智能配電網自愈控制技術應用探索

覃楊 何菊

【摘要】配電網直接接入用戶環節，是確保供電質量的關鍵環節，然而，我國配電網的自動化和智能化水平還落后于電網發展的其它領域，配電網目前在發展中還存在很多薄弱環節，同時，新能源的接入也給配電網的運行狀態調節和控制帶來一定難度。本文就智能配電網的自愈控制技術展開了應用探索。

【關鍵詞】配電網;控制;智能化;自愈

1.引言

配電網由于直接面向用戶，受到外部因素影響較大，發展始終落后于其它環節。在此背景下，積極研究智能配電網的自愈控制技術，提升配電網的智能化、自動化、網絡化水平，對保障電網安全穩定運行具有重要作用。

2.我國配電網運行現狀分析

2.1 配電網是我國電網發展的薄弱環節

目前，我國配電網的網架結構還有待優化，配電網自動化水平較低、實用化程度不高，制約了配電網技術水平發展;配電網相關的技術標準和技術規范不完善，不利于電網整體管理水平提升。

由于配電網在網架結構、配套設施、標準規范等方面存在的問題，配電網損耗嚴重、設備整體老化，據統計，目前電網中用戶停電事故95%以上是由配電系統原因引起的，而電網也有50%以上的損耗發生在配電網，在網架薄弱環節經常發生事故跳閘，農村電網在用電高峰期拉閘限電情況還時有發生。

2.2 配電網自愈控制存在一定困難

自愈是智能電網的重要特征之一，智能配電網自愈控制是指：充分實施各種協調和優化策略，使配電網具備自我感知、自我診斷、自我決策、自我恢復的能力。目前配電網自愈控制在某些技術環節還存在一定困難，如：配電網的設備評價技術還有待提高、故障預測和安全預警技術尚不成熟、故障預防措施還不完善、配電網的數據分析和挖掘能力還不高、系統支撐技術和數據可信度相對較低等。

3.智能配電網自愈控制技術應用現狀分析

配電網自愈控制領域涉及的范圍較廣，包括電網在線監測技術、高級量測技術、故障智能定位技術、配電網實時仿真與故障模擬技術、配電網自動化技術、網絡重構技術、智能微電網技術等。

我國對智能配電網的自愈控制技術的研究起步于20世紀90年代末，取得了一定的成果，此后相繼在上海、鄭州、廣州、深圳等地進行了試點應用，但到目前為止，還更多停留在理論研究，尚未獲得大規模推廣。

圖1 廣東金融高新技術服務區

智能配電網自愈控制方案

廣東金融高新技術服務區是我國第一個含有多種分布式電源的智能配電網自愈控制示范區，應用了南方電網公司承擔的國家863計劃“智能配電網自愈控制技術研究與開發”項目成果，工程的自愈控制方案如圖1所示。

圖1將自愈控制策略分為四個層次：理想的控制室避免故障發生或故障發生后不失去負荷;當故障不可控制的發生時，自愈控制的額底線是故障后失去部分負荷;一旦故障后引發電網癱瘓，則視為控制失敗。

圖2 廣東金融高新技術服務區智能配電網示范區域配電網規劃

為了提升配電網自愈控制能力和可靠性，對高新技術服務區智能配電網示范區域的配電網也進行了規劃，以中壓配電網為例，對中壓配電網具備條件的負荷飽和區域，網架結構采取了“三供一備”的接線方式，如上圖2所示。而對于負荷還處于增長階段的區域，則采取了單環網或“兩供一備”的方式。此外，對于配電網主環上的饋線，都按照自愈控制技術的成果，盡可能的進行了相應的改造。在眾多制造企業、科研院所、高校的配合下，該項目在智能配電網仿真分析、自愈控制、故障定位、數據支撐等方面的關鍵技術取得較大突破，通過基于分布式智能終端和主站協調配合的綜合控制，實現了高新技術服務區內供電可靠性指標≥99.999%，故障定位時間和網絡重構時間也大大縮短。

4.智能配電網自愈控制技術應用探索

目前，智能配電網自愈控制技術在配電網廣域保護和測量技術、饋線自動化技術、分布式電源的協調控制技術、智能柔性配電控制技術等方面都獲得了較廣的應用，可根據各地區配電網的不同網架結構、用戶需求及電源特點，通過對配電網結構的優化、以及自愈技術的推廣和自愈控制平臺的構建，來逐步實現自愈目標。

