智能配电网自愈控制策略分析

智能配电网自愈控制策略分析

叶升言

云南电网有限责任公司德宏供电局

摘要：智能配电系统最大的技术优势在于其自身的自愈控制技术，在实际应用时具有自我感知、自我诊断、自我恢复以及自我决策的功能，可以在不同的工作状态下保证配电网的安全平稳运行，在未来该项技术将会有更加广阔的应用前景。鉴于此，本文对智能配电网自愈控制策略进行研究，希望能为我国电力系统的稳定运行提供一些参考。

关键词：智能配电网；自愈控制；配电自动化

0引言

在我国电力系统中配电网是直接面向电力用户的，配电网的稳定性直接关系到我国电力用户的用电体验，同时也推动我国电力经济效率的提升。随着我国智能电网技术的快速发展，我国电力用户对电力系统的稳定性提出了更高的要求，特别是具有自愈功能的智能配电网络格外受到人们的关注。自愈控制技术是在传统配电技术的基础上发展而来的，是我国下一代配电技术的核心，对于分布式电源接入和提高配电资源利用效率具有关键作用，同时也是具有使用价值、经济效益、工程化的智能配电技术。

1自愈控制的目标

配电网自愈控制是在传统自动化技术的基础上，依托于智能配电网的一种量测通讯体系，提高了系统的可控性、可观性、智能化以及响应速度，同时解决分布式电源和储能装置并网过程中对配电网的不利影响。配电网的运行状态主要分为正常运行和非正常运行两种，其中正常运行包括警戒运行、优化运行以及安全运行；非正常运行包含孤岛运行、恢复运行以及紧急运行（如图1所示）。配电网自愈控制可以在正常运行、内部故障、外部故障以及连锁故障发生的过程中，根据实际情况给出准确、有效以及快速的控制措施，使电力系统在较短的时间内恢复正常，保证电力系统的平稳运行。

图1配电网运行状态转换图

配电网的自愈目标会随着系统运行状态的改变而发生变化，同时自愈控制的原则为配电网的不间断供电，从这一角度来看，自愈控制会有4种不同的结果。一是避免故障发生；二是故障发生后不丢失负荷；三是故障发生后丢失一部分负荷；四是故障发生后电力系统发生瘫痪。因此，自愈控制目标的先后顺序是：第一，尽可能的避免故障的发生；第二，故障不可避免，在故障发生后不丢失负荷；第三，丢失部分负荷是自愈控制的底线；第四，如果电力系统发生瘫痪，则表明电力系统的自愈控制失败。

图2 自愈控制区域图

2自愈控制的策略分析

要想保证自愈控制的顺利实施，就需要电力系统根据供电区域实际的负荷需求因地制宜的进行规划和建设，以供电可靠率为建设目标和最终的评价标准，同时还要兼顾电网运行的经济效益。由于不同供电区域的负荷各不相同，可以根据供电区域的实际供电可靠率来采取不同结构的配电网接线方式，如辐射型、双环型、单环型以及多分段型等。本文根据故障类型，提出以下几种自愈控制策略。

2.1运行监视控制策略

这种控制策略运用具有远程传输功能的故障指示器或者其他的终端设备，将配电网的实时运行状态发送到主站中，进而实现对配电网的实时监视，同时也可以对配电网的故障信息进行定位。通过故障指示灯来对配电网进行监视是目前较为常见的一种方式。故障指示灯安装在架空线、电缆、环网柜、分支箱等设备中，故障指示器可以准确的指示出故障发生的区段，并通过通信模块将故障信息传输到主站中，从而快速定位故障发生的区域，提高了电网自愈的效率，见图3。

（a）架空线路

（b）电缆线路

图3故障指示器动作示意图

运行监视控制策略的实施成本较低，并不需要对一次设备进行改造，对通信性能的要求不高，同时主控站只需要具备故障定位和SCADA功能就可以满足实际的控制需求，总体投资相对较小。但是这种控制策略对故障隔离和电力恢复的时间影响较小，目前这种控制策略适用于交通便利、人工隔离便捷的地区。

