随着社会的发展和人民生活水平的提高,用户对供电可靠性和电能质量的要求越来越高,作为电力系统中面向终端用户的最终环节,配电网对供电质量有直接的影响。另一方面,分布式能源(DER)大量接入配电网,使配电网成为能量双向流动的有源网络,且DER出力的分散性、间歇性使配电网潮流与电压的波动性增加,给配电网的保护控制和运行管理带来了新的挑战,迫切需要新的控制手段。传统的控制方式包括就地控制和集中控制,就地控制方式只利用装置安装处的信息,易于实现,动作速度快,但是由于其利用的信息有限,控制性能不完善。基于主站的集中控制方式可以利用全局信息,能够获得优化的控制性能,但其涉及环节多,使得响应的速度较慢。解决问题的途径是基于终端之间对等通信的分布式控制方式,这种方式既可以利用多个站点的测控信息来提高保护控制的性能,又可以避免主站集中控制方式带来的通信和数据处理延时长的问题。目前,已有一些智能配电网分布式控制应用方面的研究,但尚未形成系统的分布式控制技术体系,缺少适合的控制策略,一些关键技术问题仍待解决。本文研究智能配电网分布式控制基础理论及其关键支撑技术,总结提出了智能配电网分布式控制应用的基本概念。提出了智能配电终端(STU,Smart Terminal Unit.指能够支持分布式控制应用的配电终端)自动识别配电网络实时拓扑的方法和采用UDP协议传输GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event,面向通用对象变电站事件)报文的实时数据传输方式(称为GOOSE over UDP传输方式),解决了分布式控制实现的2个关键技术问题。作为分布式控制在配电网保护中应用的一个例子,提出了广域闭锁分布式电流保护算法,解决了传统配电网电流保护快速性和选择性难以兼顾的问题。主要研究工作和创新成果如下：(1)总结提出了智能配电网分布式控制应用的基本概念及控制方法。定义了控制任务、控制作用域,将控制任务的启动方式分为周期性调用、事件触发与远方命令3种。控制工作方式分为协同控制、代理控制2种,分析了不同控制任务启动方式与控制工作方式的特点及其适用场合,为分布式控制的研究打下了理论基础。(2)提出了STU通过逐级查询自主识别智能配电网分布式控制应用拓扑的方法。配电网分布式控制应用的实现要求STU存有馈线实时拓扑,但一个具体的分布式控制应用涉及站点少,功能的实现不需要掌握全站的拓扑信息。由主站集中获取拓扑信息再将相关拓扑信息下发给STU的方式,对主站依赖度高,存在安全性和可靠性风险,且拓扑识别和更新的速度慢。为此,分析了智能终端获取拓扑的方法和自主查询拓扑的实现机制,提出了STU自主识别并保存拓扑的逐级查询方法。为STU配置局部拓扑信息和相邻STU的通信地址,通过查询其它STU存储的局部拓扑信息,获取其控制应用所需的静态馈线拓扑信息,并根据控制域内开关的实时状态信息建立应用拓扑,在馈线拓扑发生变化时可自动更新STU存储的拓扑。这种方式配置工作量小、灵活性好,便于分布式控制应用软件的设计,解决了分布式控制实用化的一个关键技术问题。定义了智能终端局部网络,采用通用信息模型(CIM,Common Information Model)对馈线拓扑进行建模,有利于实现终端设备之间以及终端与主站之间的互操作性。(3)提出了采用UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议),用GOOSE通信机制传输实时性报文(GOOSE over UDP)的传输方式。将实时性报文映射到传输层的UDP协议,基于IP对等通信网络实现快速报文在广域网内传输,可满足报文传输实时性的要求。分析了影响端到端应用通信实时性的主要因素,给出了配电网分布式控制应用对通信实时性的要求。对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出采用GOOSE over UDP传输方式来实现配电网分布式控制应用实时数据的传输,通过GOOSE重传机制、设置进程优先级和IP层优先级等措施来保证报文的可靠、实时传输。分析了传输时延的构成,提出了将报文传输时延的STU内部处理时延和链路传输时延分离的原理及测试实现方法,设计应用层报文并修改STU操作系统底层程序完成了传输方式实时性的测试,该方法可通过编程来实现,不需要终端装置的精确对时,经济性好。搭建了可以跨局域网传输快速报文的GOOSE over UDP传输方式的实时性测试系统,对影响报文传输实时性的各种因素进行了测试,测得STU之间传输时延最大不超过10ms,满足分布式控制在配电网中应用的要求。(4)提出了广域闭锁分布式电流保护算法。由检测到故障电流的STU启动广域闭锁分布式电流保护算法,如果所监控的开关工作状态正常,则向该开关流过故障电流的反方向发出保护闭锁信号(若所监控的开关失灵,则停止发送保护闭锁信号)。若该开关不是终端开关,且在整定时间内没有收到保护闭锁信号则保护动作；若该开关是终端开关,则检测到故障电流后直接跳闸。算法考虑了链路故障、单点通信故障及断路器失灵等异常情况,整定配置简单,能够很好地适应配电网络拓扑的变化,有选择性的快速将故障切除。(5)在有源配电网静态模拟系统上开发了广域闭锁分布式电流保护试验系统。STU利用所提出的应用拓扑自主识别方法获得广域闭锁分布式电流保护应用拓扑,通过GOOSE over UDP传输方式来传输故障电流检测结果和闭锁信号等保护、控制命令。试验结果表明,在通信正常、线路结构发生变化及单点网络故障等情况下,均可以实现广域闭锁分布式电流保护,使停电范围最小,保护动作可在l00ms内完成。分布式控制具有响应速度快,控制性能好的优点,是实现配电网保护、控制应用的发展趋势。STU自主识别配电网络拓扑的方法可支持分布式自治控制的实现,灵活性好,既可以保证拓扑信息的实时性,又可以与主站拓扑信息进行核对。用GOOSE over UDP传输方式实现开关跳闸、闭锁等实时数据的传输,满足分布式控制应用对快速报文在广域网内快速、可靠传输的要求,这种方式配置简单,通用性好。作为分布式控制在配电网中应用的一个例子,广域闭锁分布式电流保护算法能够适应配电线路结构的变化,在l00ms内实现保护动作,解决传统电流保护选择性和快速性难以兼顾的问题。论文的研究成果对推动分布式控制的研究与应用、丰富配电网的控制手段、促进智能配电网的发展具有十分重要的意义。