智能配電線(xiàn)路自愈控制技術(shù)

邱垂飛

[摘? ? 要]目前在智能配電線(xiàn)路建設(shè)中，自愈控制技術(shù)取得了一定的發(fā)展成效，但隨著行業(yè)對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)要求的提高，自愈控制技術(shù)在當(dāng)下及未來(lái)還有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。文章分析智能配電線(xiàn)路自愈控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]智能配電線(xiàn)路;自愈控制技術(shù);應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM75 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]In the current construction of smart distribution lines， self-healing control technology has achieved certain development results. However， as the industry's requirements for the construction of smart grids increase， self-healing control technology has huge potential for development now and in the future. Based on this， a detailed analysis of the development and application status of the self-healing control technology of smart distribution lines has a certain guiding value for the construction of smart grids.

[Keywords]intelligent distribution line; self-healing control technology; application

1 智能配電網(wǎng)線(xiàn)路自愈控制技術(shù)概述

1.1 自愈控制框架

智能配電線(xiàn)路自愈控制，從概念上來(lái)看為分布式帶能源配電網(wǎng)中各個(gè)區(qū)域、層次的利用控制方式，可達(dá)到經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性和協(xié)調(diào)性的目標(biāo)，在將這一技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)系統(tǒng)以后，也就可以使得在各個(gè)區(qū)域的配電網(wǎng)中，系統(tǒng)都兼具自我診斷、自我感知和自我恢復(fù)的能力，最大程度上提高了電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性。

在將智能配電線(xiàn)路自愈控制技術(shù)應(yīng)用到了電力網(wǎng)絡(luò)以后，供配電過(guò)程受到人為因素的干擾大大降低，即使電網(wǎng)運(yùn)行中因?yàn)橛嘘P(guān)故障而影響了正常供電，也能夠在智能自愈模塊的輔助下達(dá)到故障的快速響應(yīng)，并可根據(jù)對(duì)故障信息的掌握來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化處理，在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電。從智能配電網(wǎng)線(xiàn)路自愈控制的技術(shù)原理來(lái)看，數(shù)據(jù)信息的采集是基礎(chǔ)，經(jīng)由對(duì)這些采集到數(shù)據(jù)的分析，也就可以對(duì)配電網(wǎng)的自身情況加以自主化判斷，隨后根據(jù)其中的智能模塊來(lái)開(kāi)展相應(yīng)的控制決策。

在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，智能配電線(xiàn)路即使遇到了異常與正常、緊急與非緊急的問(wèn)題，都能夠立即由繼電保護(hù)和智能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制開(kāi)關(guān)的協(xié)調(diào)，來(lái)達(dá)到綜合控制的效果。

1.2 功能定位

針對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中的配電線(xiàn)路自愈控制技術(shù)，其最為基礎(chǔ)的目標(biāo)就是有效對(duì)電網(wǎng)故障的停電故障加以有效預(yù)防與控制，使得停電范圍和損失都得以降低，可在智能模塊的輔助下快速恢復(fù)供電。

1.3 自愈控制技術(shù)特點(diǎn)

（1）功能融合特性。因?yàn)樽杂刂萍夹g(shù)是在常規(guī)技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，多種技術(shù)的綜合形成了嶄新的自愈控制技術(shù)，有效發(fā)揮了其在配電網(wǎng)中的自愈控制作用。

（2）技術(shù)創(chuàng)新性。當(dāng)下智能電網(wǎng)逐步建設(shè)的過(guò)程中，行業(yè)對(duì)自愈控制技術(shù)提出了新的要求，為使得自愈控制技術(shù)可以滿(mǎn)足行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的切實(shí)要求，各個(gè)電力企業(yè)都在致力于技術(shù)創(chuàng)新，使得自愈控制技術(shù)表現(xiàn)出明顯的技術(shù)先進(jìn)性。

2 智能配電線(xiàn)路自愈控制關(guān)鍵技術(shù)

