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        智能配電網(wǎng)自愈控制策略研究

        2016-12-31 00:00:00馮躍林
        科技創(chuàng)新與應用 2016年15期

        摘 要:文章結合作者實踐工作經(jīng)驗,在第一部分分別論述了智能配電網(wǎng)自愈意義和智能配電網(wǎng)自愈方式,在文章的第二部分從分層分區(qū)協(xié)調智能配電網(wǎng)自愈控制、配電網(wǎng)仿真與模擬、關鍵符合保障與大面積停電恢復、協(xié)調控制配電網(wǎng)自愈控制四部分闡述了智能配電網(wǎng)自愈控制策略。

        關鍵詞:智能配電網(wǎng);自愈控制策略;研究

        自愈是智能配電網(wǎng)的重要標志,也是其重要特征。智能配電網(wǎng)自愈是指配電網(wǎng)具有自我預防和恢復的能力,通過對電網(wǎng)的有效監(jiān)測和控制能夠實現(xiàn)這種能力。自我預防通過對電網(wǎng)運行的實時評價優(yōu)化來完成,自我恢復是指當電網(wǎng)出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)能夠自動檢測故障、隔離故障,并恢復供電。

        1 智能配電網(wǎng)自愈意義及方式

        1.1 智能配電網(wǎng)自愈意義

        自愈是智能配電網(wǎng)的特征之一,該特征是指配電網(wǎng)具有自我預防和恢復的能力。智能配電網(wǎng)的自我預防是指當配電系統(tǒng)正常運行時,自我預防能夠對運行系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化和實時的監(jiān)控評價;自我恢復是指當智能配電網(wǎng)發(fā)生故障時,其可以自動的進行故障排查、隔離,最終將智能配電網(wǎng)供電完全恢復。智能配電網(wǎng)的自愈控制涉及到多個領域的多項技術,其中有計算機技術、繼電保護技術和自動控制技術等。因此,智能配電網(wǎng)自愈是一種集軟件和智能裝置的綜合控制技術,在我國電力系統(tǒng)的運行中發(fā)揮著重要作用。

        1.2 智能配電網(wǎng)自愈方式

        智能配電網(wǎng)要實現(xiàn)自愈控制功能,主要有以下三種方式即集中控制方式、分散控制方式和集中分散協(xié)調控制方式。集中控制方式需要依靠系統(tǒng)主站來完成,且這個系統(tǒng)主站必須要具有較高的計算功能,當系統(tǒng)產(chǎn)生故障時其需要將所得的測量信息直接發(fā)送到主站中,通過詳細的計算分析,將故障的類型和位置確定,并形成有效的控制策略,再將其傳達到智能終端有效執(zhí)行,故障處理全過程完全是通過主站完成的。集中控制需要主站與終端數(shù)據(jù)通信,但主站分析決策所消耗的時間較長,無法滿足快速切除故障的要求,因此,如果僅依靠集中控制方式就要實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈控制是無法做到的。分散控制方式是依靠智能終端或保護裝的相互配合來實現(xiàn)的。清除故障、恢復供電完全依靠智能終端或局部信息保護裝置來完成,分散控制方式的效率是較高的,雖然與智能終端間是存在聯(lián)系的,但是主站并沒有參與其中,局部信息故障的恢復缺少整體協(xié)調力,也無法適應不斷變化的網(wǎng)絡運行方式。集中分散協(xié)調控制方式,集合了集中控制和分散控制兩種方式的優(yōu)勢,實現(xiàn)了分布式協(xié)調控制。在清查故障時需要智能終端的配合才能夠實現(xiàn),故障恢復階段通過主站分析計算之后下發(fā)控制命令,該種方式確保了故障切除的快速性,并實現(xiàn)了全局的協(xié)調優(yōu)化,在不斷變化的網(wǎng)絡運行方式中完全適用,是當前最為有效的智能配電網(wǎng)自愈控制方式。

        2 智能配電網(wǎng)自愈控制策略

        智能配電網(wǎng)的自愈控制策略直接決定了自愈控制的效果,智能配電網(wǎng)自愈控制策略主要有以下四方面:

        2.1 分層分區(qū)協(xié)調智能配電網(wǎng)自愈控制

        為了實現(xiàn)智能配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行,要對智能配電網(wǎng)的不同層次和區(qū)域進行協(xié)調自愈控制。電網(wǎng)自愈控制的組織架構由兩環(huán)控制、三層控制和六個控制環(huán)節(jié)組成。兩環(huán)控制是指在電網(wǎng)自愈控制中要全面的研究全局控制方案與局部控制功能的協(xié)調方法,并承認局部控制保護的快速性與電網(wǎng)全局控制慢速性兩者之間的矛盾;三層控制中三層即局部反應層、高端決策層和中間協(xié)調層三部分,通過發(fā)揮中間協(xié)調層的作用,能夠將全局控制與局部控制間的矛盾有效解決;六個控制環(huán)節(jié)是指在完成三層控制的基礎上的采集量測、全面協(xié)調、工礦分析、優(yōu)化方案、部署協(xié)調和控制行動六個環(huán)節(jié)。兩環(huán)控制中的局部控制也被稱為智能分布式就地保護控制,該控制方式在終端保護控制時能夠根據(jù)故障判斷,直接實現(xiàn)故障區(qū)域的隔離,并恢復供電,將結果直接上報至主站。

