智能配电网优化调度设计及关键技术黄健

黄健

摘要：配电网是电力负荷与大电网的中间环节，智能电网的发展需要配电网优化调度。分布式发电，冷、热、电联产等多种供能方式及微电网以不同的并网方式接入配电网运行。各种大容量动态负荷如电动汽车充放电设施、电动机、空调的接入改变了配电网的运行特性，影响了供电可靠性和电能质量。早些年来，国内外学者对输电网进行了智能调度的研究，关注安全稳定运行、风险防御等内容。

关键词：智能配电网；优化系统；关键技术

1.智能调度的基础

1．1配电网态势感知

配电网态势感知过程分为态势要素采集、多源信息融合、配电网态势预测3个阶段。态势要素采集是获取被感知对象中的重要线索或元素。主要依赖配电网的传感器、测量装置、监控系统等实现。传统配电网包含的元素较少，测量手段简陋，数据量较小，而近些年兴起的主动配电网元素丰富，发电种类、负荷类型划分更加精细。配电网新元素的出现，态势要素采集范围得到不断扩展，包括分布式电源、用户电量、主要配电设备以及可控负荷监测等，还包括与发电和用能相关的气象、环境等影响因素。感知结果为配电网预测、趋势分析做准备。涉及的业务系统有配电自动化管理系统、电动汽车管理系统、用电信息系统、负荷控制系统等，这就需要对多源海量数据信息进行融合和处理。针对配电网不同的量测或控制系统，生成的数据类型和表征的信息特征也不同。有表征配电网运行状态的数据采集与监控数据，有表征配电网设备状态的状态监测数据，有用于营销的计量数据等，这些数据通过信息交换总线可以有机的融合到一起，实现多源信息融合。一方面可以解决单种配电网量测配置不足，另一方面冗余的量测数据可以用来实现配电网状态估计。

1．2配电网运行趋势分析

配电网运行趋势分析主要是根据配电网当前的运行状态，考虑电网电源、负荷、运行方式以及外部环境可能发生的变化，预测配电网的运行趋势和未来状态，为调度员提供决策参考。不同层面给出智能配电网运行趋势分析的对象及递进关系。主要包括设备状态分析、馈线断面分析和系统运行状态分析，前者分析结果是后者分析的基础。第一设备状态分析。跟踪配电网设备当前运行状况，通过态势感知、参数辨识和状态分析得到设备运行状态趋势。第二馈线断面分析。根据馈线实时监测和负荷预测结果分析馈线现在和未来的运行断面信息。第三根据配电网系统层面的状态估计和安全分析，预测其未来可能的运行状况，以便及早采取措施。

2.智能配电网优化调度关键技术

2.1全局优化调度技术

全局优化目标的构建结合每个时间尺度重点关注的调度业务，确定全局优化在各时间尺度的优化目标以及优化手段。从时间尺度和空间尺度上，全局优化将指标体系、调度模式、网络优化、分布式电源优化、负荷优化进行有机的结合，以使通过全局优化提升配电网的智能、高效运行。通过研究智能配电网各类调度资源协调优化调度技术，随机事件并发情况下配电网可调资源协调优化调度技术以及大面积突发事件冲击下配电网可调资源多级协同调度技术，使得智能配电网综合优化调度系统能够更好地利用智能配电网中的各类调度资源，在优化目标、空间尺度、时间尺度上优化调整，实现更经济、高效和安全地提高智能配电网的运行效率，提高故障处理能力及应急响应调度技术，形成了“长期—中长期—短期—超短期—实时”的多阶段递进式调度策略。

