智能配电网自愈功能与评价指标

智能配电网自愈功能与评价指标
摘要：近年来，智能电网发展迅速，其具有可靠、优质、高效、兼容、互动
等特点，是现代化电网发展的方向。

自愈功能作为确保可靠、高质量供电的关键
功能，是智能电网技术研究的重点。

基于此，本文重点分析了智能配电网自愈功
能与评价指标。

关键词：智能配电网；自愈功能；评价指标
进入21世纪以来，地球资源环境得到了前所未有的开发利用，不可再生能
源的大量减少是我国需面对的严峻问题，也是世界各国共同面临的重大能源问题。

智能电网的提出为世界节能理念找到了具体方向，智能决策控制及高度的自愈能
力为智能电网建设提供了一定的技术支持，具有高质量、高效率和可靠性的突出
特点，自愈功能作为一种关机功能，能确保电网的安全可靠运行，是当前智能电
网研究的重点。

一、智能电网自愈功能简介
智能电网的自愈意味着电网的运行过程无需人为因素的直接干预，对其运行
状态的诊断及评估是使用最先进的监控手段，能及时识别电网中的故障，并判断
故障点位，能自动切除故障并恢复其他设备供电。

当故障发生时，智能电网系统
将隔离该区域的故障，然后恢复正常供电功能，不会影响或最大程度地减少对用
户供电的影响。

整体而言，智能电网的自愈功能就像人体免疫功能一样，在某种
程度上，它能抵抗及缓解各种外部或内部危害，从而确保智能电网的安全，保证
其高效可靠的供电能力。

二、能配电网的自愈功能与相关技术
智能配电网(SDG)是智能电网中配电网部分的内容，实现自愈的根本目的是
确保供电质量，提高供电可靠性。

1、配电网的供电质量。

供电质量是满足用户用电需求的质量。

根据现行相
关国家标准，供电质量包括供电可靠性及电能质量。

供电可靠性是指向用户连续
供电的可靠程度，其指标是用户停电时间及次数的统计，直接反映了配电网向用
户提供连续供电的能力。

随着经济的发展，供电质量不合格造成的经济损失及其
对社会的影响越来越大。

电能质量是指提供给用户受电端电能的品质，衡量电能
质量水平的指标包括电压偏差、频率、电压波动和闪变、谐波和三相不平衡，所
有这些都有相应国家标准。

随着变频调速设备、可编程逻辑控制器等数字化设备及各种自动生产线和计
算机系统的广泛应用，电压骤降的影响日益突出。

根据IEEE Std.519的定义，
电压暂降是指供电电压有效值突然下降到额定电压的90～10%(0.9～0.1p.u.)，
持续半个周波至1min，然后恢复到正常电压。

虽然国内外对电压暂降无统一定义，但却是危害最大的电能质量问题。

根据相关统计，超过80%的用户投诉电能质量
问题是由电压骤降引起的。

此外，配电网中还存在大量短时供电中断现象，如配电线路瞬时故障时跳闸
又重合成功、线路故障自动隔离和非故障区段恢复供电、变电站备自投装置动作等，这将导致用户供电出现数秒到数分钟停电，这种短时停电在供电可靠性指标
中不纳入统计。

原能源部363号文件，《供电系统用户供电可靠性统计方法》明
确规定，“供电系统停电时间不超过3min的各种操作不应视为对用户停电”。

后来颁布的DL/T836文《供电系统用户供电可靠性评价规程》虽删除了该条款，
但在实际操作中，短时停电仍未纳入可靠性统计中。

短时停电和电压骤降往往会导致技术水平较高的用电设备的异常运行，致使
用户产品报废、生产线大面积停机等事故，造成巨大经济损失。

从避免用电事故
和减少用户损失角度来看，这两项内容也应纳入供电质量研究内容，并应作为智
能配电网自愈功能需解决问题。

2、智能配电网的自愈功能。

电网自愈的研究分为两部分：输电网、配电网。

由于发挥的作用、网络结构和运行模式的巨大差异，输电网和配电网对自愈功能
要求不同。

输电网负责从大型发电厂向负荷中心传输电能的功能，主要采用多电源环网
结构，其中一个或多个元件不工作，则不会影响系统的正常供电。

因此，输电网
自愈功能是实现对电力设备状态的在线监测，及时发现并排除隐患，通过快速继
电保护切除故障元件；此外，还将对系统进行在线安全评估及预警控制，以防止
因电网稳定破坏而导致的大规模停电事故。

