智能配电网自愈控制技术发展与展望

麻喜旺 刘宏辉 周晓锋 李闯

【摘  要】近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。智能配电网自愈控制技术是在当代先进的科学技术的基础上发展起来的一项新型的电力技术，经过一段时间的探索与发展，现在已经成为我国电力建设中的一项核心技术，智能配电网自愈控制技术的最主要的特点是自我感知与恢复，它能够感应配电网的运行状况，并就发生的故障进行自主的诊断与恢复，是一项非常优秀的电力技术。本文就智能配电网自愈控制技术发展与展望展开探讨。

【关键词】电网建设;智能配电网;自愈控制技术

引言

智能配电网的自愈功能的研究是一项重要的基础性工作，通过深入分析因电能损耗引起的经济和社会损失，自愈技术的研究和运用能够实现广大电力用户的可持续供电，保证电网的安全可靠运行，推动我国电力事业的发展。

1智能配电网自愈控制需求分析

（1）电源侧需求：我国分布式新能源发展迅速，到2020年分布式电源（主要是分布式光伏）装机容量可达1.87亿kW，2030年可达5.05亿kW。分布式电源具有数量多、范围广、容量小、随机性、间歇性等突出特点，其大规模分散接入增大了配电系统协调控制的复杂性和不确定性。（2）负荷侧需求：电动汽车、柔性可控及双向互动等多元化负荷随机无序接入，给配电网安全可靠运行带来巨大影响，同时也极大增加了实现自愈控制分析、判断与决策的难度。（3）对供电可靠性与供电质量的提升需求：电力企业正在大力推进世界一流配电网建设，与世界上部分发达国家相比，我国供电可靠性仍有待提高。2015年，英国供电可靠率达到99.999993%，美国的用户年均停电时间为0.41 h，日本仅为0.1 h。国家能源局《配电网建设改造行动计划（2015—2020年》中明确了2020年目标，中心城市（区）供电可靠率达到99.99%，用户年均停电时间不超过1 h，供电质量达到国际先进水平;城镇地区供电可靠率达到99.88%以上，用户年均停电时间不超过10 h;综合电压合格率达到98.65%。随着经济社会的快速发展和居民生产生活水平的不斷提升，将对供电可靠性和供电质量提出更高要求。智能配电网自愈控制是以不间断电网运行和不损失供电负荷为基本控制目标，基于先进健全的量测体系与快速精准的在线状态评估与诊断，及时发现消除随时可能存在的运行风险，快速处理各类故障，应对系统内外各种扰动与冲击，在故障情况下能够维持连续运行、快速处理故障并恢复正常供电。因此，自愈控制无疑是保障电力电子化特征愈发凸现的现代智能配电网在不同状态下安全可靠运行的重要手段。

2自愈控制关键技术研究

2.1配电网建模、仿真、分析和试验技术研究

智能配电网的建模、仿真、分析、试验理论与方法属于自愈控制技术研究方面的核心基础研究之一，可为智能配电网的系统设计、深层研究与工程应用提供必要、有效的研究工具和手段。课题对含分布式电源、储能及微电网的智能配电网的建模方法和仿真方法进行研究。面向智能配电网的不同应用场景，研究了智能配电网暂态和稳态建模理论，建立了含分布式电源及储能装置的智能配电网多时间尺度模型库。具体包含：①涵盖了智能配电网中各个结构层面的多时间尺度建模工作，包括一次能源动态模型、新能源并网模型;②针对各种分布式电源以及储能装置在动态过程时间尺度上的明显差异，进行了在不同仿真场景下的模型适应性分析，包括燃料电池、电力电子装置等;③针对智能配电网网络规模庞大、结构复杂、结构与参数高度不对称等典型特征，开展了智能配电网模型化简技术，通过网络模型的整体降维化简，实现高维复杂配电系统快速、准确和高效的分析计算。

