覃楊 何菊

【摘要】配電網(wǎng)直接接入用戶環(huán)節(jié)，是確保供電質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而，我國配電網(wǎng)的自動化和智能化水平還落后于電網(wǎng)發(fā)展的其它領(lǐng)域，配電網(wǎng)目前在發(fā)展中還存在很多薄弱環(huán)節(jié)，同時，新能源的接入也給配電網(wǎng)的運行狀態(tài)調(diào)節(jié)和控制帶來一定難度。本文就智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)展開了應(yīng)用探索。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);控制;智能化;自愈

1.引言

配電網(wǎng)由于直接面向用戶，受到外部因素影響較大，發(fā)展始終落后于其它環(huán)節(jié)。在此背景下，積極研究智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)，提升配電網(wǎng)的智能化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化水平，對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有重要作用。

2.我國配電網(wǎng)運行現(xiàn)狀分析

2.1 配電網(wǎng)是我國電網(wǎng)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)

目前，我國配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還有待優(yōu)化，配電網(wǎng)自動化水平較低、實用化程度不高，制約了配電網(wǎng)技術(shù)水平發(fā)展;配電網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范不完善，不利于電網(wǎng)整體管理水平提升。

由于配電網(wǎng)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、配套設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面存在的問題，配電網(wǎng)損耗嚴(yán)重、設(shè)備整體老化，據(jù)統(tǒng)計，目前電網(wǎng)中用戶停電事故95%以上是由配電系統(tǒng)原因引起的，而電網(wǎng)也有50%以上的損耗發(fā)生在配電網(wǎng)，在網(wǎng)架薄弱環(huán)節(jié)經(jīng)常發(fā)生事故跳閘，農(nóng)村電網(wǎng)在用電高峰期拉閘限電情況還時有發(fā)生。

2.2 配電網(wǎng)自愈控制存在一定困難

自愈是智能電網(wǎng)的重要特征之一，智能配電網(wǎng)自愈控制是指：充分實施各種協(xié)調(diào)和優(yōu)化策略，使配電網(wǎng)具備自我感知、自我診斷、自我決策、自我恢復(fù)的能力。目前配電網(wǎng)自愈控制在某些技術(shù)環(huán)節(jié)還存在一定困難，如：配電網(wǎng)的設(shè)備評價技術(shù)還有待提高、故障預(yù)測和安全預(yù)警技術(shù)尚不成熟、故障預(yù)防措施還不完善、配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析和挖掘能力還不高、系統(tǒng)支撐技術(shù)和數(shù)據(jù)可信度相對較低等。

3.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

配電網(wǎng)自愈控制領(lǐng)域涉及的范圍較廣，包括電網(wǎng)在線監(jiān)測技術(shù)、高級量測技術(shù)、故障智能定位技術(shù)、配電網(wǎng)實時仿真與故障模擬技術(shù)、配電網(wǎng)自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)、智能微電網(wǎng)技術(shù)等。

我國對智能配電網(wǎng)的自愈控制技術(shù)的研究起步于20世紀(jì)90年代末，取得了一定的成果，此后相繼在上海、鄭州、廣州、深圳等地進(jìn)行了試點應(yīng)用，但到目前為止，還更多停留在理論研究，尚未獲得大規(guī)模推廣。

圖1 廣東金融高新技術(shù)服務(wù)區(qū)

智能配電網(wǎng)自愈控制方案

廣東金融高新技術(shù)服務(wù)區(qū)是我國第一個含有多種分布式電源的智能配電網(wǎng)自愈控制示范區(qū)，應(yīng)用了南方電網(wǎng)公司承擔(dān)的國家863計劃“智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)研究與開發(fā)”項目成果，工程的自愈控制方案如圖1所示。

圖1將自愈控制策略分為四個層次：理想的控制室避免故障發(fā)生或故障發(fā)生后不失去負(fù)荷;當(dāng)故障不可控制的發(fā)生時，自愈控制的額底線是故障后失去部分負(fù)荷;一旦故障后引發(fā)電網(wǎng)癱瘓，則視為控制失敗。

圖2 廣東金融高新技術(shù)服務(wù)區(qū)智能配電網(wǎng)示范區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃

為了提升配電網(wǎng)自愈控制能力和可靠性，對高新技術(shù)服務(wù)區(qū)智能配電網(wǎng)示范區(qū)域的配電網(wǎng)也進(jìn)行了規(guī)劃，以中壓配電網(wǎng)為例，對中壓配電網(wǎng)具備條件的負(fù)荷飽和區(qū)域，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采取了“三供一備”的接線方式，如上圖2所示。而對于負(fù)荷還處于增長階段的區(qū)域，則采取了單環(huán)網(wǎng)或“兩供一備”的方式。此外，對于配電網(wǎng)主環(huán)上的饋線，都按照自愈控制技術(shù)的成果，盡可能的進(jìn)行了相應(yīng)的改造。在眾多制造企業(yè)、科研院所、高校的配合下，該項目在智能配電網(wǎng)仿真分析、自愈控制、故障定位、數(shù)據(jù)支撐等方面的關(guān)鍵技術(shù)取得較大突破，通過基于分布式智能終端和主站協(xié)調(diào)配合的綜合控制，實現(xiàn)了高新技術(shù)服務(wù)區(qū)內(nèi)供電可靠性指標(biāo)≥99.999%，故障定位時間和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時間也大大縮短。

