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摘要：智能电网是现代社会应对全球能源、气候、环境以及经济和可持续发展等多方面社会问题的综合解决方案，同时也是未来电网发展的最主要方向。配电网的智能化是统一坚强智能电网的重要内容，自愈是配电网实现智能化发展的核心内容。文章对智能配电网故障自愈控制技术进行了分析，介绍了智能配电网故障自愈控制的特点及实现的条件，同时对智能配电网故障自愈流程进行了分析。
关键词：配电网故障自愈控制技术
前言
智能配电网自愈控制将实现电网正常运行时的优化与预警，故障情况下的故障诊断、网络重构与供电恢复，极端情况下与主网解列并依靠系统中的分布式电源（ＤＧ）及储能装置独立运行。以自愈为特征的智能配电网是未来电网技术发展的必然趋势。
一、智能配电网的自愈技术的技术需求分析
由于发挥的作用、网络结构与运行方式等有着很大的差异，输电网与配电网对自愈功能要求也不同。本论文主要针对智能配电网自愈进行研究。由上述比较可以看出智能配电网区别于输电网有两大特点：一是采用辐射型供电方式，二是在智能化过程中强调减少停电时间、杜绝安全越限。为了实现自愈技术的分布自治性、工况适应性和广域协调性，智能配电网实现过程由响应层、协调层和决策层组成，单向流程如图1。反应时间都在秒级或者微秒级，非常迅速。这就需要自愈过程有固定的算法植入到快速仿真中，以决策出最佳的自愈方案。满足智能配电网的两大特点和自愈技术的要求即为本论文的研究目标。
二、智能配电网技术条件下的自愈控制技术
智能配电网自愈控制技术实施方案是自愈控制策略的具体体现，直接决定了自愈控制的实施效果与代价。智能配电网自愈控制功能的实现主要包括以下3种方式：
1、基于分布式智能终端的就地控制方式
该方案的核心是分布式智能终端。通过FTU相互通信，该方案能在现场实现快速的故障隔离、重构转供，不需要配电自动化主站、子站的参与，即使配电主站系统通信中断，也不会影响故障处理和供电恢复。基于分布式智能配电终端的就地控制技术可以采用不同模式进行工作：无需通信系统的自动网络重构方案，各开关完全根据自身检测到的信息动作，称之为“自主重构模式”；当开关设备之间或开关设备与主站之间的通信通道存在时，重构方案与网络式保护相结合，可以升级为“协作重构模式”以及“综合重构模式”。在“自主重构方式”中故障后网络重构是由重合器与智能开关的自主配合来完成的，并不需要通信。这种模式的主要缺点一是无法一次动作确定各开关开断，使得供电恢复时间较长，二是由于开关需要多次开断，导致线路承受的一次电流冲击较强。
“协作重构方式”在具有快速通信网络的情况下，利用开关之间的网络通信，获取开关的开断状态，从而快速准确的获得故障的位置信息，隔离故障并完成转供，使得线路尽可能少的遭受电流冲击，同时进一步加快供电恢复。
如果采用主从式通信网络，需要设置一台服务子站，负责数据的整理、转发和判断，只需配备简单的通信和仲裁软件，即可实现从“自主重构模式”向“协作重构模式”的升级。如果具备对等式通信网络，可以实现任意开关之间的双向信息交流，则可以不设置子站，而由终端自主完成故障的隔离和转供。
新型的智能配电控制装置可以同时具备“自主重构模式”和“协作重构模式”的分布式智能功能。由于“协作重构模式”可以更快更准确的隔离故障和转移供电，所以在有通信通道的条件下，优先以“协作重构模式”作为主，以“自主重构模式”为后备方案；当通信通道或子站出现问题时，将自动转为“自主重构模式”运行。能够实现两种模式之间转换的分布式智能方案即“综合重构模式”。
