电网自愈控制的优化方案

电网自愈控制（Self-Healing Control，SHC）通过共享和调用一切可用电网资源，实时预测电网存在的各种安全隐患和即将发生的扰动事件，采取配电网在正常运行下的优化控制策略和非正常情况下的预防校正、紧急恢复、检修维护等控制策略，使得电网尽快从非正常运行状态转化为正常运行状态，从而应对电网可能发生的各种事件及组合，防止或遏制电力供应的重大干扰，以减少配电网运行时的人为干预，降低配电网经受扰动或故障时对电网和用户的影响，具有正常运行时，有选择性、有目的地进行优化控制，改善电网运行性能，提高电网稳定裕度和抵御扰动的能力；把预防控制作为主要控制手段，及时发现、诊断和消除故障隐患；具有故障情况下维持系统连续运行的能力，不造成系统运行损失，并且通过自治修复功能从故障中恢复。

电网自愈控制涵盖了自动控制、继电保护、计算机和软件、应用数学等领域的很多新技术、新进展，是一种集成了软件和智能装置的综合控制技术，其基本组成包括基于自愈理论的高级可视化实时预测和快速仿真软件工具、坚强而灵活的电网物理架构、分布而相互协调的智能装置和设备，标准且一体化的智能配调中心。特别地，要实现电网的自愈控制，至少需要满足如下条件。

（1）具备各种智能化的开关设备和输配电设备

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，提供网络化远动接口；输配电设备应具有故障自动检测与识别功能，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地具有遥信、遥测、遥控、遥调和遥视等“五遥”功能。

（2）电网系统具有灵活可靠的拓扑

坚强的物理架构是电网进行自愈的物理基础，适应是自愈控制的基本原则之一。智能电网中，输电网必须形成多回路输电形式，配电网要实现“手拉手供电”，网络当中要兼容分布式发电、可再生能源和储能装置，并能灵活调度。同时，网架结构要灵活、坚强、可靠，既能实现正常运行下的拓扑优化，又能实现故障控制中的拓扑快速重构。

（3）可靠的通信网络

智能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。

（4）自动化处理软件系统

要实现电网的自愈，离不开自动化软件处理系统，这需要最终嵌入到监控中心系统来实现。届时，将会在很大程度上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砝码。其具有以下主要优点：连续实时预测系统状态、实时系统状态评估、算法的自适应、实时优化和自愈控制、系统的整体性和统一性、可实现巨大的经济价值和社会效益。

电网自愈的控制原则是不间断供电，从不间断供电角度看，电网安全控制有4种结果：避免故障发生、故障后不失去负荷、故障后失去部分负荷、故障后电网瘫痪，如图3-1所示。

电网自愈的目标：首先，要通过配电网运行优化预防校正控制，来避免故障发生；其次，如果故障发生，通过紧急恢复控制和维护控制，使得故障后不失去负荷或失去尽可能少的负荷。如果发生了电网连锁瘫痪事故，意味着电网自愈控制失败。

图3-1 电网安全控制区域

从控制逻辑和结构设计上，电网自愈控制坚持3项基本原则，才能有效地解决电网自愈整体与局部，及时性的要求，即

1）分布自治原则：电网的广域性和动态过程的快速性要求控制保护装备必须具有分布自治性，如此才能满足及时控制的要求。(www.xing528.com)

2）广域协调原则：电网安全具有全局性，控制手段具有局部性，控制需要解决全局与局部的协调问题；电网的动态变化与发展过程具有快速性，电网全局控制方案的形成具有慢速性，控制需要解决快速与慢速的协调问题。

3）工况适应原则：控制方案适应变化是控制有效的基础，适应控制必须以测量为基础，要求工况评价和控制方案具有智能。

另外，电网自愈控制需要将电网的运行分成常用的5种状态，再根据5种状态的相互转换关系，划分成4种控制手段。如图3-2所示，电网运行5种状态为

1）正常状态：在保护和控制装置局部功能正确执行的条件下，如果故障发生，电网能够维持正常运行的状态。

2）脆弱状态：如果故障发生，即使保护和控制装置的局部功能正确执行，电网也将失去负荷的状态。

3）故障状态：故障正在发生的状态。

图3-2 电网自愈控制的状态与控制

4）故障后状态：故障发生后达到新的平衡状态，此状态还能维持电网的正常运行或者丢失一部分负荷；电网瘫痪则是极端恶化的故障后状态。

5）优化状态：通过优化控制，使电网具有更大安全裕度的正常状态。

对应于上述5种状态，电网自愈控制包括4种基本控制：

1）预防控制：使电网从脆弱状态回到正常状态的控制。

2）紧急控制：使电网从故障状态回到正常状态的控制，必须具有快速、及时性。

3）恢复控制：使电网从故障后状态回到正常状态的控制。

4）优化控制：正常状态下，使电网具有更大安全裕度的控制。