智能配电网柔性互联关键技术研究与展望

智能配电网柔性互联关键技术研究与展望

陆颖

广东电网有限责任公司茂名信宜供电局 525300

摘要：目前我国在进行配电网建设的过程中，已经融合了最新的科学技术，也拓宽了网络的覆盖范围。通过智能配网的应用，提高了区域内的能源供应能力，这在一定程度上为社会经济的建设和发展，提供了有效的支持。在进行智能配网建设时，柔性互联技术的应用，存在较多的优势。电力企业需要对这项技术的应用特点进行全面的把握，在此基础上对技术的操作形式进行适当的调整，提高智能建设水平。本文就智能配电网柔性互联关键技术研究与展望进行相关的分析和探讨。

关键词：智能配电网；柔性互联；关键技术研究；展望

0 引言

在进行柔性互联关键技术应用的过程中，主要是通过应用智能化的软开关和能量路由器设备以及构建信息交换基站，实现配电网之间的有效联合，并且构建多元的设备接入形式，这也是智能配电网的未来发展趋势。在进行互联智能技术应用时，需要对这项技术的原理进行全面的了解，在此基础上构建系列化的产品，通过对配电网进行整体的规划和设计，并且对各项设备的运行情况进行全方位的控制，提高配电网的运行质量。这种建设形式不仅可以降低故障问题的发生几率，还可以提高配网的自愈能力^[1]。

1 智能配电网柔性互联关键技术研究

1.1 SOP技术

这项技术是指通过替代配网中的传统联络开关，采用一些新型的电子装置进行功率的调节，可以对分布式发电进入之后的电压波动难题进行全面的解决。目前这种运行控制技术在使用的过程中变得更加成熟。这项技术内部主要存在两组全控制形式的电子器件，组成了电压源型换电器设备，采用了背靠背的连接形式，可以构建交流馈线联络开关。在进行主要结构建设的过程中，可以根据不同的场景需求，对结构形式进行适当的调整。在对原有的联络开关进行全面取代之后，采用这项技术进行系统的构建，可以实现合环的运行，通过对两侧的换流器设备进行有效的控制，实现系统功率的灵活调动，还可以对不同馈线之间的负载情况进行平衡处理，降低节点电压波动问题的发生几率。如图1所示，这项技术还存在能源缺口快速供给等功能，一旦系统在运行期间出现了故障问题，可以通过这项技术对问题进行快速的反应，并且实现故障区域的负荷供给^[2]。

图1 智能网络建设

1.2 能量路由器设备

在进行柔性互联网技术应用时，可以实现分布式能源和储能设备的即插即用，其中的关键设备是由多换流器组成的固态变压器设备，通过接口换流器可以实现不同形式的控制，相应的能量路由器设备在使用期间，不仅存在主动控制功能，还可以实现功率的多向流动控制，作为主干电网和局域配电子网的交互接口，这项设备与信息化技术进行有效融合之后，可以对数据信息进行全面的接收，还存在通信和决策能力，可以对局域子网的能量状态进行实时的监测，与上层调度中心处于协调运行的状态。不同电压等级的能量路由器设备，内部的结构构建形式存在一定的差异，可以满足不同的运行需求。例如多端口的主干能量路由器设备在使用时，具备故障的隔离功能，这项设备是由逆变器和双有源桥等结构组成的，可以提供多种能量接口。在设备内部的直流母线侧可以接入储能的模块，存在储能的电池，电容能力比较大。在对设备进行能量控制时，操作形式更加灵活^[3]。

1.3 SPIES技术

目前在进行配电网用户端构建的过程中，传统的消费群体已经发生了巨大的改变，构建具备自制能力的配电网，可以促进局域网的有效连接，形成蜂巢结构的网络。在进行网络构建的过程中，SPIES属于核心技术。这项技术在正常运行状态下，不会产生大量的功率路由，需要与微电网进行少量的功率调度，并且对网络内部的能量进行平衡处理。利用这项技术对相邻基站进行信息的交互处理，可以从各个层面上对网络进行有效的管理。因为不同的基站可以提供不同的功率，满足蜂巢状的互联网络建设要求，可以提高系统的运行稳固性^[4]。

