智能配电网自愈控制技术体系框架研究(3)

2)同步相量测量技术。同步相量测量以全球定位系统(GPS)提供的精确时间为基准，可对电力系统进行同步相量测量、实时记录、暂态录波、时钟同步、运行参数监视、实时记录数据及暂态录波数据分析，实现各个节点的同步测量[21]，并通过高速通信网络把测量相量传送到主站，为大电网的实时监测、分析和控制提供基础信息。由于PMU能够实现广域电网运行状态的实时同步测量，为实现电力系统全局稳定性控制创造了条件，克服了现有以SCADA为代表的调度监测系统不能监测和辨识电力系统动态行为的缺点，改善了传统状态估计的结果[22]。随着智能配电网的发展，要求控制系统和保护越来越复杂，实时相角测量系统将会是这些控制和保护装置中所不可缺少的。尽管PMU还未在配电网中应用，笔者相信PMU在配电网中应用是必然趋势。

3)表计、变压器、馈线、开关等。除智能传感器和同步相量测量技术外，未来智能配电网中的测量可能遍及电网的表计、变压器、馈线、开关以及其他设备和装置。

4)电网运行状态监测设备。应用电网运行状态检测设备，对电网运行状态监测，将电网当前的运行状态精确、直观地展现，并将电网当前的动态运行数据及时上传。

5)分布式能源监控设备。对分布式能源终端进行实时监测、控制和管理，实时显示终端参数并为评估模块和预警/分析模块提供实时数据。同时还能实现管网平衡等控制，实现远程定时抄表，历史记录、历史曲线查询，自动完成各种报表，减轻工作人员劳动强度，避免人为失误，避免纠纷，提高管理水平。

2.3.2 评估

传统配电网评估方法多是从配电网供电能力和网架结构方面进行评估，由于智能配电网的复杂性，其评估需在传统配电网评估的基础上，加上电网安全评估、设备状态评估、电网脆弱性评估、电网风险评估以及上网电价适应性评估，以尽可能的反映电网的实际情况，为电网预警/分析以及自愈决策提供参考。

1)电网安全评估。电力系统的安全性指电力系统在运行中承受故障扰动的能力。随着智能配电网的发展以及分布式能源的接入，电力系统结构和运行方式日趋复杂，故障引起的系统失稳的影响范围更广，对于这种情况，必需进行电网静态安全评估和电网动态安全评估。

2)设备状态评估。自愈配电网供电可靠性在很大程度上取决于电力设备的可靠程度，电力设备作为电网运营的主要载体，其健康状态的好坏直接关系到电网抗风险的能力。设备状态评估可根据设备运行参数的变化而不断实时更新评估结果，量化设备的状态，使评估结果能够随设备、线路的改造而自我更新和完善，为分析设备的安全状况和电力系统的可能故障率及变化趋势起到一个长期动态而有效的指导作用。

3)脆弱性评估。智能配电网自愈控制强调脆弱状态，重视预防控制：评价电网的脆弱性，根据脆弱性的严重程度和不同类别制定有针对性的控制方案[13]。脆弱性评估是对系统受到外力作用或者突发事件的情况下所可能发生的变化，也就是对突发事件的敏感程度以及可能发生的损失，那么做好脆弱性评估，就能及时、有效的预测和预警未来可能发生的变化趋势或者损失，抑制不良因素的发展，使损系统得以尽快的恢复与重建，以实现系统的良性发展和持续利用。

4)风险评估。风险评估作为智能配电网不可或缺的分析方法和评估手段，应该在智能配电网建设初期予以重视。智能配电网引入了大量的新型元件和设备、带来了新的结构调整。传统设备故障带来的系统风险依然存在，大量新设备运行统计数据缺乏，传统设备和新设备运行的协调，智能配电网带来的结构变化都使风险分析更加复杂。鉴于以上原因，需要对风险进行定量评估和管理，以便从可控因素入手降低风险。

5)上网电价适应性评估。智能配电网具有与客户互动功能，电网可为客户提供实时电价和用电信息，引导客户合理用电、高效用电，提高能源利用效率，实现用电优化、能效诊断等增值服务。但是，在电价的影响下用电负荷会随之发生较大变化，对电网的承受能力产生影响，因此需对上网电价适应性进行评估。

2.3.3 预警/分析

智能配电网规模庞大，运行机理复杂，但是电网运行实践表明，除少数突发故障以外，大多数故障发生是有一个渐进过程的，如果早期发现，及时采取恰当的措施是完全可以防止的。为了及时发现电网安全隐患，提高电网自愈能力，根据电网运行信息、环境变化信息，在电网状态评估的基础上，对电网可能出现的故障、问题提出警告及处理措施，就是预警/分析。预警/分析是自愈电网不可缺少的部分，实现电网运行状态的在线自动跟踪，并能及时发现电网的隐患，自动给出预警信号。当电网到达预警状态，自愈控制系统通过图1所示预警/分析技术体系，对电网的安全性实施全面而综合的实时预警，自动跟踪电网运行的安全级别，自动提取表征系统状态的特征信息，自动发现严重事故，及时发现电网中存在的各种安全隐患，提出预警，从而采取主动措施，把安全隐患和灾变问题解决在初期阶段。

2.3.4 决策、控制、恢复

评估和预警/分析信息上传到决策层，通过容错故障诊断技术、故障定位与隔离技术、电网灵活分区技术、自愈决策可视化技术以及对应的模型、算法、规则库、知识库等，实时主动调控或适时采取技术对策消除某一初始原因刚刚产生的后果，并启动一个反作用因果链，抵消故障因果链的作用，从而可以将故障抑制在萌芽中，控制、恢复和保持电网的稳定运行。

对应于电网的5种运行状态，存在4种基本控制技术，分别是：预防控制技术、校正控制技术、紧急控制技术和恢复控制技术。由于智能配电网对分布式能源具有接纳能力，除了以上4种基本控制技术外，还需研究分布式能源集成控制技术、智能配电网的自愈控制模式、自愈控制可视化技术、分布协调/自适应控制技术等。当电网运行到恢复状态，已有部分地区供电中断，为了满足安全运行的需要不得不甩去一部分负荷，需研究模型更新技术、网络快速重构技术、频率稳定技术、自适应卸负荷技术、自愈解列技术、自愈恢复仿真技术等。