智能配電網運行狀態管控與綜合評價關鍵技術研究

珠海許繼電氣有限公司 張麗晶 林華梁

配電網作為電網的重要組成部分直接面向終端用戶，配網運行狀態監視、控制、管理等相關的信息資源不斷豐富與完善，提高數據準確性和管控穿透力。但仍存在如下問題：配電網運行狀態的全方位評價體系與管控模式尚未健全；配電網運行狀態現場側監控能力尚且有限；配電自動化系統自身運行水平及其對配網管理支撐作用尚顯不足。

為此本文以提升配電網精益化管理為出發點，以實現配電網運行狀態的管控與綜合評價為目標，建立運行狀態管控與綜合評價體系，重點突破運行狀態綜合監測、閉環管控與輔助決策等關鍵技術，研發配電網運行狀態管控輔助決策支持系統、綜合監測終端等關鍵軟硬件，支撐配電網各業務環節閉環管控與協同發展，提升配電網精益化管理水平。

1 智能配電網運行狀態管控與綜合評價整體框架

智能配電網運行狀態管控與綜合評價主要研究：配電網運行狀態管控模式與評價體系。理論層面是項目的統籌理論指導；配電網運行狀態綜合監測終端關鍵技術。現場層面拓展DAS對于配網管理的整體監控能力；配電網運行狀態管控典型場景輔助決策關鍵技術。管理決策層面全面增強對于配電網運行管理水平的管控能力。

2 配電網運行狀態管控模式與評價體系關鍵技術

2.1 建立配電網運行狀態管控的典型場景與業務體系

對于配電網運行狀態管控對象的界定分析。配電網運行狀態一般是指以配電網運行潮流為基礎，反映到供電能力充裕程度、供電質量水平以及運行效率等方面；具體到運行參數主要包括各級線路、變壓器（臺區）的電流、電壓、有功、無功、功率因數、頻率、線路損耗等；具體到運行指標可包括反映供電能力的各級負載率、網架轉供能力校驗通過率等，反映供電質量的各級各類電壓合格率、低電壓比例、過電壓比例、三相不平衡度等，反映運行效率的各電壓等級各口徑線損率、線路負載均衡度等，以及反映負荷變化特性的年/月/日/峰谷差、峰谷占比、不均衡系數等。

對于配電網運行狀態監控與運行狀態管控的界定分析。配網運行狀態監控一般是通過搭建配網現場采集裝置、控制設備、通信信道、前置與主站環境等，以配電自動化系統等為支撐實現配電網運行信息采集監測與控制，主要用于解決配網盲調、盲控問題，以及故障診斷、故障快速定位處理等問題，運行狀態監控系統的應用主體是配網調度以及配網故障搶修的具體專責和操作人員。

配電網運行狀態管控典型場景與業務體系的建立。針對電網運行狀態、裝備運行狀態、配電自動化系統運行應用水平三類管控對象，可以建立起8類典型管控典型場景及對應業務體系。電網運行狀態的管控可建立供電能力管控、供電質量管控、供電效率管控以及故障事件管控等4類典型場景與管控業務；裝備運行狀態的管控可建立配電主設備狀態管控、配電終端狀態管控2類典型場景與管控業務；針對配電自動化系統的運行狀態管控可建立系統應用水平、系統運維水平2類典型場景與管控業務。

2.2 多維指標對比、重要事件管控等不同管控實現形態在典型管控場景下的適應性與實現模式研究

不同運行狀態管控場景對管控形態的差異性需求分析與形態體系建立。對于擬建立的供電能力管控、供電質量管控、供電效率管控、故障事件管控，配電主設備狀態管控、配電終端狀態管控，以及配電自動化系統應用水平、系統運維水平等8類典型管控場景，既有共性需求也有差異化需求。

不同管控實現形態對不同場景的適應性分析。對于以多維指標對比為手段的結果性指標管控實現形態，可用于供電能力管控、供電質量管控、供電效率管控等電網運行狀態管控場景，配電主設備狀態管控、配電終端狀態管控等設備狀態管控場景，以及自動化系統應用管控。

運行狀態管控的信息源分析與業務流程。電網運行信息及故障信息，線路運行信息優先以配電自動化系統并結合調度管理系統的線路出口相關電氣信息，配電臺區運行信息以用電信息采集為主并結合配電自動化系統數據；對于配電網基礎信息以及設備評價、搶修過程等運維業務信息來自于生產管理系統；對于配網故障處理過程性管控所需信息，將運行信息與搶修業務信息進行貫通結合的方式；對于配電自動化系統及終端相關信息，來源于部署在中國電科院的公司配電自動化應用指標評價分析系統，該系統已經通過遠程接入方式實現公司各單位配電自動化系統各類應用和事件數據的在線獲取[1-2]。

