6.1 在线监测与预警技术的概念

随着电网规模的日益扩大和复杂、输送容量和电压等级的大幅度提高，电能输送效率越来越高，电网设备投资越来越高，再加上大容量非线性电力负荷的急剧增加及电力系统长期超负荷运行，大大增加了突发事故对电网所造成的直接和间接损失。长期以来，由于我国电力严重不足，电力系统始终处于严重超负荷运行状态，存在各种不可预测的隐患，近年来各国电力大停电事故更是为我国电力系统敲响了警钟。如何利用电力系统在线监测和预警技术对电力网络实施实时动态监控，根据电力系统瞬间状态变化预测计算电力系统的隐患事故与突发故障的可能性，构成电网预警监控系统，对电网进行评估、报警与自动控制，并将信息快速传输给运行管理者与决策层，避免隐患故障的发生，或将故障的损失限制在最小范围内，这是研究配电网在线监测预警技术的重要内容。

在线监测技术利用传感技术和微电子技术对配电网的运行状态进行监测，获取各种物理量，并对其进行分析处理，预测运行状况，必要时提供报警和故障诊断信息，避免因故障的进一步扩大而导致事故发生，为运行状态检修提供实时数据。预警技术应用系统论、控制论、信息论的原理和方法，密切结合自动检测与传感器技术、计算机仿真、计算机通信等现代高新技术，把我们关注的那些对于配电网瞬间状态变化有决定性影响的参数检测并按规定的方式显示出来。当它们中有一个或几个出现异常时，系统会按照事先设计的模式发出警示信号，或者给出未来趋势预报，在紧急状态下，还会进行必要的应急控制，以便抑制事故发生或减少危害波及的范围。这样，可望对电网进行评估、报警与自动控制，并将信息快速传输给运行管理者与决策层，避免隐患故障的发生，或将故障的损失限制在最小范围内。

智能配电网作为智能电网的重要部分，对其实行在线监测与预警技术有着举足轻重的作用。它对于确保配电网安全可靠运行、了解配电网实时运行状况具有十分重要的意义。对配电系统运行监视与预警主要包括以下三个方面:

(1)运行状态。包括配电变压器，10kV馈线上各开关状态，故障指示信息，配电网网架结构、状态和线路运行状态参数的显示。

(2)潮流。包括配电变压器及馈线的负荷信息，监视馈线可能的过负荷信息,并提供给网架重构软件。

(3)电压质量。包括对配电网的电压进行监视，提供电压合格率的统计记录

6.1.1 在线监测与预警技术的发展

发达国家很早就开始了配电系统在线监测与预警技术方面的研究，但初期因受相关技术水平的限制，对于特征量辨识不足等因素的影响，再加上电网运行环境恶劣，可变因素较多，系统状态监测的结果和配电系统实际状态不完全对应等原因，致使监测与预警技术发展缓慢，应用也受到阻碍。

20世纪80年代以来，随着基础技术的发展，系统状态监测与预警技术逐渐开展起来。但该技术的应用还不够成熟，总体来看，投入产出比和性能都很不理想。随着网络、通信、信息技术的进一步发展，系统状态监测将向系统化、集成化方向发展，形成以系统状态监测为基础的智能管理系统。新型传感器技术和智能信息处理技术将更多地应用于系统中，能对在线和离线数据进行分析处理，对系统的运行进行实时监测预警，针对监测结果提供相应的策略，并对系统进行状态分析，预测系统运行的状态发展。

20纪 90年代开始，随着传感器技术、计算机技术、通信技术、智能技术等相关领域技术的发展及监测预警技术本身的发展，越来越多的新技术在系统状态监测与预警中得到应用，加强了对电网的全景实时信息的获取能力，实现了运行全过程中系统各种实时信息的获取、整合、分析、重组和共享。通过加强对电网实时、动态状态信息的分析、诊断和优化、可为电网运行和管理人员提供更全面、精细的电网运行状态展现，并给出相应的控制方案、备用预案及辅助决策策略，在最大程度上实现电网运行的安全、可靠、经济、高效、环保。

6.1.2 在线监测与预警技术的应用

传统配电网由于其系统特质，决定了在线监测与预警技术的范围和应用较为狭隘，仅应用于部分电网的监测和预警，而且形成的知识是孤立的、割裂的，应用效果是单一的、局部的。

在智能配电网中，借助于技术支撑层面上的信息纵向贯通、横向共享及知识层面上的融合、互补及重构，可以形成更多的高级应用，实现系统级综合应用。因此，智能电网监测与预警的应用范围，将不再局限于系统状态监测、全寿命周期管理等范围，将会扩大到安全运行、优化调度、经济运营、优质服务、环保经营等领域。简单地说，智能电网的监测与预警将会构建起全网全寿命周期综合优化体系。

具体来说，智能配电网的监测与预警技术有以下应用:

(1)电网系统级的全景实时状态监测。智能配电网的状态信息采集量将涵盖电网运行的各个方面，这些海量信息不仅提供给设备级应用，还应经过信息重组、处理，提供给更高层面的高级控制和高级管理应用。

(2)真正意义的电网设备全寿命周期状态检修。智能配电网设备状态检修，不仅仅局限于设备本身的技术状态和健康状态，保证设备的运行可靠性，还应考虑到电网运行的约束，考虑如何使电网设备保持长期可靠性，进一步延长设备使用寿命，达到提高设备投资效益、经济环保使用的目的。

(3)基于状态的电网最优化灵活运行方式。智能配电网的运行在汇集全网状态信息的基础上，根据电网设备状况和电网运行情况，实时、明确地掌握全网运行状态，及时、适时地调整运行方式和运行策略，真正意义上实现全网运行与安全、经济、高效运行，获取最佳运行效益。

(4)及时可靠的电网运行预警。基于准确可靠的全景信息，智能配电网可以及时感知设备的工作状态越限、运行参数越限、临近危险工况等险情，可以获得超越经济运行工况、系统稳定发生劣化、负荷潮流发生突变等预警，及时调整运行方式，变换运行工况，保证系统的安全、稳定、可靠运行。

(5)实时在线仿真及辅助决策支持。全网全景信息的获取，使得进行局域、广域的实时在线快速仿真成为可能，并在此基础上形成辅助决策及仿真预警。

(6)促进发电侧经济、环保、高效运行。通过对配电网运行状态信息及发电侧机组最优、最经济运行工况的掌握，在保证电网安全、可靠的前提下，可以实现发电机组最优化运行，降低机组调节频次，进而降低发电成本，提高发电设备投资效益。

(7)保质保量地为用户提供优质高效、依需而定的服务。

(8)综合知识支撑体系的建设。通过配电网实时状态信息的挖掘和深化研究，可以加强基础理论研究，构建更合理的原理模型和技术模型，进一步完善相关理论及仿真验证技术，根据理论研究成果，加强状态监测实践，通过具体实践，进一步验证、补充和完善理论研究成果，改进监测技术和手段，实现良性循环。

(9)配电网设备的持续改进。通过实际运行状态监测数据的研究，进一步为电力设备制造企业提供有针对性的技术改进依据，为相关设备理论研究、制造工艺改进、新材料应用、创新设备原理等提供第一手的基础数据。

如上所述，智能配电网的在线监测与预警技术已经远远超出了传统电网在线监测与预警的范畴。就监测与预警技术而言，其监测范围将大范围扩展、全方位覆盖:就其应用而言，为配电网运行、综合管理等提供外延的支撑，而不仅局限于配电网的状态监测。