2.1 DG電網(wǎng)建模與仿真技術(shù)

智能配電線(xiàn)路自愈控制技術(shù)中包含了多種技術(shù)，其中DG電網(wǎng)建模和仿真技術(shù)是基礎(chǔ)性的技術(shù)。現(xiàn)階段的電力工程領(lǐng)域，專(zhuān)業(yè)人員對(duì)配電系統(tǒng)元件模型、仿真建模方法等展開(kāi)了大量的分析，在配電線(xiàn)路、配電變壓器、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、DG、儲(chǔ)能裝置等系統(tǒng)元件的前提下，經(jīng)由穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)仿真等來(lái)對(duì)各個(gè)元件展開(kāi)詳細(xì)的分析，使得每個(gè)模型的表達(dá)都更為科學(xué)且高效。當(dāng)重建了相應(yīng)的電力網(wǎng)絡(luò)以后，在故障恢復(fù)技術(shù)的支持下，也就使得智能配電網(wǎng)的仿真與計(jì)算更為便捷。

2.2 DG電網(wǎng)分析與試驗(yàn)技術(shù)

智能配電線(xiàn)路自愈控制功能下，DG電網(wǎng)分析和試驗(yàn)技術(shù)也是其中的關(guān)鍵性技術(shù)，因?yàn)樵谥悄芘潆娋W(wǎng)下包含了數(shù)據(jù)測(cè)量的基本功能，這一功能使得在輸配電的過(guò)程中可自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的信息采集，信息采集效率高且準(zhǔn)確性強(qiáng)，尤其是在DG系統(tǒng)、控制器和變流器等的綜合輔助下，給電力用戶(hù)提供了良好的服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸配電全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在DG電網(wǎng)分析與試驗(yàn)技術(shù)下，為發(fā)揮這一技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)業(yè)人員要對(duì)DG技術(shù)與參數(shù)辨識(shí)技術(shù)加以靈活應(yīng)用，快速找到自愈控制與DG、儲(chǔ)能元件配置規(guī)劃之間所存在的區(qū)別，以構(gòu)建完善的自愈控制網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)具備更高的容錯(cuò)能力。

2.3 在線(xiàn)智能分析與決策技術(shù)

智能配電線(xiàn)路的運(yùn)行過(guò)程中，自愈控制技術(shù)為發(fā)揮其作用，專(zhuān)業(yè)人員在系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程中應(yīng)做好事故的全面預(yù)想，在此基礎(chǔ)上靈活應(yīng)用自愈控制技術(shù)。智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)存在著不同的技術(shù)類(lèi)型，每一種技術(shù)都有其獨(dú)特性，在常規(guī)的配電網(wǎng)中，因?yàn)殡娋W(wǎng)構(gòu)成的復(fù)雜性和要素的多樣性，使得配電網(wǎng)中極易出現(xiàn)各種故障，為有效實(shí)現(xiàn)對(duì)這些故障的控制，減小故障損失，加強(qiáng)自愈控制技術(shù)的應(yīng)用極為重要。經(jīng)由決策與協(xié)調(diào)功能的實(shí)現(xiàn)，也就可以利用自愈控制技術(shù)來(lái)解決智能配電線(xiàn)路運(yùn)用中的沖突性問(wèn)題，使得在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中可達(dá)到電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的在線(xiàn)評(píng)估，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行智能電網(wǎng)的全面升級(jí)。

2.4 DG電網(wǎng)故障特性分析技術(shù)

自愈控制技術(shù)中也包含了DG電網(wǎng)故障特性分析技術(shù)，在利用這一技術(shù)來(lái)有效發(fā)揮智能配電線(xiàn)路的自愈控制功能時(shí)，相關(guān)主體和人員要注重對(duì)DG和儲(chǔ)能裝置的研究，一旦在電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)了不對(duì)稱(chēng)故障后，可有效根據(jù)所掌握的信息和數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行故障特性的確定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行DG、儲(chǔ)能裝置、智能配電網(wǎng)故障特點(diǎn)的了解。因?yàn)榇嬖谥拥啬Ｊ胶拓?fù)荷特點(diǎn)的區(qū)別，在開(kāi)展DG和儲(chǔ)能設(shè)備的配置方面，選擇空間相對(duì)較大，不同類(lèi)型的DG和儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)于容量都有著直接的影響，經(jīng)由對(duì)這些方面的全面掌握，也就可以進(jìn)行故障點(diǎn)的精準(zhǔn)定位。

2.5 智能配電網(wǎng)保護(hù)控制技術(shù)

