摘要：SDG在智能電網(wǎng)當中是比較關鍵的環(huán)節(jié)，對于提高供電質(zhì)量、效率以及配網(wǎng)、安全性、可靠性作用顯著，其中比較關鍵的技術之一是自愈控制技術。文章對自愈控制技術的內(nèi)涵以及關鍵點分別進行了闡述，同時結合頂層設計觀念，針對自愈控制系統(tǒng)進行了簡單的設計，以供參考。

關鍵詞：SDG；智能配電網(wǎng)；自愈控制技術；在線監(jiān)測；DFSM 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM76 文章編號：1009-2374（2016）35-0195-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.095

SDG（智能配電網(wǎng)，Smart Distribution Grid）在智能電網(wǎng)是比較關鍵的環(huán)節(jié)。通常110kV以下的電網(wǎng)屬于配電網(wǎng)，這一部分直接連接用戶側。SDG的主要特征包括自愈、安全性、電能質(zhì)量高、DER接入數(shù)量大、支持互動、可視化、資產(chǎn)利用率高以及信息化管理。SDG當中比較關鍵的技術之一是自愈控制技術，在智能電網(wǎng)建設如火如荼的當下是比較受關注的焦點。我國在2009年公布智能電網(wǎng)的建設計劃，預計在2020年完成電網(wǎng)改造，智能配電網(wǎng)的自愈控制在其中必將發(fā)揮出重要的作用。

1 概述

自愈控制技術是在傳統(tǒng)配網(wǎng)自動化技術的基礎之上發(fā)展起來的，既有相同點，也有一定差別。自愈控制技術是基于SDG的技術，其應用對象屬于智能電網(wǎng)的范疇，這表現(xiàn)為系統(tǒng)當中將會出現(xiàn)大量的分布式電源、充放電裝置、靈活的可調(diào)度負荷等，這些既是自愈控制的基礎，也給配網(wǎng)運行控制增加了難度。自愈控制不再局限于故障處理這一傳統(tǒng)DA的功能，而是強調(diào)預防以及預警，體現(xiàn)預防為主、防治結合的理念。這就要求配電網(wǎng)在運行過程當中要有“智能”，由此在自愈控制當中，DFSM（配電快速仿真與模擬）成為核心與基礎。

1.1 DFSM成為重點研究對象的原因

（1）智能電網(wǎng)有著更加靈活的運行模式以及接線結構，智能配電網(wǎng)的運行需要“具備智慧的大腦”，而DFSM就是其中的關鍵，并在控制過程中具備像人一樣的“智慧”，以便能夠適應系統(tǒng)結構及需求的不斷變化；（2）大量智能終端等設備將出現(xiàn)在電力系統(tǒng)當中；（3）對快速仿真與模擬的要求會逐漸提高，DFSM不僅要具備基本的仿真及計算能力，同時還要在諸多可行的方案中快速給定最佳方案，也就是要求DFSM具備優(yōu)化計算能力；（4）高度集成的信息化環(huán)境中，數(shù)據(jù)量會越來越大，DFSM將承擔巨量的運算任務，這就要求DFSM必須具備強大的計算能力，以便解決巨量的數(shù)據(jù)運算與快速給定自愈控制策略的矛盾。

1.2 智能配電網(wǎng)的自愈控制技術可實現(xiàn)的功能

（1）實時狀態(tài)評估，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，包括安全監(jiān)視、評估與優(yōu)化；（2）實現(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)優(yōu)化，主要有功率交換、效率、質(zhì)量、可靠性、安全性等；（3）安全分析，也就是預測仿真能力，能夠有效避免對配網(wǎng)產(chǎn)生影響事故的發(fā)生，如果事故不可避免地發(fā)生了，則通過自愈功能盡量控制損失并恢復正常；（4）從運行與規(guī)劃的角度進行分析，為相關運行人員提供運行方案，并提供輔助決策的依據(jù)；（5）實現(xiàn)多饋線的配網(wǎng)重構、無功以及電壓控制、故障定位、自適應保護等；（6）在系統(tǒng)模型中聚合政策、市場以及風險的分析，定量化評估這些因素對系統(tǒng)可靠性、安全性的影響。

如圖1、圖2所示SDG的自愈控制系統(tǒng)，在控制模式以及系統(tǒng)框架方面，分層次架構，考慮頂層設計觀念，一般在設計當中采用3層（或4層如圖2）結構進行設計。

2 自愈控制技術的關鍵點

2.1 在線監(jiān)測

在線監(jiān)測的主要內(nèi)容是監(jiān)測電氣量與非電氣量。電氣量在線監(jiān)測主要針對電網(wǎng)當中的設備運行狀態(tài)的監(jiān)測，包括電壓、電流、功率、相角等；非電氣量在線監(jiān)測則主要針對電氣設備的介質(zhì)，包括壓力、氣體成分、流量、溫度等。針對電網(wǎng)設備的在線監(jiān)測，主要就是要實現(xiàn)及時掌握設備的運行狀態(tài)，找出存在故障隱患的脆弱點，然后采取相應的措施使存在故障隱患的設備下線檢修，預防故障發(fā)生。

2.2 FSM

FSM即快速仿真與模擬技術，用于配電網(wǎng)則是DFSM。這一技術對于智能配電網(wǎng)自愈控制的預測能力有著極佳的增強效果，同時為其提供數(shù)學支撐，并且通過實時的軟件平臺上進行數(shù)據(jù)分析為管理及決策提供信息依據(jù)。

