智能分布式配电网自愈控制系统设计
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摘 要：为了有效地实现智能配电网的自愈功能，本文开发了一种智能分布式配电网自愈控制系统。首先对自愈控制的实现原理进行了介绍，而后给出了智能配电网自愈控制的结构，最后给出了自愈软件应用的框架和软件的各个功能模块。该自愈控制系统能够对配电系统当中潜在的一些事故进行预防，还能够及时发现和隔离故障部件，最大限度地保证供电的连续性。
关键词：分布式控制 自愈控制 智能配电网
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2019）11（c）-0090-02
故障自愈是智能配电网的一项重要特征，简单地说，配电网故障自愈主要指的是发生故障后配电网自我修复的过程。配电网自愈功能的实现依赖于适当的控制方法。配电网传统的管理方式主要是本地控制方式或基站集中控制方式，这些方法除了限制对分布式电源的广泛访问之外，还存在控制方式不灵活、处理速度慢等缺点。随着通信技术和终端能量分配装置的发展，一种分布式控制模式逐渐出现。该模式不依靠主配电网，而是对分散安装在配电网相应节点上的终端设备分散配电网的所有功能，并通过终端之间的信息交换来实现所建立的功能。分布式管理模式具有灵活的管理方法和快速的信息交换等特点，满足了未来智能配电网的发展需求。
1 自愈控制的实现原则
现阶段，智能分布式自愈控制系统是配电网必然的一种发展趋势。自修复控制的目标是确保高质量的不间断电源，包括配电网的自我控制和自修复能力。智能分布式配电网的自愈控制必须遵循下面这几项基本原则：
（1）集中与分布式相结合原则：配电网对于自愈控制的相关要求在于能够将配电网损伤的具体情况和位置快速的进行判断，需要能够在分布点终端将其进行局部的解决。然而，在情况相对较为复杂的情况下，配电网自愈控制需要进行集中的决策使得智能监控器能够对损伤进行监控并制定相应的解决方案。
（2）局部和全局相结合原则：由于电力系统在实际的运行状态中具有信息局部化的特征，并且信息传递主要是传送到特定的变电站或特定的区域。但是配电网属于一个整体性的网络，要求相关信息必须可以集成于一个网络信息平台之上，并将其运用到总体的测量系统当中，应用相关技术将其各个断面同时段的数据予以获取，进而对配电网整体效能展开真实且有效的分析。
（3）智能化与模块化相结合原则：在电网故障中，绝大多数的故障都是单向接地故障，因而在应用高级软件对电网进行参数设置的过程中，应该着重注意是否会出现单向接地故障的发生。但是在整体协调的过程当中需要结合电网实际的运行状况以及各种工作条件，对其展开智能决策和分析。
2 智能分布式配电网自愈控制结构
多代理系统（MAS）属于一个全新的研究领域，它是人工智能技术与计算机科学技术的融合。MAS主要是通过几个相互连接的智能体组成，这些智能体分布于不同的环境当中，但其具有一个共同的特点，就是可以按照外部环境的变化相互间交换本体的信息而最终做出相对较为明智的决策。MAS在非线性问题、离散问题解决等领域具有较为显著的优势。本文开发的智能分布式配电网自愈控制系统是一个多层次的四层结构，配电网通过互联的常开通信交换机将其划分为几个不一样的区域，每个区域之间能够共享的内容主要通过相对应的分支和馈线组建并实现，区域的电力恢复只需要通过当区域的耦合开关进行控制。智能分布式配电网自愈控制结构中各代理的主要功能如下。
（1）馈线代理（FAG）：FAG代表一条负责连接并监控负载的馈线。如有必要，馈线代理能够控制馈线两侧开关的连接或断开，并且能够将任何变化通知区域代理（在错误丢失和负载成功恢复之前将开关重新打开所需的能量）。
（2）分布式电源代理（DGA）：每个分布式电源代理表示一个独有的分布式电源，并且能够完成对区域电力质量以及性质的有效、实时监控。如果当区域电力发生故障的时候，DGA能够迅速弥补区域供电的不足，保障电网运行的安全性和稳定性。在发生故障的情况下，可以减少不必要的开关操作，减少负载脱落，从而提高电源的可靠性。
（3）区域代理（ZAG）：每个区域代理表示一个固定区域，故障时负责与相邻区域代理恢复第一阶段的电源。在完成区域代理协商的整个过程之后，通过发送命令给总代理来控制并回复电源，进而将总线代理的中断予以恢复。
（4）全局代理（GAG）：GAG主要代表将全局代理进行第二阶段的还原，并通过接收第一阶段的局部优化信息得出最终的全局有化解。
3 智能分布式配电网自愈控制应用软件
3.1 软件系统框架
高级自修复管理应用程序软件是管理规划网络以及对网络进行设计的相关人员进行分析的有效工具。该系统的软件结构主要为三层式结构，最底层为系统的基础层，中间层为系统的管理层，最上层为系统的应用层。
（1）基础层主要包括三种类型的模块，即数据模块（如地理信息、电量信息等）、基础程序模块、电网建模与分析模块。
（2）中间管理层主要包括三个功能模块，即任务调度模块、数据维护管理模块、访问控制模块。
（3）应用层主要包括软件系统涉及的各个功能模块。
3.2 软件功能模块分析
在分布式配电网中，本系统的主要功能的按照自愈控制软件将配电网不同区域进行检测，进而选择不同的电压等级控制权限。软件功能模块分析如下： （1）潮流计算。潮流计算是本系统中应用最为重要且广泛基础的一种电气计算功能模块。该功能模块的作用是在给定网络结构以及运行调价的状况下，将电力系统总线的电压及功率耗损进行确定，并对网络功率进行分配等。
（2）拓扑分析。配电网应用分析中，配电网拓扑分析是最为基础的部分。该功能模块主要是通过各终端与变电站之间的联系，在變电站中获取相应的单线图，最终得到有关电气设备及网络拓扑的相关信息。
（3）状态估计。智能配电网在运行过程中会产生大量数据，并将其实时传输到主站进行分析。在对系统进行测量时，需要运用冗余度评估系统的实际运行状态，以消除运行过程中可能出现的误差信息，提升系统运行的精准度。
（4）网络重新配置。根据系统限制（例如：拓扑连接关系限制、电气限制、功率指数限制、功率流限制、设备带宽限制等），中断网络分段开关，以使电网总损耗最小化，以此改变网络拓扑结构的连接开关。
（5）供电恢复与故障定位隔离。故障定位在短时间内结合特定的功率恢复算法，提供了一种更合理、可靠的功率恢复方法。
（6）负荷转供。如果配电网在运行过层中出现故障需要对其网络拓扑结构进行修复的情况下，需要转换提供相应的负荷来对拓扑结构进行修复，如果修复中开关次数较少，那么所对应的转供负荷也较少。
（7）静态安全分析。按照配电网运行所具备的特点及分布式结构，基于N-1准则的前提条件下，静态安全分析能够将指标的安全效率和进行完整的判断，同时能够对组件是否超载，总线电压是否超过了风险预警和供电能力进行分析。
（8）运行状态评估。按照自愈控制对分布式配电网性能评估的相关要求，评估内容涵盖脆弱性评估、安全预警、风险评估、电网运行状态的分析与评价这四个方面。
综上所述，本文设计的智能分布式配电网自愈控制系统能够在不同的条件下，使用不同的Agent来执行相应的功能。然而，智能分布式配电网自愈控制系统极为庞大，在构建智能分布式配电网自愈控制系统的过程中，应该按照各地区不同的情况，对配电网自愈控制进行适应的调整和完善。
参考文献
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