仿真技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用探討

1、仿真技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用探討配電自動(dòng)化是電力自動(dòng)化中一個(gè)新的開展方向，它包括變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、用戶自動(dòng)化和配電管理自動(dòng)化等內(nèi)容。其中，對(duì)10kV及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)簡稱配網(wǎng)，包括饋電線路、開閉所、小區(qū) 配電所、配電變壓器和電容器組等的自動(dòng)化稱為配網(wǎng)自動(dòng)化。配網(wǎng)自 動(dòng)化是配電自動(dòng)化中涉及新的研究課題較多，工作量較大而又剛剛起 步的新領(lǐng)域。為確保配網(wǎng)自動(dòng)化卓有成效地進(jìn)行，各電力企業(yè)對(duì)其開展規(guī)劃和人員 培訓(xùn)工作都極為重視，國家電力公司也對(duì)此提出了明確的要求。因此 從仿真技術(shù)的應(yīng)用角度出發(fā)，對(duì)如何搞好配網(wǎng)自動(dòng)化的開展規(guī)劃和人 員培訓(xùn)工作進(jìn)行探討。1配電自動(dòng)化與輸電自動(dòng)化簡略回憶輸電自動(dòng)化

2、，包括電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、輸電系統(tǒng)控制、遠(yuǎn)動(dòng)、通信、繼 電保護(hù)和變電站自動(dòng)化等，是電力自動(dòng)化中起步較早，并已取得較為 成熟技術(shù)的自動(dòng)化系統(tǒng)?，F(xiàn)在，輸電自動(dòng)化已形成由能量管理系統(tǒng)EMS,實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，輸電 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)及潮流計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算、短路計(jì)算和系統(tǒng)規(guī)劃等高 級(jí)分析軟件組成的龐大的自動(dòng)化體系。在仿真技術(shù)的應(yīng)用方面，已有 的RTDS和 EMTP等數(shù)字仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬的 良好結(jié)合，建立了不同形式的數(shù)字仿真動(dòng)態(tài)模擬混合仿真系統(tǒng)。這些 數(shù)字仿真軟件和混合仿真系統(tǒng)，在輸電運(yùn)行自動(dòng)化的新技術(shù)研究和新 產(chǎn)品開發(fā)等方面，已發(fā)揮了十分重要的作用。在人員

3、培訓(xùn)方面，已有 的專門用于運(yùn)行操作技能培訓(xùn)的各級(jí)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng) DTS和變 電站運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，取得了很好的人員培訓(xùn)效果。在配電自動(dòng)化中，較早起步的是配電變電站自動(dòng)化和用戶自動(dòng)化如 負(fù)荷控制和電力營銷管理等。由于其具有與輸電自動(dòng)化的較多共性， 其技術(shù)和產(chǎn)品也就易于通過移植和改良輸電自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品 的方式取得。因此，配電自動(dòng)化在這兩方面的開展較快，并已取得一 定成效。但是，由于配電網(wǎng)絡(luò)和輸電網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其對(duì)自動(dòng)化 的要求上存在著較大差異，其技術(shù)和產(chǎn)品也就很難通過移植和改良的 方式取得。面對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化提出的各種新課題，只能從新的角度去思 考并加以研究解決。2配電網(wǎng)絡(luò)同輸電網(wǎng)

4、絡(luò)對(duì)自動(dòng)化要求的主要差異1輸電網(wǎng)絡(luò)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。輸電線路不分段，更不會(huì)從分段上T接出輸電線路。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式相對(duì)固定，故障概率較小，不會(huì)經(jīng)常進(jìn)行負(fù)荷 轉(zhuǎn)帶和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。而配電網(wǎng)絡(luò)為輻射狀結(jié)構(gòu)，并包含一定數(shù)量的環(huán)網(wǎng)。 配電線路可能要分成幾段，從每一分段上又要 T接出一定數(shù)量的饋電 線路。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式不固定，故障概率較大，需要經(jīng)常進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)帶 和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特征上的很大差異，使在輸電自動(dòng) 化上已很成熟的高級(jí)分析軟件，例如潮流計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等，在配網(wǎng) 自動(dòng)化上就不能使用。在輸電自動(dòng)化上不存在的對(duì)饋線各分段進(jìn)行故 障定位，隔離和盡快對(duì)非故障段恢復(fù)送電，以及負(fù)荷轉(zhuǎn)帶和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu) 問題，在配網(wǎng)自動(dòng)

