綜述:未來配電自動化技術發展趨勢

     北極星智能電網在線訊:能源互聯網是推動能源生産和消費模式變革的重要手段。能源互聯網建設将以需求導向、創新驅動、開放協作、因地制宜、試點先行為原則,以發展可再生能源、分布式能源、微網、需求側管理與需求響應,提高能效、節能減排為切入點,推動先進信息通信技術與能源基礎設施深度融合。

推進能源信息交互和服務平台建設,逐步實現能量、信息和金融等資源深度融合。重點抓好能源互聯網産業體系,标準體系構建和關鍵技術研究。從能源的角度,逐步實現清潔能源就地收集,就地存儲,就地使用;從信息的角度,逐步實現能源信息就地采集,就地分析處理,就地平衡。

 電網自動化是運用計算機技術、自動控制技術、電子技術、通信技術及新的高性能的配電設備等技術手段,對配電網進行離線與在線的智能化監控管理。随着科技的發展,配電網自動化展現出配電系統的智能化、自動化,信息化和互動化的新特征。據預測,未來配電自動化技術發展趨勢将體現在七個方面。

  一、配網自動化的發展曆程

  我國配電自動化的發展大緻經曆了三個階段,第一個階段是自動化階段,它的主要原理是不同的自動化開關設備相互支持;第二個階段是計算機階段,它主要基于計算機大規模雲計算處理相關的配網問題;第三個階段是使用現代控制理論支持的現代自動化階段。

  在配網自動化的第一個階段裡,主要的思路是當系統發生故障時,通過斷路器等二次繼保設備之間的相互配合,快速切除故障,不需要計算機介入進行實時控制,在這一階段裡使用的設備主要是二次物理設備。但是,在這一階段裡,受電源和繼保裝置的影響,自動化程度非常低。在這一階段,當在系統正常運行時,不能實時偵測系統的運行狀态,僅當系統發生故障時,二次設備才能發揮作用;當系統的運行方式發生變化後,需要工作人員重新到現場進行整定計算;恢複事故區域供電時,不能自動采取最優化措施;在事故恢複階段,需采用多次重合閘,以保證系統的正常運行,但是,這種方法對系統設備的損傷很大。目前,這些設備在我國大部分地區仍在使用。

  基于大規模計算機雲計算的配網自動化技術是發展的第二階段,在這一階段裡,對電力通信的要求較高,主要運用了現代通信技術、計算機技術和電力電子技術,在配電網正常運行時也能監視電網運行狀況,真正意義上實現了遙信、遙測、遙控、遙調功能。在故障時,能夠通過監控設備及時發現非正常狀态,并由調度員通過遙控遠方設備,隔離故障區域和恢複健全區域供電。

  具有自動控制功能的現代配電自動化階段,是進入配電自動化發展的第三階段,計算機技術得到更好的應用,實現了配電網自動控制功能。集成了配電網SCADA系統、配電地理信息系統、饋線自動化、變電站自動化、需求側管理、調度員仿真調度、故障呼叫服務系統和工作管理等一體化的綜合自動化系統,初步實現了饋線分段開關遙控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方自動抄表等功能。

  面對世界電力積極開展智能電網研究的新動向,借鑒歐美等國家和地區的先進經驗和技術理論,國家電網公司結合我國國情和能源供應,用電服務的新需求,于特高壓輸電國際會議上正式提出了立足自主創新,建設以特高壓為骨幹網架,各級電網協調發展,以信息化、自動化、互動化為特征的堅強配電網的發展目标,從而拉開了我國配電網研究和建設實施的序幕。

  二、配網自動化技術存在的問題

  1.功能設計單一

  提高供電可靠率,是配電網自動化功能設計的傳統思路。但電力可靠性中心簡報數據表明,現階段影響供電可靠性的主要是例行檢測時配電網停電,這一階段停電時間遠大于由于配電網故障導緻的停電。不斷提高配網管理水平,大大減少例行檢測的停電時間和次數,是發展配電網自動化技術的一個重要方面。

  2.出現在配電網裡的孤島情況

  在現階段,不同的電力企業裡,資源的種類多,各種資源難以整合到一起。部門内部信息共享能力差,企業部門之間的信息更是難以交流,這進一步導緻了配電網管理出現紊亂,分析數據局部冗餘。這種現象的出現,使得系統難以經濟、安全運行。

  3.新設備的出現對系統影響較大

  在設備資産管理中缺乏整體考慮和長遠考慮,盲目追求最新的設備,不注重系統整體運行情況,造成新老設備難以整合到一起,從而無法達到整體最優的效果。

  4.在結構設計裡不能統一設計

  在配電系統實際運行時,往往出現主控方與受控方的信息不相關,網絡傳輸能力不夠,一次設備過老,導緻新老設備不匹配。特别是将先進的二次設備和老舊的一次設備整合到一起,造成系統無法正常運行,嚴重影響配網自動化功能的實現和管理的優化。

