欧洲配电网智能化发展中的控制技术.docx

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1、欧洲配电网智能化发展中的控制技术由于输配电网之间存在较大的差异，智能配电网的控制技术无法照搬输电网的现有技术。在欧洲配电网的智能化进程中，经济适用的传感器、执行器和控制系统的发展深刻地改变了配电网的控制系统模式，配电网的调度和控制模式朝着越来越主动的方向发展。欧洲配电网智能化系列专题已经介绍了欧洲配电网智能化发展的驱动力和需求分析、应用场景，以及功能及其标准化工作，在此基础上，将继续介绍配电网控制技术、通信技术、规划技术和数据仓库技术等相关智能化技术的进展情况，这些技术是配电网实现智能化的基础。本篇注重控制系统模式，下篇注重控制对象及控制内容。配电网与输电网的最大差异在于，配电网的节点规模比输

2、电网的节点规模多几个数量级，且配电网节点的功率（电量）密度又远低于输电网节点的功率（电量）密度，如果直接采用输电网现成的智能化技术（如输电网的集中调度及相应的保护控制技术等），以及像输电网一样进行信息全采集，配电网的智能化改造成本将是无法接受的，因此，实施配电网智能化的技术路线，需要根据用户的可靠性需求以及配电网运营企业的投资能力综合考虑。配电网采用辐射运行方式，可采用以变电站为中心的调度模式。现有配电系统大都只有部分线路和配变实现了自动化，而且配电控制中心的配电管理系统（DMS）的功能较单一、智能化水平不高。相比而言，输电网上的所有线路和变电站均已实现了自动化，控制中心的能量管理系统（EMS

3、）智能化程度较高。当前智能电能表等局部智能化监测设备日益普及，但由于配电网量大面广的分布式结构，难以做到“全局”最优，因此，即使配电网的所有用户都安装智能电能表且相关节点均装备智能监测装置，也不一定能够实现配电网全局最优的系统级智能化。无论从技术上还是从经济上，DMS都不宜直接套用EMS层次的一些技术（如状态估计等）。就智能电网的发展需求而言，DMS将有可能逐步再现输电网层次EMS的某些典型常用功能，但现有配置在配电控制中心的DMS目前则还难以全部实现这些功能。因此，要实现配电网的智能化，还需要研发适应配电网需求的控制系统模式。本文从以下几个方面对配电网的智能控制系统模式进行了介绍。首先对未来

4、配电网的控制系统模式进行了一般性讨论。目前，大多数智能配电网应用的控制系统采取集中式或变电站中心式，但许多研究和示范项目正在探索完全分散式架构的性能和优势，并且假如不需要在配电网层面对全电网的安全稳定性进行协调，那么点对点的局部控制系统将有可能出现可观的增长。智能电网的最大新颖性在于：所有孤立的信息系统都将被整合，以实现对配电网的实时数据相关性、预防和校正控制、状态监测、自动化FILSR、DER的充分参与、主动需求以及储能系统等进行更好更快的数据分析。当面对一个更加复杂、集成的配电网时，被授权的配电网调度员可利用被集成和过滤的信息对很多可能发生的情况做出快速准确的决策及回应。文章介绍了集中式配

5、电管理系统的研究现状，其中包括未来配电管理系统的调度员职责、配电管理系统的主要基本功能和体系结构等。目前市场上多数的DMS仍然是基于SCADA的被动配电系统。但随着对智能电网项目的投资，DMS已经开始受到挑战，需要提供具有离线分析和适应主动配电网运行的类似EMS功能的新产品。最后介绍了基于多代理的分散式控制系统的发展情况。分散式控制系统是成本更低、需要较少通信基础设施的系统。多代理式(MAS)主动配电网的基本思想基于网络中负荷与分布式发电机的互动，以及与上级外部电网的互动。对于多代理没有严格的定义，利用MAS,智能电网运行的许多常见功能可以被简化，以减少大量通信数据馈入中央处理器的需要(如可采

