當(dāng)智能配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)是如何進(jìn)行自愈控制的？

引言

進(jìn)入本世紀(jì)，伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，節(jié)能減排、綠色能源、可持續(xù)發(fā)展已成為我們追求的目標(biāo)，也成為電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。目前，智能電網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為世界各國電力行業(yè)應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的正確選擇。智能電網(wǎng)的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目標(biāo)，具有優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、融合設(shè)備差異、分布式供電、主動(dòng)預(yù)警缺陷、故障自愈等功能。智能配電網(wǎng)在整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)中承擔(dān)著銜接主網(wǎng)供電端與用戶受電測的重要任務(wù)。智能配電網(wǎng)有助于提高電網(wǎng)供電可靠性、系統(tǒng)運(yùn)行效率以及終端電能質(zhì)量;有助于實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能與微網(wǎng)的并網(wǎng)與優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效互動(dòng)的需求側(cè)管理;有助于結(jié)合先進(jìn)的現(xiàn)代管理理念，構(gòu)建集成與優(yōu)化的配電資產(chǎn)運(yùn)行、維護(hù)與管理系統(tǒng)。智能配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，具有更為合理、堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并具有更強(qiáng)的“免疫力”，能夠有效抵御設(shè)備異常、自然災(zāi)害及外力破壞等突發(fā)事件給電力系統(tǒng)造成的破壞作用，而且具有強(qiáng)大的“自愈”能力，快速恢復(fù)正常運(yùn)行。所以說，自愈控制是智能配電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”。

1 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的概述

構(gòu)建智能配電網(wǎng)是為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的需要。深入發(fā)展具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)、融合差異、協(xié)調(diào)預(yù)警、分布供電、故障自愈、互動(dòng)交流等功能的智能配電網(wǎng)，對實(shí)施可持續(xù)供電戰(zhàn)略有著極其重要的意義。智能配電網(wǎng)的“自愈”能力是指智能配電網(wǎng)可以準(zhǔn)確預(yù)測缺陷狀態(tài)和及時(shí)警報(bào)已經(jīng)發(fā)生的故障狀態(tài)，并實(shí)施對應(yīng)的可靠措施，使配電網(wǎng)不會(huì)大范圍停止正常供電或?qū)⑵渫ｋ姺秶档阶畹统潭?。自愈控制技術(shù)主要是解決一個(gè)問題，即“不間斷供電”，通過信息系統(tǒng)及輔助設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)預(yù)測設(shè)備缺陷情況，快速消除安全隱患和自主排除電網(wǎng)故障。在可以預(yù)見的將來，擁有自愈能力的智能配電網(wǎng)將為我們提供具有更高供電可靠性和更優(yōu)電能質(zhì)量的電力服務(wù)，同時(shí)支持大量清潔的分布式電源接入系統(tǒng)，方便用戶進(jìn)行能源管理，也讓供電企業(yè)對配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行基于GIS系統(tǒng)的圖像化、信息化管理，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的設(shè)備管理、生產(chǎn)管理智能化。

2 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的特點(diǎn)

信息技術(shù)的革命和配電新技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了配電網(wǎng)智能化的進(jìn)程，智能配電網(wǎng)是將各種配電新技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的集成、融合，使系統(tǒng)性能發(fā)生革命性的變化?！爸鲃?dòng)”自愈技術(shù)是智能配電網(wǎng)自愈的突出特點(diǎn)，其特點(diǎn)如下：

2.1自動(dòng)化程度更高

主動(dòng)自愈技術(shù)不僅僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)視，還能對配電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行在線準(zhǔn)確評估和快速診斷，并主動(dòng)消除故障隱患，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自愈，恢復(fù)正常運(yùn)行。整個(gè)過程都是通過系統(tǒng)自動(dòng)控制，不需要或者只需要較少人工干預(yù)行為。

2.2信息化程度更強(qiáng)

主動(dòng)自愈能將電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行同步上報(bào)，有助于控制中心實(shí)時(shí)了解配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)并即時(shí)進(jìn)行調(diào)度控制。

