智能配电网运行状态管控与综合评价关键技术研究

珠海许继电气有限公司 张丽晶 林华梁

配电网作为电网的重要组成部分直接面向终端用户，配网运行状态监视、控制、管理等相关的信息资源不断丰富与完善，提高数据准确性和管控穿透力。但仍存在如下问题：配电网运行状态的全方位评价体系与管控模式尚未健全；配电网运行状态现场侧监控能力尚且有限；配电自动化系统自身运行水平及其对配网管理支撑作用尚显不足。

为此本文以提升配电网精益化管理为出发点，以实现配电网运行状态的管控与综合评价为目标，建立运行状态管控与综合评价体系，重点突破运行状态综合监测、闭环管控与辅助决策等关键技术，研发配电网运行状态管控辅助决策支持系统、综合监测终端等关键软硬件，支撑配电网各业务环节闭环管控与协同发展，提升配电网精益化管理水平。

1 智能配电网运行状态管控与综合评价整体框架

智能配电网运行状态管控与综合评价主要研究：配电网运行状态管控模式与评价体系。理论层面是项目的统筹理论指导；配电网运行状态综合监测终端关键技术。现场层面拓展DAS对于配网管理的整体监控能力；配电网运行状态管控典型场景辅助决策关键技术。管理决策层面全面增强对于配电网运行管理水平的管控能力。

2 配电网运行状态管控模式与评价体系关键技术

2.1 建立配电网运行状态管控的典型场景与业务体系

对于配电网运行状态管控对象的界定分析。配电网运行状态一般是指以配电网运行潮流为基础，反映到供电能力充裕程度、供电质量水平以及运行效率等方面；具体到运行参数主要包括各级线路、变压器（台区）的电流、电压、有功、无功、功率因数、频率、线路损耗等；具体到运行指标可包括反映供电能力的各级负载率、网架转供能力校验通过率等，反映供电质量的各级各类电压合格率、低电压比例、过电压比例、三相不平衡度等，反映运行效率的各电压等级各口径线损率、线路负载均衡度等，以及反映负荷变化特性的年/月/日/峰谷差、峰谷占比、不均衡系数等。

对于配电网运行状态监控与运行状态管控的界定分析。配网运行状态监控一般是通过搭建配网现场采集装置、控制设备、通信信道、前置与主站环境等，以配电自动化系统等为支撑实现配电网运行信息采集监测与控制，主要用于解决配网盲调、盲控问题，以及故障诊断、故障快速定位处理等问题，运行状态监控系统的应用主体是配网调度以及配网故障抢修的具体专责和操作人员。

配电网运行状态管控典型场景与业务体系的建立。针对电网运行状态、装备运行状态、配电自动化系统运行应用水平三类管控对象，可以建立起8类典型管控典型场景及对应业务体系。电网运行状态的管控可建立供电能力管控、供电质量管控、供电效率管控以及故障事件管控等4类典型场景与管控业务；装备运行状态的管控可建立配电主设备状态管控、配电终端状态管控2类典型场景与管控业务；针对配电自动化系统的运行状态管控可建立系统应用水平、系统运维水平2类典型场景与管控业务。

2.2 多维指标对比、重要事件管控等不同管控实现形态在典型管控场景下的适应性与实现模式研究

不同运行状态管控场景对管控形态的差异性需求分析与形态体系建立。对于拟建立的供电能力管控、供电质量管控、供电效率管控、故障事件管控，配电主设备状态管控、配电终端状态管控，以及配电自动化系统应用水平、系统运维水平等8类典型管控场景，既有共性需求也有差异化需求。

不同管控实现形态对不同场景的适应性分析。对于以多维指标对比为手段的结果性指标管控实现形态，可用于供电能力管控、供电质量管控、供电效率管控等电网运行状态管控场景，配电主设备状态管控、配电终端状态管控等设备状态管控场景，以及自动化系统应用管控。

运行状态管控的信息源分析与业务流程。电网运行信息及故障信息，线路运行信息优先以配电自动化系统并结合调度管理系统的线路出口相关电气信息，配电台区运行信息以用电信息采集为主并结合配电自动化系统数据；对于配电网基础信息以及设备评价、抢修过程等运维业务信息来自于生产管理系统；对于配网故障处理过程性管控所需信息，将运行信息与抢修业务信息进行贯通结合的方式；对于配电自动化系统及终端相关信息，来源于部署在中国电科院的公司配电自动化应用指标评价分析系统，该系统已经通过远程接入方式实现公司各单位配电自动化系统各类应用和事件数据的在线获取[1-2]。

