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摘要：配电网的自愈能力作为保证电网可靠、优质供电的关键功能，是智能配电网技术研究的重点。近些年来，总结几次大停电的经验教训，很多专家就提高大型输电网的自愈能力，进而提高电网的安全稳定水平进行了大量的研究，取得了一系列研究成果；而对配电网自愈能力的研究相对较少。配电网直接面向用户，其自愈能力的高低直接影响电网对用户的供电质量。因此有必要提出一种配电网自愈控制技术的评价体系。本文介绍了配电网自愈技术的基本概念、和配电网自愈控制技术的评价体系。
关键词: 新形势下；智能配电网；自愈技术；评价体系
Abstract: distribution network self-healing ability as the key functions of grid to ensure reliable, high-quality power supply, is the focus of intelligence research of distribution network technology. In recent years, summarizes several blackouts lessons, many experts on the improvement of the large transmission network self-healing ability, and improve the level of the system security and stability made a lot of research, made a series of research results; and the study of self-healing capability of distribution network is relatively less. Distribution network directly to consumers, the self-healing capability directly influences the quality of power supply to user network. Therefore, it is necessary to put forward a self-healing network control technology evaluation system. This paper introduces the basic concept, self-healing technology of distribution network and distribution network self-healing control technology evaluation system.
Keyword: the new situation; intelligent distribution network self-healing technology; evaluation system;
中图分类号： TM642 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
一 配电网自愈技术基本概念
电网的自愈[1]（Self Healing）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，实现快速复电，而不影响用户的正常供电或将影响降至最小。就像人体的免疫功能一样，自愈功能使配电网能够抵御并缓解电网内部和外部的各种危害（故障），保证电网的安全稳定运行和用户的供电质量。
配电网自愈能力是配电网的自我预防、自我恢复的能力，这种能力来源于对电网重要参数的监测和有效的控制策略。自我预防是系统正常运行时，通过对电网进行实时运行评价和持续优化来完成的。自我恢复是电网经受扰动或故障时，通过自动进行故障检测、隔离、恢复供电来实现的。
配电网自愈控制[2]（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，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響，在实际运行过程中具有以下三种能力：（1）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；（2）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；（3）在故障情况下，维持系统连续运行，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的能力。
