1 引言

目前智能电网建设正处在初始阶段。由于不同国家的经济与发展条件的不同，各国都结合本国的特点来规划和发展智能电网，因此其发展重点和步骤也不相同。欧美等发达国家的电力工业已步入成熟期，过去电力投资相对较少。但近年的大停电事故使政府对电网安全可靠运行重新予以重视。同时为了最有效地利用资源，这些国家更多地从市场、安全、电能质量和环境等方面出发，重点强调信息技术与电网的结合及基于信息的业务重整。许多研究侧重从用户端来考虑智能电网的功能，来建立一个高效、安全、环保、灵活和互动的智能电网。

美国的智能电网突出可再生能源和新技术应用，并力求将分散的智能电网集结成全国性的先进电力网络，实现全国范围内的发输配和用电系统的优化运行和管理，同时进一步考虑与加拿大、墨西哥等地电网互联和优化合作。

我国目前已经在很多方面的研究成果已经为发展智能电网奠定了一定的基础。在控制系统新技术方面，国家“973计划”项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”研究人员开展了基于智能和专家系统的电力系统故障诊断和恢复控制技术研究，成功开发电网在线运行可靠性评估、预警和决策支持系统平台，为新的智能化电网运行控制开发提供了系统的研发平台。

配电网自愈能力的高低直接影响电网对用户的供电质量。智能配电网自愈控制技术是智能配电网核心的控制技术之一，旨在实现配电网自愈。自愈能力作为保证电网可靠、优质供电的关键功能，是智能电网技术研究的重点。目前，关于智能配电线路的研究项目及相关课题在全国各大电力公司及高校正如火如荼的开展。

2 配电网自愈理论

2.1 配电网自愈概念

电网的自愈功能是指其在无需或仅需少量的人为干预的情况下，利用先进的监控手段对电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并采取预防性的控制手段，及时发现、快速诊断、快速调整或消除故障隐患；在故障发生时能够快速隔离故障、自我恢复，不影响用户的正常供电或将影响降至最小。配电网自愈的控制原则是不间断供电，目标是：首先，要通过配电网运行优化和预防校正控制，来避免故障发生；其次，如果故障发生，通过紧急恢复控制和检修维护控制，使得故障后不失去负荷或失去尽可能少的负荷。

2.2 实现配电网自愈控制的意义

配电网自愈控制的重要意义包括：

（1）是应对以下需求的有效解决方案：

①负荷的持续增长；

②市场驱动下的电网运行环境；

③智能装置和设备的大量应用；

④高供电可靠性；

⑤电网快速响应；

⑥分布式电源大量接入配电网；

⑦需求侧管理及其响应。

（2）是预防和避免大停电事故发生的有效控制手段，因为以往的一些大停电事故具有以下共同特征：

①对电力系统运行状态和条件的识别不够；

②缺乏决策支持手段；

③稳态运行超出系统极限；

④缺乏及时的控制；

⑤保护设置不正确；

⑥对电压和暂态稳定问题进行控制来避免连锁故障。

而配电网自愈控制也正是预防大停电事故发生有效控制方式。

2.3  对实现配电线路自愈控制的要求

对配电线路实现自愈控制，通常由以下要求：

（1）具备各种智能化的开关设备和配电终端设备配电网中的智能开关设备具有高性能、高可靠性、免维护、硬件软件化特点和在线监测、功能自适应、自诊断等功能。能够提供可靠的不间断电源，满足户外工作环境和电磁兼容性要求，支持多种通信方式和通信协议，具有远程维护、诊断和自诊断功能。开关设备和配电终端设备有选择性、适应地具有遥信、遥测、遥控、和遥调等“四遥”功能。

（2）智能配电网自愈控制是通过在控制或调度中心自适应地在线、实时、连续分析和远方遥控实现的，要求配电通信网络必须可靠，要考虑主通信网络瘫痪情况下的备用通信网络或备用通信方案。同时，还要求通信速度要快，信息处理能力要强。

（3）实现配电网的自愈，需要拥有先进的自动化软件处理系统，最终嵌入到配调监控中心系统来实现，提高配电网的整体自动化水平、优化能力和自愈控制能力，为配电网的智能化增加有力的祛码，具有以下主要优点：

①连续实时预测系统状态；

②实时系统状态评估；

③算法的自适应；

④实时优化和自愈控制；

⑤系统的整体性和统一性；

⑥巨大的经济价值和社会效益。

（4）可靠的通信网络。

（5）自动化处理软件系统。

2.4 对智能配电线路自愈控制技术的相关评估

对配电线路自愈控制技术进行可靠、有效的质量评估，应在其评估过程当中充分考虑到对配电线路进行安全评估、设备状态评估、电网脆弱性评估、电网风险评估以及上网电价适应性评估，以尽可能的反映电网的实际情况，为电网预警/分析以及自愈决策提供参考。