2.1.1短期优化调度策略

短期优化调度主要针对太阳能光伏发电、电动汽车充放电、以及其它不同性质的负荷用电特性具有明显的规律，负荷用电具有错时特性，以及临时检修和保电需求制定智能配电网次日的多时段调度方案，获得电源和负荷资源的可调度量，形成多时段网络运行方式。具体调度策略为：第一以次日负荷侧的用电需量和电源侧的电力供应量及其可调度量为边界条件进行优化；第二日前优化调度方案主要考虑实现经济运行和提高电压质量，并且以满足电压质量为基本条件，实现智能配电网的经济运行；第三具有太阳能光伏发电的电网，利用太阳能光伏发电出力与负荷用电需求的一致性平衡能量；第四以避免设备频繁动作为前提条件进行优化；第五当存在临时检修时，需要考虑临时停电需求制定日前优化运行方式；当存在临时保电时，需要考虑临时保电需求制定日前优化运行方式。

2.1.2超短期/实时优化调度策略

超短期/实时优化调度主要针对配电馈线中随时会出现各种形式的功率波动，分布式电源出力间歇性变化，验证次日多时段网络运行方式，制定多时段调度计划的调整方案，并形成可控电源和负荷的控制方案。同时当配电网中发生故障时，为健全区域恢复供电提供调度方案。具体调度策略为：第一利用可控分布式电源和储能装置进行配合实现能量的平衡。第二当不能保证所有负荷都获得供电时，可以甩掉部分不重要的负荷以满足能量平衡需求。第四优先采用可控电源为失电负荷供。第四为提高可靠性，可以转移重要程度较低的负荷到其它馈线，以释放馈线容量和保障重要负荷的供电可靠性。

2.2智能配电网高效运行评估技术

智能配电网综合优化调度系统可以对于配电网的运行效率进行有效评估。按照确定边界条件、明确服务对象、明确高效运行目标、确定研究方法、选择基本指标、扩充相关指标等流程，结合专家意见，构建了包括安全性、可靠性、经济性、优质性和智能性等18个子类、4个层次共60个单项指标。在此基础上属性数学为理论依据，提出基于最大熵原理的智能配电网高效性评估属性区间识别模型和高效性劣化指标分析方法作为智能配电网高效运行评估方法和手段。

3.智能配电网综合优化系统

智能配电网综合优化系统是优化调度高级应用的实现。该系统按照IEC61970的标准进行配电网信息建模，遵从IEC61968的交互规范并实现与外部系统（上级调度系统、营销管理系统、配电网生产管理系统等）的互联，可以实时显示并计算电网的运行状态指标。智能配电网综合优化系统由基础支撑层、应用层和高级应用层组成三层软件框架。基础支撑层完成配电网的建模及模型拼接、拓扑、潮流计算等功能；应用层由智能配电网新能源优化调度模块、网络优化调度模块、多样性负荷优化调度模块和电网运行状态评估模块组成；高级应用层完成配电网的分布式电源—配电网络—负荷的协调调度功能。根据调度模式所确定的调度目标分解为新电源、网络和负荷的子调度目标，下发给应用层的对应模块。应用层的3个模块根据调度目标给出具体的调度策略，下发调度执行层完成对相应对象的调度，由评估模块对电网的运行状态进行实时评估，并对调度后配电网络的改善水平给出量化评估。

4.结语

到目前为止，智能配电网优化还处于学术界研究领域，其核心的技术包括数据融合技术、数据挖掘技术、模式识别技术等还有待于突破，尤其是对智能配电网预测的研究尚处于起步阶段。如何将各种态势感知技术进行整合，并与态势利导相配合，实现功能一体化是有效实施的关键。智能配电网态势感知和态势利导技术有助于实现对配电网运行态势的全面准确把握，并为复杂配电网智能调度控制提供有力支撑。

参考文献：

［1］陈星莺，陈楷，刘健，等．配电网智能调度模式及关键技术［J］．电力系统自动化，2014．

［2］王守相，梁栋，葛磊蛟．智能配电网态势感知和态势利导关键技术［J］．电力系统自动化，2014.

［3］赵波，王财胜，周金辉，等．主动配电网现状与未来发展［J］．电力系统自动化2014.

［4］尤毅，刘东，于文鹏，等．主动配电网技术及其进展［J］．电力系统自动化，2014.