配电网运行控制及管理系统开发研究

配电网运行控制及管理系统开发研究

郑晓悦，陈旭，葛瞿欧，徐涛，吴秀山

浙江水利水电学院，浙江杭州，310018

摘要：持续深化的电力改革使得配电网运行控制及管理逐渐朝着自动化、智能化方向发展，，为更好满足大量新型负荷的广泛应用，满足分布式电源接入的现实要求，为使配电网管理高效高质，配电网管理系统的开发与设计成为当前研究的必然。本文主要就配电网运行控制及管理问题进行探讨，明确配电网运行控制机管理系统的开发思路及方法，并就故障识别与自愈控制功能设计进行详细论述，以更好地提升配电网运行管控实效，为配电网运行管理的智能化改革提供相应参考。

关键词：配电网；运行控制；管理系统

前言

配电网管理系统是融合了现代电子通信技术、计算机技术、网络技术、配电网实时反馈技术、电网结构参数分析技术等在内的综合性管理系统，支持配电网的监测、保护、控制和管理，带来了配电网供电可靠性的提升。当配电网发生故障，系统能尽快实现故障识别、隔离及恢复，且在日常监视配电网运行情况，指导配电网运行方式的优化，以真正达到配电网经济安全运行的目的。

一、配电网运行控制及管理系统的开发方向

目前配电系统技术朝着设备小型化、系统集成化、引入直流化及智能化方向发展，并突出主动和智能的特征，支持可再生资源、分布式发电的接入，减少新能源引起的电压频率波动，让配电网工作开展从被动转为主动。在配电网运行控制及管理系统开发中首先应明确以下开发方向。

1.主动化的配电网管理

主动化的配网管理主要强调潮流管理、电压管理、功率平衡控制、动态容量调整等，通过对多个分布式电源点及关联线路负荷监测控制，实现系统实时信息采集及功率流动的瞬时控制，让电压控制、负荷平衡控制更合理，提升配电网系统的运行能力。

2.无功控制与优化方向

配电网系统管控中也应关注电压无功控制与优化，传统的实现方法是通过调节电压调节器或变压器档位调节电压，通过电容器组调节无功。当前电子设备应用广泛，电动机效率明显提升，节能降压技术在配电网中的作用发挥越来越受限，而配电网系统开发中应考虑电压无功控制方法的优化，以独立的现场设备控制实现现场数据的采集，以独立的电压无功控制减少电力需求，减少能源损耗，提高功率因素，减少系统控制频率。在开发中可通过可操作配电网系统模型获取远程终端单元发出的现场信息，经实时潮流模块运算进行电压无功优化分析，形成控制计划，进行现场设备控制。

二、配电网运行控制及管理系统的主体构成

系统主要由四大部分组成，分别为主站系统层、变电站自动化系统层、通信系统层和站端系统层。对应的自动化模式方案则由变电站主断路器与馈线断路器配合方案、自动重合器方案、自动重合分段器方案、馈线自动化模式组成。其中变电站主断路器与馈线断路器配合方案是由两个电源组成，变电站出线保护开关与馈线开关配合形成环网供电方案。系统发现设备线路故障，明确故障范围后，实现故障隔离，让故障一段开关断开，实现事故信息与监控系统的一次操作。自动重合器方案是将两电源连接的环网进行分段，每段线路由相邻两侧重合器保护，任意一段线路出现故障快速使故障两端重合器分段，实现故障一段的隔离。自动重合器方案是指每段线路发生故障时自动重合分段器，根据故障时间进行断路器的断开操作，或者发出再次送电命令。馈线自动化模式利用重合器与分段器配合进行控制，对于有故障的线路主站，根据收集到的信息进行判断，指导故障消除，恢复送电。自动化控制管理系统在配电网运行管理中应用优势明显，不仅节省电力系统运行成本，方便故障的快速识别、故障范围的快速查找以及故障的迅速切除，缩小停电范围，优化电力服务。

三、配电网运行控制与管理技术——智能配电网故障诊断技术

当前电能用户对电能质量要求越来越高，为确保电力系统高质量的稳定供电，必须尽可能地规避配电网络故障。为缩短监测及消除故障时间，一般采用故障智能识别技术，做到故障的精准定位、类型分析、范围排查、紧急应对，以智能配电网络故障诊断体系实现故障诊断与预警。

1.专家系统

常用的智能配电网故障诊断技术是专家系统，这是应用最为成熟的故障智能识别技术，其根据该方向工作的专家提供的知识与经验进行推理判断，进行专家决策过程的模拟。由智能配电网基于产生式规则、保护断路器动作逻辑，形成故障诊断专家系统知识库，以知识库为参考，进行报警信息的推理分析，得出结论。

