5.2自愈控制的关键技术

5.2.1广域测控技术

对于大规模、分布式广域配电网络，需要建立一个基于广域同步信息的保护和控制一体化理论与技术，来协调电网元件保护、区域优化控制、预防校正控制、紧急恢复控制等多道安全防线的电网自愈控制体系。基于广域测量和信息交换的配电网自愈控制体系是实现配电网自愈的关键技术,能够很好地解决全局与局部、分散与集中的功能协调和速度协调问题,实现广域控制与分布保护控制的协调性。配电网广域测控技术是智能配电网实现自愈的关键技术之一，是智能配电网实现全局监视、全局控制、优化运行、自愈控制的重要途径，主要应用于以下领域:①运行监视与控制，即传统的SCADA应用:②故障测距与定位，故障自动隔离与恢复;③电压无功优化控制;④电能质量监测与调节:⑤DFACTS 控制:⑧分布式电源孤岛保护与控制;⑦分布式电源调度。

智能配电网的广域测控系统能够面向灵活的拓扑结构，允许多种分布式电源接入，满足高水平供电质量要求，以保证配电网络的安全可靠运行以及不间断供电为基本原则，以实现大规模配电网自愈控制为目的，主要具备以下功能:

(1)支持广域信息测量;

(2)支持障或动录波;

(3)支持子站的应用;

(4)支持相关监控节点间(如相邻开关、IEDs之间)实时数据交换与控制合令传输:

(5)支持配电网自愈;

(6)主保护具有更好的性能、更快的动作、更高的可靠性，支持微电网的并网与孤岛运行方式:

(7)具有良好的开放性，支持“即插即用”;

(8)集中控制与分布自治单元相互协调，保护与控制集成:

(9)能够提供安全访问控制。

同时，广域测控与保护系统应具有可测性、选择性、安全性、可靠性、有效性、鲁棒性、易维护及易扩展性等特点。

广域测控技术的一个重要应用是进行紧急控制，如图5-2所示。用于紧急控制的广域测控系统不仅可以提高对重要负荷供电的可靠性，减小停电范围，而且对预防大规模连锁崩溃事故、保证城市电网安全可靠供电意义重大。它是电网在故障和扰动中进行自我拯救、实现自愈的重要控制手段。不同于继电保护系统，紧急控制系统对实时性要求并不严格，许多复杂的计算功能需要依赖后台计算机完成，因此在结构上最适合采用集中控制模式。

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图5-2 基于广测控技术的电急控制系统图

5.2.2配电网仿真与模拟技术

作为智能配电网实现自愈控制的核心技术之一，配电网快速仿真和模拟技术(DistributionFast Simulation and Modeling,DFSM)是由一系列面向配电网的实时分析软件组成的分布式智能系统，包括短期负荷预测(Load Forecasting Module. LEM)、应急分析(EmergencyAnalysis Module,EAM)、动态安全分析(Dynamic SecurityAnalysis,DSA)、聚合分析、潮流计算、状态估计等子系统。

DFSM除了支持快速仿真与模拟技术(Fast Simulation and Modeling,FSM)的一般功能以外，还需根据配电网的固有特点，支持多馈线网络重构(Multi-Feeder Reconfiguration，MFR)、电压与无功控制(Voltage Var Control，VVC)、故障定位和隔离(Fault Location and Isolation,FLI)、自适应保护方案(SpecialProtection Scheme，SPS)的配电网自愈功能。这四个主要功能是相互联系的。DFSM的技术框架见表 5-1。

表 5-1  DFSM技术框架和主要功能

为了增强整个电力系统的优化能力和提高预测、状态估计水平，DFSM需要在配电网和输电网之间进行协调优化。配电网和输电网不同的运行要求对系统优化运行来说是非常关键的，需要在DFSM的功能模块中进行考虑。例如，输电网运行人员需要控制输电网电压来保持整个电力系统的稳定运行，而配电网运行人员需要保持配电网电压水平来满足用户对电能质量的要求。DFSM和TFSM要相互协调来满足整个电网的运行要求。事实上，DFSM需要输电网的数据来价化配电网的控制决策;相反，输电网需要配电网的数据来优化输电网的控制决策行为。

5.2.3 快速复电技术

智能配电网能够通过监测系统状态及时发现故障，并采用快速仿真和模拟技术实现故障的预测和系统状态的评估，同时还能够通过实施快速复电技术，及时、高效地解决配电系统中的故障。

快速复电技术是以提升客户满意度为出发点，以提高配电网故障快速复电为目标，基于企业现有电网结构、人力资源、技术设备及信息系统状况，优化配电网故障复电管理模式和业务流程，以营配一体化平台为支撑，以馈线自动化为主要手段，提高配电网监控水平，做到故障快速报告、快速诊断、快速定位、快速隔离、快速修复、快速沟通。快速复电技术功能如图5-3所示。

图5-3快速复电技术功能图解

配电系统实施快速复电技术，需要有管理保障和技术手段作为支撑，快速复电过程中，各重要角色的定位如图5-4所示。

图5-4快速复电技术角色图解

快速复电技术需要供电企业在管理模式、业务流程、技术支持、信息系统和物资调配方面密切合作，优化配置。具体来说，快速复电要求企业在配电网发生故障时，根据配电网调度模式采用不同方式的配电网故障复电进行集中指挥，优化配电网生产班组设置，并通过客户互动系统，加强与客户之间的沟通和联系。同时，优化企业的业务流程，加快物资调配，制定抢修备品备件配置定额标准及急修车抢修物资配置定额标准，优化抢修应急物资订货、储备方式和配送流程，加快故障处理业务的响应速度，保证故障得到快速、有效的处理。在整个复电过程中，核心是具有监测和控制配电网系统的馈线自动化技术。

在自愈体系中，配电网首先根据广域测量技术的PMU设备将线路和设备信息反馈到监控系统，同时通过馈线自动化系统的故障指示器或TTU、FTU、DTU等终端设备的监测系统对系统关键节点的电气信息量进行采集和分析，经过快速仿真与模拟技术的预测和评估，通过自愈体系中馈线自动化系统实现故障线路快速定位、隔离并对健全区恢复供电，自愈体系中的设备根据自愈程序的运行而做出自适应和自优化反应，部分配电网必要时自动进入孤岛运行状态，直到故障解除，这样能保证故障区段和健全区的重要用户的供电不间断，使故障的损失降到最低。对于永久性的线路或设备故障，还需要供电局各级故障处理部门对故障区段进行及时抢修，保证故障线路设备得到及时维修，解除故障，使线路或设备重新投入正常运行。所以，馈线自动化系统在整个配电网实现自愈技术的快速复电过程中，起到监测和控制的核心作用。只有完善的馈线自动化系统，才能保证自愈过程中故障的线路和设备得到及时的定位、隔离，并对故障的配电网络作出及时调整，使其实现智能化的运行，保证故障给电力用户造成的损失最小。