智能電網(wǎng)中電力設備及其技術發(fā)展分析
超導技術及其發(fā)展的各種設備是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要構(gòu)成部分和載體。目前,超導電力技術已進入高速發(fā)展時期,若干超導電力設備,如超導電纜、超導變壓器、超導限流器、超導磁儲能系統(tǒng)等已在電力系統(tǒng)試運行。表1為超導電力設備的特點及其對電力工業(yè)的作用和影響。
變電方面
未來變電站需要在網(wǎng)絡信息交互共享的基礎上實現(xiàn)信息互用,建立電力企業(yè)的大信息平臺,并在此基礎上逐步實現(xiàn)智能電網(wǎng)所要求的諸多強大功能。目前主要進行的是數(shù)字化變電站,它由智能化一次設備、網(wǎng)絡化二次設備在通信協(xié)議基礎上分層構(gòu)建,從而實現(xiàn)智能設備間信息共享和互操作。與傳統(tǒng)變電站相比,數(shù)字化變電站間隔層和站控層的設備及網(wǎng)絡接口只是通信模型發(fā)生了變化,而過程層卻發(fā)生了較大的改變,由傳統(tǒng)的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接,逐步改變?yōu)殡娮邮交ジ衅鳌⒅悄芑淮卧O備、合并單元、光纖連接等內(nèi)容。
智能變電站是數(shù)字變電站的發(fā)展,是以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求,自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等功能,并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能,實現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動的變電站。與數(shù)字化變電站相比,不僅是簡單的數(shù)字采集與展示更具有一定智能意義的分析功能。智能變電站中,一次設備被檢測的信號回路和被控操作驅(qū)動將采用微處理器和光電技術設計,簡化了傳統(tǒng)機電式繼電器及控制回路結(jié)構(gòu)。數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)導線連接。變電站二次回路中傳統(tǒng)繼電器及其邏輯回路被可編程序代替,傳統(tǒng)的強電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。
變電站內(nèi)的二次設備,如繼電保護裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、遠動裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等將基于標準化、模塊化的微處理機設計制造,設備之間的連接采用高速的網(wǎng)絡通信,常規(guī)的功能裝置將具有邏輯功能模塊。
配電方面
智能電網(wǎng)配電部分將實現(xiàn)高級配電自動化,以適應分布式電源與柔性配電設備的大量接入,滿足功率雙向流動配電網(wǎng)的監(jiān)控需要,同時采用分布式智能控制,現(xiàn)場終端裝置能通過局域網(wǎng)交換信息,實現(xiàn)廣域電壓無功調(diào)節(jié)、快速故障隔離等控制功能。智能配電網(wǎng)依賴前端先進的傳感量測技術對各類數(shù)據(jù)的采集,并通過通信網(wǎng)絡完成數(shù)據(jù)的融合和傳輸,實現(xiàn)運行監(jiān)視與協(xié)調(diào)控制,其中包含諸多的新技術和新設備。例如構(gòu)建覆蓋配電網(wǎng)中所有節(jié)點,控制中心、變電站、分段開關、用戶端口等,的數(shù)據(jù)通信網(wǎng),將涉及光纖、無線、載波等各種組網(wǎng)技術及設備。對各種信息量的采集,涉及先進的傳感測量技術與設備,如光學或電子互感器、架空線路與電纜溫度測量、電力設備狀態(tài)在線監(jiān)測、電能質(zhì)量測量等。目前我國配電網(wǎng)的傳感測量比較多的是構(gòu)建在光纖傳感測量技術之上,未來智能電網(wǎng)的構(gòu)建也將在此基礎上進行延伸。
提高電能質(zhì)量是智能電網(wǎng)構(gòu)建的一個重要目標,在配電方面涉及大量的電力電子設備。而作為FACTS技術在配電系統(tǒng)應用的延伸,DFACTS(DISTRIBUTIONFACTS)技術綜合了配電網(wǎng)未來新技術的應用。DFACTS技術與輸電系統(tǒng)中的FACTS技術側(cè)重不同,F(xiàn)ACTS設備的主要作用是調(diào)整輸電線路的參數(shù),控制線路的潮流,提高輸電線路的功率傳輸極限,使輸電線路的潮流能按預定計劃實現(xiàn)控制,提高全網(wǎng)的經(jīng)濟性,也可以通過快速控制提高系統(tǒng)動態(tài)性能,如調(diào)節(jié)電壓、控制功率振蕩和抑制次同步振蕩等,而DFACTS技術主要用來提高供電質(zhì)量,即減小諧波和畸變、電壓波動與閃變、電壓暫降與電壓中斷、消除三相不平衡,使電壓的幅值和波形符合要求、提高功率因數(shù)等。配電網(wǎng)涉及的智能電力設備如表2所示。
用電方面
智能用電部分的重要目標是實現(xiàn)用戶互動,促使電力市場完全競爭。用戶側(cè)支持能量和信息的雙向流動,用戶可以通過實時獲取用電信息與不斷變化的不同供電商的電價,真正實現(xiàn)全國范圍內(nèi)電力市場完全競爭。
供電側(cè)將以信息采集與管理為主,通過對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)的采集和分析,實現(xiàn)用電監(jiān)控、推行階梯定價、復合管理、線損分析最終達到自動抄表、錯峰用電、用電檢查(防竊電)等,用戶側(cè)能夠了解實時電價和按照自己需求,實時用電管理及用電質(zhì)量等服務。因此該部分的智能電力設備包括,智能表計、高度自動化、即插即用式智能電力設備、智能保護裝置、測量監(jiān)視設備、儲能電池、家庭自動化設備、海量數(shù)據(jù)處理設備和可視化設備等。
智能表計,具有電功率計量計時、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表,可以定時或即時取得用戶帶有時標的分時段的,如(15min,1h)等,或?qū)崟r(或準實時)的多種計量值,如用電量、用電功率、電壓、電流和其他信息。
責任編輯:電朵云
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