2.Petri 网络

Petri 网络作为一种通用数学模型，其描述系统各元件关系，利用网络进行系统中同时发生、次序发生或循环发生的各种活动的描述，用于电力系统中进行电力系统故障排查、电网拓扑分析、变压器故障诊断等。

3.贝叶斯网络

又称为信念网络，是基于概率分析图论的不确定性知识表达的推理模型，其对应的是有向无环图，节点对应变量。其在电力系统故障分析中，通过大量完备的故障样本的分析，进行现实场景下缺失信息的分析，基于其余故障信息进行缺失信息的估计与故障诊断。

4.智能微网技术

当前分布式发电、储能等技术发展速度较快，实践应用也日益广泛，这为配电网自愈控制提供了有利契机。在以科学控制作为前提的保障之下，微网既可以兼顾高效的并网运行，同时又能够通过相应操作达成脱离主电网独立运行的目的，这种智能微网技术的运行模式通过对其进行有效的模式切换能够提升故障识别的可靠性。智能微网技术本质上体现了微网的智能化运行，基于有机整合电力与通信技术，也使自愈控制体系能够利用计算机对微网相关设备加以操控，进而达到转化功能模块的目的。总体来说，智能微网技术利用信息集成形成微型智能化系统，并且凭借自身所展现出的信息交互能力，能够进一步健全自愈控制技术信息系统。

四、配电网运行控制与管理技术——配电网自愈控制实用化技术

1.技术概述

自愈控制是智能配电网的基本特征，它强调在没有人为干预的条件下，以先进监控技术持续在线自我评估电网运行状态，同时借助于相应的预防控制措施，做到故障的快速诊断、处理，最终将故障损失降至最低。智能化电网建设不断深化，自愈控制实用化技术的应用价值更加突出，既可以有效保障供电质量及其安全可靠性，又推动智能配电网的新发展。分析配电网自愈控制技术其主要对应两个方面，一方面是配网自愈馈线组建模。馈线组主要由馈线组描述、馈线组包含的馈线信息、馈线组类型、运行模式等信息构成，以馈线组的引入实现运维管理经验与软件处理逻辑的高效结合，使得自愈配置更具灵活性以及运用的可靠性。另一方面是配网自愈闭锁逻辑处理。该逻辑处理系统主要包括系统闭锁、馈线组闭锁以及设备闭锁等，系统闭锁权限最高，一旦设置系统闭锁，所有投入自愈的馈线组均需退出运行状态。馈线组闭锁是针对具体馈线组进行的闭锁处理，其对其他馈线组的运行不起干扰作用。设备的闭锁则是针对馈线组中的具体设备进行检测，当其满足闭锁条件进行闭锁处理。

2.技术功能架构

自愈控制实用化技术其主要功能一是优化配电网运行，二是监测配电网运行并及时发现故障，三是消除配电网故障并恢复配电网的配电功能。配电网运行状态下，在决策机构的作用下，自愈控制系统有效控制并指导配电网运行的优化。配电网一旦出现故障，决策机构根据信息支持进行决策处理，将决策信息通过通信系统上传上层机构，处理后下传操作，实现配电网故障隐患的排查处理。自愈控制实用化技术功能的实现以及完善的硬件架构为前提。完善的硬件架构主要包括五个方面，其一，数据采集系统，被认为是自愈控制功能发挥的基础，主要是获取配电网一手数据，通过数据分析进行信息交换以指导自愈控制操作。其二，自愈控制系统，其获得有效数据信息后整合处理，并且系统分析将其传递到下一技术流程。其三，人工控制系统，主要通过主交换机设备将数据信息分析情况传递给调度员，调度员进行数据分析并适时给予人工干预。其四，通信设计系统，把自身所接收到的分析结果传递于网络服务器、保护执行装置中，其不仅可以妥善维护整个系统运行，保障其安全可靠性，同时还能够合理增剔自愈控制体系下的各项功能，并对系统进行更新升级，使自愈控制实用化技术在配电网实践中能够发挥更大价值。

结束语：配电网运行控制及管理系统是配电网的智能化建设成果，提升了其故障处理效率和水平，真正保障电力系统运行的安全与可靠，让电力企业获得理想的效益回报，也真正推动电力产业的长足发展。现阶段关于配电网运行控制及管理系统的建设专题研究还需持续深入，必须以技术的改进与优化，实现应用价值的最大化发挥。

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作者简介：郑晓悦（2000-），女，浙江衢州人，浙江水利水电学院，本科生；陈旭（1999-），男，浙江宁波人，浙江水利水电学院，本科生；葛瞿瓯（2000-），男，浙江温州人，浙江水利水电学院，本科生；徐涛（1986-），男，江西上饶人，浙江水利水电学院教师，讲师；吴秀山（1974-），男，山东莱芜人，浙江水利水电学院教师，副教授。

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目（202011481018、202011481017）。