5、化上就成了衡量自動(dòng)化水平和效果的主要問題。2輸電網(wǎng)絡(luò)主要是大電流接地系統(tǒng)，而配電網(wǎng)絡(luò)主要是小電流接地系 統(tǒng)。在輸電自動(dòng)化中沒有對(duì)小電流接地系統(tǒng)的問題進(jìn)行深入研究。在 配電網(wǎng)絡(luò)中的已有技術(shù)，也不能滿足配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)饋線單相接地故障 時(shí)，對(duì)各分段進(jìn)行快速檢測、定位和排除故障的需要。這就要求進(jìn)行 更深入的研究。3輸電網(wǎng)絡(luò)較易建成與之完全配套的通信網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)可以 通過SCADA系統(tǒng)取得。網(wǎng)絡(luò)元件的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型已根本齊全，網(wǎng)絡(luò) 的建模和分析計(jì)算方法已根本成熟。而在配電網(wǎng)絡(luò)中，難于建成與之 完全配套的通信網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)有相當(dāng)大的一局部不能通過 SCADA系統(tǒng)取得。網(wǎng)絡(luò)元件的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型，

6、特別是連接在配網(wǎng)上 的需求方用電和發(fā)電設(shè)備的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型，有一局部也是未知數(shù)。 網(wǎng)絡(luò)建模和分析計(jì)算方法，也還需要進(jìn)一步研究。因此，在配網(wǎng)自動(dòng) 化中，存在著大量的不確定因素需要解決。4輸電網(wǎng)絡(luò)跨越的地理范圍大，詳細(xì)的地理信息對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)不是太重 要。而配電網(wǎng)絡(luò)復(fù)蓋的地理范圍小，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分布又較密集。特別 是在城市的中心區(qū)，地理信息對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)至關(guān)重要。因此，在 配網(wǎng)自動(dòng)化中，一定要具有以地理信息系統(tǒng)GIS為中心的自動(dòng)繪圖AM和設(shè)備管理FM的良好功能，即 AM/FM/GIS功能。同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)AM/FM/GIS和SCADA系統(tǒng)的一體化。5輸電網(wǎng)絡(luò)擁有一整套分工明確、訓(xùn)練有素的輸電自動(dòng)化專職工

7、作人 員，包括各級(jí)調(diào)度員，變電站運(yùn)行人員，以及運(yùn)行方式、繼電保護(hù)、 遠(yuǎn)動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)的工作人員等。而配電網(wǎng)絡(luò)卻沒有這一套自動(dòng)化的 專職工作人員。由于配網(wǎng)自動(dòng)化尚處于剛剛起步階段，無論從自動(dòng)化 的模式和軟硬件產(chǎn)品方面，還是從配網(wǎng)工作人員運(yùn)行、管理自動(dòng)化系 統(tǒng)的操作技能和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)方面，配網(wǎng)自動(dòng)化同輸電自動(dòng)化相比都存在 著相當(dāng)大的差距。因而，配網(wǎng)自動(dòng)化的人員培訓(xùn)工作不僅更加重要， 而且應(yīng)有新的特色。3仿真技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化開展規(guī)劃的探討要搞好配網(wǎng)自動(dòng)化的開展規(guī)劃，就必須擁有一套針對(duì)所規(guī)劃配網(wǎng)的分 析研究軟件。但是，配網(wǎng)中存在的各種不確定因素，例如，網(wǎng)絡(luò)元件 參數(shù)和數(shù)學(xué)模型的未知，實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的缺損，以及輸電自動(dòng)化中已 有的潮流計(jì)算等分析軟件的不適用，都給建立一套實(shí)用的配網(wǎng)開展規(guī) 劃軟件帶來了困難。解決這個(gè)困難的一種有效方法，就是應(yīng)用仿真技 術(shù)。3.1建立模型在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)智能配電功能，必須建立配電網(wǎng)的數(shù) 學(xué)模型并分析配電網(wǎng)的潮流。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)分析采用 N-R法、P-Q分 解法和B-X法等方法。上述方法由于需要將配電網(wǎng)上的每臺(tái)