自愈控制技術(shù)在智能配電線(xiàn)路中的應(yīng)用，同樣對(duì)于智能配電網(wǎng)保護(hù)控制技術(shù)也有著一定的要求，為達(dá)到電網(wǎng)保護(hù)和控制的要求，應(yīng)重視電源閉環(huán)的管控。根據(jù)相應(yīng)的調(diào)查，只有掌握了全局信息，方可實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的保護(hù)，并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化。為達(dá)到控制保護(hù)的整體要求，智能配電網(wǎng)的運(yùn)行階段應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用，為使得在智能配電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中快速進(jìn)行相應(yīng)的故障處理，整定與配合保護(hù)裝置之間面臨著更大的技術(shù)難題。因此，在開(kāi)展自愈控制技術(shù)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該滿(mǎn)足配電故障隔離與自愈技術(shù)，具備完整的配電主站、配電終端及通信通道。

通過(guò)配電主站與配電終端的雙向通信，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的配電網(wǎng)和配電設(shè)備運(yùn)行信息及故障信號(hào)，由配電主站自動(dòng)計(jì)算或輔以人工方式遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)設(shè)備投切，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化、故障快速隔離與供電恢復(fù)。主站集中型主要包括全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種基本方式。故障發(fā)生時(shí)，變電站帶電流保護(hù)的出線(xiàn)開(kāi)關(guān)與分段斷路器間電流保護(hù)配合實(shí)現(xiàn)饋線(xiàn)自動(dòng)化功能。采用這一建設(shè)模式時(shí)，應(yīng)充分考慮各級(jí)保護(hù)的時(shí)間配合，保證電流保護(hù)的選擇性。一般級(jí)差保護(hù)僅負(fù)責(zé)故障定位與隔離。

通過(guò)變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)與線(xiàn)路上的配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)間的邏輯配合實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路故障的就地識(shí)別、隔離和非故障區(qū)域恢復(fù)供電。其技術(shù)手段包括電壓-時(shí)間邏輯配合、電壓-電流-時(shí)間邏輯配合等方式。

2.6 極端條線(xiàn)停電恢復(fù)技術(shù)

極端條線(xiàn)停電恢復(fù)技術(shù)在智能配電網(wǎng)自愈控制的應(yīng)用中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)解列智能電網(wǎng)內(nèi)部故障技術(shù)的應(yīng)用。因?yàn)椴糠峙潆娋W(wǎng)處于相對(duì)極端的環(huán)境條件下，為滿(mǎn)足穩(wěn)定、安全運(yùn)行的切實(shí)需求，應(yīng)在智能配電網(wǎng)負(fù)荷保障技術(shù)的支持下對(duì)故障負(fù)荷加以科學(xué)劃分，以達(dá)到功率平衡的整體目標(biāo)。自愈控制技術(shù)應(yīng)用時(shí)，DG智能配電網(wǎng)啟動(dòng)技術(shù)、DG特點(diǎn)和歸屬都可能會(huì)對(duì)其使用造成一定的影響，因?yàn)檫@些影響因素的存在，導(dǎo)致自愈控制難以有效根據(jù)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的切實(shí)需求來(lái)進(jìn)行峰值和頻率的科學(xué)調(diào)節(jié)，而極端條線(xiàn)停電恢復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，恰好可以有效解決這方面的問(wèn)題。

3 智能自愈控制技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)

智能自愈控制技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中各種狀態(tài)、參數(shù)信息的全過(guò)程、全方位監(jiān)控，達(dá)到在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是對(duì)電氣量和非電氣量的監(jiān)測(cè)，在配電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，電網(wǎng)中的運(yùn)行狀態(tài)中就涉及了很多的電氣量，如電壓、電流、功率等，而非電氣量重點(diǎn)針對(duì)的是配電網(wǎng)運(yùn)行中的電氣設(shè)備介質(zhì)，以壓力、氣體成分、流量和溫度為主。經(jīng)由自愈控制技術(shù)的支持，配電網(wǎng)中的相應(yīng)控制模塊，可自動(dòng)對(duì)電網(wǎng)中的全部狀態(tài)都加以實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)分析，根據(jù)最終的分析結(jié)果來(lái)掌握關(guān)于電網(wǎng)中相關(guān)設(shè)備的故障信息，及時(shí)采取有效的處理措施。