2.3安全性更高

主動(dòng)自愈技術(shù)可以自動(dòng)排除系統(tǒng)的安全隱患，并自動(dòng)隔離故障，確保有效控制安全隱患的擴(kuò)大化，最大限度的減少故障情況的發(fā)生。

2.4供電質(zhì)量更優(yōu)

主動(dòng)自愈技術(shù)可以快速的進(jìn)行故障定位、隔離故障區(qū)域以及恢復(fù)供電，使其對用戶的影響程度降到最小，對提高供電質(zhì)量具有重要意義。

2.5主動(dòng)性更強(qiáng)

主動(dòng)自愈系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視配電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，整合所得數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)診斷，超前主動(dòng)預(yù)測隱患部位，有助于系統(tǒng)即時(shí)排除故障。

2.6互動(dòng)化更好

主動(dòng)自愈系統(tǒng)可以進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)化操作，系統(tǒng)能夠能根據(jù)檢測狀態(tài)提供多種解決方案，并按最優(yōu)方案處理對應(yīng)的情況，有權(quán)限的操作員可以主動(dòng)干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3 智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的類型

配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)是以狀態(tài)檢測為前提，自動(dòng)診斷電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況，運(yùn)用智能化的控制策略進(jìn)行決策診斷，實(shí)現(xiàn)對繼電保護(hù)裝置、智能開關(guān)、安全自動(dòng)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的自動(dòng)、有序控制，在預(yù)設(shè)好的時(shí)間內(nèi)促使電網(wǎng)轉(zhuǎn)向較好的運(yùn)行狀態(tài)，使配電網(wǎng)具有自愈能力。根據(jù)智能配電網(wǎng)的健康程度可將配電網(wǎng)自愈控制分為7種類型，具體如下所述：

3.1 緊急控制

配電網(wǎng)出現(xiàn)緊急故障時(shí)，系統(tǒng)為了保持安全穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)供電，必須及時(shí)采取果斷的控制措施切除故障設(shè)備、切斷電源、切掉負(fù)荷以及主動(dòng)解列，使得系統(tǒng)轉(zhuǎn)為恢復(fù)狀態(tài)、異常運(yùn)行狀態(tài)或正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 恢復(fù)控制

配電網(wǎng)在準(zhǔn)確隔離故障之后，電網(wǎng)系統(tǒng)立即進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)，自主選擇合理的供電路徑，快速恢復(fù)停電區(qū)域的負(fù)荷供電，將孤島運(yùn)行的區(qū)域并入網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)為異常運(yùn)行狀態(tài)，甚至正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 孤島控制

配電網(wǎng)在不能馬上恢復(fù)正常運(yùn)行的情況下從系統(tǒng)中解列成一個(gè)或者多個(gè)孤島獨(dú)立運(yùn)行，對其實(shí)施有效控制，使其有功頻率和電壓能維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，讓孤島能夠正常供電，直至孤島重新并網(wǎng)運(yùn)行。

3.4 校正控制

配電網(wǎng)處于異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)檢測到的異常信號，運(yùn)用調(diào)節(jié)機(jī)制對其實(shí)施控制，消除過負(fù)荷、電壓波動(dòng)、頻率跳躍等情況，使電網(wǎng)盡快恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.5 預(yù)防控制

配電網(wǎng)出現(xiàn)隱性安全隱患時(shí)，系統(tǒng)通過校核檢修二次系統(tǒng)、調(diào)整保護(hù)裝置的整定值、調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備、退出老化設(shè)備等措施，消除配電網(wǎng)的安全隱患，保持顯性安全運(yùn)行狀態(tài)，可有效地將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

3.6 優(yōu)化控制

配電網(wǎng)在顯性安全運(yùn)行時(shí)，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過調(diào)整供電路徑、攤分重負(fù)載線路的負(fù)荷壓力、優(yōu)化用電端的運(yùn)行方式、調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備等，可降低電網(wǎng)損耗、減小運(yùn)行成本，較好地提升企業(yè)的經(jīng)營效益。