6、取局部的点对点通信)。已经有若干研究项目开始研究MAS作为一种管理分布式发电、虚拟电厂和微电网的方法。配电控制中心目前需要应对各种新的挑战，例如，需要整合现有的孤立信息系统，需要进行实时数据的相关性整合、进行自动故障定位隔离和恢复服务、对分布式资源进行集成、满足主动负荷以及存储系统的优化运行等。无论是采用集中式或是基于多代理的分散式控制系统，都需要配置智能化的配电管理系统(DMS)。我国在发展主动配电系统控制模式的过程中，在借鉴相关配电控制技术的相关因素和发展趋势时，还需要根据我国配电网的实际需求和边界条件，充分考虑不同配电网智能化控制技术的适用性及其成本效益，提出适应我国配电网智能化发展的适

7、用可行技术模式，这将是我们面临的新挑战。欧洲配电网已经处于较成熟的阶段，在应对高渗透率分布式资源接入时，在技术经济性比较的基础上倾向于采用智能化(即非网络解)的手段。为了提高配电网接纳可再生能源的能力，同时提高系统的安全性与供电服务质量和减少投资成本与运营成本，欧洲配电网智能化的第4篇介绍了具有能量管理应用的现代集中式与分散式控制系统，这些不同的控制系统模式为进行实时网络控制提供了良好的机会。目前在智能电网的实际应用中，多数为集中式或以变电站为中心的先进控制系统，但许多研究和示范项目正在探索完全分散代理结构控制系统的能力和优点。作为控制技术的姐妹篇，本文将介绍欧洲配电网智能化条件下对电网控制对

8、象进行保护和控制的内容。保护和控制对象包括配电网的网络元件与主动客户，无论从经济上还是从技术上，在对配电网的网络元件进行保护和控制时，无法采用输电网对网络元件进行全面信息化、智能化和自动化的技术。为了实现对网络元件进行有效的控制，智能配电网基于3个基本条件：网络测量的可用性;通信网络的可用性;监视和控制系统的有效性。电网主要节点上电气测量值（电压、电流、有功功率和无功功率等）的可用性对于网络状态估计的准确性是必不可少的。测量结果应该实时提供给控制网络的监控系统，在这种情况下，保护系统才能发挥关键作用。对于电网中发生的所有故障，才能确保保护系统做出正确选择和及时操作。保护随着配电网中的分布式电源

9、渗透率越来越高，双向潮流对保护的影响开始显现，需要采用方向保护以适应双向潮流的影响。方向保护将集合几种保护的功能，由此可能会增加保护设备的费用；另外，针对高渗透率分布式电源，介绍了防孤岛保护的3个基本类型（被动保护、主动保护、广域保护），以避免分布式电源条件下出现的非计划孤岛运行问题。客户参与市场由于需要充分考虑可再生能源的波动性发电和所有储能优化利用等带来的不确定性，以及新型的市场结构，这些都可能会影响配电网的运行与控制，并带来与电能消费和本地发电有关的新型客户行为。产消一体化的客户参与控制能够带来极大的经济性。网络控制术语“网络控制”的含义非常广泛，主要指配电网运营商保证配电系统安全和可靠的所有行动。在已经部署了集中式和分散式控制系统的配电系统中，近年来主要致力于实现故障定位隔离和恢复服务（FLISR）自动化以降低故障给客户带来的影响。针对配电网规划需要考虑网络控制问题这一全新概念，分析了网络解（增加或改造网络元件，传统方法）与非网络解（不增加网络元件，智能化方法）在网络控制中的作用，并以无功优化控制为例，解释了新的控制手段，从而使得配电网运行越来越类似输电网。中国配电网目前处于较快速发展阶段，新建与改造并举是主流发展模式，因此在了解欧洲配电网智能化的控制技术和方法的同时，还要考虑中国配电网发展的特点。