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歐洲配電網智能化發(fā)展中的控制技術

2017-08-05
關鍵詞: 微電網 智能配電網

  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(zhí)行器和控制系統(tǒng)的發(fā)展深刻地改變了配電網的控制系統(tǒng)模式,配電網的調度和控制模式朝著越來越主動的方向發(fā)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(fā)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(xù)介紹配電網控制技術、通信技術、規(guī)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(tǒng)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(jié)點規(guī)模比輸電網的節(jié)點規(guī)模多幾個數量級,且配電網節(jié)點的功率(電量)密度又遠低于輸電網節(jié)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(yè)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。現有配電系統(tǒng)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(tǒng)(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(tǒng)(EMS)智能化程度較高。當前智能電能表等局部智能化監(jiān)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(yōu),因此,即使配電網的所有用戶都安裝智能電能表且相關節(jié)點均裝備智能監(jiān)測裝置,也不一定能夠實現配電網全局最優(yōu)的系統(tǒng)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(tài)估計等)。就智能電網的發(fā)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(fā)適應配電網需求的控制系統(tǒng)模式。本文從以下幾個方面對配電網的智能控制系統(tǒng)模式進行了介紹。

  首先對未來配電網的控制系統(tǒng)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(tǒng)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(yōu)勢,并且假如不需要在配電網層面對全電網的安全穩(wěn)定性進行協(xié)調,那么點對點的局部控制系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)監(jiān)測、自動化FILSR、DER的充分參與、主動需求以及儲能系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)的研究現狀,其中包括未來配電管理系統(tǒng)的調度員職責、配電管理系統(tǒng)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(tǒng)。但隨著對智能電網項目的投資,DMS已經開始受到挑戰(zhàn),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(tǒng)的發(fā)展情況。分散式控制系統(tǒng)是成本更低、需要較少通信基礎設施的系統(tǒng)。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(fā)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(fā)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(zhàn),例如,需要整合現有的孤立信息系統(tǒng),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(tǒng)的優(yōu)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(tǒng),都需要配置智能化的配電管理系統(tǒng)(DMS)。

  我國在發(fā)展主動配電系統(tǒng)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(fā)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(fā)展的適用可行技術模式,這將是我們面臨的新挑戰(zhàn)。


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