電網(wǎng)配電自動化現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢.docx

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電和配電(有時也稱供電和用電)三大系統(tǒng)之一。電力公司通過配電網(wǎng)實現(xiàn)產(chǎn)品銷售-向廣大電力用戶提供電能。1. 配電自動化前景配電網(wǎng)自動化智能電網(wǎng)投資重中之重：配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，其實現(xiàn)自動化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)。配電自動化是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)之一。從投資構(gòu)成上我們預(yù)計，智能電網(wǎng)的投資構(gòu)成上，配網(wǎng)自動化將占40%左右，是智能電網(wǎng)投資的重中之重。我國配網(wǎng)自動化處于初級階段：配網(wǎng)自動化在我國處在起步階段，國內(nèi)城市配網(wǎng)饋線自動化率不足10%，目前國外配網(wǎng)自動化的比例達(dá)到60%-70%，國內(nèi)仍剛剛開始試點，未來市場空間廣闊。 2.配電自動化簡介 配電自動化指：利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將配電網(wǎng)在正常及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起，改進(jìn)供電質(zhì)量，與用戶建立更密切更負(fù)責(zé)的關(guān)系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經(jīng)濟性最好，企業(yè)管理更為有效。 配電自動化是一個龐大復(fù)雜的、綜合性很高的系統(tǒng)性工程，包含電力企業(yè)中與配電系統(tǒng)有關(guān)的全部功能數(shù)據(jù)流和控制。從保證對用戶的供電質(zhì)量，提高服務(wù)水平，減少運行費用的觀點來看，配電自動化是一個統(tǒng)一的整體。 2.1配電自動化包含以下4個方面： 饋線自動化。饋線自動化完成饋電線路的監(jiān)測、控制、故障診斷、故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。其主要功能有：運行狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)方控制和就地自主控制、故障區(qū)隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移及恢復(fù)供電、無功補償和調(diào)壓等。 變電站自動化。變電站自動化指應(yīng)用自動控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，通過計算機硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工對變電站進(jìn)行監(jiān)控、測量和運行操作的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化以信號數(shù)字化和計算機通信技術(shù)為標(biāo)志，進(jìn)入傳統(tǒng)的變電站二次設(shè)備領(lǐng)域，使變電站運行和監(jiān)控發(fā)生了巨大的變化，取得顯著的效益。 變電站自動化的基本功能有：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算和處理、越限和狀態(tài)監(jiān)視、開關(guān)操作控制和閉鎖、與繼電保護交換信息、自動控制的協(xié)調(diào)和配合、與變電站其他自動化裝置交換信息和與調(diào)度控制中心或集控中心通信等項功能。 變電站自動化技術(shù)是配電自動化的重點之一。 配電管理系統(tǒng)。配電管理系統(tǒng)(DMS)是指用現(xiàn)代計算機、信息處理及通信等技術(shù)和相關(guān)設(shè)備對配電網(wǎng)的運行進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制。它是配電自動化系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和管理中心。主要功能有：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)、配電網(wǎng)運行管理、用戶管理和控制、自動繪圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS)等。 