3.7 健壯控制

配電網(wǎng)在顯性安全運(yùn)行時(shí)，為了讓系統(tǒng)得到最為健壯的狀態(tài)，通過加強(qiáng)建設(shè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、降低設(shè)備負(fù)載率、增加備用裕度，最大限度的減少故障的發(fā)生。

4 智能配電網(wǎng)自愈控制的支撐技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)對智能配電網(wǎng)的自愈控制，單單靠電力技術(shù)本身是無法完成的，必須研究和運(yùn)用各種技術(shù)手段來支撐自愈控制技術(shù)，使其組成一個(gè)強(qiáng)大的智能化體系框架。根據(jù)自愈控制技術(shù)的特點(diǎn)，以下三種支撐技術(shù)是其得以實(shí)現(xiàn)的必備條件。

4.1 信息化技術(shù)

配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)是實(shí)時(shí)性和可靠性要求都很高的信息化系統(tǒng)，是智能化電力系統(tǒng)的重要組成部分。電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)需要先進(jìn)和可靠的信息技術(shù)作為支撐，主要包括：數(shù)據(jù)測量采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信與信息傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)（包括平臺技術(shù)）、智能性深度計(jì)算和挖掘技術(shù)以及接口與標(biāo)準(zhǔn)化手段等。應(yīng)用多種信息化技術(shù)，可以保證電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行可靠性，讓智能配電網(wǎng)自愈控制能夠順利得以實(shí)現(xiàn)。

4.2 動(dòng)態(tài)測量技術(shù)

動(dòng)態(tài)測量是以在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的“精準(zhǔn)”測量。動(dòng)態(tài)測量可以實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：感知已經(jīng)發(fā)生的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)過程;幫助穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)估計(jì)提高計(jì)算精度;保護(hù)和控制行為后驗(yàn)評價(jià)的測量;電網(wǎng)故障的動(dòng)態(tài)過程反演、回放與分析的數(shù)據(jù)來源;電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)后驗(yàn)評價(jià)與校核的測量;實(shí)際電力系統(tǒng)研究動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測量。

4.3 智能計(jì)算技術(shù)

自愈控制系統(tǒng)的復(fù)雜性、智能性相當(dāng)高，需要智能計(jì)算技術(shù)作為支撐。智能計(jì)算就是利用或改進(jìn)常規(guī)的電網(wǎng)計(jì)算方法，行之有效地使電網(wǎng)自愈控制具有推理、判斷與適應(yīng)決策能力。在實(shí)現(xiàn)自愈控制過程中需要多種智能計(jì)算技術(shù)，主要包括：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)預(yù)想事故分析，快速暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算與分析，聯(lián)絡(luò)線（斷面）穩(wěn)定極限計(jì)算，小擾動(dòng)穩(wěn)定分析，電壓穩(wěn)定分析，故障概率風(fēng)險(xiǎn)評估，電網(wǎng)重構(gòu)和解列算法，等等。這些智能計(jì)算技術(shù)的綜合運(yùn)用可讓電網(wǎng)系統(tǒng)擁有智能化，有助于實(shí)現(xiàn)包括自愈控制在內(nèi)的各種功能。

5 結(jié)語

自愈控制是智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，是隨著配電網(wǎng)的信息、通信等各項(xiàng)技術(shù)不斷完善和發(fā)展的技術(shù)。智能配電網(wǎng)最為的突出特點(diǎn)就是主動(dòng)自愈控制，而未來智能配電網(wǎng)發(fā)展的最高目標(biāo)是無縫自愈控制。本文對智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的特點(diǎn)和類型進(jìn)行了理論研究，分析了如何運(yùn)用各種先進(jìn)的支撐技術(shù)實(shí)現(xiàn)具有準(zhǔn)確率高，自適應(yīng)強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，安全可靠，智能化程度高等的智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)。