二自愈技术
2.1 广域测控技术
对于大规模、分布式广域配电网络，需要建立一个基于广域同步信息的保护和控制一体化理论与技术，来协调电网元件保护、区域优化控制、预防校正控制、紧急恢复控制等多道安全防线的电网自愈控制体系。基于广域测量和信息交换的配电网自愈控制体系是实现配电网自愈的关键技术，能够很好地解决全局与局部、分散与集中的功能协调和速度协调问题，实现广域控制与分布保护控制的协调性。配电网广域测控技术是智能配电网实现自愈的关键技术之一，是智能配电网实现全局监视、全局控制、优化运行、自愈控制的重要途径，主要应用于以下领域[3]：
（1）运行监视与控制，即传统的SCADA应用；
（2）故障测距与定位，故障自动隔离与恢复；
（3）电压无功优化控制；
（4）电能质量监测与调节；
（5）DFACTS控制；
（6）分布式电源孤岛保护与控制[4]；
（7）分布式电源调度。
智能配电网的广域测控系统能够面向灵活的拓扑结构、允许多种分布式电源接入、满足高水平供电质量要求的智能配电网，以保证配电网络的安全可靠运行以及不间断供电为基本原则，以实现大规模配电网自愈控制为目的，主要具备以下功能：
（1）支持广域信息测量；
（2）支持故障或扰动录波；
（3）支持子站的应用；
（4）支持相关监控节点间（如相邻开关、IEDs之间）实时数据交换与控制命令传输；
（5）支持配电网自愈；
（6）主保护具有更好的性能、更快的动作、更高的可靠性，支持微电网的并网与孤岛运行方式；
（7）具有良好的开放性，支持“即插即用”；
（8）集中控制与分布自治单元相互协调，保护与控制集成；
（9）能够提供安全访问控制。同时，广域测控与保护系统应具有可测性、选择性、安全性、可靠性、有效性、鲁棒性、易维护及易扩展性等特点。
广域测控技术的一个重要应用是进行紧急控制，如图1所示。用于紧急控制的广域测控系统不仅可以提高对重要负荷供电的可靠性，减小停电范围，而且对预防大规模连锁崩溃事故、保证城市电网安全可靠供电意义重大，它是电网在故障和扰动中进行自我拯救、实现自愈的重要控制手段。
图1 基于广域测控技术的电网紧急控制系统图
2.2 网络重构技术
网络重构也是实现配电网自愈的一种手段，网络重构[9]是通过改变线路开关的开合状态来变换网络拓扑结构，以平衡各馈线的负荷、消除过载、降低网损，从而提高网络的供电能力。其研究一般可以分为两类：即以配电负荷均衡化为目标的网络重构和以线损最小为目标的网络重构。研究表明，在精细分段不能满足、馈线间的负荷转移必须成组进行的情况下，两类网络重构的结果很接近。我国配电馈线（架空线路）一般采用三分段结构，通过网络重构能实现负荷成组转移。
三 自愈控制技术的评价体系
如何科学、全面、量化地评价配电网的自愈能力，是智能配电网自愈能力研究的重要内容，目前国内外还没有这方面的标准。因此，研究建立一套评价智能配电网自愈能力的指标体系，是十分必要的。该指标体系也将是智能配电网运行管理指标的重要内容。以下的研究成果仅是初步的，还有待于进一步的深化与完善。
配电网的自愈能力，可从自愈速度与自愈率两方面来评价。
3.1 自愈速度指标
不同的用电设备受电网供电质量波动（包括供电中断与电压骤降）影响的程度是不一样的。根据供电质量波动对用电对象的影响严重程度，现代将电力负荷分为如下三类：
（1）普通负荷，即基本不受供电质量波动的影响或者所造成的损失较小的电力负荷。如一般照明设备与家用电器、电加热器、通风机等。
（2）敏感负荷，指几个周波的供电质量波动会对其造成影响和危害的电力负荷，如可编程控制器、变频调速装置等。
（3）严格负荷，指对供电能质量要求非常严格，出现一周波以上的波动即会对其造成影响和危害的负荷，如集成电路芯片制造流水线、银行与证券中心的计算机系统等。
可见，智能配电网自愈速度的快慢直接关系到对用户的影响，因此，我们将自愈速度作为评价智能配电网自愈能力的一项量化指标。综合考虑对用户的影响及其所需要的缓解控制技术，可将自愈速度分为四级：
（1）一级自愈速度，也称为毫秒级自愈，指供电质量波动时间在一周波（50Hz电网是20毫秒）以内的自愈恢复，其作用是让用户没有“感觉”，因此可称为“无缝自愈”。
（2）二级自愈速度，也称为周波级自愈，指供电质量波动时间在一周波以上、几十毫秒以内的自愈恢复，对普通负荷和一般敏感负荷基本无影响。
（3）三级自愈速度，也称为秒级自愈，指供电质量波动时间在几秒钟内的自愈恢复，对敏感负荷有一定影响，但对普通负荷无影响。
（4）四级自愈速度，也称为分钟级自愈，指供电质量波动时间在3分钟内即自愈恢复，虽用户都“感觉”到停电，但短时间得到恢复，会影响敏感负荷的正常运行，但对普通负荷基本无影响。