分布式智能工作模式技术方式的特点是故障自愈的时间能显著缩短，“协作重构”方式下处理时间在ms级至s级；对通信系统依赖程度较低，即使通信中断，也不会影响故障处理和转供。缺点是对于配电网网络结构复杂的线路不太适用。当线路中转供回路有多种选择时，不能及时从全局角度给出最优转供回路。该技术方式适用于对供电可靠性要求较高但大范围铺设光纤存在困难的配电区域。
2、基于分布式智能终端与主站协调配合的综合控制方式
在配电网故障处理过程中，基于分布式智能终端的就地控制方式和基于配电自动化主站的集中控制方式的各有优、缺点，并且具有很强互补性，如表所示。
基于分布式智能终端与主站协调配合的综合控制方式采用以单条馈线或馈线组为控制对象的分层分布控制模式，将馈线的故障识别、定位与隔离完全下放到配电终端实现；配电子站、配电主站在功能上保留集中式馈线自动化控制方式（即通过遥控来隔离故障），但是将该项功能作为配电终端的后备，只有在配电终端处理故障失败的情况下才由配电子站处理故障，在配电终端及配电子站控制均失效的情况下才由配电主站来进行故障处理。
该综合控制方案以分布式智能的就地处理方式为主，可以保证在通信失效的情况下也能在短时间内实现故障处理和供电恢复，使故障造成的损失降到最低；而基于通信的集中式网络控制方式提供了优化的备选方案，在通信正常的情况下，可以避免分布式智能终端无法从全局出发给出合理方案的不足，也给调度人员介入故障处理提供了接口，便于调度员监视和控制故障的自动处理过程。
该方式的优点是故障处理速度快，可靠性高，且可通过配电自动化主站进行全局优化。该技术方式适用于网络转供路径复杂、负荷密度高、可靠性要求高的配电区域。
3、基于分布式智能终端的多代理技术的综合控制方式
基于分布式智能多代理技术的综合控制方式在区域电网层面，采用基于全局信息的集中控制，并通过建立在统一支撑平台基础上的自愈控制系统实现；在变电站和馈线层面，则通过分布式计算与控制技术完成上层系统指派的各种分析计算功能，它基于分布式智能多代理技术实现，在局部层面上，采用基于局部信息的就地控制，配置具备人工智能功能的智能配电终端、联络和分段开关等设备。在规模庞大、结构复杂、多种分布式电源接入的智能配电系统中，基于智能多代理技术的分布式智能系统发挥各级智能代理所拥有的局部智能，当系统发生故障时，利用基于局部信息的保护装置首先实现故障的快速切除，然后通过智能代理利用局部信息和局部智能判断当前局部系统状态，选择最优转供路径，控制相应分布式电源的出力，并重新整定相应保护设备的参数，实现系统的最优运行。当系统将要发生故障时，基于智能多代理技术的分布式智能系统的局部智能代理将感知局部信息，进行相应的分析和计算，然后采取对应的处理措施，例如改变分布式电源的出力、调整变压器抽头、投切无功补偿装置以及改变网络拓扑结构等手段使得局部区域进入安全运行状态，然后基于全局信息的集中控制则会综合判断整个系统是否处于安全运行状态。对于分布式电源接入的配电网，采用基于分布式智能多代理技术的综合控制方式，主站系统可以根据分布式电源的实时监测数据，及时、灵活调整智能终端保护整定值及策略，从而实现分布式智能终端与分布式电源之间的协调匹配。这一模式既延续了分布式智能就地控制快速、可靠的优点，也能保证分布式电源接入条件下故障隔离及负荷转供操作的合理性和最优性，同样是含分布式电源接入配电网自愈控制的最佳模式。
结束语
总之，自愈控制技术对减少电网故障时非故障段的停电时间，提升电网的供电可靠性水平，促进智能配电网自愈控制技术更广泛的工程实用化，以及提高电网的智能水平等具有重要的意义。
参考文献
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