配电网的作用是将电能分配给用户，一般采用辐射供电方式，直接面向用户，任何故障和电能质量扰动都会影响用户的正常供电。

因此，智能配电网的自愈功
能先要减少停电时间和次数，特别是避免当前配电网出现大量短时停电问题，提
高供电可靠性；另外，优化电能质量，特别是解决电压骤降问题；并且要有效抵
御外部攻击，提高配电网防灾防破坏能力。

3、智能配电网自愈的相关技术。

智能配电网自愈功能的实现是基于计算机、通信、传感与测控、电力电子、人工智能等技术的综合应用，涉及配电网规划、
一次网架设计、继电保护、在线监测、运行监控、自动化等多个技术领域。

配电自动化中的馈线自动化技术实现了配电线路故障自动定位、隔离和恢复
供电，是智能配电网自愈的基础支撑技术。

当前，馈线自动化主要依靠分段开关
的顺序重合或配电自动化主站远程控制实现，故障隔离和自动恢复供电的时间在
60s以上。

下一步发展方向是采用基于IP通信的分布式智能技术，馈线终端实时
交换故障检测信息和控制命令，实现就地故障隔离和恢复供电，将恢复供电时间
缩短至1～2s以内，实现更快的自愈。

若采用配电网闭环运行方式，采用差动保
护直接跳开故障段两端的开关，能快速切除故障，避免故障造成供电中断，实现
无缝自愈。

智能配电网自愈的另一支持技术是柔性配电(DFACTS)技术，它是柔性交流输
电(FACTS)技术在配电网的延伸。

DFACTS设备包括动态不停电电源(DUPS)、动态
电压恢复器(DVR)、固态断路器(SSCB)、固态负载转移开关(SSTS)、静态无功发
生器(SVC)、静态同步补偿器(STATCOM)等。

DFACFS在改善配电网自愈功能方面发
挥着重要作用。

SSCB和SSTS的应用可加快故障切除和负载转移切换时间，提高
自愈速度。

DUPS和DVR的使用能补偿配电网故障重合闸和故障隔离操作造成的短
时供电中断，并确保重要敏感负荷的供电不受影响。

此外，SVC和STATECOM的应用能消除电压骤降、谐波和电压波动的影响，改善电能质量。

三、能配电网自愈能力的评价指标
采用科学的方法，制定合理的指标评价体系，是智能电网自愈能力研究的重要内容。

1、智能电网自愈速度指标
①智能电网的毫秒级自愈能力也被称为一级自愈速度，这一概念意味着电网能在一个周波时间内恢复供电，其效果是用户无法感觉到发生过停电故障，因此也可称为无缝自愈。

②二级自愈速度通常被称为周波级自愈，这一概念意味着在一个周波时间以上或几十毫秒内恢复供电，对普通负荷设备无影响。

③秒级自愈也称为三级自愈速度，这一概念是指从电网故障发生到恢复供电需几秒钟，对敏感负荷设备有一定影响，对普通负荷设备无影响。

④四级自愈速度也称分钟级自愈，这一概念意味着恢复供电所需时间不到
3min，用户能感觉到发生了停电事故，但能在短时间内恢复供电，对敏感负荷设备的运行有很大影响，对普通负荷设备无影响。

2、智能电网供电自愈率指标。

供电自愈率指标用于描述配电网对区域或城市供电故障的自愈恢复能力，它被定义为一年内从供电故障中恢复的用户总数与受到供电故障的用户总数的百分比。

配电网中的故障次数由变电站中的故障录波装置记录统计，而受供电故障影响的用户总数则根据配电网运行结构和受影响线路中连接的用户数量进行统计，停电事故中实际受影响的用户总数由用户安装的智能电表记录统计。

综上所述，现代社会和数字经济的快速发展对供电质量提出了更高的要求，过去人们不太关注的短时停电及电压骤降等供电质量扰动，由于其潜在的巨大经
济损失和社会影响，已成为突出的供电质量问题。

智能配电网及其自愈功能的实施，能显著提高供电质量，减少供电质量扰动造成的经济损失。

参考文献：
[1]刘超.智能电网自愈功能研究及效益分析[J].中国电业,2016(05):42-45.
[2]李天友.智能电网自愈功能与评价指标[J].电力系统保护与控
制,2016(11):108-111.。