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智能配电网的“免疫系统”自愈控制

2016-10-26 12:00:02 | 109人围观 | 评论:

本文通过介绍智能配电网自愈控制技术的特点、类型、支撑技术等，分析研究应用智能配电网自愈控制技术将使电网降低故障停电概率，提升供电质量。特别是在较为恶劣的电网环境中，配电网将充分发挥它的主动预防、自我恢复地能力，快速而准确地隔离故障区域，优先保障人民群众的生活用电。
进入本世纪，伴随着社会的进步，节能减排、绿色能源、可持续发展已成为我们追求的目标，也成为电力行业实现转型发展的核心驱动力。目前，智能电网已经逐渐成为世界各国电力行业应对未来挑战的正确选择。智能电网的特点是能够实现电力系统安全稳定、优质可靠、经济环保的目标，具有优化电网结构、融合设备差异、分布式供电、主动预警缺陷、故障自愈等功能。智能配电网在整个智能电网系统中承担着衔接主网供电端与用户受电测的重要任务。智能配电网有助于提高电网供电可靠性、系统运行效率以及终端电能质量;有助于实现分布式发电、储能与微网的并网与优化运行，实现高效互动的需求侧管理;有助于结合先进的现代管理理念，构建集成与优化的配电资产运行、维护与管理系统。智能配电网与传统配电网相比，具有更为合理、坚强的网络结构，并具有更强的“免疫力”，能够有效抵御设备异常、自然灾害及外力破坏等突发事件给电力系统造成的破坏作用，而且具有强大的“自愈”能力，快速恢复正常运行。所以说，自愈控制是智能配电网的“免疫系统”。
1 智能配电网自愈控制技术的概述
构建智能配电网是为了实现电力系统运行安全稳定、优质可靠、经济环保的需要。深入发展具有优化结构、融合差异、协调预警、分布供电、故障自愈、互动交流等功能的智能配电网，对实施可持续供电战略有着极其重要的意义。智能配电网的“自愈”能力是指智能配电网可以准确预测缺陷状态和及时警报已经发生的故障状态，并实施对应的可靠措施，使配电网不会大范围停止正常供电或将其停电范围降到最低程度。自愈控制技术主要是解决一个问题，即“不间断供电”，通过信息系统及辅助设备实时监测电网的运行状态，及时预测设备缺陷情况，快速消除安全隐患和自主排除电网故障。在可以预见的将来，拥有自愈能力的智能配电网将为我们提供具有更高供电可靠性和更优电能质量的电力服务，同时支持大量清洁的分布式电源接入系统，方便用户进行能源管理，也让供电企业对配电网设备进行基于GIS系统的图像化、信息化管理，从而实现配电网的设备管理、生产管理智能化。
2 智能配电网自愈控制技术的特点
信息技术的革命和配电新技术的应用推动了配电网智能化的进程，智能配电网是将各种配电新技术进行有机的集成、融合，使系统性能发生革命性的变化。“主动”自愈技术是智能配电网自愈的突出特点，其特点如下：
2.1供电质量更优
主动自愈技术可以快速的进行故障定位、隔离故障区域以及恢复供电，使其对用户的影响程度降到最小，对提高供电质量具有重要意义。
2.2主动性更强
主动自愈系统实时监视配电网设备的运行状态，整合所得数据进行科学诊断，超前主动预测隐患部位，有助于系统即时排除故障。
2.3安全性更高
主动自愈技术可以自动排除系统的安全隐患，并自动隔离故障，确保有效控制安全隐患的扩大化，最大限度的减少故障情况的发生。
2.4自动化程度更高
主动自愈技术不仅仅实现了系统运行状态的在线监视，还能对配电网状态进行在线准确评估和快速诊断，并主动消除故障隐患，实现电网自愈，恢复正常运行。整个过程都是通过系统自动控制，不需要或者只需要较少人工干预行为。
2.5信息化程度更强
主动自愈能将电网系统的实时运行状态进行同步上报，有助于控制中心实时了解配电网运行状态并即时进行调度控制。
2.6互动化更好
主动自愈系统可以进行人机互动化操作，系统能够能根据检测状态提供多种解决方案，并按最优方案处理对应的情况，有权限的操作员可以主动干预系统的运行状态。
3 智能配电网自愈控制技术的类型
