基于智能配电网自愈控制技术分析

基于智能配电网自愈控制技术分析

孙铁梁

（国网北京丰台供电公司100073）

摘要：配电网直接接入用户环节，是确保供电质量的关键环节，然而，我国配电网的自动化和智能化水平还落后于电网发展的其它领域，配电网目前在发展中还存在很多薄弱环节，同时，新能源的接入也给配电网的运行状态调节和控制带来一定难度。本文就智能配电网的自愈控制技术展开了应用探索。

关键词：智能；配电网；自愈控制技术

配电网由于直接面向用户，受到外部因素影响较大，发展始终落后于其它环节。在此背景下，积极研究智能配电网的自愈控制技术，提升配电网的智能化、自动化、网络化水平，对保障电网安全稳定运行具有重要作用。

一、我国配电网运行问题

1.1配电网是我国电网发展的薄弱环节

目前，我国配电网的网架结构还有待优化，配电网自动化水平较低、实用化程度不高，制约了配电网技术水平发展；配电网相关的技术标准和技术规范不完善，不利于电网整体管理水平提升。

由于配电网在网架结构、配套设施、标准规范等方面存在的问题，配电网损耗严重、设备整体老化，据统计，目前电网中用户停电事故95%以上是由配电系统原因引起的，而电网也有50%以上的损耗发生在配电网，在网架薄弱环节经常发生事故跳闸，农村电网在用电高峰期拉闸限电情况还时有发生。

1.2配电网自愈控制存在一定困难

自愈是智能电网的重要特征之一，智能配电网自愈控制是指：充分实施各种协调和优化策略，使配电网具备自我感知、自我诊断、自我决策、自我恢复的能力。目前配电网自愈控制在某些技术环节还存在一定困难，如：配电网的设备评价技术还有待提高、故障预测和安全预警技术尚不成熟、故障预防措施还不完善、配电网的数据分析和挖掘能力还不高、系统支撑技术和数据可信度相对较低等。

二、智能配电网自愈控制技术应用现状

配电网自愈控制领域涉及的范围较广，包括电网在线监测技术、高级量测技术、故障智能定位技术、配电网实时仿真与故障模拟技术、配电网自动化技术、网络重构技术、智能微电网技术等。

我国对智能配电网的自愈控制技术的研究起步于20世纪90年代末，取得了一定的成果，此后相继在上海、郑州、广州、深圳等地进行了试点应用，但到目前为止，还更多停留在理论研究，尚未获得大规模推广。

广东金融高新技术服务区是我国第一个含有多种分布式电源的智能配电网自愈控制示范区，应用了南方电网公司承担的国家863计划“智能配电网自愈控制技术研究与开发”项目成果，工程的自愈控制方案如图1所示。

图1将自愈控制策略分为四个层次：理想的控制室避免故障发生或故障发生后不失去负荷；当故障不可控制的发生时，自愈控制的额底线是故障后失去部分负荷；一旦故障后引发电网瘫痪，则视为控制失败。

为了提升配电网自愈控制能力和可靠性，对高新技术服务区智能配电网示范区域的配电网也进行了规划，以中压配电网为例，对中压配电网具备条件的负荷饱和区域，网架结构采取了“三供一备”的接线方式。而对于负荷还处于增长阶段的区域，则采取了单环网或“两供一备”的方式。此外，对于配电网主环上的馈线，都按照自愈控制技术的成果，尽可能的进行了相应的改造。在众多制造企业、科研院所、高校的配合下，该项目在智能配电网仿真分析、自愈控制、故障定位、数据支撑等方面的关键技术取得较大突破，通过基于分布式智能终端和主站协调配合的综合控制，实现了高新技术服务区内供电可靠性指标≥99.999%，故障定位时间和网络重构时间也大大缩短。

三、智能配电网自愈控制技术应用分析

目前，智能配电网自愈控制技术在配电网广域保护和测量技术、馈线自动化技术、分布式电源的协调控制技术、智能柔性配电控制技术等方面都获得了较广的应用，可根据各地区配电网的不同网架结构、用户需求及电源特点，通过对配电网结构的优化、以及自愈技术的推广和自愈控制平台的构建，来逐步实现自愈目标。

3.1配电网广域保护和测量技术

结合配电网高级量测技术，实现配电网广域继电保护，使用多站点的故障测量信息，通过分布式智能控制，针对配电网的实时运行数据，实现继电保护的自动整定定值和自适应保护。在传统继电保护中，一旦保护级数过多，容易给保护之间的控制带来影响，引起最后一级保护动作时间太长，而通过广域信息与分布式智能相结合，能够实现保护之间的协调控制，快速隔离故障，有利于继电保护速动性、灵敏性的提升。

3.2配电网的馈线自动化技术

配电网由于直接接入用户端，所以网架结构以辐射性供电为主，供电母线上馈线较多，一旦发生故障，系统的波动能够迅速影响到用户。基于提升电网可靠性的需要，以电网的高效运行为目标，智能配电网的馈线自动化技术至关重要，馈线自动化能够有效提高用户对配电网的故障处理时间，将其自愈速度提高到秒级。通过光纤的高速通信，实现实时数据采集和保护，通过配电网的馈线自动化，实现了馈线终端之间对故障数据的实时检测和控制。

3.3分布式电源的协调控制技术

智能电网下，分布式电源的接入也是对配电网影响较大的环节，将对配电网的电能质量、网络损耗、运行特性等都产生影响，配电网具有了双向潮流，保护原理与传统配电网发生了改变，因此，智能配电网做好分布式电源的协调控制至关重要，通过状态评估、参数辨识、网损分析、潮流优化等技术相结合，对分布式电源接入后电网的运行特性进行分析，实现配电网保护性能对双向潮流和电网特性改变的适应，能够实现协调控制。

3.4智能柔性配电控制技术

在智能电网建设中，柔性输电技术（FACTS）在特高压交直流输电中发挥了极大作用。柔性配电技术（DFACTS）是对柔性输电技术的延伸，主要通过灵活、有效的断路器和开关设备，实现对电能质量的优化和对电网特性的调节。例如，通过固态断路器实现对配电网故障的快速切除，通过固态负荷转移开关，实现电网故障时的负荷快速转移；通过动态不停电电源和电压恢复器，在故障引起电压骤降时，能够有效补偿电压损失，对故障引起的电压短时中断具有良好效果，能够实现无缝自愈；而在FACTS中也常用的静止无功发生器、同步补偿器等，则能够很好的实现“柔性”功能，有利于消除电网谐波，抑制电压波动，从而改善配电网的供电质量。

结语

作为高级配电自动化的核心环节，自愈控制能够更好的实现安全、稳定、可靠供电，期望能够更好的应用自愈技术，改善原有配电网的薄弱环节，有效提升用户密集、网架结构复杂的城市电网，以及偏远的农村电网供电的质量、可靠性。同时，有效减少人力巡查故障、快速判断故障点、及时抢修、恢复线路。提升对人力资源节约、高效、安全利用效率，以推动电力行业的品牌形象提升。

参考文献

[1]于士斌，徐兵等.智能配电网自愈控制技术综述[J].电力系统及其自动化学报，2013.

[2]贾东梨，孟晓丽等.智能配电网自愈控制技术体系框架研究[J].电网与清洁能源，2011.

作者简介

孙铁梁，（1984.10），男，北京西城，北京信息工程学院本科毕业，单位国网北京丰台供电公司，研究方向：智能配电网。