提高供電可靠性視角下的智能配電網自愈控制技術研究

曹宏宇

(廣東電網有限責任公司佛山三水供電局，廣東 佛山 528100)

智能電網能夠促進電網的安全運行，具有可靠、經濟環保的優勢，另外，智能電網還具有很多其他優質功能，例如，優化電網的結果、故障自愈等。在配電網安全保障體系中，智能配電網自愈控制技術是其安全保障體系的核心技術代表，具體體現在電網正常運行時的智能化預警和自制控制，能夠智能的識別故障類型，定位故障位置，從而實現對于故障的及時修復和控制，保障電網的安全、安穩運行。該技術可有效提高電網運行的“防御力”，及時避免外力因素對電網和電力系統帶來的破壞，是電網未來發展的主要方向。

1 智能配電網自愈控制技術概述

智能配電網自愈控制可以在技術指標和經濟指標下完成在不同的配電網區域和層次之間的有效協調，可在配電網發生故障時完成自我診斷、自我決策和自我恢復等動作，保障配電網的安全、經濟、可靠的運行。當電網故障時，智能配電網自愈控制可以準確完成故障類型的判斷，及時進行故障定位并隔離，經故障恢復后可及時、快速地恢復供電[1]。

10 kV線路的智能電網自愈框架如圖1所示，S1，S2和S3為斷路器并具有自動跳閘的功能，其余為站外開關，且不具備自動跳閘功能；當A2～A3段線路發生故障時，短路電流會依次經過S1、A1、A2，其中，具有自動跳閘功能的S1開關可通過自動跳閘啟動保護工作。

智能電網的自愈過程包括故障啟動、故障定位、故障隔離和故障恢復4個步驟，具體處理流程如圖2所示。其中，在有多個下游恢復方案時，需要優先分析，并根據實際情況選擇最優方案。

圖1 智能電網自愈框架

圖2 智能電網自愈流程

2 智能配電網自愈控制技術類型和特點

2.1 智能配電網自愈控制技術的類型

(1)緊急控制。當配電網出現緊急故障時，需要采取切除故障設備或者負荷、斷開電源等一系列緊急控制措施，以保證系統的安全運行和持續供電。(2)恢復控制。在實現了上述緊急控制措施之后，需要盡快恢復電網的正常運行，選擇最優的方式恢復控制區域的供電，并將其迅速并入整個電網系統中，使其正常運行。(3)孤島控制。如果出現特殊情況致使不能及時恢復正常運行狀態，需要對系統進行分解，使之成為獨立運行的孤島，保證影響在可控范圍之內。(4)校正控制。對于異常狀態的配電網，需要根據檢測到的異常信號制定相應的實施方案，采取合適的方法和手段，盡快恢復電網的正常運行(5)預防控制。通過相關的設備，利用校核檢修二次系統，采取相應的措施及時檢測配電網在運行過程中的安全隱患，便于及時消除。(6)優化控制。為加強配電網的安全運行狀態的穩定性，可調整供電路徑、攤分重負載線路的負荷壓力、優化用電端，從而減小電網運行過程中的損耗、降低成本，提高企業的經濟效益。(7)健壯控制。配電網在顯性安全運行時，為了保障電力系統運行的最優狀態，可以通過加強建設網架結構、降低設備負載率等方式，將故障發生的概率降到最低[2]。

2.2 智能配電網自愈控制技術特點

(1)高度自動化。智能配電網的自愈控制技術除了能夠在線監視電力系統的運行狀態外，還可以對配電網的狀態進行在線評估和診斷，從而消除電網運行中的故障隱患，實現配電網的自愈。(2)高度信息化。在配電網的上述自愈過程中可以利用信息化技術等高科技手段，實現電網系統實際運行狀態的實時同步，從而為配電網控制中心提供實時數據，便于日后參考。(3)高度安全。智能配電網的自愈控制技術能夠主動的消除電網運行中的安全隱患，并及時采取緊急控制措施，實現孤島式的隔離方式，將電網運行的安全隱患降到最低，極大程度上減少了故障。(4)提供高質量供電。主動自愈技術通過故障判定和隔離，加快供電恢復，將其對用戶的影響減到最低，為高質量供電創造了一個良好環境。(5)互動化更好。結合相關軟件輔助，實現主動自愈系統的可視化人機交互，加強了互動化操作，加強了人員的干預能力，綜合維護系統運行狀態。

3 智能配電網自愈控制的支撐技術和體系設計

3.1 智能配電網自愈控制的支撐技術

(1)信息化技術。大數據和互聯網的發展使信息化技術滲透到電力企業的各個角落。其中配電網自愈控制系統是必不可少的關鍵技術。其在信息技術支持下可實現電網自愈控制系統的實時性和可靠性要求，這也是智能化電力系統的特征。具體的信息化技術包括：數據的測量和分析技術、網絡通信技術、數據存儲和信息傳遞技術等。

(2)動態測量技術。為加強電力系統的精準性，需要結合動態測量技術實現在線監測，及時發現異常狀態并進行上報。具體功能包括：對配電網的狀態實時獲取、在線評估和診斷配電網的運行狀態、保護和控制行為后驗評價的測量、故障沙盤推演、歷史數據查看等。

(3)智能計算技術。針對配電網自身的復雜性和智能化需求，自愈控制系統需要配備高度智能和計算能力的技術為支撐。智能計算可在常規計算方法的基礎上進行優化或升級，加強電網自愈控制中的推理、判斷與適應決策能力。常用的智能計算技術包括：靜態和動態預想事故分析、快速暫態穩定計算與分析、電壓穩定分析、故障概率風險評估和電網重構和解列算法等。

3.2 智能配電網自愈控制的體系設計

(1)集中控制方式：主要利用計算機系統的相關功能發送故障信息，并對故障進行精確定位，分析故障原因，從而保護電力系統；為了實現對于電力系統的集中控制，系統的主站需要具有高級分析計算能力。在集中控制時，主站和終端需要進行數據通信，涉及數據信息量大，僅僅依靠主站的分析和決策需要大量的時間，無法及時、快速的控制、消除故障，因此，目前為止，只單純地依賴于集中控制的方式實現智能配電網自愈控制還面臨較大的困難。(2)分散控制方式：為了實現分散控制，智能終端和保護裝置兩者之間必須相互配合。智能終端和保護裝置以局部信息作為基礎依據，能夠在消除故障和恢復故障后進行供電。雖然分散控制的方式具有可靠、效率高等優勢，但是在這一過程中主站的參與度為零，因此，即使智能終端和保護裝置之間進行了一定的關聯，但是仍舊無法從全局的角度實現故障后過程的整體性協調，且無法適應于頻繁變化的網絡運行方式，其可以運用的范圍有限。盡管如此，隨著技術的發展和進步，其未來仍具有較廣闊的應用前景。(3)集中-分散協調控制方式：結合了集中控制和分散控制的優點，實現多級分布式協調控制管理，依靠終端系統的智能保護裝置，從而完成故障處理[3]。

4 結語

智能配電網的自愈控制技術在提升配電網安全性和可靠性等方面均發揮了十分重要的作用，文章通過對智能配電網自愈控制技術的概述，分析了其技術類型和特點。針對日后的技術創新和優化，必須對其關鍵技術和體系設計加以研究，為智能配電網中自愈控制技術的進一步推廣和應用提供理論基礎。