范連鎖故障與大面積停電事故發生，解決大量DG接入的主要技術手段，是配電網未來發展的方向。同時也為中國在智能配電網自愈控制相關科研、設備制造等領域以及智能配電網的建設提供有力的依據。

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（作者單位：國網安徽省電力有限公司五河縣供電公司）