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)無法照搬輸電網(wǎng)的現(xiàn)有技術(shù)。在歐洲配電網(wǎng)的智能化進(jìn)程中，經(jīng)濟(jì)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(wǎng)的控制系統(tǒng)模式，配電網(wǎng)的調(diào)度和控制模式朝著越來越主動的方向發(fā)展。

歐洲配電網(wǎng)智能化系列專題已經(jīng)介紹了歐洲配電網(wǎng)智能化發(fā)展的驅(qū)動力和需求分析、應(yīng)用場景，以及功能及其標(biāo)準(zhǔn)化工作，在此基礎(chǔ)上，將繼續(xù)介紹配電網(wǎng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、規(guī)劃技術(shù)和數(shù)據(jù)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)實現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)。本篇注重控制系統(tǒng)模式，下篇注重控制對象及控制內(nèi)容。

配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)的最大差異在于，配電網(wǎng)的節(jié)點規(guī)模比輸電網(wǎng)的節(jié)點規(guī)模多幾個數(shù)量級，且配電網(wǎng)節(jié)點的功率(電量)密度又遠(yuǎn)低于輸電網(wǎng)節(jié)點的功率(電量)密度，如果直接采用輸電網(wǎng)現(xiàn)成的智能化技術(shù)(如輸電網(wǎng)的集中調(diào)度及相應(yīng)的保護(hù)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法接受的，因此，實施配電網(wǎng)智能化的技術(shù)路線，需要根據(jù)用戶的可靠性需求以及配電網(wǎng)運營企業(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(diào)度模式?，F(xiàn)有配電系統(tǒng)大都只有部分線路和配變實現(xiàn)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(wǎng)上的所有線路和變電站均已實現(xiàn)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(dāng)前智能電能表等局部智能化監(jiān)測設(shè)備日益普及，但由于配電網(wǎng)量大面廣的分布式結(jié)構(gòu)，難以做到“全局”最優(yōu)，因此，即使配電網(wǎng)的所有用戶都安裝智能電能表且相關(guān)節(jié)點均裝備智能監(jiān)測裝置，也不一定能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)全局最優(yōu)的系統(tǒng)級智能化。

無論從技術(shù)上還是從經(jīng)濟(jì)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(xiàn)輸電網(wǎng)層次EMS的某些典型常用功能，但現(xiàn)有配置在配電控制中心的DMS目前則還難以全部實現(xiàn)這些功能。因此，要實現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化，還需要研發(fā)適應(yīng)配電網(wǎng)需求的控制系統(tǒng)模式。本文從以下幾個方面對配電網(wǎng)的智能控制系統(tǒng)模式進(jìn)行了介紹。

首先對未來配電網(wǎng)的控制系統(tǒng)模式進(jìn)行了一般性討論。目前，大多數(shù)智能配電網(wǎng)應(yīng)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(gòu)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(wěn)定性進(jìn)行協(xié)調(diào)，那么點對點的局部控制系統(tǒng)將有可能出現(xiàn)可觀的增長。

智能電網(wǎng)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(xiàn)對配電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)相關(guān)性、預(yù)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(jìn)行更好更快的數(shù)據(jù)分析。當(dāng)面對一個更加復(fù)雜、集成的配電網(wǎng)時，被授權(quán)的配電網(wǎng)調(diào)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(zhǔn)確的決策及回應(yīng)。

文章介紹了集中式配電管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，其中包括未來配電管理系統(tǒng)的調(diào)度員職責(zé)、配電管理系統(tǒng)的主要基本功能和體系結(jié)構(gòu)等。目前市場上多數(shù)的DMS仍然是基于SCADA的被動配電系統(tǒng)。但隨著對智能電網(wǎng)項目的投資，DMS已經(jīng)開始受到挑戰(zhàn)，需要提供具有離線分析和適應(yīng)主動配電網(wǎng)運行的類似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(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(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)。多代理式(MAS)主動配電網(wǎng)的基本思想基于網(wǎng)絡(luò)中負(fù)荷與分布式發(fā)電機(jī)的互動，以及與上級外部電網(wǎng)的互動。對于多代理沒有嚴(yán)格的定義，利用MAS，智能電網(wǎng)運行的許多常見功能可以被簡化，以減少大量通信數(shù)據(jù)饋入中央處理器的需要(如可采取局部的點對點通信)。已經(jīng)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(wǎng)的方法。

配電控制中心目前需要應(yīng)對各種新的挑戰(zhàn)，例如，需要整合現(xiàn)有的孤立信息系統(tǒng)，需要進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的相關(guān)性整合、進(jìn)行自動故障定位隔離和恢復(fù)服務(wù)、對分布式資源進(jìn)行集成、滿足主動負(fù)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(guān)配電控制技術(shù)的相關(guān)因素和發(fā)展趨勢時，還需要根據(jù)我國配電網(wǎng)的實際需求和邊界條件，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(yīng)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(zhàn)。