2.3 配电网运行健康状态、薄弱环节等评价方法以及适应不同典型供电区域的综合评价体系的建立

计及多因素的配电网运行健康状态综合评价方法。本文从网络供电健康状态、设备网络健康状态两个层面进行配电网运行状态的健康评价。对于配电自动化系统应用及运维水平可从各个应用指标分别进行评价分析，不宜将简单问题单纯复杂化，对配电自动化系统运行状态与应用水平拟先不考虑通过健康状态角度进行评价。网络供电健康状态评价可以从运行指标水平、劣化指标严重程度及影响范围两个方面综合考虑。设备网络健康状态评价可以从设备自身属性及运行状态、设备网络关联性影响两个层面综合考虑。

基于配电网运行健康状态评价的薄弱环节评价分析方法。首先基于上述对配电网络供电健康状态、设备网络健康状态评价的结果进行薄弱个体或环节的筛查分析。在针对薄弱个体的分析方面可以基于总体健康状态评价结果进行劣化性排序分析，聚焦薄弱个体；也可针对影响健康状态评价结果的某项环节因素进行劣化性分析，聚焦薄弱环节。然后可以针对薄弱环节或个体开展时空特性分布分析。空间分布特性可根据薄弱个体、环节的区域性分布情况得出区域性分布规律，用于指导区域性建设改造投入力度；时间特性分析可以通过运行状态健康评价结果的历史积累数据分析，得出的劣化发展规律与变化趋势，可以用于针对个体对象的改造或运维。也可以进一步将时间空间特性分析结合起来，用于分析区域性薄弱环节变化趋势。

基于薄弱环节评价分析的跨环节协调水平评价分析方法。基于时空特性的薄弱环节薄弱分析结果，可以一方面与建设改造环节相衔接，从薄弱环节中提炼出通过建设改造手段可以改进的内容，用于评价建设改造投入方向与薄弱环节的匹配程度和协同水平，例如建设改造计划是否与供电健康状态评价结果较差的线路、配变等相匹配；可以另一方面与配网运维业务环节相衔接，从薄弱环节中提炼出通过运维手段可以改进的内容，用于评价运维资源投入与薄弱环节的匹配程度和协同水平，例如设备个体、配电终端健康状态长时间持续性劣化等，评价消缺等运维手段应用的及时性，也可以对所开展消缺等运维工作对薄弱环节的针对性进行评价。

适应不同典型供电区域的差异化综合评价体系。如何建立适应不同典型供电区域的差异化评价体系是难点之一。从区域差异化、时段差异化两个角度出发，分析不同类型供电区域、不同时段在配电网运行状态管控方面关注点的差异性。区域差异化主要从区域社会经济发展水平、配网基础设施水平、运维管理基础水平、自动化水平等方面出发，不同类型地区在配电网发展中关注点和短板具有各自规律，如对于发展程度较好的地区对影响供电可靠性的因素（供电能力、设备状态等）关注度较高，而发展较慢地区由于基础设施条件问题对供电质量（尤其是低电压）相关因素较为关注。但是当处于春节保供电等特殊场景时期，则各类型地区普遍对供电可靠性相关因素关注较高[3-4]。

3 配电网运行状态综合监测终端关键技术研究

研究分析配电网运行状态关键信息获取的技术实现模式。依据当前配网精益化管理的需求，分析、梳理反映配电网运行状态的关键信息量，研究当前配网中电流、功率、零序电压、接地暂态特征信号等运行状态信息获取的主要方式，分析直接采集和通过配电终端、故障指示器等现场终端设备获取运行状态关键信息的技术特点，从技术实现难度、经济性、设备改造、安装运维等方面对两种模式进行对比分析，形成配电网运行状态关键信息获取的技术实现方案[5]。

研究融合配电网运行状态、设备状态、环境状态的综合监测终端技术。调研分析国内外相关研究现状，分析开关柜、电缆等配电设备所涉及的相关状态量，筛选出对其健康状态有较大直接影响的关键特征量，如设备温度、湿度、局部放电等，以及设备所处环境的温湿度、空气中SF6气体等，突破无源无线测量及电场监测等关键在线监测技术，提出涵盖配网运行状态、设备状态、环境状态的综合监测技术方案，根据终端功能配置、技术指标及传感器接口要求研发适用于不应应用场合的综合监测终端样机，形成综合监测终端功能规范。

研究配电网运行状态综合监测的功能优化配置模式。依据配电设备状态监测的实时性、精度、灵敏度等要求进行相应的状态监测传感器选型和监测终端功能配置；以投资、系统可靠性、运行维护费用、停电损失等为评价指标，采用模糊评价等方法对综合监测终端选型配置方案进行综合评估，形成综合监测终端功能优化配置模式。