智能配电网自愈控制及其关键技术研究

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  摘要:自愈控制的概念最早由美国电力科学研究院提出,是指配电网在其不同层次和区域内实施协调且优化的控制手段与策略,以具有自我感知、自我诊断、自我决策、自我恢复的能力,实现配电网在不同状态下的安全可靠运行。自愈控制技术涵盖了控制保护领域和配电网自动化的许多新进展,是对传统配电自动化技术的延伸和实现配电网智能化的主要手段,是未来智能配电网发展的必然趋势。
  关键词:智能配电网;自愈控制;关键技术
  1、智能配电网自愈的体系架构
  1.1自愈的控制目标
  电网有很多运行状态,针对这些不同的状态要完成自愈控制就必须采用不同的控制方法,通常可以将这些运行状态划分为三种,即正常运行状态、控制区域内部故障和控制区域外部故障。同样的,自愈控制的方法就分别是在这三种状态下进行不同的应对处理,比如说是在正常的运行状态下,自愈控制要实现就是保障系统的这种既定的运行情况,然后参照标准利用一些控制方法去对数据进行进一步的优化,大大的提高系统的运行稳定性和可靠性。对于第二种运行状态则是要以最快的速度反应找寻出故障的所在地,并且采用控制方法将这些故障区域进行隔离处理,这样就会防止其造成整个电网的波动,影响其它区域电网的正常运转,然后去快速的对其进行修复。对于第三种运行状态相对比较复杂,一旦发生可能就会造成不可估量的损失,电网的自愈控制就可以实现故障电网与外部电网的连接,来保障电网系统的自稳定运转。
  1.2功能体系架构
  智能配电网要完成很多功能,将这些功能进行归纳,大致是有三种,其一就是完成智能电网运行的优化,实现其以更优的状态进行运转;其二就是提前预测一些故障,将可能导致故障发生的隐患提前预防;最后一个功能就是对一些已经发生的故障和问题进行合理、快速的处理,保障电网的稳定运行。电网自愈体系的框图,如图1所示。
  从图中可以看出,在电网进行工作时,完成问题处理的核心是图中的决策机构,由它来在电网无故障工作时通过一些处理完成电网的运行优化,或者是对一些简单的故障进行处理。若出现的问题已经超出决策机构处理的能力范围,系统就会自动将这些问题向上反馈,从而由更高一级的通信网络对其完成处理。
  1.3硬、软件体系架构
  1.3.1硬件体系
  电网要想实现具有自愈功能的智能电网就必须具有相应的比较完善的软硬件来作为其支撑,在硬件方面主要有:①数据采集系统,数据采集系统是实现电网智能化的前提,因为只有完善的数据采集系统才可以对电网运行的状态进行统计并且将这些数据传输给控制分析系统,数据采集系统主要有一些必备的传感器以及电气检测和线路运行状况检测设备组成;②配电网自愈控制系统,这个系统是电网实现智能化的核心所在,因为只有它对数据进行处理和必要的分析才可以对电网做出修理和优化的指令;③人工控制操作站,电网并不能完成完全的自运行和自愈,因此就需要在人工干预下完成某些控制;④通信系统,只有通过完的通信系统才可以将各个部分有效的联系起来;⑤维护开发系统,这是电网智能化自愈的持续保障,它可以对自愈控制系统实施必要的升级,有效的保证其正常运转。
  1.3.2软件体系
  软件体系主要完成的是系统内部合理运转的职能,并且它还负责与外部进行连接沟通,其重要性不言而喻。基本的软件架构图如图2所示,从图中可以清晰的了解智能自愈电网的软件系统架构。
  2、智能配电网自愈控制关键技术
  2.1含DG微网及储能装置的智能配电网建模与仿真技术
  研究各种配电系统元件模型、电力电子装置、控制器以及DG、储能元件的仿真建模方法,其模型统一描述方法是以公共信息模型為基础,其研究内容包括动态等值和快速仿真与模拟等技术,还包括DG、微网及储能装置的智能配电网模型化简技术,以及电磁暂态仿真、多相潮流、稳定性仿真等算法,配电网元件类型多种多样,主要有配电线路、变压器、各种DG、储能设备和无功补偿装置,加之模型的适应性,这对智能配电网建模和仿真技术提出了更高的要求,基于用途不同,各配电元件的模型表达又分为稳定性仿真、稳态分析和暂态仿真,与此同时,针对网络重构的故障恢复技术,智能配电网必须提升仿真、计算的快速性。
  2.2智能配电网保护装置控制保护技术
  通过局域网信息,多电源闭环供电的配电网能够形成网络式保护,因此,应在网络重构之后对网络式保护装置自适应的控制保护原理进行分析研究,对基于局域信息或全局信息等不同平台的各种保护装置进行协调配合,研发智能配电网保护测控一体化终端和故障指示设备(用于显示故障分支),智能化配电网在运行优化或者故障恢复时,其应用的网络重构技术以及实现即插即用,都对保护装置的整定和配合提出了更高的要求,因此,自愈控制系统应及时捕捉配电网网络拓扑的变化,准确感知DG的投切,保护装置必须相互配合,并在第一时间内完成在线自适应整定。
  2.3在线智能分析与决策技术
  在智能配电网自愈控制方案中,基于预想事故的自动匹配技术,提供了实现有效控制和保护动作的方案,其对各种基于预想事故的智能电网的技术和方法进行了研究,如自愈控制的智能化学习、多重分析结果的多目标智能决策等最佳匹配技术以及预防控制连锁故障演变的方法,其中,无论自愈控制决策的协调、在线风险评估,还是冲突解决、优化,应针对智能配电网的某一运行控制目标。
  3、结束语
  总之,在建设实体配电网的过程中必须具备长远的发展眼光,探索、规划和建设我国的配电网,并结合创新技术,在成熟的、先进的技术基础上,无论从技术装备还是电网架构上,构建未来的智能电网,以满足社会发展的需要。
  参考文献:
  [1]智能配电网自愈控制技术综述[J].于士斌,徐兵.电力系统及其自动化学报,2013,(10).
  [2]智能配电网自愈控制技术[J].董旭柱,黄邵远.电力系统自动化,2012,
  (18).
  (作者单位:国网葫芦岛供电公司)
  作者简介:常亮(1989.6.22),性别 男;籍贯 吉林;民族 满族;学历本科;职称 助理工程师;职务 班员; 研究方向 配电;
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