DQZHAN技術(shù)訊：電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)
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**、可靠、上等、經(jīng)濟(jì)、高效的*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。通過對配網(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)存在的問題，*后研究了未來配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
一、配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展歷程
我國配電自動(dòng)化的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段，**個(gè)階段是自動(dòng)化階段，它的主要原理是不同的自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備相互支持;**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**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*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，這種方法對系統(tǒng)設(shè)備的損傷很大。目前，這些設(shè)備在我國大部分地區(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**階段，在這一階段里，對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、遙控、遙調(diào)功能。在故障時(shí)，能夠通過監(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)了饋線分段開關(guān)遙控、電容器組調(diào)節(jié)控制、用戶負(fù)荷控制和遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表等功能。
面對世界電力積極開展智能電網(wǎng)研究的新動(dòng)向，借鑒歐美等國家和地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)理論，國家電網(wǎng)公司結(jié)合我國國情和能源供應(yīng)，用電服務(wù)的新需求，于特高壓輸電國際會(huì)議上正式提出了立足自主**，建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(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)，從而拉開了我國配電網(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，資源的種類多，各種資源難以整合到一起。部門內(nèi)部信息共享能力差，企業(yè)部門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)、**運(yùn)行。
3.新設(shè)備的出現(xiàn)對系統(tǒng)影響較大
在設(shè)備資產(chǎn)管理中缺乏整體考慮和長遠(yuǎn)考慮，盲目追求*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，從而無法達(dá)到整體*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)、營銷兩大專業(yè)，傳統(tǒng)管理方式單純強(qiáng)調(diào)垂直專業(yè)管理，而沒有條塊結(jié)合分工協(xié)作的保證措施。同時(shí)，在功能設(shè)計(jì)過程中，還存在重系統(tǒng)、輕客戶管理，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)無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求。
6.當(dāng)前與長遠(yuǎn)的銜接問題
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;而在管理過程中，更要擯棄傳統(tǒng)的只注重當(dāng)前利益而忽視長遠(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)前和長遠(yuǎn)利益權(quán)衡問題。
三、配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展趨勢
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)的未來發(fā)展趨勢體現(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**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、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)不僅可以滿足上述需求，還可以為客戶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)的優(yōu)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，保證各相對稱，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。主要由電壓穩(wěn)定器、快速無功補(bǔ)償器、頻率檢測器、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，滿足高層次用戶的需求。
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)國家電網(wǎng)制訂的未來發(fā)展方案，未來我國將把輸配電系統(tǒng)分離，并在用戶端設(shè)立電網(wǎng)提供者的信息，用戶可以根據(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)控制中心通過接口連接起來，形成一個(gè)多級系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用，*好的方法是*大限度利用用戶原有的軟硬件資源，保護(hù)用戶的投資，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*優(yōu)潮流的方案，即按照狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、*優(yōu)潮流控制來對系統(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)
信息一體化是未來社會(huì)的發(fā)展趨勢，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)需要滿足信息實(shí)時(shí)搜索機(jī)制，支持公共信息模型等國際電工信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能化的配電系統(tǒng)，滿足電力設(shè)備的二次網(wǎng)絡(luò)**方案。