        2.2 配電網(wǎng)仿真與模擬

        配電網(wǎng)仿真與模擬是實現(xiàn)智能配電網(wǎng)自愈的有效策略,其能夠實現(xiàn)的功能包括網(wǎng)絡重構、自適應保護、無功控制和自動電壓等,仿真工具有負荷預測、配電網(wǎng)狀態(tài)評估、電網(wǎng)動態(tài)安全評估等,建模工具有設備模型、發(fā)電模型和網(wǎng)絡拓撲分析。配電網(wǎng)仿真與模擬技術在實時軟件平臺,運用數(shù)學分析工具盒預測技術,結合電網(wǎng)的運行情況,對配電網(wǎng)運行狀態(tài)做出精確的評估,并實現(xiàn)了配電網(wǎng)的優(yōu)化運行,對配電網(wǎng)潛在的事件進行預測,為系統(tǒng)運行人員提供了可行性的建議,進而實現(xiàn)了配電網(wǎng)自愈。

        2.3 關鍵符合保障與大面積停電恢復

        在極端條件下智能配電網(wǎng)的內部和外部發(fā)生嚴重故障時,可以運用被動解列技術和主動解列技術進行恢復。極端條件下智能配電網(wǎng)的負荷保障技術,有主動解列技術、負荷分配與功率平衡控制方法、智能配電網(wǎng)孤島劃分、黑啟動技術。孤島是指電網(wǎng)部分線路由于發(fā)生故障或進行維修而停電時,由發(fā)電裝置繼續(xù)供電,并與周圍負荷形成了供電孤島現(xiàn)象。根據(jù)電源容量、負荷大小、故障前運行情況等,對孤島進行合理的規(guī)劃,其能夠降低停電的影響,提高系統(tǒng)整體的和啟動能力。孤島劃分的重點就是要找到一個合理的解列點,并準確的確定出孤島范圍。當配電網(wǎng)產(chǎn)生故障時能夠在短時間內根據(jù)負荷功率信息、分布式電源調節(jié)能力,確定出孤島的范圍,孤島內部的分布式電源不僅具有較強的調節(jié)能力,同時也有足夠的容量,其能夠確保孤島安全穩(wěn)定運行。

        黑啟動是一種具有自動啟動能力的機組,當電力系統(tǒng)大面積停電時,該機組可以不依賴于任何的網(wǎng)絡,運用自啟動機組帶動無自啟動能力的機組,將電力系統(tǒng)的供電能力恢復,這個過程是逐漸性的,最終將會恢復整合電網(wǎng)的供電能力。近年來,在電力系統(tǒng)中微網(wǎng)、分布式電源得到了有效運用,相關研究學者提出微網(wǎng)黑啟動方法,運用分布式電源和微網(wǎng),實現(xiàn)了配電系統(tǒng)自下而上的恢復策略。配電網(wǎng)恢復包括兩方面內容:一方面是配電網(wǎng)自啟動,對重要負荷供電起到保護的作用,將配電網(wǎng)系統(tǒng)分解為若干小系統(tǒng),每個小系統(tǒng)中又包含多個分布式電源,通過分布式電源實現(xiàn)了配電網(wǎng)自啟動,恢復了重要負荷供電;另一方面是大電網(wǎng)恢復,泛指為大型機組提供備用電源,黑啟動電源增加,同時要提高了黑啟動成功率,如果黑啟動失敗了,那么也可以通過解列操作進行供電。

        2.4 協(xié)調控制配電網(wǎng)自愈控制

        基于協(xié)調控制的配電網(wǎng)自愈控制方法,適用于城市中運行的電網(wǎng),采用一體協(xié)調控制方式,同時信號處理和控制策略的產(chǎn)生具有很強的適應性,可自動完成整個控制過程,需要采集大量的數(shù)據(jù),對電網(wǎng)運行情況做出診斷,并采取有效的控制策略,實現(xiàn)了繼電保護、自動裝置的自動控制,促進了城市電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。此種方法的優(yōu)勢表現(xiàn)在,可以根據(jù)不同的運行情況采取不同的控制方式,最終實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈。

        3 結束語

        綜上所述,智能配電網(wǎng)自愈控制是大型的系統(tǒng)工程,需要在實踐中不斷的探索,在我國技術不斷發(fā)展的情況下,自愈控制體系也不斷的清晰和完善,并取得了理想的研究成果,電力系統(tǒng)會逐漸的成為安全、可靠的基礎設施系統(tǒng),為人們的生產(chǎn)生活帶來更多的便利。

        參考文獻

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