广东电网有限责任公司河源供电局 广东河源 517000
摘要：主动配电网（Active Distribution Network, ADN）是在低碳经济下能够解决能源大规模并网以及能源高效利用问题的有效方案，同时也对我国整个环境能量优化以及能源结构调整有非常大的帮助。主动配电网不仅能够帮助调整协调多种分布式电源，提升配电网的资产利用率，而且还能满足更加灵活的配电自动化，更加全面的呈现实现电力配置经济可靠的运行方式。据此，本文在简要介绍主动配电网自愈控制技术研究现状的基础上，重点分析了系统故障后如何采用不同的自愈方式实现供电恢复，深入研究在故障恢复时间中电量的最佳划分和调整方案，希望对主动配电网自愈控制技术的发展有所帮助。
关键词：主动配电网；自愈控制技术；优化策略
前言
随着我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，电力网络的主要发展方向也应该转换为“向用户提供高质量、高可靠的电力”。另外，随着国民经济的发展，受体终端对电能的需求与日俱增，与此同时，对供电可靠性也提出了相应要求。尤其是军工、医院等场所，一旦断电将会造成不可估量的损失。而自愈作为主动配电网最为重要的功能之一，在避免故障对系统影响以及提高系统安全性等方面贡献了主要力量。其中主动配电网技术是现行较为广泛的自愈控制技术，不仅包含了故障后系统的自我修复，而且还能满足故障发生之前的感知和诊断能力，较旧时的故障恢复技术有很大的提升。
1 主动配电网自愈控制技术研究现状
自2010年以来，我国在主动配电网自愈领域上确实取得了一定的成就，其中，尤其是孤岛问题的研究，更是有许多专家学者从不同角度进行了分析。例如，徐建源就依据孤岛划分+模型评估修正的分解复合算法求解了调控模型，探究了孤岛功率调节问题；李滨等人研究了随机性DG 与具备一定调节能力的DG 联合运行恢复重要负荷供电，结果显示可控DG 可以预留约30%的容量保障孤岛运行的可靠性。现阶段，主动配电领域的研究重点逐渐转移到主动配电系统的快速自愈技术上，配电自动化技术受到了人们极大的关注。常规的配电自动化技术可以在数分钟之内恢复故障区域的供电，但是仍旧有“自愈空隙”存在，现行技术尚且无法达到秒级或者毫秒级的“无缝衔接”。
2 主动配电网自愈控制技术及优化策略
2.1 主动配电网的自愈恢复供电模式
自愈配电系统的功能主要包括两方面：自我预防和自我恢复。其中，自我预防指的是电网在日常运行中即时进行的实时评估与优化；自我恢复指的是在出现扰动或者系统故障的时候及时对故障进行检测并实施隔离，同时实现供电恢复。
主动配电网的分类同传统配电网相似，分为紧急状态、恢复状态、异常状态、警戒状态和安全状态，不同状态之间的转换如下图所示。但是同传统配电网不同的是，由于主动配电网增加了许多可以调控的资源和方法，其自愈控制技术更加灵活多样。
主动配电网发生停电事故的原因一般有以下两种：其一，电力设备本身存在故障隐患或者经过了违规操作；其二，主动配电网运行方式不合理，致使系统供电能力不足。不同的故障原因需要采取不同的解决方式。对于设备本身的故障需要按时检查监控，也可以在线路上安装检测设备实时监控设备，提前防控设备安全隐患，将可能发生的故障扼杀在摇篮中；如果因为主动配电网运行方式不合理导致不安全运行的情况，则可通过提前采取预防控制措施提高安全裕度。
配电网自愈方式可以分为并网和离网两种方式。其中，并网自愈通过系统备用联络线向相邻的馈线转移负电荷，进而恢复非故障停电负荷的供电；而离网自愈方式是基于非故障区域的DG 孤岛运行支撑能力，或者微电网独立运行的方式恢复供电。但是使用并网恢复运行模式，恢复容量较大，一般可以满足停电区域的全部供电恢复。主动配电网的并网与离网自愈方式如下图所示。
2.2 主动配电网自愈运行模式的切换条件及过程
2.2.1 并网转离网运行条件和控制过程
