歐洲配電網(wǎng)智能化發(fā)展中的控制技術(shù)

由于輸配電網(wǎng)之間存在較大的差異，智能配電網(wǎng)的控制技術(shù)無(wú)法照搬輸電網(wǎng)的現有技術(shù)。在歐洲配電網(wǎng)的智能化進(jìn)程中，經(jīng)濟適用的傳感器、執行器和控制系統的發(fā)展深刻地改變了配電網(wǎng)的控制系統模式，配電網(wǎng)的調度和控制模式朝著(zhù)越來(lái)越主動(dòng)的方向發(fā)展。

歐洲配電網(wǎng)智能化系列專(zhuān)題已經(jīng)介紹了歐洲配電網(wǎng)智能化發(fā)展的驅動(dòng)力和需求分析、應用場(chǎng)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(wǎng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、規劃技術(shù)和數據倉庫技術(shù)等相關(guān)智能化技術(shù)的進(jìn)展情況，這些技術(shù)是配電網(wǎng)實(shí)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(wǎng)與輸電網(wǎng)的最大差異在于，配電網(wǎng)的節點(diǎn)規模比輸電網(wǎng)的節點(diǎn)規模多幾個(gè)數量級，且配電網(wǎng)節點(diǎn)的功率(電量)密度又遠低于輸電網(wǎng)節點(diǎn)的功率(電量)密度，如果直接采用輸電網(wǎng)現成的智能化技術(shù)(如輸電網(wǎng)的集中調度及相應的保護控制技術(shù)等)，以及像輸電網(wǎng)一樣進(jìn)行信息全采集，配電網(wǎng)的智能化改造成本將是無(wú)法接受的，因此，實(shí)施配電網(wǎng)智能化的技術(shù)路線(xiàn)，需要根據用戶(hù)的可靠性需求以及配電網(wǎng)運營(yíng)企業(yè)的投資能力綜合考慮。

配電網(wǎng)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(xiàn)路和配變實(shí)現了自動(dòng)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(wǎng)上的所有線(xiàn)路和變電站均已實(shí)現了自動(dòng)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(wǎng)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(wǎng)的所有用戶(hù)都安裝智能電能表且相關(guān)節點(diǎn)均裝備智能監測裝置，也不一定能夠實(shí)現配電網(wǎng)全局最優(yōu)的系統級智能化。

無(wú)論從技術(shù)上還是從經(jīng)濟上，DMS都不宜直接套用EMS層次的一些技術(shù)(如狀態(tài)估計等)。就智能電網(wǎng)的發(fā)展需求而言，DMS將有可能逐步再現輸電網(wǎng)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(shí)現這些功能。因此，要實(shí)現配電網(wǎng)的智能化，還需要研發(fā)適應配電網(wǎng)需求的控制系統模式。本文從以下幾個(gè)方面對配電網(wǎng)的智能控制系統模式進(jìn)行了介紹。

首先對未來(lái)配電網(wǎng)的控制系統模式進(jìn)行了一般性討論。目前，大多數智能配電網(wǎng)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(yōu)勢，并且假如不需要在配電網(wǎng)層面對全電網(wǎng)的安全穩定性進(jìn)行協(xié)調，那么點(diǎn)對點(diǎn)的局部控制系統將有可能出現可觀(guān)的增長(cháng)。

智能電網(wǎng)的最大新穎性在于：所有孤立的信息系統都將被整合，以實(shí)現對配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數據相關(guān)性、預防和校正控制、狀態(tài)監測、自動(dòng)化FILSR、DER的充分參與、主動(dòng)需求以及儲能系統等進(jìn)行更好更快的數據分析。當面對一個(gè)更加復雜、集成的配電網(wǎng)時(shí)，被授權的配電網(wǎng)調度員可利用被集成和過(guò)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的研究現狀，其中包括未來(lái)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(chǎng)上多數的DMS仍然是基于SCADA的被動(dòng)配電系統。但隨著(zhù)對智能電網(wǎng)項目的投資，DMS已經(jīng)開(kāi)始受到挑戰，需要提供具有離線(xiàn)分析和適應主動(dòng)配電網(wǎng)運行的類(lèi)似EMS功能的新產(chǎn)品。

最后介紹了基于多代理的分散式控制系統的發(fā)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(dòng)配電網(wǎng)的基本思想基于網(wǎng)絡(luò )中負荷與分布式發(fā)電機的互動(dòng)，以及與上級外部電網(wǎng)的互動(dòng)。對于多代理沒(méi)有嚴格的定義，利用MAS，智能電網(wǎng)運行的許多常見(jiàn)功能可以被簡(jiǎn)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(diǎn)對點(diǎn)通信)。已經(jīng)有若干研究項目開(kāi)始研究MAS作為一種管理分布式發(fā)電、虛擬電廠(chǎng)和微電網(wǎng)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(jìn)行實(shí)時(shí)數據的相關(guān)性整合、進(jìn)行自動(dòng)故障定位隔離和恢復服務(wù)、對分布式資源進(jìn)行集成、滿(mǎn)足主動(dòng)負荷以及存儲系統的優(yōu)化運行等。無(wú)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(fā)展主動(dòng)配電系統控制模式的過(guò)程中，在借鑒相關(guān)配電控制技術(shù)的相關(guān)因素和發(fā)展趨勢時(shí)，還需要根據我國配電網(wǎng)的實(shí)際需求和邊界條件，充分考慮不同配電網(wǎng)智能化控制技術(shù)的適用性及其成本效益，提出適應我國配電網(wǎng)智能化發(fā)展的適用可行技術(shù)模式，這將是我們面臨的新挑戰。