配电网高级应用软件及其实用化关键技术

配电网高级应用软件及其实用化关键技术

陈 鹏 王芸琪

国网湖北省电力有限公司鄂州供电公司， 湖北 鄂州 436000

摘 要：在我国发展智能化的电网的过程中，配电网是其中的重要构成部分，同时也是其局限性所在。本文建立在配电网的具体运行过程中的调度需求以及自动化水平，以及模型特点，对配电网相关的高级应用软件进行分析其涉及到的关键技术。在文中主要介绍了在配电网中涉及到的高级应用软件的功能组成、体系结构，还对三相潮流计算、状态估计、三相建模。还包括了安全评估、网络重构等相关应用的基本思路，包括算法进行了简要梳理与介绍。

关键词：配电网；高级应用软件；实用化关键技术

引 言：在我国，关于配电网的相关数据监控与采集、馈线自动化以及相关自动读表的计量终端等设施设备进行了很大的推广与使用，使我国配电网的可控性、可观察性得到了极大程度的提高，这也属于比较基础性的工作。但是，这些工作为进行配电网的相关管理，使其在其具体的管理系统之中，为相关软件的进一步应用奠定了良好的基础。在配电管理的系统之中，涉及到一些高级应用软件，其属于核心组成要件，其大概包含了无功优化、网络重构、潮流计算、状态估计等相关内容。

与输电网进行对比，可以明显看出配电网的运行特点与模型具有比较明显的特殊性。首先，其采取的线路，在一般情况下，不会利用三相式的循环换位走线方式，与此同时，在中低压配电网中，仍然会存在一部分的相当数量的单相供电负荷，因此，就会呈现出三相负荷的不均衡性，以及对应的三相参数呈现出不对称的特点，且非常显著。此外，在中低压配电网中，其对应的线路，涉及到的电抗数值与参数电阻，其相关的数值相当。同时，其无功有功的解耦特性不再存在，且三相独立或三相联动都可进行调配的对应储能、无功补偿等装置，其对应的设备是显著存在的。其次，需要进行实时的量测计算，会相对较少。大部分是依据实时的负荷数据信息，或者是相关计量系统的离线信息进行相应的伪量测，从而实现整体配电网，具备更强的可观测性。最后，其线路的长短是存在不一致的，因此，就会需要大量的短支路，这种现象非常可能导致牛顿类潮流的相关数值条件，存在差额甚至出现奇异现象。与此同时，恢复控制、自动决策以及网络的重构等，都是需要将网络的拓扑决策进行有效的改变。通过这种方式可以使高压配电网的可靠性、运行效率，可以在很大程度上提高，同时也是其重要的手段。因此，在配电网的相关高级应用软件之中，相关的算法，以及输电网对应的能量管理系统，其所涉及到的高级应用软件之间，其所涉及到的算法都存在较大的差异。

在配电网中，所涉及到的高级应用软件，包括功能非常多。因此进行相应的算法以及建模，其复杂性程度较高。尤其是在进行实际具体运用过程中，仍然存在比较多的潜在问题。因此，对其进行必要的研究与开发，对整个电网系统来说具有非常重要的现实意义。

1 应用软件体系

该应用软件体系大致包括了网络重构、需求侧响应、静态安全、电压稳定等，然后，在此基础上，进行比较经济且安全的运行，还包括了对相应的故障信息进行隔离、诊断。然后再对其安全性进行有效的评估，对其故障问题进行详细的分析。再进行下一步的三相潮流分析、节点负荷的预测、三项状态估计、拓扑分析、动态着色、支撑平台。这些工作的完成可以为下一步的配电网模型、实时信息、准实时信息等运作奠定一定的基础。同时，该应用软件还具有一定的决策功能，主要是用于安全性的监视与评估，然后对故障进行诊断恢复、隔离、分析等。在其评估与监视的过程中，还包括了静态安全、运行风险、电压稳定评估等。

2 关键技术

2.1 三相建模

在进行建模的时候，可以根据一定的参考文献，其参考文献中会有关于这些模型建模的相对完整的论述。但是，在其具体的操作过程中，仍然存在难点。比如，对分布式电源、变压器的三项模型，在一般情况下，其配电系统中，是运用中性点不接地的方式，用于中高压的配电网中，且需要综合考虑到相关设备的安全等因素。而低压、高压的配电网中，会采取中性点的接地方式。在变压器中，就会因为中性点不接地的原因，使相应的零序电压存在漂浮的现象，从而导致变压器的奇异出现。同时，中性点的不接地，会使配电网其他的部位与中压配电网出现不存在零序的通路现象，由此可见，连续电压不会对低压配电网与配电网的其他部位相关负荷产生影响。

