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如何構建更合理的配電網自動化?

點擊:7078  添加時間:2017-06-23 15:51:00

  配電網自動化利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術,將配電網實時信息、離線信息、用戶信息、電網結構參數、地理信息進行集成,構成完整的自動化管理系統,實現配電系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制和配電管理,它是實時的配電自動化與配電管理系統集成爲一體的系統。
(一)前言
  隨着我國社會的經濟活動的發展需要,人們的生活、工作以及工業發展不斷增加用電量,因此相關部門和企業有必要擴大供電範圍,增加供電設備,進而增加了供電企業管理的難度。而不斷成熟的自動化技術廣泛應用於各個行業,促使電網實現配電網自動化。配電網發展的趨勢是配電網自動化,可是配電網自動化系統的規劃和設計比較複雜,具有較高的集成化程度,涉及到了多個領域,比如網絡、軟件等,所以在開發和實施過程中要合理佈局,最大程度的滿足居民、工業等用電需求,更好的服務於規劃區居民城鎮化建設。
  配電網升級改造的內容,一方面是要注重整體佈局,重點優化配電網網架結構和梳理配網通道,目的是加強配電網架的基礎設施。另一方面是應該要落實規劃區配電網實物設備與現場一致性覈查,關鍵要對規劃區配電網現狀結構、電源結構、環網關係、運行方式、接線方式、影響供電可靠性和線損控制因素等進行分析與研究。
(二)配电网自动化功能
  配電網自動化最主要的功能爲利用自動化技術綜合全面管理配電系統,改善普通的配電系統的不足之處,完善普通配電結構的功能,使整個電力系統更好地運行。配電網自動化功能很多,主要是採集數據並進行控制,監控配電系統的運行狀態,及時發現配電系統中存在的問題,管理好配電設備,維護好設備安全,根據檢測數據的結果,做好檢修管理,停電管理,負荷管理,通過對自動化設備的建設,完善計量計費功能,將數據上傳網絡,並在網絡分析,使配電系統的工作管理,網絡重構,營業管理及相關係統通信的功能完成更加簡便可行。
1、自愈配电网
  配電網系統中的饋線自動化的故障診斷、定位、隔離以及恢復供電的基本功能表現爲:系統發生故障時,迅速隔離有問題的元件或將用戶快速切換到其他可靠的電源上,在很少或不用人爲干預的情況下使系統迅速恢復供電。能夠實時檢測故障前兆和評估配電網的健康水平,在故障發生前,將設備狀況告知系統併發出預警信息,以使得系統能夠及時採取相應的控制措施或通知檢修人員進行維護。在智能電網的背景下,該功能需要進一步升級爲適應分佈式發電的雙向能量流下的饋線自動化功能。
2、互动技术
  鼓勵用戶參與電力系統的運行和管理,和用戶建立雙向實時通信,實時告知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網日前的狀況、計劃停電信息等,同時也支持用戶根據這些信息制定適合自身的電力使用方案。在智能電網的背景下,該功能需要進一步升級爲適應用戶雙向互動的業務功能。
3、分布式电源和储能系统的接入技术
  可以安全、無縫地容許光伏發電、風力發電、小型燃氣輪機、燃料電池等各種不同類型的分佈式發電系統和儲能系統接入,並做到“即插即用”。過高速通信網絡實現對運行設備的在線狀態監測,並進行優化控制和調整,使電氣設備運行在最好的狀態,降低電網運行的費用,並使電氣設備的潛力充分發揮出來。
(三)配电网自动化现状存在的问题
  目前,一些地區配電網網架以及基礎管理工作薄弱,不具備應用DA的條件,存在“超前建设”現象。有些系統功能結構規劃設計不合理、配電設備質量不過關。一些供電企業不重視DA的應用,系統管理維護工作沒跟上。主要表現在以下幾點:
1、功能设计单一
  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遠大於由於配電網故障導致的停電。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、出现在配电网的孤岛情况
  在現階段,不同的電力企業裏,資源的種類多,各種資源難以整合到一起。部門內部信息共享能力差,企業部門之間的信息更是難以交流,這進一步導致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、新设备的出现对系统影响较大
  在設備資產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、在结构设计里不能统一设计
  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,一次設備的老化,導致新老設備不匹配。特別是將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、管理体制中出现的弊端
  配電自動化技術主要覆蓋生產、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,導致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、当前与长远的衔接问题