配电线路的安全评估。配电线路的安全评估主要包括配电网的静态安全评估和动态安全评估。网静态安全评估和电网动态安全评估。以应对目前配电线路中分布式电源的接入，电力系统结构和运行方式日趋复杂，故障引起的系统失稳的影响范围更广的复杂状况。

设备状态评估。设备状态评估可根据设备运行参数的变化而不断实时更新评估结果，量化设备的状态，使评估结果能够随设备、线路的改造而自我更新和完善，为分析设备的安全状况和电力系统的可能故障率及变化趋势起到一个长期动态而有效的指导作用。

风险评估。风险评估就是对配电网进行风险定量评估和管理，以便从可控因素入手降低风险，是智能配电网不可或缺的分析方法和评估手段。

3 配电线路的关键技术

配电线路在自愈功能的实现，涉及多种技术的综合应用。首先一次网架的设计应该更加灵活、合理，并应用快速断路器、故障电流限制器等新设备；在配电线路的二次系统当中，还要应用到广域保护、自适应保护实现就地快速故障隔离，以及实时在线监测故障并快速自愈操作。同时集先进的通信、遥感、仿真分析等技术都是自愈技术的基础要素。再此基础之上，有关技术如下：

（1）传感器技术

无线传感器网络具有集成化、微型化、网络化、智能化的特征，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地感知和采集网络分布区域内监测对象的信息，并传送给观测者，常应用于远程抄表、负荷预测、变电站自动化、配电网继电保护、配电线路故障定位、输电线路实时监测与预警等方面，提高了电力系统的运行效率。

（2）红外检测技术

红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，给电力系统电气设备状态检测提供了一种先进手段，确保电网能够运行的安全、稳定、可靠。因此红外监测技术将是其在智能电网中应用的发展趋势。

（3）智能配电网保护装置控制保护技术

智能配电网因为其系统结构的复杂性使其在运行时难免出现一些故障、问题，这些故障、问题必然会影响用户的用电体验。如果情况严重的话还可能损害智能配电网自身。针对这样的情况，就必须通过措施加强对智能配电网自身的保护控制。该技术的诞生正是为了应对上述问题，确保智能配电网系统的安全与可靠。除此以外，还可以实现整个网络内信息的安全，实现多方面协调综合控制保护。

（4）微网技术

微网是指接有分布式电源得配电子系统，按照之前预先设计好的供电孤岛，拥有可以在脱离主网系统独立运行得特点。

（5）柔性配电技术

所谓柔性配电技术就是柔性交流输电技术在配电线路当中进行应用得延伸，所应用到的设备包括：无功发生器、静止同步补偿器、有源电力滤波器、固态断路器以及固态负荷转移开关等其它相关设备。提高故障切除和负荷转移的速度，从而缩短故障隔离所需要得时间，提高提高故障自愈效率，实现无缝自愈，从而能够保证配电线路中的重要负荷和敏感负荷得供电不受影响，改善供电质量。

（6）无线通信技术

无线通信具有易于安装、成本低廉、抗自然灾害能力较强等有点，适用于间断的、突发性的或者频繁得、少量的数据传输，同时也适用于偶尔的大数据传输。无线通信网络按照性质得不同可以划分为无线公用网络和无限专用网络。目前的无限公用网络主要有GPES/CDMA/3G/4G技术，无线专用网络主要有窄带数据电台、扩频电台、宽带无线通信技术等形式。

4 配电线路自愈技术研究的建议

配电线路得自愈控制技术是智能配电网得免疫系统，在配电网络当中具有重要地位。在我国，绝大多数的电力用户遭受停电都是由于配电线路中出现故障或问题导致的，智能配电网作为未来配电网路发展方向得代表，实现自愈控制的功能应在于减少停电、提高供电质量、为用户提供优质电力从而为社会带来较好得社会效益。所以，应当结合我国目前所处的实际情况，对智能配电线路开展相应的研究和应用。保证配电线路的安全、可靠、高效运行，做到有效降低线路中出现问题及故障的几率。随着人们目前对配电线路故障自愈控制技术认识得不断深入。

5 应用范例

    南方电网公司通过承担的国家“863计划”中的“智能配电网自愈技术研究与开发”项目，成功地将分布式电源与储能技术、自愈控制技术、现场验证及测试技术以及其它多种相关技术集为一体，依靠广东珠三角经济，建成示范工程。在工程中采用每段配电线路中的智能终端与配电网主站相配合的方式，将示范区得配网用户的平均故障停电时间由近9个小时缩短为5分钟多，效果明显改善。区内用户的供电可靠性指标得到提升，接近100%。在示范工程完工以后，可对故障线路分支与故障点进行直接定位，缩短了故障区段的定位时间。平均停电时间也由此缩小为原来的一半。通过配电网的闭环运行，实现就地隔离故障和恢复非故障区段的供电，使停电范围减少了原来的2/3以上，并且在短时间内完成配电网路重构，进而实现配电线路的优化运行。

作者简介

王琨华 （1990-） 硕士研究生 研究方向：智能配电网技术