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  • 淺談對(duì)于電力系統(tǒng)中配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

    2018-03-09 11:01:47 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    摘要:配電網(wǎng)自動(dòng)化是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及新的高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段,對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行離線與在線的智

           摘要:配電網(wǎng)自動(dòng)化是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)及新的高性能的配電設(shè)備等技術(shù)手段,對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行離線與在線的智能化監(jiān)控管理,使配電網(wǎng)始終處于安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。配網(wǎng)自動(dòng)化是提高供電可靠性和供電質(zhì)量、擴(kuò)大供電能力、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段,也是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。通過(guò)對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀的分析,找出目前電網(wǎng)中配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題,最后研究了未來(lái)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。


      論文關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);配網(wǎng)自動(dòng)化;通信技術(shù)


      一、配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程


      我國(guó)配電自動(dòng)化的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段,第一個(gè)階段是自動(dòng)化階段,它的主要原理是不同的自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備相互支持;第二個(gè)階段是計(jì)算機(jī)階段,它主要基于計(jì)算機(jī)大規(guī)模云計(jì)算處理相關(guān)的配網(wǎng)問(wèn)題;第三個(gè)階段是使用現(xiàn)代控制理論支持的現(xiàn)代自動(dòng)化階段。


      在配網(wǎng)自動(dòng)化的第一個(gè)階段里,主要的思路是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),通過(guò)斷路器等二次繼保設(shè)備之間的相互配合,快速切除故障,不需要計(jì)算機(jī)介入進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,在這一階段里使用的設(shè)備主要是二次物理設(shè)備。但是,在這一階段里,受電源和繼保裝置的影響,自動(dòng)化程度非常低。在這一階段,當(dāng)在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),不能實(shí)時(shí)偵測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),僅當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),二次設(shè)備才能發(fā)揮作用;當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化后,需要工作人員重新到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整定計(jì)算;恢復(fù)事故區(qū)域供電時(shí),不能自動(dòng)采取最優(yōu)化措施;在事故恢復(fù)階段,需采用多次重合閘,以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行,但是,這種方法對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的損傷很大。目前,這些設(shè)備在我國(guó)大部分地區(qū)仍在使用。


      基于大規(guī)模計(jì)算機(jī)云計(jì)算的配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)是發(fā)展的第二階段,在這一階段里,對(duì)電力通信的要求較高,主要運(yùn)用了現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù),在配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)也能監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀況,真正意義上實(shí)現(xiàn)了遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能。在故障時(shí),能夠通過(guò)監(jiān)控設(shè)備及時(shí)發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài),并由調(diào)度員通過(guò)遙控遠(yuǎn)方設(shè)備,隔離故障區(qū)域和恢復(fù)健全區(qū)域供電。


      具有自動(dòng)控制功能的現(xiàn)代配電自動(dòng)化階段,是進(jìn)入配電自動(dòng)化發(fā)展的第三階段,計(jì)算機(jī)技術(shù)得到更好的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)自動(dòng)控制功能。集成了配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、配電地理信息系統(tǒng)、饋線自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、需求側(cè)管理、調(diào)度員仿真調(diào)度、故障呼叫服務(wù)系統(tǒng)和工作管理等一體化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng),初步實(shí)現(xiàn)了饋線分段開(kāi)關(guān)遙控、電容器組調(diào)節(jié)控制、用戶(hù)負(fù)荷控制和遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表等功能。


      面對(duì)世界電力積極開(kāi)展智能電網(wǎng)研究的新動(dòng)向,借鑒歐美等國(guó)家和地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)理論,國(guó)家電網(wǎng)公司結(jié)合我國(guó)國(guó)情和能源供應(yīng),用電服務(wù)的新需求,于特高壓輸電國(guó)際會(huì)議上正式提出了立足自主創(chuàng)新,建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架,各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展,以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的堅(jiān)強(qiáng)配電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo),從而拉開(kāi)了我國(guó)配電網(wǎng)研究和建設(shè)實(shí)施的序幕。


      二、配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)存在的問(wèn)題


      1.功能設(shè)計(jì)單一


      提高供電可靠率,是配電網(wǎng)自動(dòng)化功能設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)思路。但電力可靠性中心簡(jiǎn)報(bào)數(shù)據(jù)表明,現(xiàn)階段影響供電可靠性的主要是例行檢測(cè)時(shí)配電網(wǎng)停電,這一階段停電時(shí)間遠(yuǎn)大于由于配電網(wǎng)故障導(dǎo)致的停電。不斷提高配網(wǎng)管理水平,大大減少例行檢測(cè)的停電時(shí)間和次數(shù),是發(fā)展配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要方面。