2.3 配電網運行健康狀態、薄弱環節等評價方法以及適應不同典型供電區域的綜合評價體系的建立

計及多因素的配電網運行健康狀態綜合評價方法。本文從網絡供電健康狀態、設備網絡健康狀態兩個層面進行配電網運行狀態的健康評價。對于配電自動化系統應用及運維水平可從各個應用指標分別進行評價分析，不宜將簡單問題單純復雜化，對配電自動化系統運行狀態與應用水平擬先不考慮通過健康狀態角度進行評價。網絡供電健康狀態評價可以從運行指標水平、劣化指標嚴重程度及影響范圍兩個方面綜合考慮。設備網絡健康狀態評價可以從設備自身屬性及運行狀態、設備網絡關聯性影響兩個層面綜合考慮。

基于配電網運行健康狀態評價的薄弱環節評價分析方法。首先基于上述對配電網絡供電健康狀態、設備網絡健康狀態評價的結果進行薄弱個體或環節的篩查分析。在針對薄弱個體的分析方面可以基于總體健康狀態評價結果進行劣化性排序分析，聚焦薄弱個體；也可針對影響健康狀態評價結果的某項環節因素進行劣化性分析，聚焦薄弱環節。然后可以針對薄弱環節或個體開展時空特性分布分析。空間分布特性可根據薄弱個體、環節的區域性分布情況得出區域性分布規律，用于指導區域性建設改造投入力度；時間特性分析可以通過運行狀態健康評價結果的歷史積累數據分析，得出的劣化發展規律與變化趨勢，可以用于針對個體對象的改造或運維。也可以進一步將時間空間特性分析結合起來，用于分析區域性薄弱環節變化趨勢。

基于薄弱環節評價分析的跨環節協調水平評價分析方法。基于時空特性的薄弱環節薄弱分析結果，可以一方面與建設改造環節相銜接，從薄弱環節中提煉出通過建設改造手段可以改進的內容，用于評價建設改造投入方向與薄弱環節的匹配程度和協同水平，例如建設改造計劃是否與供電健康狀態評價結果較差的線路、配變等相匹配；可以另一方面與配網運維業務環節相銜接，從薄弱環節中提煉出通過運維手段可以改進的內容，用于評價運維資源投入與薄弱環節的匹配程度和協同水平，例如設備個體、配電終端健康狀態長時間持續性劣化等，評價消缺等運維手段應用的及時性，也可以對所開展消缺等運維工作對薄弱環節的針對性進行評價。

適應不同典型供電區域的差異化綜合評價體系。如何建立適應不同典型供電區域的差異化評價體系是難點之一。從區域差異化、時段差異化兩個角度出發，分析不同類型供電區域、不同時段在配電網運行狀態管控方面關注點的差異性。區域差異化主要從區域社會經濟發展水平、配網基礎設施水平、運維管理基礎水平、自動化水平等方面出發，不同類型地區在配電網發展中關注點和短板具有各自規律，如對于發展程度較好的地區對影響供電可靠性的因素（供電能力、設備狀態等）關注度較高，而發展較慢地區由于基礎設施條件問題對供電質量（尤其是低電壓）相關因素較為關注。但是當處于春節保供電等特殊場景時期，則各類型地區普遍對供電可靠性相關因素關注較高[3-4]。

3 配電網運行狀態綜合監測終端關鍵技術研究

研究分析配電網運行狀態關鍵信息獲取的技術實現模式。依據當前配網精益化管理的需求，分析、梳理反映配電網運行狀態的關鍵信息量，研究當前配網中電流、功率、零序電壓、接地暫態特征信號等運行狀態信息獲取的主要方式，分析直接采集和通過配電終端、故障指示器等現場終端設備獲取運行狀態關鍵信息的技術特點，從技術實現難度、經濟性、設備改造、安裝運維等方面對兩種模式進行對比分析，形成配電網運行狀態關鍵信息獲取的技術實現方案[5]。

研究融合配電網運行狀態、設備狀態、環境狀態的綜合監測終端技術。調研分析國內外相關研究現狀，分析開關柜、電纜等配電設備所涉及的相關狀態量，篩選出對其健康狀態有較大直接影響的關鍵特征量，如設備溫度、濕度、局部放電等，以及設備所處環境的溫濕度、空氣中SF6氣體等，突破無源無線測量及電場監測等關鍵在線監測技術，提出涵蓋配網運行狀態、設備狀態、環境狀態的綜合監測技術方案，根據終端功能配置、技術指標及傳感器接口要求研發適用于不應應用場合的綜合監測終端樣機，形成綜合監測終端功能規范。

研究配電網運行狀態綜合監測的功能優化配置模式。依據配電設備狀態監測的實時性、精度、靈敏度等要求進行相應的狀態監測傳感器選型和監測終端功能配置；以投資、系統可靠性、運行維護費用、停電損失等為評價指標，采用模糊評價等方法對綜合監測終端選型配置方案進行綜合評估，形成綜合監測終端功能優化配置模式。