对于停电时间超过3分钟的，则为不自愈，在供电可靠性指标里统计为停电。这样，自愈速度指标就描述了智能配电网对3分钟之内短时停电的自愈恢复能力。当然，自愈速度的选择是一个技术经济问题，自愈速度越快，就意味着电网设备投入越大，因此针对具体的配电网，要从满足用户负荷要求出发，选择适中的自愈速度。
自愈速度指标也可以作为评价智能配电网某一馈线或者某一小区网络自愈能力的指标。
表1 配电网自愈能力指标表
3.2 供电自愈率指标
供电自愈率是描述配电网在减少故障停电方面的自愈恢复能力，重点是描述电网对3分钟之内停电的自愈恢复能力，3分钟以上的停电纳入供电可靠性统计。供电自愈率指标如下：
第一个供电自愈率指标是供电故障自愈率，其定义为在统计期（如一年）内故障自愈恢复的总用户数与受故障影响的总用户数的百分比值，即：
供电故障自愈率=[∑（每次故障自愈的户数）/∑（每次故障影响的用户数）]
式中，“每次故障影响的户数”指故障影响范围内线路连接的用户数；而“每次故障自愈的户数”指由于配电网自愈操作供电没受故障影响或经历短暂停电后恢复供电的户数，它是故障影响范围内连接的用户数与实际遭受停电户数之差。
另一个供电自愈率指标是用户平均自愈次数，它是每个用户在统计期（如一年）内遭受故障的平均自愈成功的次数，即：
用户平均自愈次数=∑（每次故障自愈的户数）/总用户数
四 结语
配电网的自愈技术是智能配电网的重要核心技术，配电网自愈控制技术的评价体系是对配电网的自愈能力的评价标准，其评价体系可从自愈速度与自愈率两方面来评价。自愈速度指标可以作为评价智能配电网某一馈线或者某一小区网络自愈能力的指标，自愈速度的选择是一个技术经济问题，自愈速度越快，就意味着电网设备投入越大，因此针对具体的配电网，要从满足用户负荷要求出发，选择适中的自愈速度。自愈率是描述配电网在减少故障停电方面的自愈恢复能力。重点是描述电网对3分钟之内停电的自愈恢复能力。
参考文献
[1] 顾欣欣、姜宁智能配电网自愈控制技术的实践与展望电力建设2009,30（7）
[2]徐丙垠智能配电网故障自愈技术及其应用中国电机工程学会智能配电网技术专题交流会议报告集, 2011.5
[3] 秦立军马其燕智能配电网及其关键技术(2.4) 中国电力出版社北京2010.10
[4] 王成山、郭力分布式发电与微网中国电机工程学会智能配電网技术专题交流会议报告集,2011.5
关键词: 新形势下；智能配电网；自愈技术；评价体系
Abstract: distribution network self-healing ability as the key functions of grid to ensure reliable, high-quality power supply, is the focus of intelligence research of distribution network technology. In recent years, summarizes several blackouts lessons, many experts on the improvement of the large transmission network self-healing ability, and improve the level of the system security and stability made a lot of research, made a series of research results; and the study of self-healing capability of distribution network is relatively less. Distribution network directly to consumers, the self-healing capability directly influences the quality of power supply to user network. Therefore, it is necessary to put forward a self-healing network control technology evaluation system. This paper introduces the basic concept, self-healing technology of distribution network and distribution network self-healing control technology evaluation system.
