三点带你了解推进配网分布式控制 构建广域测控系统

未来配电网是一个更加智能、灵活、主动的有源配电网，这对控制技术提出了更高的要求。

控制技术从利用信息和控制方式可分成三类：

一是就地控制技术，是利用就地检测信息进行控制，如电压电流保护、无功补偿，就地控制方式的优点是控制响应速度快，在数十毫秒级。

二是集中控制技术，是由控制主站集中处理配电终端的测量信息，进行控制决策，遥控配电设备。集中控制技术的优点是能够利用全局信息，控制功能也比较完善，但不足之处是控制响应速度慢，在分钟级；需要设置通信通道与主站，投资大。

三是分布式控制技术，是指在配电终端之间对等交换测量与控制信息，进行协调控制。分布式控制技术的优点是控制响应速度较快，在100ms级。

分布式控制是一个新的课题，相关研究做了很多，但目前还处于初期阶段。我做了很多分布式控制的研究工作，在这里与其说谈技术成果，不如说把问题提出来，大家一块研究。

分布式控制特别适合配电网。因为分布式控制的任何一个控制操作都有一个作用域，而绝大部分控制作用域是一条馈线，控制节点数不会太多，控制系统与算法设计相对比较简单。绝大部分配电网控制应用对响应速度的要求不小于100ms。

国内外对分布式控制进行了大量研究，已有应用分布式控制进行配电网故障隔离、继电保护、电压控制方面研究的报道，但目前还不完善，不能形成一个完善的技术体系。

下一步需要亟待解决的问题有：

建立完善的分布式控制技术体系；

研发支持分布式控制的广域测控平台；

研究关键支撑技术，包括基于IEC61850的开放式通信技术、馈线拓扑实时识别技术、控制数据实时快速传输技术；现在TC57的主要工作就是让IEC61850覆盖整个电力系统，实现实时通信。如果数据模型、通信标准化解决了，所有设备可以做到即插即用，就可以进行分布式控制。除了测量信息之外，还可以自动识别拓扑结构。

分布式控制策略；

分布式控制应用技术。

实施分布式控制很容易，关键是要知道拓扑结构。所以关键技术应该包括终端能够自动识别与应用相适应的拓扑结构。将来终端利用IEC61850通信之后，可以自动建立拓扑结构，而不是完全依靠主站下发。

馈线拓扑结构自动识别是一个非常关键的技术，它可以为每一个终端配置相邻终端的信息（名称与通信地址），发起控制应用的主控终端通过接力查询获取所需的馈线拓扑信息。

此外，控制信息快速实时传输技术也非常关键。在变电站里常规的GOOSE over MAC传输机制实现起来较复杂。配电网中，控制信息与普通测量信息在IP网络中混合传输，需要采取特殊技术保证控制信息的快速实时传输。

配电网控制应用响应速度要求一般不大于100ms，控制信息传输延时小于10ms。 采用GOOSE over UDP传输机制，传输延时小于5ms，可以满足在配电网中应用的要求。

下一步，应该对基于分布式控制保护、电压控制做一些研究，这方面内容比较缺乏。

未来需要构建广域测控系统（WAMCS），为配电网监测与保护控制应用提供统一支撑平台。该平台的结构与常规配网自动化系统类似，包括主站、通信与智能终端（STU）， 兼容传统控制模式，支持基于对等通信的分布式控制，支持设备与应用软件的即插即用。

广域测控系统与常规配电自动化系统在硬件上是一样的，区别是在广域测控系统终端本身支持高级应用，有开放式的程序接口，当然数据模型必须基于61850，必须具备自动识别拓扑的能力，可以在程序接口上编程序。

在未来配电网中，每一个终端就是一个小主站，每一个终端就可以作为一个控制的主体来完成控制任务，这是未来发展方向。

举一个例子作说明，远方跳闸式反孤岛保护。目前孤岛保护办法就是检测就地的电压和电流，就地控制有一个问题，存在死区。如果负荷和发电量接近的话，频率和电压不会达到我们所要求的门槛值，就不会跳闸。但是采取就地控制方法，采集的信息有限，控制性能也存在问题。

现在国外有一种装置——DTT（远方跳闸保护），远方跳闸式保护装置在检测到出线断路器开关跳闸时向并网开关控制装置发出跳闸命令。

在变电站里安装一个终端，一旦检测到变电站跳闸以后，就把信息发给并网开关，并网开关处智能终端通过接力查询识别馈线拓扑结构，识别并网开关上游开关信息，并网开关终端接收到上游开关跳闸信息时跳开并网开关。并网开关实时跟踪馈线拓扑结构的变化，更新上游开关的信息。

上图中的拓扑结构，两边有电源，并网开关里有终端。终端带电后就开始识别拓扑结构，进行查询，查询哪个开关是合的，哪个开关是断的，查询到断的就停止，通过查询，获得终端和电源之间的拓扑关系。

分布式控制具有响应速度快、性能完善的优点，是智能配电网控制技术的发展方向。

分布式控制应用的研究还在初级阶段，还有大量的研究工作要做。