需求側(cè)管理。通過一系列經(jīng)濟政策和技術(shù)措施，由供需雙方共同參與的供用電管理。包含負(fù)荷管理、用電管理及需方發(fā)電管理等。需求側(cè)管理的幾個內(nèi)容涉及電力供需雙方，甚至與電力管理體制有關(guān)，必須通過立法和制訂相應(yīng)的規(guī)則，并最終由電力市場來調(diào)節(jié)?？梢钥吹?，電力的供需雙方不僅僅是一種電力買賣關(guān)系，也是以雙方利益為紐帶的合作伙伴關(guān)系，在電力市場環(huán)境下，需求側(cè)管理必將被重視。2.1.1饋線自動化采用就地、集中兩種方式實現(xiàn)。其中，支線、幅射供電線路采用就地控制方式，局部范圍內(nèi)實現(xiàn)快速控制。配電主干環(huán)路采用集中控制的方式，通過主站系統(tǒng)協(xié)調(diào)，借助通信信息傳輸來實現(xiàn)控制a. 電壓型就地控制故障隔離和自動恢復(fù)送電由開關(guān)自身完成，不需要主站控制，因此在故障處理時對通信系統(tǒng)沒有要求，所以投資省見效快；b. 電流型集中控制采用配電自動化主站系統(tǒng)，加配電測控終端的方式實現(xiàn)。由終端設(shè)備檢測電流以判別故障類型，故障信息傳送到主站，由主站確定故障區(qū)段，然后由主站系統(tǒng)發(fā)遙控命令控制開關(guān)動作，完成故障隔離并恢復(fù)非故障區(qū)供電。c. 光纖快速差動型(就地或集中)系統(tǒng)具備專用的保護信息通道，通過比較相連開關(guān)間流過的故障電流來快速隔離故障，可以通過主站，也可以通過局部范圍內(nèi)的通信共享來獲取相關(guān)的信息來做出判斷。 2.1.2變電站自動化-數(shù)字化變電站a標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61850。為不同廠家的設(shè)備互聯(lián)提供互操作性；實現(xiàn) “即插即用”， “一個世界、一種技術(shù)、一個標(biāo)準(zhǔn)”的目標(biāo)。b數(shù)字化變電站“三層兩網(wǎng)”架構(gòu)（1）典型的過程層設(shè)備是遠(yuǎn)方I/O,智能傳感器和控制器；（采集和執(zhí)行）（2）間隔層裝置包含各間隔控制、保護和監(jiān)視單元；（功能實現(xiàn)）（3）變電站層設(shè)備由配有數(shù)據(jù)庫的站級計算機、操作場所、遠(yuǎn)方通信接口等組成（遠(yuǎn)程操作、信息管理、高級應(yīng)用）b數(shù)字化變電站發(fā)展趨勢優(yōu)點：1. 改變了變電站建設(shè)模式-基建、擴展、維護容易2. 一、二次融合-一次設(shè)備智能化、狀態(tài)檢修3. 面向全站的保護和控制-多間隔保護和控制4. 設(shè)備連接光纖化-電纜大大減少5. 減少變電站集控室面積-二次設(shè)備小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化-二次設(shè)備可靈活布置6. 全站高級應(yīng)用-數(shù)據(jù)質(zhì)量高，應(yīng)用容易-各種功能共享統(tǒng)一的信息平臺7. 可采用電子式互感器-無CT飽和、CT開路、鐵磁諧振等問題-絕緣結(jié)構(gòu)簡單、干式絕緣、免維護8. 提升測量精度-數(shù)字信號傳輸和處理，無附加誤差9. 提高信息傳輸可靠性-通信自檢和CRC校驗-光纖通信無電磁兼容問題10. 一、二次設(shè)備間無電聯(lián)系-無傳輸過電壓和兩點接地等問題-一次設(shè)備電磁干擾不會傳輸?shù)郊厥?.1.3需求側(cè)管理應(yīng)用-需求相應(yīng)如果您是用電大戶，參加需求響應(yīng)程序可以幫助您：減少能源成本在要求限電使用的特殊時期，您有能力減少或者全部切除負(fù)載，作為交換，供電公司可以為您的電費提供特殊折扣或獎勵為什么供電公司提供需求響應(yīng)程序：a限制發(fā)電機的能力，b限制傳輸?shù)哪芰?，c由于峰值需求的原因產(chǎn)生波動的市場價格，分析系統(tǒng)信息，確定參與項目的時機 減少負(fù)載或增加使用？（自動關(guān)閉非重要負(fù)載，在短期響應(yīng)時間內(nèi)得到最大程度的節(jié)省成本） 電力監(jiān)控為您的電力系統(tǒng)的節(jié)能機會提供分析 了解電能消耗渠道和使用方式 通過優(yōu)化使用和減少不必要的設(shè)備采購可以節(jié)省25的運行成本 通過減少斷電時間，可以節(jié)省10或更多的生產(chǎn)成本和人力資源需求響應(yīng)項目通過得到特殊的折扣或電氣帳單的獎勵為您減少電能成本，通過滿足供電公司要求電能限制通知時，有能力切除部分或全部的負(fù)載。