1.4 配网规划设计

传统的交流配电网在设计的过程中，将电压等级序列分为了高压和中压以及低压等类型。在进行直流配电网和微电网电压等级系列建设时，国内外并未制定统一的标准，在进行具体构建时，需要遵循舍二求三的原则，也就是相邻电压的等级倍数，需要大于二接近三，并且尽可能到大于三。在对微电网的电压等级进行排列时，不仅要遵循电压的等级规律，还需要对网络内部所有类型的设备运行需求和电源的接入形式进行考虑。在进行FID技术应用时，具备更好的网络调节效果，且容量比较大，需要对这项资源进行优化配置，才能实现网络的高效建设。但因为这项资源的配置工作比较复杂，调配方案的应用，会对系统的运行状态产生一定的约束效果，可以通过将优化配置与系统运行进行有效融合，转化为两阶段的优化方案。配电网自身的运行特征，与这项技术的物理特性，提高了资源配置的复杂性能。在对资源进行优化时，不仅包含了具体的安装位置，还涉及到储能和放电的状态。因此在开展资源配置工作时，需要构建不同的方案，还需要充分考虑拓展属性问题。要保证FID的安装位置和内部储能电量以及容量设计，符合配电网的发展态势。在对配电网络进行潮流调节时，可以通过网络的互联以及FID的能量空间调配，为各项分布式储能设备的应用，提供充足的支持。在保证网络建设水平的基础上，还可以尽可能的降低系统运行成本

^[5]。

1.5 运行控制技术

现阶段在进行潮流计算模型和公式运用的过程中，可以对配电网电阻比值和线路电阻数值比较大以及结构参数不对称等问题进行有效的解决，但是传统的潮流计算公式在应用时，已经无法满足现代网络的建设需求，需要通过柔性互联智能配电网的潮流计算，实现网络的稳定控制，还要对故障区域进行有效的保护。在进行潮流计算时，不仅要提高计算结果的准确性，还要提高计算程序的快速性，因此要对现有的算法性能进行全面的优化。在进行柔性互联网络建设时，潮流计算问题需要对FID的结构特征和交直流混合网络参数进行充分考虑，根据FID的运行控制特点，选择针对性的潮流算法。在对辐射状结构的配电网进行潮流计算时，需要构建最优的模型，可以采用二阶锥规划求解的模型，对网络的精确收敛条件进行推导和验证^[6]。

借助FID对配电网的子网进行科学的划分，可以在接入区域实现网络的解耦处理，使用三相前推回代法对交流子网进行管控，直流子网需要根据控制策略的等效，通过交替迭代对网络的潮流进行有效的计算。在对下垂控制的多端口柔性网络进行计算时，需要引进最新的高斯算法，根据下垂曲线的分布迭代更新换流器运行功率以及直流的电压数据信息，获得最终的潮流结果。柔性互联网络建设形态下，功率的流动不仅要满足负荷用电需求，还要降低网络的运行损耗。FID技术接入后，可以提高功率的可靠性能，同时为交直流混合配电网和微网络之间的交互提供了有效的媒介。实际上FID的调节形式比较灵活，可以构建持续协调运行模型，降低系统运行过程中的电压波动^[7]。

1.6 故障自愈技术

这项技术是指在配电网发生故障之后，首先要对发生区域进行精确的定位，并且对其进行有效的隔离，通过一系列的操作恢复线路和设备的正常运行。这项技术的核心是对故障问题发生区域进行了定位和隔离，因此要对系统的运行状态进行全方位的快速监测，并且对暂态信息进行全面的分析。在进行网络建设时，可以接入分布式的电源和电子设备。但因为系统的暂态过程比较复杂，在进行潮流分析时存在一定的难度，要想制定科学合理的故障自愈策略，系统需要处理海量的暂态和潮流运行信息，对系统的数据信息处理能力和速度存在较高的要求。在进行FID的直流隔离和状态检测以及多运行模式切换时，可以将这项技术与信息化技术进行充分的融合，实现分布式的智能构建。设计人员在进行系统规划时，需要选择合适的分布式自愈算法，才能缓解系统的运行和控制压力。目前在进行配电网故障自愈控制的过程中，主要是在发生故障问题之后，通过设备动作实现负荷的转移和供给，从而达到理想的控制状态，这项控制的底线是在必要时，切除不重要的负荷供电^[8]。

