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关于配电网自动化规划建设的分析

国际电力网  来源:中国电力  日期:2016-11-29

(一)前言

配电网自动化利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成,构成完整的自动化管理系统,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理,它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。

随着我国社会的经济活动的发展需要,人们的生活、工作以及工业发展不断增加用电量,因此相关部门和企业有必要扩大供电范围,增加供电设备,进而增加了供电企业管理的难度。而不断成熟的自动化技术广泛应用于各个行业,促使电网实现配电网自动化。配电网发展的趋势是配电网自动化,可是配电网自动化系统的规划和设计比较复杂,具有较高的集成化程度,涉及到了多个领域,比如网络、软件等,所以在开发和实施过程中要合理布局,最大程度的满足居民、工业等用电需求,更好的服务于规划区居民城镇化建设。

配电网升级改造的内容,一方面是要注重整体布局,重点优化配电网网架结构和梳理配网通道,目的是加强配电网架的基础设施。另一方面是应该要落实规划区配电网实物设备与现场一致性核查,关键要对规划区配电网现状结构、电源结构、环网关系、运行方式、接线方式、影响供电可靠性和线损控制因素等进行分析与研究。

(二)配电网自动化功能

配电网自动化最主要的功能为利用自动化技术综合全面管理配电系统,改善普通的配电系统的不足之处,完善普通配电结构的功能,使整个电力系统更好地运行。配电网自动化功能很多,主要是采集数据并进行控制,监控配电系统的运行状态,及时发现配电系统中存在的问题,管理好配电设备,维护好设备安全,根据检测数据的结果,做好检修管理,停电管理,负荷管理,通过对自动化设备的建设,完善计量计费功能,将数据上传网络,并在网络分析,使配电系统的工作管理,网络重构,营业管理及相关系统通信的功能完成更加简便可行。

1、自愈配电网

配电网系统中的馈线自动化的故障诊断、定位、隔离以及恢复供电的基本功能表现为:系统发生故障时,迅速隔离有问题的元件或将用户快速切换到其他可靠的电源上,在很少或不用人为干预的情况下使系统迅速恢复供电。能够实时检测故障前兆和评估配电网的健康水平,在故障发生前,将设备状况告知系统并发出预警信息,以使得系统能够及时采取相应的控制措施或通知检修人员进行维护。在智能电网的背景下,该功能需要进一步升级为适应分布式发电的双向能量流下的馈线自动化功能。

2、互动技术

鼓励用户参与电力系统的运行和管理,和用户建立双向实时通信,实时告知用户其电力消费的成本、实时电价、电网日前的状况、计划停电信息等,同时也支持用户根据这些信息制定适合自身的电力使用方案。在智能电网的背景下,该功能需要进一步升级为适应用户双向互动的业务功能。

3、分布式电源和储能系统的接入技术

可以安全、无缝地容许光伏发电、风力发电、小型燃气轮机、燃料电池等各种不同类型的分布式发电系统和储能系统接入,并做到“即插即用”。过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测,并进行优化控制和调整,使电气设备运行在最好的状态,降低电网运行的费用,并使电气设备的潜力充分发挥出来。

(三)配电网自动化现状存在的问题

目前,一些地区配电网网架以及基础管理工作薄弱,不具备应用DA的条件,存在“超前建设”现象。有些系统功能结构规划设计不合理、配电设备质量不过关。一些供电企业不重视DA的应用,系统管理维护工作没跟上。主要表现在以下几点:

1、功能设计单一

提高供电可靠率,是配电网自动化功能设计的传统思路。但电力可靠性中心简报数据表明,现阶段影响供电可靠性的主要是例行检测时配电网停电,这一阶段停电时间远远大于由于配电网故障导致的停电。不断提高配网管理水平,大大减少例行检测的停电时间和次数,是发展配电网自动化技术的一个重要方面。

2、出现在配电网的孤岛情况

在现阶段,不同的电力企业里,资源的种类多,各种资源难以整合到一起。部门内部信息共享能力差,企业部门之间的信息更是难以交流,这进一步导致了配电网管理出现紊乱,分析数据局部冗余。这种现象的出现,使得系统难以经济、安全运行。

3、新设备的出现对系统影响较大

在设备资产管理中缺乏整体考虑和长远考虑,盲目追求最新的设备,不注重系统整体运行情况,造成新老设备难以整合到一起,从而无法达到整体最优的效果。

4、在结构设计里不能统一设计

在配电系统实际运行时,往往出现主控方与受控方的信息不相关,网络传输能力不够,一次设备的老化,导致新老设备不匹配。特别是将先进的二次设备和老旧的一次设备整合到一起,造成系统无法正常运行,严重影响配网自动化功能的实现和管理的优化。

5、管理体制中出现的弊端

配电自动化技术主要覆盖生产、营销两大专业,传统管理方式单纯强调垂直专业管理,而没有条块结合分工协作的保证措施。同时,在功能设计过程中,还存在重系统、轻客户管理,重形式轻实效的思维定式,导致技术缺失和管理漏洞,使得配电自动化技术无法满足现代电力系统的要求。

6、当前与长远的衔接问题

配电自动化技术涉及面广,投资额大,既要考虑企业未来发展需要,又要着眼于现有系统的充分利用,因此,电力企业应从技术,管理上采取措施,为配电网自动化系统扩容及其功能完善做好准备。在实际生产中,应该开发和利用可扩展的管理系统模块和功能扩展性强的先进设备;而在管理过程中,更要摈弃传统的只注重当前利益而忽视长远利益的做法,应提倡资产全寿命周期管理的理念,解决当前和长远利益权衡问题。