2.3 AMI

AMI（Advanced Metering Infrastructure）即高級量測系統(tǒng)。這一技術是AMR（Automatic Meter Reading）自動抄表技術的延伸。通常典型的AMI包括數(shù)據(jù)收集、網(wǎng)絡通信、回程傳輸單元、智能表計、數(shù)據(jù)管理等系統(tǒng)。將AMI與DMS（配電管理系統(tǒng)）結合起來在智能電網(wǎng)藍圖當中占據(jù)著重要的地位，有利于提高電網(wǎng)運行效率以及實現(xiàn)優(yōu)化資源的配置。

2.4 配電網(wǎng)重構

配電網(wǎng)普遍的特點在于兩個方面：開環(huán)以及閉環(huán)。分段開關在電網(wǎng)當中有很多，而聯(lián)絡開關相對來說數(shù)量較少。分段開關通常用于隔離故障，通常保持常閉狀態(tài)；聯(lián)絡開關則用于選擇供電路徑，通常是常開的。配電網(wǎng)重構則是在滿足一定條件（節(jié)點電壓、容量、網(wǎng)絡輻射）的情況下，為實現(xiàn)一定的目的如提高供電質(zhì)量、消除線路過載等采取的措施及調(diào)整開關的閉合與網(wǎng)絡拓撲結構。

2.5 微網(wǎng)及需求側管理

微電源與負荷集合成微網(wǎng)，前者為系統(tǒng)供電以及供熱，主要通過電力電子元器件實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，相比于常規(guī)分布式能源，微電源靈活性更高，能夠保持單一集成系統(tǒng)的正常運行，而且對用電高峰期的電網(wǎng)壓力有著較好的減輕作用，合理調(diào)配電力，實現(xiàn)能源利用率的提高，同時還能減少對環(huán)境的破壞。在SDG的自愈控制當中起著基礎性的作用。

DSMC需求側管理，Demand Side Management是在行政措施或者激勵措施下，確立資源配置優(yōu)化、節(jié)能降耗、提高電網(wǎng)安全的目的，針對用電方式進行優(yōu)化，以便提高用戶側（即需求側）的用電效率。其基本手段是通過高效設備的改造、節(jié)能建筑、改變用電方式。需求側管理在自愈控制技術當中是實現(xiàn)用戶側與供給側（即電網(wǎng)）互動的重要手段，是自愈控制技術的關鍵技術之一。

3 自愈控制的實現(xiàn)方式

3.1 系統(tǒng)框架設計

系統(tǒng)框架結構如圖3，采用兩層架構：一層為分布式智能終端的自愈控制層；另一層為主站集中控制層，通過SDH光纖通信技術組網(wǎng)。

3.2 接口設計

為實現(xiàn)圖3所示SDG當中自愈控制的4個“自我”目標，則需在主站系統(tǒng)中預留接口，連接SCADA、EMS，配合智能終端的數(shù)據(jù)采集，以便獲得更準確的實時數(shù)據(jù)。按照IEC61970系列標準，預留連接EMS、DMS、GIS、MIS、CIS、SCADA、AMR等系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)最大程度上的信息共享。GIS共享配電網(wǎng)的地理信息以及模型信息，EMS集成10kV出現(xiàn)的開關狀態(tài)和負荷數(shù)據(jù)、AMR負責獲取公變或?qū)Ｗ兊呢摵蓴?shù)據(jù)。

3.3 性能指標

第一，控制動作正確率。（1）針對故障的自愈動作正確率，應全面考慮整個系統(tǒng)來判斷，同時按系統(tǒng)最終給出的結果為準，包括4個層次：終端控制動作完全正確，即隔離故障、轉(zhuǎn)供；終端控制動作不完全正確，即隔離故障正確但轉(zhuǎn)供不正確或不是最優(yōu)轉(zhuǎn)供方案，主站發(fā)出控制指令，矯正轉(zhuǎn)供；終端控制動作不執(zhí)行或出現(xiàn)誤動作，主站發(fā)出的指令在出現(xiàn)誤動后矯正得以正確執(zhí)行；終端控制動作不執(zhí)行或出現(xiàn)誤動作，主站發(fā)出3次正確指令，均控制失敗。（2）判斷預防控制動作正確率也要從系統(tǒng)整體出發(fā)，標準以動作前后系統(tǒng)的判斷指標為準，智能終端只要執(zhí)行了控制命令，就可以算作是一次正確的動作。

第二，故障自愈率。在統(tǒng)計期范圍內(nèi)自愈的總數(shù)與受故障影響的用戶數(shù)的比值，為故障自愈率。

第三，平均自愈次數(shù)。每年每戶供電故障自愈次數(shù)，則為平均自愈次數(shù)，即每個用戶在統(tǒng)計期范圍內(nèi)遇到故障并自愈成功的次數(shù)。

4 結語

綜上所述，智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，而自愈控制功能又是智能配電網(wǎng)的主要功能之一，在智能配電網(wǎng)當中發(fā)揮著至關重要的作用。自愈控制技術的關鍵點包括DFSM、AMI、在線監(jiān)測、配網(wǎng)重構、微網(wǎng)與DSM。在此基礎上，結合頂層設計觀念，對自愈控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)框架、接口以及指標方面的設計，以期能夠為智能配電網(wǎng)自愈控制技術的發(fā)展提供一些指導。

參考文獻

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[2] 胡雯，孫云蓮，王定美.基于運行狀態(tài)評估的智能配電網(wǎng)自愈控制方案研究[J].陜西電力，2013，（6）.

[3] 劉秋華，董丹丹，孟珊珊，吳成立.智能配電網(wǎng)自愈控制及其關鍵技術研究[J].南京工程學院學報（自然科學版），2015，（3）.

作者簡介：朱軒昊（1991-），男，陜西渭南人，云南電網(wǎng)有限責任公司怒江供電局助理級工程師，研究方向：配電網(wǎng)。

（責任編輯：秦遜玉）