分析智能配電網自愈系統的自動化控制技術

陸暢浩

（廣西聚源供電設計有限責任公司，廣西南寧 530022）

我國電網企業當前階段對電力用戶與主網之間的密切關系十分重視，滿足用戶對于用電服務的相關需求。而配電網正是連接用戶與企業之間的關鍵橋梁，提高配電網系統的智能化控制是主要任務，實現自我檢驗、自我調節、自我控制等基本任務，從而使配電工作效率在現有基礎上得到提升。

1 智能配電網自愈技術的基本概況

1.1 智能配電網自愈技術的概念內涵

電力企業將電能通過電網輸送給用戶，所以配電網的覆蓋情況以及輸電能力是滿足用戶要求的基本條件。當前智能化在多領域中充分發揮積極作用，智能配電網自愈技術也是現階段出現并逐漸代替傳統配電網控制方式的新型技術手段。這一技術以智能控制為主，可以通過系統中的自我檢測模塊，及時檢測發現可能發生或已發生的錯誤與故障，同時根據系統中對常規故障的處理方案來解決現存問題，避免對用戶的正常用電產生較大影響。這一技術的優勢在于能夠不依靠較多的人力干預就能完成對配電網的診斷、調整及修復，它的主要任務是為了實現不間斷供電，即保證用戶用電的穩定性。

1.2 智能配電網自愈技術的特征

從理論研究中來看，智能配電網自愈技術最基本的特征就是實現了配電網自我防御及自我恢復，在日常配電過程中系統會時刻保持這2種基本狀態，對產生的故障進行有效防控與處理。自愈技術系統控制中心與人類的大腦功能相似，就是搜集并分析配電網運行過程中所有的信息，在最短時間內發現并捕捉異常信息就是自我防御能力的體現，然后尋找問題根源所在并及時按照合理處理方案對配電網進行調整就是自我恢復能力的表現。自愈技術的這兩方面特征使配電網的輸電穩定性得到顯著提升，進而提高用戶對電力企業的滿意度。

1.3 智能配電網自愈技術的研究現狀

自愈控制系統的應用對配電網的發展起到重要的推動作用，使其從以往控制困難、電能輸送不穩定、管理成本高等困難中脫離。這一技術最早源自美國，經過我國科研人員的不斷努力，近些年國家電力企業對這一技術有了較深層的研究與掌握。相關研究學者根據我國配電過程中的實際情況對智能配電網自愈技術進行合理改良，使其控制工作的效率達到較高水平。雖然這一技術已經在配電網中得到較好的應用效果，但客觀來講，自愈控制系統還不夠成熟，在一些方面還有較大的提升空間。例如，利用自愈技術需要在一定程度上增加配電網中的線路，這就造成電路損耗量上升，所以在未來的研究中需要對這類問題做出進一步改進，從而在防御能力、恢復速度、工作效率等方面得到進步，提升電力企業經濟效益。

2 自愈系統自動化控制的主要目標

在自愈系統進行工作時，其主要的目標就是實時控制配電網各線路的運行狀況，對出現的故障及時、準確、有效地響應，進而維持配電網能夠處于正常運行狀態下解決故障。一般情況下，電網在運行過程中具有2種基本狀態，分別為正常運行以及非正常運行2種方式。正常運行則表示此時電網系統對于電能運輸具有良好的控制力，進一步細分該狀態為3種，即優化、安全及警戒，如果電網系統進入警戒運行狀態，智能化控制系統就會做好控制準備。同時對非正常狀態來說，也可以分為3種，即緊急、孤島及恢復狀態，其中恢復狀態是智能控制系統展開有效措施后得到的結果，其能夠進一步回到警戒狀態，如圖1所示。

圖1 智能配電網運行狀態及相互轉化

具體分析自愈系統在進行自動化控制的過程中，若發現配電網處于非正常狀態，就會通過分析數據信息，找到故障產生的具體位置，同時發出故障處理指令，使該位置進行修復。在開展自愈控制后能夠得到不同的結果，一般包括3種，即理想控制、控制底線及控制失敗。理想控制的具體表現包括避免故障的發生以及故障后不失去負荷；控制底線表現為故障后失去部分負荷；最壞的結果就是控制失敗，表現為故障后電網癱瘓，如圖2所示。自愈系統現階段對智能化水平的要求進一步提高，一些研究學者利用仿生學原理對自愈系統強化與改善，使其在處理故障問題時能夠更貼近于人類的思考能力，不僅可以對已出現的問題嚴格控制，同時還能對故障可能產生的后果進行延伸思考，從而避免其他位置受到故障負面作用的影響，更有效地保護了配電網的穩定運行。