      2.出現(xiàn)在配電網(wǎng)里的孤島情況


      在現(xiàn)階段,不同的電力企業(yè)里,資源的種類(lèi)多,各種資源難以整合到一起。部門(mén)內(nèi)部信息共享能力差,企業(yè)部門(mén)之間的信息更是難以交流,這進(jìn)一步導(dǎo)致了配電網(wǎng)管理出現(xiàn)紊亂,分析數(shù)據(jù)局部冗余。這種現(xiàn)象的出現(xiàn),使得系統(tǒng)難以經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。


      3.新設(shè)備的出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)影響較大


      在設(shè)備資產(chǎn)管理中缺乏整體考慮和長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,盲目追求最新的設(shè)備,不注重系統(tǒng)整體運(yùn)行情況,造成新老設(shè)備難以整合到一起,從而無(wú)法達(dá)到整體最優(yōu)的效果。


      4.在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里不能統(tǒng)一設(shè)計(jì)


      在配電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí),往往出現(xiàn)主控方與受控方的信息不相關(guān),網(wǎng)絡(luò)傳輸能力不夠,一次設(shè)備過(guò)老,導(dǎo)致新老設(shè)備不匹配。特別是將先進(jìn)的二次設(shè)備和老舊的一次設(shè)備整合到一起,造成系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行,嚴(yán)重影響配網(wǎng)自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)和管理的優(yōu)化。


      5.管理體制中出現(xiàn)的弊端


      配電自動(dòng)化技術(shù)主要覆蓋生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)兩大專(zhuān)業(yè),傳統(tǒng)管理方式單純強(qiáng)調(diào)垂直專(zhuān)業(yè)管理,而沒(méi)有條塊結(jié)合分工協(xié)作的保證措施。同時(shí),在功能設(shè)計(jì)過(guò)程中,還存在重系統(tǒng)、輕客戶(hù)管理,重形式輕實(shí)效的思維定式,導(dǎo)致技術(shù)缺失和管理漏洞,使得配電自動(dòng)化技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求。


      6.當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)的銜接問(wèn)題


      配電自動(dòng)化技術(shù)涉及面廣,投資額大,既要考慮企業(yè)未來(lái)發(fā)展需要,又要著眼于現(xiàn)有系統(tǒng)的充分利用,因此,電力企業(yè)應(yīng)從技術(shù),管理上采取措施,為配電自動(dòng)化系統(tǒng)擴(kuò)容及其功能完善做好準(zhǔn)備。在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)該開(kāi)發(fā)和利用可擴(kuò)展的管理系統(tǒng)模塊和功能擴(kuò)展性強(qiáng)的先進(jìn)設(shè)備;而在管理過(guò)程中,更要擯棄傳統(tǒng)的只注重當(dāng)前利益而忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的做法,應(yīng)提倡資產(chǎn)全壽命周期管理的理念,解決當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益權(quán)衡問(wèn)題。


      三、配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)


      隨著科技的發(fā)展,配電網(wǎng)自動(dòng)化展現(xiàn)出配電系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化,信息化和互動(dòng)化的新特征。配電自動(dòng)化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下七個(gè)方面。


      1.配網(wǎng)自動(dòng)化的綜合型受控端


      新型綜合受控端基于高速SCADA系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的快速采集和信號(hào)的綜合處理,并且大大減少了受控端的數(shù)量,從而使系統(tǒng)的規(guī)模得到簡(jiǎn)化。這種受控端不僅具有以往終端所具有的功能,還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的潮流分布、電壓情況、系統(tǒng)是否產(chǎn)生震蕩、頻率是否滿(mǎn)足要求等,將這些信息傳遞給主控方,供進(jìn)一步分析使用。同時(shí),這些受控端之間還可以進(jìn)行相互通信,進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的精確程度。


            2.配電線路載波通信技術(shù)和基于因特網(wǎng)的IP通信技術(shù)


