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歐洲配電網智能化發展中的控制技術

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由于輸配電網之間存在較大的差異,智能配電網的控制技術無法照搬輸電網的現有技術。在歐洲配電網的智能化進程中,經濟適用的傳感器、執行器和控制系統的發展深刻地改變了配電網的控制系統模式,配電網的調度和控制模式朝著越來越主動的方向發展。

歐洲配電網智能化系列專題已經介紹了歐洲配電網智能化發展的驅動力和需求分析、應用場景,以及功能及其標準化工作,在此基礎上,將繼續介紹配電網控制技術、通信技術、規劃技術和數據倉庫技術等相關智能化技術的進展情況,這些技術是配電網實現智能化的基礎。本篇注重控制系統模式,下篇注重控制對象及控制內容。

配電網與輸電網的最大差異在于,配電網的節點規模比輸電網的節點規模多幾個數量級,且配電網節點的功率(電量)密度又遠低于輸電網節點的功率(電量)密度,如果直接采用輸電網現成的智能化技術(如輸電網的集中調度及相應的保護控制技術等),以及像輸電網一樣進行信息全采集,配電網的智能化改造成本將是無法接受的,因此,實施配電網智能化的技術路線,需要根據用戶的可靠性需求以及配電網運營企業的投資能力綜合考慮。

配電網采用輻射運行方式,可采用以變電站為中心的調度模式?,F有配電系統大都只有部分線路和配變實現了自動化,而且配電控制中心的配電管理系統(DMS)的功能較單一、智能化水平不高。相比而言,輸電網上的所有線路和變電站均已實現了自動化,控制中心的能量管理系統(EMS)智能化程度較高。當前智能電能表等局部智能化監測設備日益普及,但由于配電網量大面廣的分布式結構,難以做到“全局”最優,因此,即使配電網的所有用戶都安裝智能電能表且相關節點均裝備智能監測裝置,也不一定能夠實現配電網全局最優的系統級智能化。

無論從技術上還是從經濟上,DMS都不宜直接套用EMS層次的一些技術(如狀態估計等)。就智能電網的發展需求而言,DMS將有可能逐步再現輸電網層次EMS的某些典型常用功能,但現有配置在配電控制中心的DMS目前則還難以全部實現這些功能。因此,要實現配電網的智能化,還需要研發適應配電網需求的控制系統模式。本文從以下幾個方面對配電網的智能控制系統模式進行了介紹。

首先對未來配電網的控制系統模式進行了一般性討論。目前,大多數智能配電網應用的控制系統采取集中式或變電站中心式,但許多研究和示范項目正在探索完全分散式架構的性能和優勢,并且假如不需要在配電網層面對全電網的安全穩定性進行協調,那么點對點的局部控制系統將有可能出現可觀的增長。

智能電網的最大新穎性在于:所有孤立的信息系統都將被整合,以實現對配電網的實時數據相關性、預防和校正控制、狀態監測、自動化FILSR、DER的充分參與、主動需求以及儲能系統等進行更好更快的數據分析。當面對一個更加復雜、集成的配電網時,被授權的配電網調度員可利用被集成和過濾的信息對很多可能發生的情況做出快速準確的決策及回應。

文章介紹了集中式配電管理系統的研究現狀,其中包括未來配電管理系統的調度員職責、配電管理系統的主要基本功能和體系結構等。目前市場上多數的DMS仍然是基于SCADA的被動配電系統。但隨著對智能電網項目的投資,DMS已經開始受到挑戰,需要提供具有離線分析和適應主動配電網運行的類似EMS功能的新產品。

最后介紹了基于多代理的分散式控制系統的發展情況。分散式控制系統是成本更低、需要較少通信基礎設施的系統。多代理式(MAS)主動配電網的基本思想基于網絡中負荷與分布式發電機的互動,以及與上級外部電網的互動。對于多代理沒有嚴格的定義,利用MAS,智能電網運行的許多常見功能可以被簡化,以減少大量通信數據饋入中央處理器的需要(如可采取局部的點對點通信)。已經有若干研究項目開始研究MAS作為一種管理分布式發電、虛擬電廠和微電網的方法。

配電控制中心目前需要應對各種新的挑戰,例如,需要整合現有的孤立信息系統,需要進行實時數據的相關性整合、進行自動故障定位隔離和恢復服務、對分布式資源進行集成、滿足主動負荷以及存儲系統的優化運行等。無論是采用集中式或是基于多代理的分散式控制系統,都需要配置智能化的配電管理系統(DMS)。

我國在發展主動配電系統控制模式的過程中,在借鑒相關配電控制技術的相關因素和發展趨勢時,還需要根據我國配電網的實際需求和邊界條件,充分考慮不同配電網智能化控制技術的適用性及其成本效益,提出適應我國配電網智能化發展的適用可行技術模式,這將是我們面臨的新挑戰。

2020年5月28日 14:07
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