3 自動化技術的實現方式

3.1 時序配合就地控制

實現自愈系統的自動化控制有賴于控制系統中各裝置的協調配合，它們共同作用才能保證自愈系統維持穩定的運行作態。時序配合就地控制顧名思義，就是不需要將運行中出現的問題反應到主站，其終端就能直接處理故障。自愈系統可以直接對終端進行控制。在確定故障發生具體位置時，自我保護裝置能夠對該區域進行部分隔離，其他部分進行正常供電。這種控制方式具有故障處理發現早、反應迅速等優點，對于具有較多支路的變電站來說，這一方式較為適合。但在利用這種控制方法時還需要注意故障處理的準確性，終端控制較為簡單，所以在故障檢測與維護過程中需要多次調整，以達到恢復正常運行的目的，這就造成故障區域停電時長較長，帶來不利影響。

圖2 電網自愈控制區域圖

3.2 運行實時監視控制

這種控制方式在現有配電網自愈系統中的使用較為廣泛，其應用范圍與其他控制方式相比更廣，所需條件較少。實時監視就是對配電網所有線路以及變電站在工作中的狀態進行持續掌握。實現這種監控方式就要保證故障指示裝置分布在各種電力設備中，從而在這些設備出現問題時能夠及時有效地被指示器捕捉，然后將故障信號傳遞給控制中心。實時監視控制上報的故障信息精準性較高，能將故障的類型、產生位置等重要內容同時上報，進而提高了控制工作的效率。這種控制方式所需要的恢復時間相對較短，同時對設備的要求較低，在投資成本方面也相對較低。

3.3 配電自動化主站集中控制

這種控制方式的最大特點在于所有的控制指令都需要由主站發出，從而達到集中控制的目的。當配電網中的某一位置出現故障時，配電終端會將故障信息上傳給主站，主站的控制中心會根據信息內容對確定具體位置，從而對正常供電區與非正常供電區進行劃分。出現故障的區域立即執行停止供電的指令，同時按照主站的故障處理指令來進行自我恢復，最終解除故障。這種控制方式在處理問題時所需時間較長，但是其故障檢測的準確性較高，主站通過對數據的精準計算更好地給予處理方案，從而針對性解決故障問題。

3.4 分布式智能終端就地控制

這種控制方式是對就地控制的改良與完善，使智能終端代替傳統終端，從而保證與保護裝置之間具有更直接更緊密的交流，在故障產生時終端與保護裝置共同作用，從而對故障位置進行區域性隔離，逐步開展故障處理工作。該控制可以進一步劃分為自主重構與協作重構2種類型，兩者之間不大的差異就是是否依靠通信系統來實現故障位置的檢測。自主重構不需要通信傳遞故障信息，可以自身進行開關試合確定故障具體位置，所以需要的檢測時間較長。協作重構利用通訊系統的協助，更快地獲取故障位置信息，但需要的成本投資相對較大。

3.5 智能終端與主站協調綜合控制

現階段將智能終端與主站進行同時調節與控制是配電網自愈系統升級過程中十分重視的內容，想要實現兩者的協同綜合控制，需要經過更嚴密、更復雜的過程。這一控制方式的實現要求分布式智能終端都能具有獨立的控制功能，同時主站也能夠起到故障信息的集中分析與輔助作用。綜合控制適用于大型電力企業的配電網運行，這種配電網在運行過程中的情況更為復雜，所以需要控制技術高效率確定與解決故障，從而縮短停電時長，減少故障檢修過程對用戶帶來的不便。

4 結束語

電力企業無論在哪一發展階段，都需將完善與強化配電網的運行作為主要任務。智能化自愈系統是當前乃至未來一段時間內配電網實現自動化控制的重要途徑，所以加強對這方面的研究十分必要，也是電力企業提高配電安全性與穩定性的關鍵。