欧洲配电网智能化发展中的控制技术

由于输配电网之间存在较大的差异，智能配电网的控制技术无法照搬输电网的现有技术。在欧洲配电网的智能化进程中，经济适用的传感器、执行器和控制系统的发展深刻地改变了配电网的控制系统模式，配电网的调度和控制模式朝着越来越主动的方向发展。

欧洲配电网智能化系列专题已经介绍了欧洲配电网智能化发展的驱动力和需求分析、应用场景，以及功能及其标准化工作，在此基础上，将继续介绍配电网控制技术、通信技术、规划技术和数据仓库技术等相关智能化技术的进展情况，这些技术是配电网实现智能化的基础。本篇注重控制系统模式，下篇注重控制对象及控制内容。

配电网与输电网的最大差异在于，配电网的节点规模比输电网的节点规模多几个数量级，且配电网节点的功率（电量）密度又远低于输电网节点的功率（电量）密度，如果直接采用输电网现成的智能化技术（如输电网的集中调度及相应的保护控制技术等），以及像输电网一样进行信息全采集，配电网的智能化改造成本将是无法接受的，因此，实施配电网智能化的技术路线，需要根据用户的可靠性需求以及配电网运营企业的投资能力综合考虑。

配电网采用辐射运行方式，可采用以变电站为中心的调度模式。现有配电系统大都只有部分线路和配变实现了自动化，而且配电控制中心的配电管理系统（DMS）的功能较单一、智能化水平不高。相比而言，输电网上的所有线路和变电站均已实现了自动化，控制中心的能量管理系统（EMS）智能化程度较高。当前智能电能表等局部智能化监测设备日益普及，但由于配电网量大面广的分布式结构，难以做到"全局"最优，因此，即使配电网的所有用户都安装智能电能表且相关节点均装备智能监测装置，也不一定能够实现配电网全局最优的系统级智能化。

无论从技术上还是从经济上，DMS都不宜直接套用EMS层次的一些技术（如状态估计等）。就智能电网的发展需求而言，DMS将有可能逐步再现输电网层次EMS的某些典型常用功能，但现有配置在配电控制中心的DMS目前则还难以全部实现这些功能。因此，要实现配电网的智能化，还需要研发适应配电网需求的控制系统模式。本文从以下几个方面对配电网的智能控制系统模式进行了介绍。

首先对未来配电网的控制系统模式进行了一般性讨论。目前，大多数智能配电网应用的控制系统采取集中式或变电站中心式，但许多研究和示范项目正在探索完全分散式架构的性能和优势，并且假如不需要在配电网层面对全电网的安全稳定性进行协调，那么点对点的局部控制系统将有可能出现可观的增长。

智能电网的最大新颖性在于：所有孤立的信息系统都将被整合，以实现对配电网的实时数据相关性、预防和校正控制、状态监测、自动化FILSR、DER的充分参与、主动需求以及储能系统等进行更好更快的数据分析。当面对一个更加复杂、集成的配电网时，被授权的配电网调度员可利用被集成和过滤的信息对很多可能发生的情况做出快速准确的决策及回应。

文章介绍了集中式配电管理系统的研究现状，其中包括未来配电管理系统的调度员职责、配电管理系统的主要基本功能和体系结构等。目前市场上多数的DMS仍然是基于SCADA的被动配电系统。但随着对智能电网项目的投资，DMS已经开始受到挑战，需要提供具有离线分析和适应主动配电网运行的类似EMS功能的新产品。

最后介绍了基于多代理的分散式控制系统的发展情况。分散式控制系统是成本更低、需要较少通信基础设施的系统。多代理式（MAS）主动配电网的基本思想基于网络中负荷与分布式发电机的互动，以及与上级外部电网的互动。对于多代理没有严格的定义，利用MAS，智能电网运行的许多常见功能可以被简化，以减少大量通信数据馈入中央处理器的需要（如可采取局部的点对点通信）。已经有若干研究项目开始研究MAS作为一种管理分布式发电、虚拟电厂和微电网的方法。

配电控制中心目前需要应对各种新的挑战，例如，需要整合现有的孤立信息系统，需要进行实时数据的相关性整合、进行自动故障定位隔离和恢复服务、对分布式资源进行集成、满足主动负荷以及存储系统的优化运行等。无论是采用集中式或是基于多代理的分散式控制系统，都需要配置智能化的配电管理系统（DMS）。

我国在发展主动配电系统控制模式的过程中，在借鉴相关配电控制技术的相关因素和发展趋势时，还需要根据我国配电网的实际需求和边界条件，充分考虑不同配电网智能化控制技术的适用性及其成本效益，提出适应我国配电网智能化发展的适用可行技术模式，这将是我们面临的新挑战。