智能配電網(wǎng)自愈控制策略研究

摘 要：文章結(jié)合作者實踐工作經(jīng)驗，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，通過對電網(wǎng)的有效監(jiān)測和控制能夠?qū)崿F(xiàn)這種能力。自我預(yù)防通過對電網(wǎng)運行的實時評價優(yōu)化來完成，自我恢復(fù)是指當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能夠自動檢測故障、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)防是指當配電系統(tǒng)正常運行時，自我預(yù)防能夠?qū)\行系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化和實時的監(jiān)控評價；自我恢復(fù)是指當智能配電網(wǎng)發(fā)生故障時，其可以自動的進行故障排查、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領(lǐng)域的多項技術(shù)，其中有計算機技術(shù)、繼電保護技術(shù)和自動控制技術(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)，在我國電力系統(tǒng)的運行中發(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)主站來完成，且這個系統(tǒng)主站必須要具有較高的計算功能，當系統(tǒng)產(chǎn)生故障時其需要將所得的測量信息直接發(fā)送到主站中，通過詳細的計算分析，將故障的類型和位置確定，并形成有效的控制策略，再將其傳達到智能終端有效執(zhí)行，故障處理全過程完全是通過主站完成的。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間較長，無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現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈控制是無法做到的。分散控制方式是依靠智能終端或保護裝的相互配合來實現(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裝置來完成，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，也無法適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)運行方式。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，實現(xiàn)了分布式協(xié)調(diào)控制。在清查故障時需要智能終端的配合才能夠?qū)崿F(xiàn)，故障恢復(fù)階段通過主站分析計算之后下發(fā)控制命令，該種方式確保了故障切除的快速性，并實現(xiàn)了全局的協(xié)調(diào)優(yōu)化，在不斷變化的網(wǎng)絡(luò)運行方式中完全適用，是當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

為了實現(xiàn)智能配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行，要對智能配電網(wǎng)的不同層次和區(qū)域進行協(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，并承認局部控制保護的快速性與電網(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、全面協(xié)調(diào)、工礦分析、優(yōu)化方案、部署協(xié)調(diào)和控制行動六個環(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控制，該控制方式在終端保護控制時能夠根據(jù)故障判斷，直接實現(xiàn)故障區(qū)域的隔離，并恢復(fù)供電，將結(jié)果直接上報至主站。

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、無功控制和自動電壓等，仿真工具有負荷預(yù)測、配電網(wǎng)狀態(tài)評估、電網(wǎng)動態(tài)安全評估等，建模工具有設(shè)備模型、發(fā)電模型和網(wǎng)絡(luò)拓撲分析。配電網(wǎng)仿真與模擬技術(shù)在實時軟件平臺，運用數(shù)學(xué)分析工具盒預(yù)測技術(shù)，結(jié)合電網(wǎng)的運行情況，對配電網(wǎng)運行狀態(tài)做出精確的評估，并實現(xiàn)了配電網(wǎng)的優(yōu)化運行，對配電網(wǎng)潛在的事件進行預(yù)測，為系統(tǒng)運行人員提供了可行性的建議，進而實現(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)生嚴重故障時，可以運用被動解列技術(shù)和主動解列技術(shù)進行恢復(fù)。極端條件下智能配電網(wǎng)的負荷保障技術(shù)，有主動解列技術(shù)、負荷分配與功率平衡控制方法、智能配電網(wǎng)孤島劃分、黑啟動技術(shù)。孤島是指電網(wǎng)部分線路由于發(fā)生故障或進行維修而停電時，由發(fā)電裝置繼續(xù)供電，并與周圍負荷形成了供電孤島現(xiàn)象。根據(jù)電源容量、負荷大小、故障前運行情況等，對孤島進行合理的規(guī)劃，其能夠降低停電的影響，提高系統(tǒng)整體的和啟動能力。孤島劃分的重點就是要找到一個合理的解列點，并準確的確定出孤島范圍。當配電網(wǎng)產(chǎn)生故障時能夠在短時間內(nèi)根據(jù)負荷功率信息、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的調(diào)節(jié)能力，同時也有足夠的容量，其能夠確保孤島安全穩(wěn)定運行。

黑啟動是一種具有自動啟動能力的機組，當電力系統(tǒng)大面積停電時，該機組可以不依賴于任何的網(wǎng)絡(luò)，運用自啟動機組帶動無自啟動能力的機組，將電力系統(tǒng)的供電能力恢復(fù)，這個過程是逐漸性的，最終將會恢復(fù)整合電網(wǎng)的供電能力。近年來，在電力系統(tǒng)中微網(wǎng)、分布式電源得到了有效運用，相關(guān)研究學(xué)者提出微網(wǎng)黑啟動方法，運用分布式電源和微網(wǎng)，實現(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，對重要負荷供電起到保護的作用，將配電網(wǎng)系統(tǒng)分解為若干小系統(tǒng)，每個小系統(tǒng)中又包含多個分布式電源，通過分布式電源實現(xiàn)了配電網(wǎng)自啟動，恢復(fù)了重要負荷供電；另一方面是大電網(wǎng)恢復(fù)，泛指為大型機組提供備用電源，黑啟動電源增加，同時要提高了黑啟動成功率，如果黑啟動失敗了，那么也可以通過解列操作進行供電。

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，適用于城市中運行的電網(wǎng)，采用一體協(xié)調(diào)控制方式，同時信號處理和控制策略的產(chǎn)生具有很強的適應(yīng)性，可自動完成整個控制過程，需要采集大量的數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)運行情況做出診斷，并采取有效的控制策略，實現(xiàn)了繼電保護、自動裝置的自動控制，促進了城市電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。此種方法的優(yōu)勢表現(xiàn)在，可以根據(jù)不同的運行情況采取不同的控制方式，最終實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈。

3 結(jié)束語

綜上所述，智能配電網(wǎng)自愈控制是大型的系統(tǒng)工程，需要在實踐中不斷的探索，在我國技術(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)生活帶來更多的便利。

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