      通信系統(tǒng)一直是配電網(wǎng)自動(dòng)化的難點(diǎn)之一。在10kV及以下的配電系統(tǒng)里,由于受控端數(shù)目多,對(duì)通信的要求也顯著提高。因此,如果要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)潮流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、頻率控制等需求,穩(wěn)定的大容量的高速載波通信系統(tǒng)是必備的。該系統(tǒng)不僅可以滿(mǎn)足上述需求,還可以為客戶(hù)提供更多的生活服務(wù),如電力線上網(wǎng)等。另外,光纖通信具有容量大、可靠性高、傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn),已成為主流通信系統(tǒng)的首選。隨著成本的降低,采用光纖通信作為配電系統(tǒng)自動(dòng)化的主干通信網(wǎng)已得到普遍共識(shí)。隨著通信技術(shù)的進(jìn)步,基于城市光纖網(wǎng)的IP通信技術(shù)充分利用了光纖通信技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)、誤碼率低、傳遞快速和IP通信方式的通用兼容性接口等優(yōu)越性,可望成為智能配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的前沿通信技術(shù)。


      3.定制電力技術(shù)


      定制電力技術(shù)是柔性配電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用,它將智能電網(wǎng)技術(shù)、柔性送電技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等高科技技術(shù)用于中低壓配電網(wǎng),用以消除諧波,防止電壓閃變,保證各相對(duì)稱(chēng),提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。主要由電壓穩(wěn)定器、快速無(wú)功補(bǔ)償器、頻率檢測(cè)器、高速斷路器等設(shè)備組成。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)突然增大負(fù)荷或者瞬間丟失大負(fù)荷時(shí),該技術(shù)可以瞬間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的變化,并滿(mǎn)足極限情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定,該技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化中,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化,滿(mǎn)足高層次用戶(hù)的需求。


      4.新型FA系統(tǒng)


      新型的FA系統(tǒng)主要的思路是實(shí)現(xiàn)分布式電源,即根據(jù)不同的負(fù)荷就地提供合適的電源,減小線路傳輸?shù)膿p耗,提高能量利用率。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)制訂的未來(lái)發(fā)展方案,未來(lái)我國(guó)將把輸配電系統(tǒng)分離,并在用戶(hù)端設(shè)立電網(wǎng)提供者的信息,用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)選擇供電方。新型FA系統(tǒng)應(yīng)用于配網(wǎng)自動(dòng)化中也存在許多困難,主要有:分布式電源位置不確定,配網(wǎng)的運(yùn)行方式多變,從而導(dǎo)致二次設(shè)備難以滿(mǎn)足要求。


      5.配電系統(tǒng)的集中化管理


      在以往的配網(wǎng)系統(tǒng)中,用戶(hù)是分散的,系統(tǒng)被迫分離為多島,多島之間功能相似,但系統(tǒng)難以交流,通道不可共享。集中化管理的配電系統(tǒng),可以利用先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)將配電網(wǎng)控制中心與系統(tǒng)多島連接在一起。比如,將SCADA系統(tǒng)與配網(wǎng)控制中心通過(guò)接口連接起來(lái),形成一個(gè)多級(jí)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用,最好的方法是最大限度利用用戶(hù)原有的軟硬件資源,保護(hù)用戶(hù)的投資,實(shí)現(xiàn)實(shí)用化管理和多廠家產(chǎn)品共享的原則。


      6.優(yōu)化的系統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行


      隨著社會(huì)的發(fā)展和電力企業(yè)體制改革的推進(jìn),國(guó)家電網(wǎng)也逐漸以經(jīng)濟(jì)效益作為一個(gè)階段性目標(biāo)。這要求供電企業(yè)要不斷分析電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),提出最優(yōu)潮流的方案,即按照狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、最優(yōu)潮流控制來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,在保證可靠性的同時(shí)提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。配網(wǎng)要在運(yùn)行中提高經(jīng)濟(jì)效益,還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),盡量保證二次設(shè)備“不誤動(dòng),不據(jù)動(dòng)”,防止因系統(tǒng)突發(fā)事件導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。


      7.信息一體化的配電網(wǎng)絡(luò)


      信息一體化是未來(lái)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì),配電網(wǎng)不是一個(gè)單獨(dú)的部分,而是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。在未來(lái)的發(fā)展中,配電網(wǎng)絡(luò)要更多的考慮電力系統(tǒng)這個(gè)整體的重要信息,而不是單單關(guān)注配電網(wǎng)區(qū)域的信息。信息一體化的配電網(wǎng)系統(tǒng)需要滿(mǎn)足信息實(shí)時(shí)搜索機(jī)制,支持公共信息模型等國(guó)際電工信息傳輸標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)智能化的配電系統(tǒng),滿(mǎn)足電力設(shè)備的二次網(wǎng)絡(luò)安全方案。

     

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    責(zé)任編輯:電力交易小郭

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