與供電公司一起，實現(xiàn)雙贏3配電自動化系統(tǒng)的五種建設(shè)模式（1）3.1簡易型1）系統(tǒng)簡介 簡易型配電自動化系統(tǒng)是基于就地檢測和控制技術(shù)的一種系統(tǒng)。它采用故障指示器獲取配電線路上的故障信息，由人工現(xiàn)場巡視故障指示器翻牌信號獲得故障定位，也可利用GSM等無線通信方式將故障指示信號上傳到相關(guān)的主站，由主站來判斷故障區(qū)段；在一次設(shè)備具備條件的情況下，采用重合器或配電自動開關(guān)，通過開關(guān)之間的時序配合就地實現(xiàn)故障的隔離和恢復(fù)供電。2）主要特點 可不需要通信系統(tǒng)和主站而獨立工作，結(jié)構(gòu)簡單，成本低、易于實施。3）適用范圍 適用于農(nóng)村單輻射配電線路和城市中無專門通信條件區(qū)域的配電線路3.2實用型1）系統(tǒng)簡介 實用型配電自動化系統(tǒng)是利用多種通信手段（如光纖、載波、無線公網(wǎng)/專網(wǎng)等），以兩遙（遙信、遙測）為主，并具備簡單遙控功能的實時監(jiān)測系統(tǒng)。它的主站具備基本的SCADA功能，對配電線路、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜等的開關(guān)、斷路器以及重要的配變等實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，對部分具備條件的一次設(shè)備可實行遙控。根據(jù)配電終端數(shù)量或通信方式的需要，該系統(tǒng)可以增加配電子站（或通信匯接站）。在一些沒有條件或沒有必要實時監(jiān)測的線路，依然可以采用簡易型的配電自動化模式。該系統(tǒng)既可以是獨立的配電監(jiān)控系統(tǒng)，在有配調(diào)機構(gòu)情況下也可做成調(diào)度和配電監(jiān)控一體化的系統(tǒng)。2）主要特點 結(jié)構(gòu)比較簡單、以監(jiān)測為主、具備簡單的控制功能，對通信系統(tǒng)要求不高，投資比較節(jié)約、實用性強。它主要為配電運行管理部門和配網(wǎng)調(diào)度服務(wù)。3）適用范圍 適用于中等規(guī)模配電網(wǎng)且已設(shè)立或準(zhǔn)備設(shè)立配網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的供電企業(yè)。3.3標(biāo)準(zhǔn)型1）系統(tǒng)簡介 標(biāo)準(zhǔn)型配電自動化系統(tǒng)是在實用型的基礎(chǔ)上增加基于主站控制的饋線自動化功能（即FA：故障定位、隔離、恢復(fù)非故障區(qū)供電），有條件區(qū)域還可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。它對通信系統(tǒng)要求較高，一般需要采用光纖通信，它還需要比較完善的配電一次網(wǎng)架且相關(guān)的配電設(shè)備具備電動操作機構(gòu)和受控功能。該類型系統(tǒng)的主站具備完整的SCADA功能和FA功能，當(dāng)配電線路發(fā)生故障時，通過主站和終端的配合實現(xiàn)故障區(qū)段的快速切除與自動恢復(fù)供電。它與上級調(diào)度自動化系統(tǒng)和配電GIS應(yīng)用系統(tǒng)的實現(xiàn)互連，具備完整的配網(wǎng)模型和豐富的配電數(shù)據(jù)，因此可以支持基于全網(wǎng)拓?fù)涞呐潆姂?yīng)用功能。它主要為配網(wǎng)調(diào)度服務(wù)，同時兼顧配電生產(chǎn)和運行管理部門的應(yīng)用。2）主要特點 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、自動化程度較高，成本較高。 3）適用范圍 適用于多電源、多分段的城市配網(wǎng)自動化建設(shè)，其中饋線自動化建議在新區(qū)或電纜化程度較高的區(qū)域里實施。3.4集成型1）系統(tǒng)簡介 集成型是在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上擴展配電管理功能和綜合應(yīng)用功能，通過基于IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的信息集成總線實現(xiàn)與各類相關(guān)實時系統(tǒng)和管理系統(tǒng)（如：生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)）的接口，并具有配電網(wǎng)的高級應(yīng)用分析軟件功能。 2）主要特點 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、自動化程度高、管理功能完善、運行方式靈活，投資較大。 