4.1 配電網廣域保護和測量技術

結合配電網高級量測技術，實現配電網廣域繼電保護，使用多站點的故障測量信息，通過分布式智能控制，針對配電網的實時運行數據，實現繼電保護的自動整定定值和自適應保護。在傳統繼電保護中，一旦保護級數過多，容易給保護之間的控制帶來影響，引起最后一級保護動作時間太長，而通過廣域信息與分布式智能相結合，能夠實現保護之間的協調控制，快速隔離故障，有利于繼電保護速動性、靈敏性的提升。

4.2 配電網的饋線自動化技術

配電網由于直接接入用戶端，所以網架結構以輻射性供電為主，供電母線上饋線較多，一旦發生故障，系統的波動能夠迅速影響到用戶。基于提升電網可靠性的需要，以電網的高效運行為目標，智能配電網的饋線自動化技術至關重要，饋線自動化能夠有效提高用戶對配電網的故障處理時間，將其自愈速度提高到秒級。通過光纖的高速通信，實現實時數據采集和保護，通過配電網的饋線自動化，實現了饋線終端之間對故障數據的實時檢測和控制。

4.3 分布式電源的協調控制技術

智能電網下，分布式電源的接入也是對配電網影響較大的環節，將對配電網的電能質量、網絡損耗、運行特性等都產生影響，配電網具有了雙向潮流，保護原理與傳統配電網發生了改變，因此，智能配電網做好分布式電源的協調控制至關重要，通過狀態評估、參數辨識、網損分析、潮流優化等技術相結合，對分布式電源接入后電網的運行特性進行分析，實現配電網保護性能對雙向潮流和電網特性改變的適應，能夠實現協調控制。

4.4 智能柔性配電控制技術

在智能電網建設中，柔性輸電技術（FACTS）在特高壓交直流輸電中發揮了極大作用。柔性配電技術（DFACTS）是對柔性輸電技術的延伸，主要通過靈活、有效的斷路器和開關設備，實現對電能質量的優化和對電網特性的調節。例如，通過固態斷路器實現對配電網故障的快速切除，通過固態負荷轉移開關，實現電網故障時的負荷快速轉移;通過動態不停電電源和電壓恢復器，在故障引起電壓驟降時，能夠有效補償電壓損失，對故障引起的電壓短時中斷具有良好效果，能夠實現無縫自愈;而在FACTS中也常用的靜止無功發生器、同步補償器等，則能夠很好的實現“柔性”功能，有利于消除電網諧波，抑制電壓波動，從而改善配電網的供電質量。

5.結語

隨著智能電網建設的不斷深入，我國也在大規模的進行城鄉配電網改造，為配電網智能化和信息化水平的提升創造了良好的條件。作為高級配電自動化的核心環節，自愈控制能夠更好的實現安全、穩定、可靠供電，期望能夠更好的應用自愈技術，改善原有配電網的薄弱環節，有效提升用戶密集、網架結構復雜的城市電網，以及偏遠的農村電網供電的質量、可靠性。同時，有效減少人力巡查故障、快速判斷故障點、及時搶修、恢復線路。提升對人力資源節約、高效、安全利用效率，以推動電力行業的品牌形象提升。

參考文獻

[1]陳星鶯，顧欣欣，余昆等.城市電網自愈控制體系結構[J].電力系統自動化，2009（24）.

[2]顧欣欣，姜寧，季侃，李衛良，陳興松，喬瑾.智能配電網自愈控制技術的實踐與展望[J].電力建設，2009（07）.

[3]于士斌，徐兵，張玉俠，劉洪，李騰，張凱.智能配電網自愈控制技術綜述[J].電力系統及其自動化學報，2013（5）.

[4]賈東梨，孟曉麗，宋曉輝.智能配電網自愈控制技術體系框架研究[J].電網與清潔能源，2011（02）.

作者簡介：

覃楊（1982—），男，大學本科，工程師，現供職于貴州電網公司銅仁供電局，主要從事電力建設、安全生產工作。

何菊（1981—），女，大學本科，工程師，現供職于貴州省銅仁興銅電力有限責任公司，主要從事電力建設、安全生產工作。