(四)配电网自动化发展趋势

随着科技的发展,配电网自动化展现出配电系统的智能化、自动化,信息化和互动化的新特征。配电自动化技术的发展趋势体现在以下七个方面。

1、配电网自动化的综合型受控端

新型综合受控端基于高速SCADA系统,可以实现电网信息的快速采集和信号的综合处理,并且大大减少了受控端的数量,从而使系统的规模得到简化。这种受控端不仅具有以往终端所具有的功能,还可以实时监测系统的潮流分布、电压情况、系统是否产生震荡、频率是否满足要求等,将这些信息传递给主控方,供进一步分析使用。同时,这些受控端之间还可以进行相互通信,进一步提高数据的精确程度。

2、配电线路载波通信技术和基于因特网的IP通信技术

通信系统一直是配电网自动化的难点之一。在10kV及以下的配电系统里,由于受控端数目多,对通信的要求也显著提高。因此,如果要实现系统潮流实时监测、频率控制等需求,稳定的大容量的高速载波通信系统是必备的。该系统不仅可以满足上述需求,还可以为客户提供更多的生活服务,如电力线上网等。另外,光纤通信具有容量大、可靠性高、传输速率高等优点,已成为主流通信系统的首选。随着成本的降低,采用光纤通信作为配电系统自动化的主干通信网已得到普遍共识。随着通信技术的进步,基于城市光纤网的IP通信技术充分利用了光纤通信技术抗干扰能力强、误码率低、传递快速和IP通信方式的通用兼容性接口等优越性,可望成为智能配电网自动化系统的前沿通信技术。

3、定制电力技术

定制电力技术是柔性配电系统的实际应用,它将智能电网技术、柔性送电技术、云计算技术等高科技技术用于中低压配电网,用以消除谐波,防止电压闪变,保证各相对称,提高供电可靠性和经济性。主要由电压稳定器、快速无功补偿器、频率检测器、高速断路器等设备组成。当系统出现突然增大负荷或者瞬间丢失大负荷时,该技术可以瞬间发现系统的变化,并满足极限情况下系统的稳定,该技术应用于配网自动化中,可以实现系统实时优化,满足高层次用户的需求。

4、新型FA系统

新型的FA系统主要的思路是实现分布式电源,即根据不同的负荷就地提供合适的电源,减小线路传输的损耗,提高能量利用率。根据国家电网制订的未来发展方案,未来我国将把输配电系统分离,并在用户端设立电网提供者的信息,用户可以根据实时电价选择供电方。新型FA系统应用于配网自动化中也存在许多困难,主要有:分布式电源位置不确定,配网的运行方式多变,从而导致二次设备难以满足要求。

5、配电系统的集中化管理

在以往的配网系统中,用户是分散的,系统被迫分离为多岛,多岛之间功能相似,但各分子系统难以交流,通道不可共享。集中化管理的配电系统,可以利用先进的通信网络将配电网控制中心与系统多岛连接在一起。比如,将SCADA系统与配网控制中心通过接口连接起来,形成一个多级系统。实现该系统的应用,最好的方法是最大限度利用用户原有的软硬件资源,保护用户的投资,实现实用化管理和多厂家产品共享的原则。

6、优化配电网的经济运行

随着社会的发展和电力体制改革的推进,我国的电网公司也逐渐以经济效益作为一个阶段性目标。这要求供电企业要不断分析电网的运行状态,提出最优潮流的方案,即按照状态估计、潮流计算、最优潮流控制来对系统进行优化,在保证可靠性的同时提高系统的经济性。配电网要在运行中提高经济效益,还应当优化系统的网络结构,尽量保证二次设备“不误动,不据动”,防止因系统突发事件导致巨大的经济损失。

7、信息一体化的配电网

信息一体化是未来社会的发展趋势,配电网不是一个单独的部分,而是电力系统的一个重要的组成部分。在未来的发展中,配电网络要更多的考虑电力系统这个整体的重要信息,而不是单单关注配电网区域的信息。信息一体化配电网系统需要满足信息实时搜索机制,支持公共信息模型等国际电工信息传输标准,实现智能化的配电系统,满足电力设备的二次网络安全方案。

(五)结语

对于配电网自动化发展规划的效益分析,一是围绕社会发展需要的经济效益分析。主要体现在提高供电可靠性、提高供电安全性、提高优质服务水平、促进节能环保和降耗等方面。配电网自动化建设项目的实施,通过对配电网一次设备及网架的改造、优化,将在很大程度上提高供电安全性,满足企业生产及人民生活用电需求。同时,配合配电网一次设备的改造,将目前在运行中的老旧高耗能变压器更换为低损耗变压器,进一步促进节能降损。通过馈线自动化的实现,将实现故障的自动隔离和供电恢复,提高故障处理的速度,提高供电可靠性和优质服务水平。二是基于技术安全角度的经济效益分析。主要体现在配电网管理方式转变、提高供电可靠性、保证电压质量、降低线损、保证配电网安全供电、提高自动化程度方面。实施配电网自动化项目后,将有效解决配电网调度盲调的问题,提高运行管理水平。配电网自动化系统可实现网络及设备的状态监视与控制,将设备的运行参数、负荷特性、系统状态及故障等信息集中反映,同时可以对这些信息按需求进行处理。三是满足供电企业管理的经济效益分析。通过对配电网自动化规划项目的实施后,减少整个配电网络规划的投入,更加合理地配置网架结构,最终使配电网在满足供电需求和发展需的同时,使资源达到最合理的利用,大力提高供电可靠率指标,全面提升公司系统在规划建设、运行技术、管理理念等各方面水平。

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