配电网自愈控制技术是以状态检测为前提，自动诊断电网当前的运行状况，运用智能化的控制策略进行决策诊断，实现对继电保护装置、智能开关、安全自动装置和自动调节装置的自动、有序控制，在预设好的时间内促使电网转向较好的运行状态，使配电网具有自愈能力。根据智能配电网的健康程度可将配电网自愈控制分为7种类型，具体如下所述：
3.1 紧急控制
配电网出现紧急故障时，系统为了保持安全稳定运行和持续供电，必须及时采取果断的控制措施切除故障设备、切断电源、切掉负荷以及主动解列，使得系统转为恢复状态、异常运行状态或正常运行状态。
3.2 校正控制
配电网处于异常运行状态时，根据检测到的异常信号，运用调节机制对其实施控制，消除过负荷、电压波动、频率跳跃等情况，使电网尽快恢复到正常运行状态。
3.3 孤岛控制
配电网在不能马上恢复正常运行的情况下从系统中解列成一个或者多个孤岛独立运行，对其实施有效控制，使其有功频率和电压能维持在稳定范围内，让孤岛能够正常供电，直至孤岛重新并网运行。
3.4 恢复控制
配电网在准确隔离故障之后，电网系统立即进入恢复状态，自主选择合理的供电路径，快速恢复停电区域的负荷供电，将孤岛运行的区域并入网络，恢复为异常运行状态，甚至正常运行状态。
3.5 预防控制
配电网出现隐性安全隐患时，系统通过校核检修二次系统、调整保护装置的整定值、调节无功补偿设备、退出老化设备等措施，消除配电网的安全隐患，保持显性安全运行状态，可有效地将隐患消灭在萌芽状态。
3.6 优化控制
配电网在显性安全运行时，为了进一步提高系统的稳定性，通过调整供电路径、摊分重负载线路的负荷压力、优化用电端的运行方式、调节无功补偿设备等，可降低电网损耗、减小运行成本，较好地提升企业的经营效益。
3.7 健壮控制
配电网在显性安全运行时，为了让系统得到最为健壮的状态，通过加强建设网架结构、降低设备负载率、增加备用裕度，最大限度的减少故障的发生。
4 智能配电网自愈控制的支撑技术
要实现对智能配电网的自愈控制，单单靠电力技术本身是无法完成的，必须研究和运用各种技术手段来支撑自愈控制技术，使其组成一个强大的智能化体系框架。根据自愈控制技术的特点，以下三种支撑技术是其得以实现的必备条件。
4.1 智能计算技术
自愈控制系统的复杂性、智能性相当高，需要智能计算技术作为支撑。智能计算就是利用或改进常规的电网计算方法，行之有效地使电网自愈控制具有推理、判断与适应决策能力。在实现自愈控制过程中需要多种智能计算技术，主要包括：静态和动态预想事故分析，快速暂态稳定计算与分析，联络线(断面)稳定极限计算，小扰动稳定分析，电压稳定分析，故障概率风险评估，电网重构和解列算法，等等。这些智能计算技术的综合运用可让电网系统拥有智能化，有助于实现包括自愈控制在内的各种功能。
4.2 动态测量技术
动态测量是以在线监测为基础，实现电力系统的“精准”测量。动态测量可以实现如下目标：感知已经发生的配电网动态过程;帮助稳态的状态估计提高计算精度;保护和控制行为后验评价的测量;电网故障的动态过程反演、回放与分析的数据来源;电力系统元件模型及参数后验评价与校核的测量;实际电力系统研究动态数据的测量。
4.3 信息化技术
配电网自愈控制系统是实时性和可靠性要求都很高的信息化系统，是智能化电力系统的重要组成部分。电网自愈控制系统需要先进和可靠的信息技术作为支撑，主要包括：数据测量采集技术、网络通信与信息传输技术、计算机硬软件技术(包括平台技术)、智能性深度计算和挖掘技术以及接口与标准化手段等。应用多种信息化技术，可以保证电网自愈控制系统的安全性和运行可靠性，让智能配电网自愈控制能够顺利得以实现。
5 结语
自愈控制是智能配电网的关键技术，是随着配电网的信息、通信等各项技术不断完善和发展的技术。智能配电网最为的突出特点就是主动自愈控制，而未来智能配电网发展的最高目标是无缝自愈控制。本文对智能配电网自愈控制技术的特点和类型进行了理论研究，分析了如何运用各种先进的支撑技术实现具有准确率高，自适应强，经济性好，安全可靠，智能化程度高等的智能配电网自愈控制技术。




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