  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,又要着眼於現有系統的充分利用,因此,電力企業應從技術,管理上採取措施,爲配電網自動化系統擴容及其功能完善做好準備。在實際生產中,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,更要擯棄傳統的只注重當前利益而忽視長遠利益的做法,應提倡資產全壽命週期管理的理念,解決當前和長遠利益權衡問題。
(四)配电网自动化发展趋势
  隨着科技的發展,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徵。配電自動化技術的發展趨勢體現在以下七個方面。
1、配电网自动化的综合型受控端
  新型綜合受控端基於高速SCADA系統,可以實現電網信息的快速採集和信號的綜合處理,並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佈、電壓情況、系統是否產生震盪、頻率是否滿足要求等,將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確程度。
2、配電線路載波通信技術和基於因特網的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及以下的配電系統裏,由於受控端數目多,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,還可以爲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,已成爲主流通信系統的首選。隨着成本的降低,採用光纖通信作爲配電系統自動化的主幹通信網已得到普遍共識。隨着通信技術的進步,基於城市光纖網的IP通信技術充分利用了光纖通信技術抗干擾能力強、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,可望成爲智能配電網自動化系統的前沿通信技術。
3、定制电力技术
  定製電力技術是柔性配電系統的實際應用,它將智能電網技術、柔性送電技術、雲計算技術等高科技技術用於中低壓配電網,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丟失大負荷時,該技術可以瞬間發現系統的變化,並滿足極限情況下系統的穩定,該技術應用於配網自動化中,可以實現系統實時優化,滿足高層次用戶的需求。
4、新型FA系统
  新型的FA系統主要的思路是實現分佈式電源,即根據不同的負荷就地提供合適的電源,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,未來我國將把輸配電系統分離,並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系統應用於配網自動化中也存在許多困難,主要有:分佈式電源位置不確定,配網的運行方式多變,從而導致二次設備難以滿足要求。
5、配电系统的集中化管理
  在以往的配網系統中,用戶是分散的,系統被迫分離爲多島,多島之間功能相似,但各分子系統難以交流,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將配電網控制中心與系統多島連接在一起。比如,將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產品共享的原則。
6、优化配电网的经济运行
  隨着社會的發展和電力體制改革的推進,我國的電網公司也逐漸以經濟效益作爲一個階段性目標。這要求供電企業要不斷分析電網的運行狀態,提出最優潮流的方案,即按照狀態估計、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。配電網要在運行中提高經濟效益,還應當優化系統的網絡結構,儘量保證二次設備“不误动,不据动”,防止因系統突發事件導致巨大的經濟損失。
7、信息一体化的配电网
  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標準,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。
(五)结语
  对于配电网自动化发展规划的效益分析:
  一是圍繞社會發展需要的經濟效益分析。主要體現在提高供電可靠性、提高供電安全性、提高優質服務水平、促進節能環保和降耗等方面。配電網自動化建設項目的實施,通過對配電網一次設備及網架的改造、優化,將在很大程度上提高供電安全性,滿足企業生產及人民生活用電需求。同時,配合配電網一次設備的改造,將目前在運行中的老舊高耗能變壓器更換爲低損耗變壓器,進一步促進節能降損。通過饋線自動化的實現,將實現故障的自動隔離和供電恢復,提高故障處理的速度,提高供電可靠性和優質服務水平。
  二是基於技術安全角度的經濟效益分析。主要體現在配電網管理方式轉變、提高供電可靠性、保證電壓質量、降低線損、保證配電網安全供電、提高自動化程度方面。實施配電網自動化項目後,將有效解決配電網調度盲調的問題,提高運行管理水平。配電網自動化系統可實現網絡及設備的狀態監視與控制,將設備的運行參數、負荷特性、系統狀態及故障等信息集中反映,同時可以對這些信息按需求進行處理。
  三是滿足供電企業管理的經濟效益分析。通過對配電網自動化規劃項目的實施後,減少整個配電網絡規劃的投入,更加合理地配置網架結構,最終使配電網在滿足供電需求和發展需的同時,使資源達到最合理的利用,大力提高供電可靠率指標,全面提升公司系統在規劃建設、運行技術、管理理念等各方面水平。

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