Keyword: the new situation; intelligent distribution network self-healing technology; evaluation system;
中图分类号： TM642 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
一 配电网自愈技术基本概念
电网的自愈[1]（Self Healing）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，实现快速复电，而不影响用户的正常供电或将影响降至最小。就像人体的免疫功能一样，自愈功能使配电网能够抵御并缓解电网内部和外部的各种危害（故障），保证电网的安全稳定运行和用户的供电质量。
配电网自愈能力是配电网的自我预防、自我恢复的能力，这种能力来源于对电网重要参数的监测和有效的控制策略。自我预防是系统正常运行时，通过对电网进行实时运行评价和持续优化来完成的。自我恢复是电网经受扰动或故障时，通过自动进行故障检测、隔离、恢复供电来实现的。
配电网自愈控制[2]（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，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響，在实际运行过程中具有以下三种能力：（1）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；（2）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；（3）在故障情况下，维持系统连续运行，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的能力。
二自愈技术
2.1 广域测控技术
对于大规模、分布式广域配电网络，需要建立一个基于广域同步信息的保护和控制一体化理论与技术，来协调电网元件保护、区域优化控制、预防校正控制、紧急恢复控制等多道安全防线的电网自愈控制体系。基于广域测量和信息交换的配电网自愈控制体系是实现配电网自愈的关键技术，能够很好地解决全局与局部、分散与集中的功能协调和速度协调问题，实现广域控制与分布保护控制的协调性。配电网广域测控技术是智能配电网实现自愈的关键技术之一，是智能配电网实现全局监视、全局控制、优化运行、自愈控制的重要途径，主要应用于以下领域[3]：
（1）运行监视与控制，即传统的SCADA应用；
（2）故障测距与定位，故障自动隔离与恢复；
（3）电压无功优化控制；
（4）电能质量监测与调节；
（5）DFACTS控制；
（6）分布式电源孤岛保护与控制[4]；
（7）分布式电源调度。
智能配电网的广域测控系统能够面向灵活的拓扑结构、允许多种分布式电源接入、满足高水平供电质量要求的智能配电网，以保证配电网络的安全可靠运行以及不间断供电为基本原则，以实现大规模配电网自愈控制为目的，主要具备以下功能：
（1）支持广域信息测量；
（2）支持故障或扰动录波；
（3）支持子站的应用；
（4）支持相关监控节点间（如相邻开关、IEDs之间）实时数据交换与控制命令传输；
（5）支持配电网自愈；
（6）主保护具有更好的性能、更快的动作、更高的可靠性，支持微电网的并网与孤岛运行方式；
（7）具有良好的开放性，支持“即插即用”；
（8）集中控制与分布自治单元相互协调，保护与控制集成；
（9）能够提供安全访问控制。同时，广域测控与保护系统应具有可测性、选择性、安全性、可靠性、有效性、鲁棒性、易维护及易扩展性等特点。
广域测控技术的一个重要应用是进行紧急控制，如图1所示。用于紧急控制的广域测控系统不仅可以提高对重要负荷供电的可靠性，减小停电范围，而且对预防大规模连锁崩溃事故、保证城市电网安全可靠供电意义重大，它是电网在故障和扰动中进行自我拯救、实现自愈的重要控制手段。
图1 基于广域测控技术的电网紧急控制系统图
2.2 网络重构技术
网络重构也是实现配电网自愈的一种手段，网络重构[9]是通过改变线路开关的开合状态来变换网络拓扑结构，以平衡各馈线的负荷、消除过载、降低网损，从而提高网络的供电能力。其研究一般可以分为两类：即以配电负荷均衡化为目标的网络重构和以线损最小为目标的网络重构。研究表明，在精细分段不能满足、馈线间的负荷转移必须成组进行的情况下，两类网络重构的结果很接近。我国配电馈线（架空线路）一般采用三分段结构，通过网络重构能实现负荷成组转移。
