智能分布式配電網自愈控制系統設計

徐浩然

摘? ?要：為了有效地實現智能配電網的自愈功能，本文開發了一種智能分布式配電網自愈控制系統。首先對自愈控制的實現原理進行了介紹，而后給出了智能配電網自愈控制的結構，最后給出了自愈軟件應用的框架和軟件的各個功能模塊。該自愈控制系統能夠對配電系統當中潛在的一些事故進行預防，還能夠及時發現和隔離故障部件，最大限度地保證供電的連續性。

關鍵詞：分布式控制? 自愈控制? 智能配電網

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0090-02

故障自愈是智能配電網的一項重要特征，簡單地說，配電網故障自愈主要指的是發生故障后配電網自我修復的過程。配電網自愈功能的實現依賴于適當的控制方法。配電網傳統的管理方式主要是本地控制方式或基站集中控制方式，這些方法除了限制對分布式電源的廣泛訪問之外，還存在控制方式不靈活、處理速度慢等缺點。隨著通信技術和終端能量分配裝置的發展，一種分布式控制模式逐漸出現。該模式不依靠主配電網，而是對分散安裝在配電網相應節點上的終端設備分散配電網的所有功能，并通過終端之間的信息交換來實現所建立的功能。分布式管理模式具有靈活的管理方法和快速的信息交換等特點，滿足了未來智能配電網的發展需求。

1? 自愈控制的實現原則

現階段，智能分布式自愈控制系統是配電網必然的一種發展趨勢。自修復控制的目標是確保高質量的不間斷電源，包括配電網的自我控制和自修復能力。智能分布式配電網的自愈控制必須遵循下面這幾項基本原則：

（1）集中與分布式相結合原則：配電網對于自愈控制的相關要求在于能夠將配電網損傷的具體情況和位置快速的進行判斷，需要能夠在分布點終端將其進行局部的解決。然而，在情況相對較為復雜的情況下，配電網自愈控制需要進行集中的決策使得智能監控器能夠對損傷進行監控并制定相應的解決方案。

（2）局部和全局相結合原則：由于電力系統在實際的運行狀態中具有信息局部化的特征，并且信息傳遞主要是傳送到特定的變電站或特定的區域。但是配電網屬于一個整體性的網絡，要求相關信息必須可以集成于一個網絡信息平臺之上，并將其運用到總體的測量系統當中，應用相關技術將其各個斷面同時段的數據予以獲取，進而對配電網整體效能展開真實且有效的分析。

（3）智能化與模塊化相結合原則：在電網故障中，絕大多數的故障都是單向接地故障，因而在應用高級軟件對電網進行參數設置的過程中，應該著重注意是否會出現單向接地故障的發生。但是在整體協調的過程當中需要結合電網實際的運行狀況以及各種工作條件，對其展開智能決策和分析。

2? 智能分布式配電網自愈控制結構

多代理系統（MAS）屬于一個全新的研究領域，它是人工智能技術與計算機科學技術的融合。MAS主要是通過幾個相互連接的智能體組成，這些智能體分布于不同的環境當中，但其具有一個共同的特點，就是可以按照外部環境的變化相互間交換本體的信息而最終做出相對較為明智的決策。MAS在非線性問題、離散問題解決等領域具有較為顯著的優勢。本文開發的智能分布式配電網自愈控制系統是一個多層次的四層結構，配電網通過互聯的常開通信交換機將其劃分為幾個不一樣的區域，每個區域之間能夠共享的內容主要通過相對應的分支和饋線組建并實現，區域的電力恢復只需要通過當區域的耦合開關進行控制。智能分布式配電網自愈控制結構中各代理的主要功能如下。

（1）饋線代理（FAG）：FAG代表一條負責連接并監控負載的饋線。如有必要，饋線代理能夠控制饋線兩側開關的連接或斷開，并且能夠將任何變化通知區域代理（在錯誤丟失和負載成功恢復之前將開關重新打開所需的能量）。