3.2 FSM

FSM指的是快速仿真與模擬技術(shù)，在配電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，具體為DFMS，經(jīng)由這一技術(shù)在智能配電網(wǎng)自愈控制中的應(yīng)用，可使得自愈控制技術(shù)的預(yù)測(cè)能力得以提升，給自愈控制功能的實(shí)現(xiàn)提供對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)參考，在對(duì)應(yīng)的軟件平臺(tái)輔助下，開(kāi)展全面的數(shù)據(jù)分析，給自愈控制的科學(xué)決策提供保障。

3.3 AMI

AMI的全稱(chēng)是高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)，這一技術(shù)是在行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)上所出現(xiàn)的新技術(shù)，是傳統(tǒng)AMR自動(dòng)抄表技術(shù)的創(chuàng)新。對(duì)于典型的測(cè)量系統(tǒng)而言，其應(yīng)該包含有數(shù)據(jù)收集、網(wǎng)絡(luò)通信、回程傳輸、數(shù)據(jù)管理等多方面的功能，為使得AMI可以與當(dāng)下自愈控制技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)相一致，在電力行業(yè)的自愈控制技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)注重AMR與DMS的有效結(jié)合，以全面提升電網(wǎng)的運(yùn)行水平，使得在配電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中能夠根據(jù)區(qū)域內(nèi)的配電需求，進(jìn)行相應(yīng)的資源配置。

3.4 配電網(wǎng)重構(gòu)

配電網(wǎng)往往包含了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)，為使得自愈控制技術(shù)可以與智能配電網(wǎng)建設(shè)的總體要求相一致，提升輸配電整體水平，相關(guān)人員在自愈控制技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中也需要結(jié)合對(duì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的重構(gòu)。對(duì)于配電網(wǎng)而言，其中所涉及的分段開(kāi)關(guān)異常多，但所涉及的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)卻相對(duì)較少，從配電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)特點(diǎn)和功能來(lái)分析，分段開(kāi)關(guān)在隔離故障方面非常有效，在一般情況下處于常閉狀態(tài)下，而聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)則用于供電路徑選擇方面，處于常開(kāi)的狀態(tài)下。在配電網(wǎng)的重構(gòu)過(guò)程中，要求要滿(mǎn)足特定的條件，其中的節(jié)點(diǎn)電壓、容量、網(wǎng)絡(luò)輻射等都要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)最終的重構(gòu)目標(biāo)，除了要進(jìn)行開(kāi)關(guān)閉合狀態(tài)的調(diào)整與控制外，還需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化。

3.5 微網(wǎng)及需求側(cè)管理

微網(wǎng)和需求側(cè)管理工作的進(jìn)行，同樣可有效保障智能配電網(wǎng)自愈控制功能的實(shí)現(xiàn)。在微網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，微電源與負(fù)荷是其中的關(guān)鍵構(gòu)成，微電源可給系統(tǒng)提高電源和熱量，具體的實(shí)現(xiàn)中，主要是利用電力電子元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。與一般的分布式電源相比，微電源具有更高的靈活性，系統(tǒng)集成性更強(qiáng)，可最大程度上提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，即使配電網(wǎng)處于用電高峰季，微電源也可以有效進(jìn)行電網(wǎng)壓力的有效控制，使得電力調(diào)配更為科學(xué)與合理，提升電力能源的綜合利用率。

微電源運(yùn)行中也呈現(xiàn)出節(jié)能性特征，對(duì)于環(huán)境的危害非常小。在DG中，微電源發(fā)揮著不可替代的作用。針對(duì)DSMC需求側(cè)管理，是在對(duì)應(yīng)的行政和激勵(lì)措施等的約束下，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的資源配置與優(yōu)化的，經(jīng)由這一方面的工作開(kāi)展，使得電網(wǎng)的運(yùn)行效率更高，運(yùn)行更具安全性與科學(xué)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

伴隨著我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)取得了一定的發(fā)展成效，但智能配電網(wǎng)中對(duì)于自愈控制功能有著極為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)下電力市場(chǎng)上資源供需不平衡的調(diào)節(jié)，各個(gè)電力企業(yè)在智能配電網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中，都要進(jìn)行自愈控制技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，提升技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

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