相比于并网，并网转离网的切换过程要复杂的多，尤其是在出现非计划离网状况时，切换过程则更为复杂。产生这种复杂状况的原因有两方面：一方面是因为离网之前系统的运行状况并不确定，切换时极易发生各种不可预料的状况；另一方面由于离网调控本身就易发生各种状况，控制难度也相对较高。因此，在并网转离网的过程中可以采取以下控制策略：
首先，离网系统内部分布式电源与负荷功率能够基本保持一致的情况。如果主动配电网发生永久性故障之后，系统出现非计划离网运行状况，系统会系统瞬时离网导致该区域失去调频调压能力，为了实现系统的运行，需要重新指定系统内部的功率平衡。一般情况，会将具备有较大功率的燃气轮机、柴油发电机等作为离网系统的主要电源，但是由于现阶段使用的主动配电网规模较小，且系统中各电源多通过电力电子装置接入，不具备较大的惯性无法采取这种方式。因此对于选定为主电源的分布式电源来说，只需要将其从原来的 PQ 控制模式转变为 V/f 控制策略即可实现并网转离网的切换。
其次，离网系统内部分布式电源出力大于负荷功率需求。这种现象多发生在风速较大但负荷水平较低的夜间，或者光照强度较大负荷水平较低的正午时段。在这种情况下，离网系统应该主动采取措施，降低分布式电源的功率输出，以保证系统的电能。具体措施可以控制光伏装置不再以最大功率跟踪；改变主动式光伏的迎向面角度；减小双馈风力发电机组的输出扭矩等。如果功率调整仍然不能降低过大的功率，这时可以采用切离部分随机电源的方式，以保证离网系统电压频率保持正常。
2.2.2 离网转并网运行条件及控制过程
离网系统同期并网需要满足以下两个基本原则：其一，公共连接开关闭合时，应尽量降低所有可能对配电网造成冲击的电流，同时将离网系统内部的冲击电流限定在系统规定的范围内；其二，保证离网暂态系统的维持时间尽量短，以保证离网系统在并网过程中不会对主动配电网产生过大
的网侧扰动。同时又因为冲击电流的大小由离网系统和主动配电网的电压差以及两个系统之间的等效阻抗决定，所以减小电压差也就可以调整离网系统的参数，具体步骤可分为四步：
首先，当离网系统接收到并网命令时，EMS系统将自动检测离网系统与主动配电网侧的运行是否正常；
其次，在运行正常的前提下，可以通过预同步控制将PCC处的离网系统侧的电压增幅以及相角预同步等矫正到预同步PCC处的离网系统侧一致的情况；
接下来，经过预同步校正调整控制之后，PCC两端的电压幅值和频率等相关参数满足同期并网标准后，EMS端就会向并网开关发出合闸信号；
最后，合闸完成后，微型燃气机、发电机等设备切换回PQ控制模式，储能装置切换为充电模式，离网系统恢复并网模式运行。
3 结语
主动配电网自愈控制技术的基本要求可以概括为四方面：首先，在保证主要负荷的前提下尽可能的满足多个用电器的用电需求，并且尽可能的延长供电时间；其次，自愈优化实现尽可能长的开关使用寿命，节省运维成本；再次，保证区域供电均衡；最后，尽可能的提升供电系统的自愈恢复限度，保障安全运行的周期，防止故障再次发生。本文在此基础上重点分析了系统故障后如何采用不同的自愈方式实现供电恢复，文笔浅薄，不足之处请各位专家学者不吝赐教。
参考文献：
[1] 杨丽君，吕雪姣，李丹等．基于多代理系统的主动配电网多故障动态修复策略研究[J]．中国电机工程学报, 2017, 37(23)：6855-6865+7076．
[2] 张跃，杨汾艳，曾杰，等．主动配电网的分布式电源优化规划方案研究[J]．电力系统保护与控制, 2015, 43(15)：67-72.
[3] 王旭东，林济铿．基于分支定界的含分布式发电配网孤岛划分[J]．中国电机工程学报, 2011, 31(7)：16-20．
论文作者:包小兵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
标签：主动论文; 系统论文; 配电网论文; 故障论文; 方式论文; 分布式论文; 电源论文; 《基层建设》2018年第33期论文;