2.2含DG、微网及储能装置的智能配电网分析与试验技术

主要包括含DG、微网及储能装置的智能配电网状态估计技术、参数辨识技术、网损分析技术、潮流优化技术、可靠性评估技术、电能质量分析与控制技术等技术的应用。

2.3故障情况下的自愈控制技术

研究含分布式电源的智能配电网故障检测、定位、隔离及重构技术。提出了基于和声算法的含分布式电源配电网的主站故障定位方法。研究了阶段式故障恢复网络重构方法，并将基本环路矩阵的自动生成算法应用其中，通过制定无不可行解的编码规则，实现了故障停电损失最小、恢复时间最短的目标。

2.4故障隔离与网络重构技术

该技术研究包括基于全局信息与分布式智能控制实现的故障隔离技术，含DG、微网及储能装置的故障隔离和网络重构技术，基于控制代价最小的智能配电网网络重构技术，配电网内部严重故障被动解列技术，配电网外部严重故障主动解列技术，基于网络重构的配电网故障后局部供电恢复技术以及配电网基于网络重构的电压控制技术。

3智能配电网自愈控制技术应用分析

智能配电网自愈控制技术在电网中的应用主要是依靠一系列先进的计算机技术，通过先进的技术机技术对电网运行中产生的大量数据进行整理与分析，根据数据判断电网运行状况，通过智能化计算机技术与电气终端装置之间的协调配合，实现对电网故障的自主诊断、决策与恢复。在自愈控制技术中涉及到的先进技术主要有配电系统中的快速仿真与模拟技术，智能分析与决策技术，分布式计算机技术，保护装置的协调与自适应整定技术等，从某一层面讲，智能配电网自愈控制技术是多个先进技术的集中体，它将多项先进的技术集合在一体，并且让其为配电网运行服务，因此可以说，各项先进的科学技术是自愈控制技术实施的最主要条件，也是自愈控制技术实施监测、诊断、恢复这一系列动作的保障，它们在很大程度上决定着自愈控制技术的实施方式以及实施效率，所以智能配电网自愈控制的应用也就是各项先进技术的应用，而上述几项先进的技术在配电网中的应用主要包括以下内容：一是配电网系统的建模与仿真技术，快速仿真模拟技术在配电网的应用中属于一种分析技术，主要的构造是若干个实时分析软件，并且这些分析软件的服务对象均是配电网，相关的技术人员通过这些软件对电网运行产生的数据进行有效的整理与分析，最终达到预测仿真、故障定位等目的。二是在线监测技术在智能配电网中的应用，主要是用于电气量的测量以及非电气量的监测这两部分，例如通过对水含量的测量判断电气设备的潮湿程度等，通过智能化的测量能够准确的掌握电网的运行情况。三是在线分析与决策技术的应用，自愈控制技术中的在线分析与决策技术主要是对电网的运行状态进行分析，得出具体结果，并对所得出的评估结果进行二次分析，根据具体的故障问题做出相应的解决策略。

结语

智能配电网自愈控制技术为配电网供电可靠性和安全性，防范连锁故障与大面积停电事故发生，解决大量DG接入的主要技术手段，是配电网未来发展的方向。同时也为中国在智能配电网自愈控制相关科研、设备制造等领域以及智能配电网的建设提供有力的依据。

参考文献：

[1]李乃湖，倪以信，孙舒捷等.智能电网及其关键技术综述[J].南方电网技术，2015，（5）.

[2]赵杨，冷莉.智能配电网自愈控制技术[J].科技传播，2016，（10）.

[3]王学冬，肖白.智能配电网的故障自愈技术研究[J].东北电力大学学报，2018，38（5）：80-84.

[4]潘杰，刘勇村，叶云峰，等.智能配电网自愈控制方法综述[J].科技与创新，2019（1）：62-63.

[5]程宏波，康嘉斌，王勋，等.一种基于容错思想的智能配电网自愈控制方法[J].电工电能新技术，2018，37（4）：9-14.

（作者单位：国网安徽省电力有限公司五河县供电公司）