（2）分布式電源代理（DGA）：每個分布式電源代理表示一個獨有的分布式電源，并且能夠完成對區域電力質量以及性質的有效、實時監控。如果當區域電力發生故障的時候，DGA能夠迅速彌補區域供電的不足，保障電網運行的安全性和穩定性。在發生故障的情況下，可以減少不必要的開關操作，減少負載脫落，從而提高電源的可靠性。

（3）區域代理（ZAG）：每個區域代理表示一個固定區域，故障時負責與相鄰區域代理恢復第一階段的電源。在完成區域代理協商的整個過程之后，通過發送命令給總代理來控制并回復電源，進而將總線代理的中斷予以恢復。

（4）全局代理（GAG）：GAG主要代表將全局代理進行第二階段的還原，并通過接收第一階段的局部優化信息得出最終的全局有化解。

3? 智能分布式配電網自愈控制應用軟件

3.1 軟件系統框架

高級自修復管理應用程序軟件是管理規劃網絡以及對網絡進行設計的相關人員進行分析的有效工具。該系統的軟件結構主要為三層式結構，最底層為系統的基礎層，中間層為系統的管理層，最上層為系統的應用層。

（1）基礎層主要包括三種類型的模塊，即數據模塊（如地理信息、電量信息等）、基礎程序模塊、電網建模與分析模塊。

（2）中間管理層主要包括三個功能模塊，即任務調度模塊、數據維護管理模塊、訪問控制模塊。

（3）應用層主要包括軟件系統涉及的各個功能模塊。

3.2 軟件功能模塊分析

在分布式配電網中，本系統的主要功能的按照自愈控制軟件將配電網不同區域進行檢測，進而選擇不同的電壓等級控制權限。軟件功能模塊分析如下：

（1）潮流計算。潮流計算是本系統中應用最為重要且廣泛基礎的一種電氣計算功能模塊。該功能模塊的作用是在給定網絡結構以及運行調價的狀況下，將電力系統總線的電壓及功率耗損進行確定，并對網絡功率進行分配等。

（2）拓撲分析。配電網應用分析中，配電網拓撲分析是最為基礎的部分。該功能模塊主要是通過各終端與變電站之間的聯系，在變電站中獲取相應的單線圖，最終得到有關電氣設備及網絡拓撲的相關信息。

（3）狀態估計。智能配電網在運行過程中會產生大量數據，并將其實時傳輸到主站進行分析。在對系統進行測量時，需要運用冗余度評估系統的實際運行狀態，以消除運行過程中可能出現的誤差信息，提升系統運行的精準度。

（4）網絡重新配置。根據系統限制（例如：拓撲連接關系限制、電氣限制、功率指數限制、功率流限制、設備帶寬限制等），中斷網絡分段開關，以使電網總損耗最小化，以此改變網絡拓撲結構的連接開關。

（5）供電恢復與故障定位隔離。故障定位在短時間內結合特定的功率恢復算法，提供了一種更合理、可靠的功率恢復方法。

（6）負荷轉供。如果配電網在運行過層中出現故障需要對其網絡拓撲結構進行修復的情況下，需要轉換提供相應的負荷來對拓撲結構進行修復，如果修復中開關次數較少，那么所對應的轉供負荷也較少。

（7）靜態安全分析。按照配電網運行所具備的特點及分布式結構，基于N-1準則的前提條件下，靜態安全分析能夠將指標的安全效率和進行完整的判斷，同時能夠對組件是否超載，總線電壓是否超過了風險預警和供電能力進行分析。

（8）運行狀態評估。按照自愈控制對分布式配電網性能評估的相關要求，評估內容涵蓋脆弱性評估、安全預警、風險評估、電網運行狀態的分析與評價這四個方面。

綜上所述，本文設計的智能分布式配電網自愈控制系統能夠在不同的條件下，使用不同的Agent來執行相應的功能。然而，智能分布式配電網自愈控制系統極為龐大，在構建智能分布式配電網自愈控制系統的過程中，應該按照各地區不同的情況，對配電網自愈控制進行適應的調整和完善。

參考文獻

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