智能配电网的自愈能力

智能配电网的自愈能力

来源：发表时间： 2009.11.10字体大小：

李天友1 3徐丙垠2 4

1华北电力大学北京102206；2山东理工大学山东淄博255012；3福建电力公司福建福州350003；4科汇电力自

动化公司山东淄博255087；

摘要：文章阐述智能配电网自愈的基本概念，介绍实现自愈的相关技术，研究提出了采用自愈速度和供电自愈率等

指标来评价配电网自愈能力，并就我国开展智能配电网的自愈技术研究提出建议。

关键词：智能配电网自愈能力评价指标

0.引言

“智能电网”具有可靠、优质、高效、兼容、互动等特点，是现代电网的发展方向，受到了国内外电力业界的高

度关注。自愈能力作为保证电网可靠、优质供电的关键功能，是智能电网技术研究的重点。近年来，总结国际上几

次大停电的经验教训，国内外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[1-6]；而对配电网自愈能力的研究相对较少[7,8]。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。本文对智能配电网自愈的基本概念进行阐述，简要介绍实现自愈的相关技术，提出了

评价配电网自愈能力的技术指标，并就我国开展智能配电网的自愈技术研究提出初步意见。

1． 自愈的基本概念

1.1自愈概念的提出

自愈的概念最早出自美国电科院（EPRI）与美国能源部于1999年启动的“复杂互动系统”联合研究计划[1]。后来

美国电科院的“智能电网(Intelligrid)”、美国能源试验室的“现代电网（Modern Grid Initiative）”研究项目都把自愈作为

主要研究内容[2,3]，作为保证电网供电质量的核心技术手段，自愈功能是当前智能电网研究的热点内容。

电网的自愈功能(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，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，

自愈能力使电网能够抵御并缓解各种内外部危害（故障），保证电网的安全稳定运行和用户的供电质量。

输电网主要采用环网多电源供电结构，其中一个甚至多个元件退出运行，不会影响系统的正常供电。因此，其

自愈功能首先是实现电力设备状态的在线监测，及时发现并排除故障隐患，再就是通过快速继电保护切除故障元件；另一个重点是对系统进行在线安全评估和预警控制，防止出现电网稳定破坏事故导致的大面积停电。

配电网直接面向用户，一般采用辐射性供电方式，其中的任何故障、电能质量扰动都直接影响着对用户的供电

质量，因此配电网中的自愈功能有着不同于输电网的特点。智能配电网自愈功能的作用首先是减少停电时间与停电

次数，特别是避免目前电网大量存在短时停电问题，提高供电质量；其次是优化电能质量，尤其是抑制电压骤降，

提供优质电力；第三是有效抵御攻击，提高电网防灾防破坏能力；第四是为用户提供特定要求的“定制电力”，提高服

务水平。为使自愈的研究内容更有针对性，本文将其限定为解决停电问题的技术，而从对用户的影响与解决方案来讲，电压骤降与供电停电问题是类似的，因此，也将其列入一并讨论。

需要指出，从自愈功能的含义与技术内容来讲，它并不是一个全新的概念。我们以前熟悉的继电保护与安全自

动装置，都属于自愈功能的范畴。另一方面，自愈是传统继电保护与安全自动装置的发展，内容更为丰富、完善，

它的终极目标是为用户提供永不间断的理想电力。自愈技术的研发与推广应用，对于建设智能电网，提高供电质量

具有十分重要的意义。

1．2当前的供电质量问题

智能配电网（SDG，Smart Distribution Automation）实现自愈的目的是保证供电质量，提供优质电力。

供电质量是满足用户电力需求的质量[9]。根据目前国家有关标准，供电质量包括供电可靠性和电能质量两个方面。供电可靠性是指对用户连续供电的可靠程度，其指标是对用户停电时间和次数的统计。据美国能源部的报告“今天的

电力可靠性99.97%，仍然有停电和中断，每年至少要造成停电损失1500亿美元”。我国2007年全国平均是

99.88%，每年要造成停电损失又该是多少？！随着社会经济的发展，停电造成的社会影响将越来越突出。

电能质量是指供应到用户受电端电能的品质，正常的电能质量指标包含电压偏差、频率、电压波动与闪变、谐波、三相不平衡五个方面，这都有相应的国家标准。当今随着变频调速设备、可编程逻辑控制器等数字化设备以及

各种自动生产线、计算机系统的大量应用，电压骤降和短时中断所造成的影响日益突出。电压骤降，根据IEEE

Std.519-1992的定义，是指供电电压有效值突然降至额定电压的90%～ 10% (0.9p.u.- 0.1p.u.) ,并持续半个周波至

1分钟，然后又恢复至正常电压。电压骤降现在国内外虽然还没有统一的定义，但却是危害最大的电能质量问题。据有关统计，在用户电能质量问题投诉中，由于电压骤降原因造成的占80%以上。又据Leonardo Energy最近对欧洲

8个国家的电能质量调查，在工业等领域，电能质量每年大概造成损失超过 150亿英镑，而其中差不多60%的损失

是由于电压骤降或短时中断（short interruption）引起的，因此，对电压骤降问题的研究已引起各国的重视。

实际上目前配电网中还存在大量的供电短时停电现象，例如配电线路瞬时性故障时的跳闸与重合闸动作、线路

故障自动隔离与非故障区段恢复供电、变电所备自投装置动作等都会引起用户供电出现数秒到数分钟的停电。这类

短时停电在供电可靠性指标中是不纳入统计的。我国原能源部的[1991]363号文《供电系统用户供电可靠性统计办法》