4.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)應(yīng)用探索

目前，智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)在配電網(wǎng)廣域保護(hù)和測量技術(shù)、饋線自動化技術(shù)、分布式電源的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能柔性配電控制技術(shù)等方面都獲得了較廣的應(yīng)用，可根據(jù)各地區(qū)配電網(wǎng)的不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、用戶需求及電源特點，通過對配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、以及自愈技術(shù)的推廣和自愈控制平臺的構(gòu)建，來逐步實現(xiàn)自愈目標(biāo)。

4.1 配電網(wǎng)廣域保護(hù)和測量技術(shù)

結(jié)合配電網(wǎng)高級量測技術(shù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)廣域繼電保護(hù)，使用多站點的故障測量信息，通過分布式智能控制，針對配電網(wǎng)的實時運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)繼電保護(hù)的自動整定定值和自適應(yīng)保護(hù)。在傳統(tǒng)繼電保護(hù)中，一旦保護(hù)級數(shù)過多，容易給保護(hù)之間的控制帶來影響，引起最后一級保護(hù)動作時間太長，而通過廣域信息與分布式智能相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)控制，快速隔離故障，有利于繼電保護(hù)速動性、靈敏性的提升。

4.2 配電網(wǎng)的饋線自動化技術(shù)

配電網(wǎng)由于直接接入用戶端，所以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以輻射性供電為主，供電母線上饋線較多，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)的波動能夠迅速影響到用戶。基于提升電網(wǎng)可靠性的需要，以電網(wǎng)的高效運行為目標(biāo)，智能配電網(wǎng)的饋線自動化技術(shù)至關(guān)重要，饋線自動化能夠有效提高用戶對配電網(wǎng)的故障處理時間，將其自愈速度提高到秒級。通過光纖的高速通信，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和保護(hù)，通過配電網(wǎng)的饋線自動化，實現(xiàn)了饋線終端之間對故障數(shù)據(jù)的實時檢測和控制。

4.3 分布式電源的協(xié)調(diào)控制技術(shù)

智能電網(wǎng)下，分布式電源的接入也是對配電網(wǎng)影響較大的環(huán)節(jié)，將對配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)損耗、運行特性等都產(chǎn)生影響，配電網(wǎng)具有了雙向潮流，保護(hù)原理與傳統(tǒng)配電網(wǎng)發(fā)生了改變，因此，智能配電網(wǎng)做好分布式電源的協(xié)調(diào)控制至關(guān)重要，通過狀態(tài)評估、參數(shù)辨識、網(wǎng)損分析、潮流優(yōu)化等技術(shù)相結(jié)合，對分布式電源接入后電網(wǎng)的運行特性進(jìn)行分析，實現(xiàn)配電網(wǎng)保護(hù)性能對雙向潮流和電網(wǎng)特性改變的適應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)控制。

4.4 智能柔性配電控制技術(shù)

在智能電網(wǎng)建設(shè)中，柔性輸電技術(shù)（FACTS）在特高壓交直流輸電中發(fā)揮了極大作用。柔性配電技術(shù)（DFACTS）是對柔性輸電技術(shù)的延伸，主要通過靈活、有效的斷路器和開關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)對電能質(zhì)量的優(yōu)化和對電網(wǎng)特性的調(diào)節(jié)。例如，通過固態(tài)斷路器實現(xiàn)對配電網(wǎng)故障的快速切除，通過固態(tài)負(fù)荷轉(zhuǎn)移開關(guān)，實現(xiàn)電網(wǎng)故障時的負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移;通過動態(tài)不停電電源和電壓恢復(fù)器，在故障引起電壓驟降時，能夠有效補(bǔ)償電壓損失，對故障引起的電壓短時中斷具有良好效果，能夠?qū)崿F(xiàn)無縫自愈;而在FACTS中也常用的靜止無功發(fā)生器、同步補(bǔ)償器等，則能夠很好的實現(xiàn)“柔性”功能，有利于消除電網(wǎng)諧波，抑制電壓波動，從而改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

5.結(jié)語

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，我國也在大規(guī)模的進(jìn)行城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造，為配電網(wǎng)智能化和信息化水平的提升創(chuàng)造了良好的條件。作為高級配電自動化的核心環(huán)節(jié)，自愈控制能夠更好的實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠供電，期望能夠更好的應(yīng)用自愈技術(shù)，改善原有配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，有效提升用戶密集、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜的城市電網(wǎng)，以及偏遠(yuǎn)的農(nóng)村電網(wǎng)供電的質(zhì)量、可靠性。同時，有效減少人力巡查故障、快速判斷故障點、及時搶修、恢復(fù)線路。提升對人力資源節(jié)約、高效、安全利用效率，以推動電力行業(yè)的品牌形象提升。

參考文獻(xiàn)

[1]陳星鶯，顧欣欣，余昆等.城市電網(wǎng)自愈控制體系結(jié)構(gòu)[J].電力系統(tǒng)自動化，2009（24）.

[2]顧欣欣，姜寧，季侃，李衛(wèi)良，陳興松，喬瑾.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的實踐與展望[J].電力建設(shè)，2009（07）.

[3]于士斌，徐兵，張玉俠，劉洪，李騰，張凱.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2013（5）.

[4]賈東梨，孟曉麗，宋曉輝.智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)體系框架研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011（02）.

作者簡介：

覃楊（1982—），男，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于貴州電網(wǎng)公司銅仁供電局，主要從事電力建設(shè)、安全生產(chǎn)工作。

何菊（1981—），女，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于貴州省銅仁興銅電力有限責(zé)任公司，主要從事電力建設(shè)、安全生產(chǎn)工作。