3）適用范圍 適用于大中型城市較大規(guī)模、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配網(wǎng)自動化建設(shè)；供電企業(yè)內(nèi)部各類相關(guān)系統(tǒng)已經(jīng)建立且應(yīng)用比較成熟。3.5智能型1）系統(tǒng)簡介 智能型是在集成型配電自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴展對于分布式電源、微網(wǎng)以及儲能裝置等設(shè)備的接入功能，實現(xiàn)智能自愈的饋線自動化功能以及與智能用電系統(tǒng)的互動功能，并具有與輸電網(wǎng)的協(xié)同調(diào)度功能，以及多能源互補的智能能量管理網(wǎng)分析軟件功能。2）主要特點 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、功能完善、智能化程度高、運行方式靈活，管理相對復(fù)雜、投資大，建成后綜合效益好。 3）適用范圍 適用于配電一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)完善、已完成集成型配電自動化系統(tǒng)建設(shè)的供電企業(yè)，且已開展分布式電源或微電網(wǎng)及儲能建設(shè)、智能化用電營銷系統(tǒng)建設(shè)等。配電自動化系統(tǒng)五種模式的關(guān)系4配電自動化發(fā)展趨勢 根據(jù)對國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)的研究，配電自動化技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下特點： 1）多樣化。盡管配電自動化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，但是從日本等國家的應(yīng)用情況看，各個階段的技術(shù)都在使用，并且各有其適應(yīng)范圍：基于自動化開關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動化系統(tǒng)適合于農(nóng)網(wǎng)等負(fù)荷密度 低、供電半徑長、故障較多而供電可靠性較差的區(qū)域；第二階段的配電自 動化系統(tǒng) （DAS）適合于中小城市和縣城；基于人工智能具有豐富高級應(yīng) 用的第三階段配電自動化系統(tǒng)適合于大城市和重要園區(qū)；甚至僅僅具有遙信和遙測功能而不具備遙控功能的配電網(wǎng)信息系統(tǒng)也有其應(yīng)用前景，主要因為它可以直接采用公用通信資源 （如GPRS等），而不需要建設(shè)專用通信網(wǎng)。 2）集成化。配電自動化涉及面很廣，它不但有自己實時信息采集的部分，還有相當(dāng)多的實時、非實時和準(zhǔn)時實時信息需要從其它應(yīng)用系統(tǒng)中去獲取。比如，從地調(diào)自動化系統(tǒng)中獲取主供電網(wǎng)和變電站信息；從GIS系統(tǒng)中獲取配電線路拓?fù)淠Ｐ秃拖嚓P(guān)圖形；從PMS系統(tǒng)中獲取配電設(shè)備參數(shù)；從用電營銷系統(tǒng)/負(fù)荷控制系統(tǒng)中獲取用戶信息等。因此，配電自動化的主站不再是單一的實時監(jiān)控系統(tǒng)，而是將多個與配電有關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)集成起來形成綜合應(yīng)用的系統(tǒng)。為了規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)間集成和接口，國際電工委員會制訂了 IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)，提出運用信息交換總線 （即企業(yè)集成總線），可將若干個相對獨立的、相互平行的應(yīng)用系統(tǒng)整合起來，在實現(xiàn)信息交換的同時，使每個系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)揮自己的特色，形成一個有效的應(yīng)用整體。 3）智能化。配電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，配電系統(tǒng)智能化則是配電自動化的發(fā)展方向。因此，配電自動化與實現(xiàn)智能電網(wǎng)密切相關(guān)，主要表現(xiàn)在：自愈配電技術(shù)。這就是配電自動化系統(tǒng)中饋線自動化的故障診斷、定位、隔離以及恢復(fù)供電的基本功能，在智能電網(wǎng)的背景下需要進(jìn)一步升級為適應(yīng)分布式發(fā)電的雙向能量流下的饋線自動化功能。高效運行技術(shù)