2.2时序配合的就地控制策略

这种控制方式并不需要主站进行控制，而是配电终端设备和保护装置通过时序逻辑配合完成，当配电网中某处线路出现故障时，自动化终端设备会自动对故障区域进行隔离，非故障区域恢复正常供电，同时将故障处理信息发送到主站中。

（1）控制策略的实现

时序配合的就地控制策略根据运行原理，其控制策略的实现途径主要有两种方式：一是就地重合。这种控制方式利用站内出线开关和架空线路配套的电压型开关进行逻辑配合，从而实施反馈线路的运行状态；二是电流差级保护。这种控制方式主要利用变电站带有延时速断的开关与分段断路器的电流保护装置进行配合实现。

（2）故障处理的原则

时序配合的就地控制策略在处理配网故障时应遵循以下原则：一是出线开关尽可能的少做动作，不跳或者少跳。这是因为出线开关一旦跳闸出线供电的全部区域都会发生停电，停电面积较大；二是线路短路电流没有经过的地方自控开关尽量不做任何动作，当主干线路发生故障时，支路开关和下游开关不应该进行跳闸。

（3）控制策略的适用性

时序配合就地控制策略的优点在于在控制过程中并不需要配电网主站的参与，可以自行对电力故障进行处理，具有较高的稳定性。缺点是控制过程中制动控制开关的动作次数过多，无法采取其他措施进行优化控制，同时控制过程中停电的面积较大。这种控制策略适用于对供电可靠性要求较低的地区，以及一些低负荷且较为分散的供电区域，这种控制策略的经济成本较低。

2.3配电站主站集中控制策略

当配电网正常运行时，该控制策略可以通过配电终端来采集配电网的运行状态数据信息，实现对整个配电网的监视，同时这种控制方式可以对配电网进行远程优化；一旦配电网出现故障时，配电终端将会及时把故障信息进行上报，配电主站就可以准确定位故障地点，并通过遥控的方式对故障线路进行隔离，而非故障线路会随即恢复正常供电。目前集中控制的策略主要分为全自动和半自动两种，当馈线发生故障时，配电网主站会自动进行分析并通过遥控的方式对故障进行处理，这种策略叫全自动控制；当馈线发生故障时，配电网主站自动进行分析计算并由人工遥控的方式对故障进行处理，这种策略叫半自动策略。

集中控制策略主要由终端、主站、子站以及通信通道构成，配电终端具备谣信、遥测以及遥控三项功能。为了保证通信功能的可靠性和遥控的成功率，目前主要的解决手段是采用以太网为配电网的通信方式。在配电站主站中应配备SCADA和完整的馈线自动保护功能。当配电网采集到充足的数据信息时，就可以根据配电网的实际运行状态，进行状态计算和评估。图4是主站集中控制式的馈线自动化案例。从图4中可以看出，在开关1和开关2之间的F1处发生线路故障，这时检测到故障电流QF1断路器进行保护动作，切断供电站A的对外供电；同时开关1会检测到故障电流，但开关2不会检测到故障电流，此时，配电站主站就可以判断出故障点发生在开关1和开关2之间，并遥控自动化开关1和开关2进行故障隔离。同时遥控断路器QF1合闸，最后将开关3进行闭合，恢复非故障区域的正常供电。

图4主站集中控制案例

这种基于通信的自愈控制策略以集中控制为核心，结合配电终端、保护装置以及合闸功能，可以对电路故障进行快速切除，在60s内就可以实现故障点的隔离，并在接下来的几分钟内恢复非故障区域的供电。

3结束语

随着我国经济的快速发展，我国对电力资源的需求不断增加，对我国电力系统的稳定性提出了更高的要求。智能配电网自愈控制技术可以有效提高配电网的安全性和可靠性，避免了大规模停电事故的发生，在未来具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]朱文强, 陈婷. 基于状态量比较法的自愈控制技术在智能配电网规划中的应用[J]. 2021(2015-5):6-8.

[2]杨世挺. 智能配电网自愈控制技术的研究[D]. 山东大学, 2020.

[3]曹宏宇. 提高供电可靠性视角下的智能配电网自愈控制技术研究[J]. 无线互联科技, 2020, 17(15):2.