三點帶你了解推進(jìn)配網(wǎng)分布式控制 構(gòu)建廣域測控系統(tǒng)

未來配電網(wǎng)是一個更加智能、靈活、主動的有源配電網(wǎng)，這對控制技術(shù)提出了更高的要求。

控制技術(shù)從利用信息和控制方式可分成三類：

一是就地控制技術(shù)，是利用就地檢測信息進(jìn)行控制，如電壓電流保護(hù)、無功補(bǔ)償，就地控制方式的優(yōu)點是控制響應(yīng)速度快，在數(shù)十毫秒級。

二是集中控制技術(shù)，是由控制主站集中處理配電終端的測量信息，進(jìn)行控制決策，遙控配電設(shè)備。集中控制技術(shù)的優(yōu)點是能夠利用全局信息，控制功能也比較完善，但不足之處是控制響應(yīng)速度慢，在分鐘級；需要設(shè)置通信通道與主站，投資大。

三是分布式控制技術(shù)，是指在配電終端之間對等交換測量與控制信息，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。分布式控制技術(shù)的優(yōu)點是控制響應(yīng)速度較快，在100ms級。

新課題：分布式控制

分布式控制是一個新的課題，相關(guān)研究做了很多，但目前還處于初期階段。我做了很多分布式控制的研究工作，在這里與其說談技術(shù)成果，不如說把問題提出來，大家一塊研究。

分布式控制特別適合配電網(wǎng)。因為分布式控制的任何一個控制操作都有一個作用域，而絕大部分控制作用域是一條饋線，控制節(jié)點數(shù)不會太多，控制系統(tǒng)與算法設(shè)計相對比較簡單。絕大部分配電網(wǎng)控制應(yīng)用對響應(yīng)速度的要求不小于100ms。

國內(nèi)外對分布式控制進(jìn)行了大量研究，已有應(yīng)用分布式控制進(jìn)行配電網(wǎng)故障隔離、繼電保護(hù)、電壓控制方面研究的報道，但目前還不完善，不能形成一個完善的技術(shù)體系。

下一步需要亟待解決的問題有：

建立完善的分布式控制技術(shù)體系；

研發(fā)支持分布式控制的廣域測控平臺；

研究關(guān)鍵支撐技術(shù)，包括基于IEC61850的開放式通信技術(shù)、饋線拓?fù)鋵崟r識別技術(shù)、控制數(shù)據(jù)實時快速傳輸技術(shù)；現(xiàn)在TC57的主要工作就是讓IEC61850覆蓋整個電力系統(tǒng)，實現(xiàn)實時通信。如果數(shù)據(jù)模型、通信標(biāo)準(zhǔn)化解決了，所有設(shè)備可以做到即插即用，就可以進(jìn)行分布式控制。除了測量信息之外，還可以自動識別拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

分布式控制策略；

分布式控制應(yīng)用技術(shù)。

實施分布式控制很容易，關(guān)鍵是要知道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所以關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該包括終端能夠自動識別與應(yīng)用相適應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將來終端利用IEC61850通信之后，可以自動建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不是完全依靠主站下發(fā)。

饋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動識別是一個非常關(guān)鍵的技術(shù)，它可以為每一個終端配置相鄰終端的信息（名稱與通信地址），發(fā)起控制應(yīng)用的主控終端通過接力查詢獲取所需的饋線拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

此外，控制信息快速實時傳輸技術(shù)也非常關(guān)鍵。在變電站里常規(guī)的GOOSE over MAC傳輸機(jī)制實現(xiàn)起來較復(fù)雜。配電網(wǎng)中，控制信息與普通測量信息在IP網(wǎng)絡(luò)中混合傳輸，需要采取特殊技術(shù)保證控制信息的快速實時傳輸。

配電網(wǎng)控制應(yīng)用響應(yīng)速度要求一般不大于100ms，控制信息傳輸延時小于10ms。 采用GOOSE over UDP傳輸機(jī)制，傳輸延時小于5ms，可以滿足在配電網(wǎng)中應(yīng)用的要求。

下一步，應(yīng)該對基于分布式控制保護(hù)、電壓控制做一些研究，這方面內(nèi)容比較缺乏。

構(gòu)建廣域測控系統(tǒng)（WAMCS）

未來需要構(gòu)建廣域測控系統(tǒng)（WAMCS），為配電網(wǎng)監(jiān)測與保護(hù)控制應(yīng)用提供統(tǒng)一支撐平臺。該平臺的結(jié)構(gòu)與常規(guī)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)類似，包括主站、通信與智能終端（STU）， 兼容傳統(tǒng)控制模式，支持基于對等通信的分布式控制，支持設(shè)備與應(yīng)用軟件的即插即用。

廣域測控系統(tǒng)與常規(guī)配電自動化系統(tǒng)在硬件上是一樣的，區(qū)別是在廣域測控系統(tǒng)終端本身支持高級應(yīng)用，有開放式的程序接口，當(dāng)然數(shù)據(jù)模型必須基于61850，必須具備自動識別拓?fù)涞哪芰Γ梢栽诔绦蚪涌谏?a target="_blank">編程序。

在未來配電網(wǎng)中，每一個終端就是一個小主站，每一個終端就可以作為一個控制的主體來完成控制任務(wù)，這是未來發(fā)展方向。

舉一個例子作說明，遠(yuǎn)方跳閘式反孤島保護(hù)。目前孤島保護(hù)辦法就是檢測就地的電壓和電流，就地控制有一個問題，存在死區(qū)。如果負(fù)荷和發(fā)電量接近的話，頻率和電壓不會達(dá)到我們所要求的門檻值，就不會跳閘。但是采取就地控制方法，采集的信息有限，控制性能也存在問題。

現(xiàn)在國外有一種裝置——DTT（遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)），遠(yuǎn)方跳閘式保護(hù)裝置在檢測到出線斷路器開關(guān)跳閘時向并網(wǎng)開關(guān)控制裝置發(fā)出跳閘命令。

在變電站里安裝一個終端，一旦檢測到變電站跳閘以后，就把信息發(fā)給并網(wǎng)開關(guān)，并網(wǎng)開關(guān)處智能終端通過接力查詢識別饋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，識別并網(wǎng)開關(guān)上游開關(guān)信息，并網(wǎng)開關(guān)終端接收到上游開關(guān)跳閘信息時跳開并網(wǎng)開關(guān)。并網(wǎng)開關(guān)實時跟蹤饋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，更新上游開關(guān)的信息。

上圖中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩邊有電源，并網(wǎng)開關(guān)里有終端。終端帶電后就開始識別拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行查詢，查詢哪個開關(guān)是合的，哪個開關(guān)是斷的，查詢到斷的就停止，通過查詢，獲得終端和電源之間的拓?fù)潢P(guān)系。

分布式控制具有響應(yīng)速度快、性能完善的優(yōu)點，是智能配電網(wǎng)控制技術(shù)的發(fā)展方向。

分布式控制應(yīng)用的研究還在初級階段，還有大量的研究工作要做。