浅谈智能配电网自愈特征
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摘要：智能配电网通过实施智能配电调控一体化管理，可以有效减少停电、提高供电质量、为用户提供优质电力，是智能电网的重要组成部分。智能配电调控一体化最重要的内容是配网自愈功能。
关键词：智能配电网；调控一体化；自愈控制；自愈能力系统
Abstract: Intelligent distribution network through the implementation of integrated management of intelligent power distribution control, can effectively reduce the power cut, improve the quality of power supply, to provide users with high quality power, is an important part of smart grid. Intelligent content distribution and control integration is the most important distribution network self-healing function.
Keywords: intelligent distribution network; control integration; self-healing control; self-healing system
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
1 配电调控一体化
智能配电调控一体化的内容包括：基于坚强灵活的配电网一次网架，遵循统一的国际标准，在可靠的配电自动化系统基础上，结合配电相关系统功能及管理规范，以配网调度、生产指挥为应用主体，建设配网调控一体化管理系统，实现配电网调控支持、停电管理、运行分析、智能化应用、仿真培训等应用功能，为配网生产、设计、规划提供高效统一的支持。
智能配电调控一体化是一种新型配电网生产管理模式，通过建立集调度、监视和控制功能于一体的配电网调度机构，可以实现对配电网日常运行监视、自愈、停电管理等各个环节的高效管控。智能配网调控一体化的智能技术支持系统从功能上可以分为三层，其功能架构如图1 所示。
智能化功能模块是智能配网调控一体化的高级模块，也是调度和控制一体化的具体体现。其中，配电网自愈以智能监视和智能报警为基础，完成了智能化功能模块的主要功能，是调控一体化系统最重要的内容。
2 自愈功能
根据配电系统的实际运行情况，配电网运行状态可以分为四种：正常状态、警戒状态、故障状态和恢复状态。自愈功能以不同的方式体现在配电网运行状态的各个环节，全面监控配电网状态，保证对用户高质量、不间断供电，不同运行状态下实现自愈的过程不同，如图2 所示。
自愈作为智能配电网的主要特征和高级形式之一，就是要保证配电网可靠地运行在正常状态，一旦进入其他状态能迅速恢复到正常状态，同时尽量减少配电网的故障，即使发生了故障，故障影响范围也要尽可能小，不会扩大到影响输电网的程度，从而避免电力系统出现瓦解状态。自愈的具体内涵包括：有效减少停电，提高供电可靠性；防止或减轻外来攻击，提高电网安全性；优化电网运行，提高设备资产利用率；能够为电力消费者提供高可靠性和高质量的服务，同时消费者能够通过分布式电源和需求反馈装置的安装为电力市场提供商业产品，为配网提供新的收入；容纳各种低碳能源，减少排放和污染。
配网自愈具有如下两个特征：
（1）以预防性控制为主要控制手段，通过对系统运行状态的全面实时监测和风险评估，调整配网运行方式，使损耗更小、安全可靠性更好，并及时发现、诊断和消除故障隐患。
（2）使系统具备持续运行的能力，在发生故障的情况下，系统能够智能化自治修复，快速从故障中恢复，同时考虑分布式电源接入对各种故障的影响。
3 自愈系统设计
自愈系统是以信息技术为基础的配网调控系统，其模块框架包括优化运行模块，智能预警模块，智能故障定位及故障隔离模块，风险评估模块和分布式电源接入模块等，通过自愈控制系统融合各模块功能，实现各模块功能的衔接互补，可以达到配网高效自愈的目标。自愈系统模块结构如图3 所示。
3.1 自愈控制系统
自愈系统控制的实施，不仅需要智能调度的控制决策，还需要具体的智能化变电站、微网和负荷管理等执行系统，同时需要智能化的调控设备进行操作执行。文献[9]提出一种由双环控制逻辑、3层控制结构、6 个控制环节构成的“2-3-6”电网自愈控制体系结构，以面向过程的预防控制为主要手段，以电网不失负荷为控制目标，强调工况适应，强调全局与局部的协调，为电网自愈控制系统的设
计提供了一种新思路。
配电网的自愈控制应体现在电网架构和信息架构的各个层次上，电网架构是自愈控制的基础，信息架构是自愈控制的重要保证，事实上，由于自愈控制系统对信息的实时性和可靠性的高要求，必须保证信息系统的安全性和运行可靠性。自愈控制系统按照功能结构可以划分为三层：支撑层、执行层
和决策层。其结构示意图如图4 所示
实现智能配网的自愈，需要三个控制层次在信息化系统的支撑下，实现既独立分工又协调合作：支撑层满足自愈对电网构架的要求，提供电网自愈的基础电力设施和通信设施；执行层通过接受本地采集数据和决策层指令，对配网辅助设备进行操作，在支撑层的基础上完成自愈操作；决策层利用执行层监视和控制采集的信息，通过决策支持系统，进行风险评估、优化运行、微网控制和故障定位。
3.2 自愈实现
配网自愈的实现依赖于配网信息的准确测量和完备的通信体系，测量信息包括SCADA/RTU 稳态测量、WAMS/PMU 动态测量和其他关键设备的状态测量。利用配网运行监视系统的各种信息，包括配电管理系统（DMS）、地理信息系统（GIS）、生产管理系统（PMS）等，通过采集数据并分析配网运行状态，自愈系统可以实现预防控制和异常处理两大功能。
预防控制功能是配网自愈实现的第一步，其预防性由风险评估、运行优化、智能预警等模块来体现。风险评估是自愈功能的重要支持，通过使用电网模型和实时采集的信息，对全网进行潮流计算和短路计算并对结果进行分析和预测，检查电网中的越限现象或判断可能出现的越限情况，利用可视化技术展示电网的薄弱环节、故障区段并智能给出解决方案。根据风险评估的结果，自愈系统可以有效实现运行优化和智能预警。自愈概念下的运行优化主要针对电能质量方面，对电网性能参数指标电压、频率、有功、无功、谐波等进行控制优化，以达到改善电网运行状况、提高供电质量的目标，这也是配网自愈功能的重要要求之一。智能预警则是配网自愈功能的重要组成部分，准确、及时地发现和定位威胁电网安全稳定运行的隐患是配网自愈的重要前提，通过配网实时监测和智能预警，并实现快速提供消除电网运行隐患的调度辅助决策信息，可以使配网有效地防患于未然，并阻止配网异常情况的进一步恶化。异常处理功能是配网自愈实现的关键，包括故障定位及故障隔离、分布式电源接入等模块。配网故障定位及故障隔离模块基于地理信息系统、配电自动化故障信息、低压集抄、负控系统、95598 电
话等信息，实现故障原因快速分析，并结合生产系统计划检修内容实现故障原因的快速定位，准确、及时地实现故障区域的有效隔离和非故障区域的恢复供电。
4 结语
自愈是智能配网的主要目标之一，在配网调控一体化管理模式下，自愈有了新的内涵和要求，那就是实现电力系统与信息技术的高度结合。作为调控一体化的核心功能，自愈要在更广义的范围上实现调度与控制的连通融合，建设信息化、智能化、一体化的配电系统。同时，随着风电、光电等各种新能源的发展，配网将接入越来越多的分布式电源，这将给配网自愈功能的实现带来很大的挑战，未来的自愈控制技术要能够满足更高的准确性和实时性要求，需要考虑更灵活的控制方法并应用更先进的通信技术和电力电子技术。
参考文献
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