  5.管理體制中出現的弊端

  配電自動化技術主要覆蓋生産、營銷兩大專業,傳統管理方式單純強調垂直專業管理,而沒有條塊結合分工協作的保證措施。同時,在功能設計過程中,還存在重系統、輕客戶管理,重形式輕實效的思維定式,導緻技術缺失和管理漏洞,使得配電自動化技術無法滿足現代電力系統的要求。

  6.當前與長遠的銜接問題

  配電自動化技術涉及面廣,投資額大,既要考慮企業未來發展需要,又要着眼于現有系統的充分利用,因此,電力企業應從技術,管理上采取措施,為配電自動化系統擴容及其功能完善做好準備。在實際生産中,應該開發和利用可擴展的管理系統模塊和功能擴展性強的先進設備;而在管理過程中,更要擯棄傳統的隻注重當前利益而忽視長遠利益的做法,應提倡資産全壽命周期管理的理念,解決當前和長遠利益權衡問題。

三、配網自動化技術未來的發展趨勢

  随着科技的發展,配電網自動化展現出配電系統的智能化、自動化,信息化和互動化的新特征。配電自動化技術的未來發展趨勢體現在以下七個方面。

  1.配網自動化的綜合型受控端

  新型綜合受控端基于高速SCADA系統,可以實現電網信息的快速采集和信号的綜合處理,并且大大減少了受控端的數量,從而使系統的規模得到簡化。這種受控端不僅具有以往終端所具有的功能,還可以實時監測系統的潮流分布、電壓情況、系統是否産生震蕩、頻率是否滿足要求等,将這些信息傳遞給主控方,供進一步分析使用。同時,這些受控端之間還可以進行相互通信,進一步提高數據的精确程度。

  2.配電線路載波通信技術和基于因特網的IP通信技術

  通信系統一直是配電網自動化的難點之一。在10kV及以下的配電系統裡,由于受控端數目多,對通信的要求也顯著提高。因此,如果要實現系統潮流實時監測、頻率控制等需求,穩定的大容量的高速載波通信系統是必備的。該系統不僅可以滿足上述需求,還可以為客戶提供更多的生活服務,如電力線上網等。另外,光纖通信具有容量大、可靠性高、傳輸速率高等優點,已成為主流通信系統的首選。随着成本的降低,采用光纖通信作為配電系統自動化的主幹通信網已得到普遍共識。随着通信技術的進步,基于城市光纖網的IP通信技術充分利用了光纖通信技術抗幹擾能力強、誤碼率低、傳遞快速和IP通信方式的通用兼容性接口等優越性,可望成為智能配電網自動化系統的前沿通信技術。

  3.定制電力技術

  定制電力技術是柔性配電系統的實際應用,它将智能電網技術、柔性送電技術、雲計算技術等高科技技術用于中低壓配電網,用以消除諧波,防止電壓閃變,保證各相對稱,提高供電可靠性和經濟性。主要由電壓穩定器、快速無功補償器、頻率檢測器、高速斷路器等設備組成。當系統出現突然增大負荷或者瞬間丢失大負荷時,該技術可以瞬間發現系統的變化,并滿足極限情況下系統的穩定,該技術應用于配網自動化中,可以實現系統實時優化,滿足高層次用戶的需求。

  4.新型FA系統

  新型的FA系統主要的思路是實現分布式電源,即根據不同的負荷就地提供合适的電源,減小線路傳輸的損耗,提高能量利用率。根據國家電網制訂的未來發展方案,未來我國将把輸配電系統分離,并在用戶端設立電網提供者的信息,用戶可以根據實時電價選擇供電方。新型FA系統應用于配網自動化中也存在許多困難,主要有:分布式電源位置不确定,配網的運行方式多變,從而導緻二次設備難以滿足要求。

  5.配電系統的集中化管理

  在以往的配網系統中,用戶是分散的,系統被迫分離為多島,多島之間功能相似,但系統難以交流,通道不可共享。集中化管理的配電系統,可以利用先進的通信網絡将配電網控制中心與系統多島連接在一起。比如,将SCADA系統與配網控制中心通過接口連接起來,形成一個多級系統。實現該系統的應用,最好的方法是最大限度利用用戶原有的軟硬件資源,保護用戶的投資,實現實用化管理和多廠家産品共享的原則。

  6.優化的系統配電網運行

  随着社會的發展和電力企業體制改革的推進,國家電網也逐漸以經濟效益作為一個階段性目标。這要求供電企業要不斷分析電網的運行狀态,提出最優潮流的方案,即按照狀态估計、潮流計算、最優潮流控制來對系統進行優化,在保證可靠性的同時提高系統的經濟性。配網要在運行中提高經濟效益,還應當優化系統的網絡結構,盡量保證二次設備“不誤動,不據動”,防止因系統突發事件導緻巨大的經濟損失。

  7.信息一體化的配電網絡

  信息一體化是未來社會的發展趨勢,配電網不是一個單獨的部分,而是電力系統的一個重要的組成部分。在未來的發展中,配電網絡要更多的考慮電力系統這個整體的重要信息,而不是單單關注配電網區域的信息。信息一體化的配電網系統需要滿足信息實時搜索機制,支持公共信息模型等國際電工信息傳輸标準,實現智能化的配電系統,滿足電力設備的二次網絡安全方案。

 

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