2 智能配电网柔性互联关键技术展望

（一）实现技术创新

如图2所示，在进行技术应用的过程中，要实现智能化的演进，并且为智能电网的全面覆盖，提供充足的理论支撑和技术工具。目前我国已经构建了柔性直流输电工程，但在对系统进行设计和规划的过程中，各项工作依然处于初步的建设阶段，可以通过示范工程的建设和应用，为相关技术的推广奠定良好的基础。在进行网络核心设备选择和应用时，可以选用新型的FID拓扑技术，并且对配套装备进行充分的研发。在进行技术选定时，需要根据应用场景的差异，对技术操作形式进行适当的调整。未来在对这项技术进行研究时，主要是从提高设备运行质量和降低投资成本两方面，对其进行改进和优化。在进行技术创新的过程中，可以通过结构的修改和控制的优化，提高设备的控制自由度。在原有的控制形式基础上，引进更加先进的智能化技术，可以构建自动化的控制系统^[9]。

图2 技术优化

（二）控制建设成本

在对这项技术的应用成本进行控制时，主要是通过结构的优化，在满足主要功能的基础上，尽可能的降低投资成本，或者基本不增加成本的情况下，对结果进行有效的修改，提高控制自由度。目前在进行智能网络建设的过程中，可以通过分布式储能设备的应用，采用更加灵活的充电和放电形式，对系统建设过程中的额外消耗进行有效的解决在进行核心设备应用时，需要实现潮流和功率的调节，并且对系统能量进行平衡处理，避免出现空间分布不匹配的问题。与传统的配电网建设形式相比较，分布式储能配置技术在应用时，可以充分发挥FID技术的自我储能特征。但这种技术应用形式，增加了系统的储能规划复杂程度，需要将这项技术与分布式储能系统进行协调应用，才能对资源进行优化配置。在对负荷进行针对性配置时，需要将储能系统安装在子网中，并提高响应速度。但分布式储能装置在使用时，可能会增加网络的投资成本，各个储能装置的能耗比较多，需要构建综合的储能系统，确保FID技术能够对网络的潮流进行有效的调节，并且采用更加灵活的建设形式，实现网络的协调发展，要保证配置合适的情况下，尽可能的降低网络冗余^[10]。

在进行设计时，技术的应用成本比较多，会增加占地面积。与传统的交流配电网建设形式相比较，柔性互联智能配网的拓扑结构和运行方式，都发生了较大的改变，通过增加分布式的电源和电子装置，提高了故障的处理能力，且这些装置等运行成本比较低。在进行互联网络工程化建设时，需要根据不同网络的建设需求，对技术和装置进行针对性的配置，并且对各个环节的建设成本进行有效的控制。因此企业需要提高自身的控制能力，要尽可能引进先进的技术工艺，并且对多元化的影响因素进行有效的控制。通过构建智慧系统，对各个结构的运行方式进行针对性的调控。在对建设成本进行管控时，需要制定阶段性的控制方案，还要将其细化分解为具体的建设内容

^[11]。

3 结语

综上所述，电力企业在明确柔性互联技术的概念和功能之后，需要对与之配套的核心设备应用性能进行全方位的了解，结合现阶段柔性互联智能配电网的运行现状，制定关键性的技术路线，在对技术领域和工程应用前景进行展望时，需要在现有技术工艺手段的基础上，对其进行全面的优化和创新，还需要提高技术的应用效益。电力企业可以根据时代的发展要求，制定针对性的技术实施方案，确保智能电网在应用时，具备更加稳定的性能，促进电网的持续发展。

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