三 自愈控制技术的评价体系
如何科学、全面、量化地评价配电网的自愈能力，是智能配电网自愈能力研究的重要内容，目前国内外还没有这方面的标准。因此，研究建立一套评价智能配电网自愈能力的指标体系，是十分必要的。该指标体系也将是智能配电网运行管理指标的重要内容。以下的研究成果仅是初步的，还有待于进一步的深化与完善。
配电网的自愈能力，可从自愈速度与自愈率两方面来评价。
3.1 自愈速度指标
不同的用电设备受电网供电质量波动（包括供电中断与电压骤降）影响的程度是不一样的。根据供电质量波动对用电对象的影响严重程度，现代将电力负荷分为如下三类：
（1）普通负荷，即基本不受供电质量波动的影响或者所造成的损失较小的电力负荷。如一般照明设备与家用电器、电加热器、通风机等。
（2）敏感负荷，指几个周波的供电质量波动会对其造成影响和危害的电力负荷，如可编程控制器、变频调速装置等。
（3）严格负荷，指对供电能质量要求非常严格，出现一周波以上的波动即会对其造成影响和危害的负荷，如集成电路芯片制造流水线、银行与证券中心的计算机系统等。
可见，智能配电网自愈速度的快慢直接关系到对用户的影响，因此，我们将自愈速度作为评价智能配电网自愈能力的一项量化指标。综合考虑对用户的影响及其所需要的缓解控制技术，可将自愈速度分为四级：
（1）一级自愈速度，也称为毫秒级自愈，指供电质量波动时间在一周波（50Hz电网是20毫秒）以内的自愈恢复，其作用是让用户没有“感觉”，因此可称为“无缝自愈”。
（2）二级自愈速度，也称为周波级自愈，指供电质量波动时间在一周波以上、几十毫秒以内的自愈恢复，对普通负荷和一般敏感负荷基本无影响。
（3）三级自愈速度，也称为秒级自愈，指供电质量波动时间在几秒钟内的自愈恢复，对敏感负荷有一定影响，但对普通负荷无影响。
（4）四级自愈速度，也称为分钟级自愈，指供电质量波动时间在3分钟内即自愈恢复，虽用户都“感觉”到停电，但短时间得到恢复，会影响敏感负荷的正常运行，但对普通负荷基本无影响。
对于停电时间超过3分钟的，则为不自愈，在供电可靠性指标里统计为停电。这样，自愈速度指标就描述了智能配电网对3分钟之内短时停电的自愈恢复能力。当然，自愈速度的选择是一个技术经济问题，自愈速度越快，就意味着电网设备投入越大，因此针对具体的配电网，要从满足用户负荷要求出发，选择适中的自愈速度。
自愈速度指标也可以作为评价智能配电网某一馈线或者某一小区网络自愈能力的指标。
表1 配电网自愈能力指标表
3.2 供电自愈率指标
供电自愈率是描述配电网在减少故障停电方面的自愈恢复能力，重点是描述电网对3分钟之内停电的自愈恢复能力，3分钟以上的停电纳入供电可靠性统计。供电自愈率指标如下：
第一个供电自愈率指标是供电故障自愈率，其定义为在统计期（如一年）内故障自愈恢复的总用户数与受故障影响的总用户数的百分比值，即：
供电故障自愈率=[∑（每次故障自愈的户数）/∑（每次故障影响的用户数）]
式中，“每次故障影响的户数”指故障影响范围内线路连接的用户数；而“每次故障自愈的户数”指由于配电网自愈操作供电没受故障影响或经历短暂停电后恢复供电的户数，它是故障影响范围内连接的用户数与实际遭受停电户数之差。
另一个供电自愈率指标是用户平均自愈次数，它是每个用户在统计期（如一年）内遭受故障的平均自愈成功的次数，即：
用户平均自愈次数=∑（每次故障自愈的户数）/总用户数
四 结语
配电网的自愈技术是智能配电网的重要核心技术，配电网自愈控制技术的评价体系是对配电网的自愈能力的评价标准，其评价体系可从自愈速度与自愈率两方面来评价。自愈速度指标可以作为评价智能配电网某一馈线或者某一小区网络自愈能力的指标，自愈速度的选择是一个技术经济问题，自愈速度越快，就意味着电网设备投入越大，因此针对具体的配电网，要从满足用户负荷要求出发，选择适中的自愈速度。自愈率是描述配电网在减少故障停电方面的自愈恢复能力。重点是描述电网对3分钟之内停电的自愈恢复能力。
参考文献
[1] 顾欣欣、姜宁智能配电网自愈控制技术的实践与展望电力建设2009,30（7）
[2]徐丙垠智能配电网故障自愈技术及其应用中国电机工程学会智能配电网技术专题交流会议报告集, 2011.5
[3] 秦立军马其燕智能配电网及其关键技术(2.4) 中国电力出版社北京2010.10
[4] 王成山、郭力分布式发电与微网中国电机工程学会智能配電网技术专题交流会议报告集,2011.5