2.2 三相状态估计

在配电网之中，特别是城市的配电网，在其运作过程中，会因为场地开关上的限制，导致在其安装时，存在仅安装电流互感器。因此，对电流量的量测增加了相应的工作，对功率、电压的量测相对缺乏，使其在对三相状态进行预估时，增加了一定的难度。面对这样的情况，就需要增加相关的设计。比如，增加一组相对比较特殊的状态变量。该模型可以直接对电压、功率、电流量进行量测，然后在进行构件量测方程式，这个过程不需要量测的变换。

与此同时，电流的幅值、平方数等数值可以作为该状态的变量，进而达到将量测方程进行简化的目的，使整体的求解难度大幅度降低。此外，这种方法还可以用在具有环网以及辐射状的配电网之中。在其具体的操作过程中，会出现由于对相关量测信息的数据信息不足的情况，这会导致对状态进行预估时，对其实用化产生一定的影响。当前，可以在中央负荷配电相关的变压器上，进行增加计量终端，可以在短时间内做到数据的上传。但这些上传的数据也是具有不及时性的特点。因此就需要对其差值相关技术、配电变压器相关负荷，进行预测，从而得到与之相匹配的伪量测值，使配电网呈现较好的可观性。

2.3 三相潮流

若在配电网中存在弱环网或者辐射状，可以进行回推或者前推的方式，作为其经常性用的潮流算法，而环网则一般是采用补偿法。然而，当配电系统中存在的环出现增多时，这种算法就会导致收敛性相对较差。在一般情况下，输电网中比较常用的方法，是进行牛顿类算法，可以用于系统中存在长支路与短支路。这种情况下就可以使相应的算法条件数值变大，让其收敛性变更差。根据相关的数据理论表明，其回推或前推法在实际上属于一种回路的分析法，是一种不相等的变形。在进行回路分析法时，可以使用的是回推或前推这种类似的方法，属于简单的回推或前推的迭代格式。除此之外，在进行配电网的调度过程中，对相关配电网进行合环潮流计算是其日常的主要工作，配电网的一般来源是输电网。由此可见，在进行构建配电网的模型之中，单独考虑合环操作的计算是不科学，且不可信的。因此，在其具体的操作过程中，可以采取回路潮流法，从而实现快速的计算。

2.4 配电网的安全评估

一般情况下，配电网是辐射形状进行运行，倘若在其运作过程中发生故障，其任何故障都可能使部分的负荷产生永久失电或瞬时失电的情况。在配电网中，若发生故障，失电负荷都可以使用手动或自动的方式进行恢复。因此，在进行配电网的安全评估时，就需要给出故障发生之后，会使多少的负荷产生停电数值，而更重要的是，在负荷发生停电之后，通过多长时间可以用其他的馈线进行恢复。首先，需要对产生故障的区域进行扫描，然后针对每一条线路做对应的故障模拟工作，然后根据相关的算法对其进行控制与恢复。在其扫描的过程中，还需要对其所得到的可能失电负荷值以及总失电负荷值，进行计算。

结束语

在配电网中，会涉及到众多的设备，且其本身的自动化水平相对较低。因此，在具体的运作过程中，长时间处在盲调或盲管的状态下。但是，伴随着相关计量终端以及自动化装置的进一步运用和推广，使其具备了可运用在配电网的高级应用软件中的条件，推动我国配电网的发展，进而带动其他行业的持续进步。

参考文献：

[1]吴文传,张伯明,巨云涛,郭烨,陈珂宁,孙宏斌,陶文伟,李飞. 配电网高级应用软件及其实用化关键技术[J]. 电力系统自动化,2015,39(01):213-219+247.

[2]刘一兵，吴文传，张伯明，等．基于有功－无功协调优化的主动配电网过电压预防控制方法［Ｊ］．电力系统自动化，2014，38（9）：184-191.

[3]陈璨，吴文传，张伯明，等．基于元件组的复杂配电网可靠性评估方法［Ｊ］．电网技术，2012，36（8）：81-86．