智能配電網(wǎng)概述

3 智能配電網(wǎng)的主要技術(shù)內容

SDG集現代電力新技術(shù)于一體,具體內容主要有以下幾個(gè)方面。

1) 配電數據通信網(wǎng)絡(luò )。這是一個(gè)覆蓋配電網(wǎng)中所有節點(diǎn)(控制中心、變電站、分段開(kāi)關(guān)、用戶(hù)端口等) 的IP 通信網(wǎng),采用光纖、無(wú)線(xiàn)與載波等組網(wǎng)技術(shù),支持各種配電終端與系統“上網(wǎng)”。它將徹底解決配電網(wǎng)的通信瓶頸問(wèn)題,給配電網(wǎng)保護、監控與自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)革命性的變化,并影響一次系統技術(shù)的發(fā)展。

2) 先進(jìn)的傳感測量技術(shù),如光學(xué)或電子互感器、架空線(xiàn)路與電纜溫度測量、電力設備狀態(tài)在線(xiàn)監測、電能質(zhì)量測量等技術(shù)。

3) 先進(jìn)的保護控制技術(shù),包括廣域保護、自適應保護、配電系統快速模擬仿真、網(wǎng)絡(luò )重構等技術(shù)。

4) 高級配電自動(dòng)化。目前的配電自動(dòng)化技術(shù)包括配電運行自動(dòng)化(安全監控和數據采集、變電所綜合自動(dòng)化、饋線(xiàn)自動(dòng)化) 、配電管理自動(dòng)化(配電地理信息系統、設備管理、檢修管理等) 以及用戶(hù)自動(dòng)化這3 個(gè)方面的內容。這些內容都屬于SDG技術(shù)的范疇。

為與目前大家熟知的配電自動(dòng)化區分,美國電科院提出了高級配電自動(dòng)化(Advanced Dist ri2bution Automation ,ADA) 的概念。ADA 是傳統配電自動(dòng)化(DA) 的發(fā)展,也可認為是SDG 中的配電自動(dòng)化。ADA 的新內容主要支持DER 的“即插即用”,它采用IP 技術(shù),強調系統接口、數據模型與通信服務(wù)的標準化與開(kāi)放性。

為使SDG 技術(shù)概念更有針對性,筆者建議ADA 僅包括配電運行自動(dòng)化與配電管理自動(dòng)化,將用戶(hù)自動(dòng)化內容列入下面介紹的高級量測體系。

5 ) 高級量測體系( Advanced MeteringArchitecture ,AMA) 是一個(gè)使用智能電表通過(guò)多種通信介質(zhì),按需或以設定的方式測量、收集并分析用戶(hù)用電數據的系統。AMA 是支持用戶(hù)互動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù),是傳統AMR 技術(shù)的新發(fā)展,屬于用戶(hù)自動(dòng)化的內容。

6) DER 并網(wǎng)技術(shù),包括DER 在配電網(wǎng)的“即插即用”以及微網(wǎng)(Micro Grid) 兩部分技術(shù)內容。DER 的“即插即用”包括DER 高度滲透的配電網(wǎng)的規劃建設、DER 并網(wǎng)保護控制與調度管理、系統與設備接口的標準化等。微網(wǎng)是指接有分布式電源的配電子系統,它可在主網(wǎng)停電時(shí)孤立運行。

DER 并網(wǎng)研究?jì)热葸€包括有源網(wǎng)絡(luò )(ActiveNetwork) 技術(shù)。有源網(wǎng)絡(luò )指分布式電源大量應用、深度滲透,潮流雙向流動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )。

7) DFACTS 是柔性交流輸電( FACTS) 技術(shù)在配電網(wǎng)的延伸,包括電能質(zhì)量與動(dòng)態(tài)潮流控制兩部分內容。DFACTS 設備包括靜止無(wú)功發(fā)生器(SVC) 、靜止同步補償器( STA TCOM) 、有源電力濾波器(APF) 、動(dòng)態(tài)不停電電源(UPS) 、動(dòng)態(tài)電壓恢復器(DVR) 與固態(tài)斷路器( SSCB) 、統一潮流控制器(UPFC) 等。

8) 故障電流限制技術(shù),指利用電力電子、高溫超導技術(shù)限制短路電流的技術(shù)。

綜上所述,SDG技術(shù)包含一次系統與二次系統兩方面的內容。一個(gè)具體的SDG功能的實(shí)現,往往涉及多項技術(shù)的綜合應用。以自愈功能為例,首先一次網(wǎng)架的設計應該更加靈活、合理,并應用快速斷路器、故障電流限制器等新設備;在二次系統中,應用廣域保護、就地快速故障隔離等新技術(shù),以及時(shí)檢測出故障并進(jìn)行快速自愈操作。

4 建設智能配電網(wǎng)的作用與意義

電力系統已誕生一百多年了,盡管其電壓等級與規模與當年相比已有天壤之別,但系統的結構與運行原理并沒(méi)有很大的變化。進(jìn)入21 世紀,面對當今社會(huì )與經(jīng)濟發(fā)展對電力系統提出的新要求和計算機、電力電子等新技術(shù)的廣泛應用,有必要重新審視過(guò)去電網(wǎng)建設的模式,探討未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展新方向,而智能電網(wǎng)正是人們對這一問(wèn)題思考、研究的結果。智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展正在給電力系統帶來(lái)一場(chǎng)深刻的變革。

配電網(wǎng)直接面向用戶(hù),是保證供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)運行效率、創(chuàng )新用戶(hù)服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節。在我國,由于歷史的原因,配電網(wǎng)投資相對不足,自動(dòng)化程度比較低,在供電質(zhì)量方面與國際先進(jìn)水平還有一定的差距。目前電力用戶(hù)遭受的停電時(shí)間,95 %以上是由于配電系統原因造成的(扣除發(fā)電不足的原因) ;配電網(wǎng)是造成電能質(zhì)量惡化的主要因素;電力系統的損耗有近一半產(chǎn)生在配電網(wǎng);分布式電源接入對電網(wǎng)的影響主要是對配電網(wǎng)的影響;與用戶(hù)互動(dòng)、進(jìn)行需求側管理的著(zhù)眼點(diǎn)也在配電網(wǎng)。因此,建設智能電網(wǎng),必須給予配電網(wǎng)足夠的關(guān)注。結合我國配電網(wǎng)實(shí)際,積極研發(fā)應用SDG技術(shù),對于推動(dòng)我國配電網(wǎng)的技術(shù)革命具有十分重要的意義。

SDG將使配電網(wǎng)從傳統的供方主導、單向供電、基本依賴(lài)人工管理的運營(yíng)模式向用戶(hù)參與、潮流雙向流動(dòng)、高度自動(dòng)化的方向轉變。隨著(zhù)我國SDG建設的進(jìn)展,將產(chǎn)生越來(lái)越明顯的經(jīng)濟效益與社會(huì )效益,主要以下3 個(gè)方面。

1) 實(shí)現配電網(wǎng)的最優(yōu)運行,達到經(jīng)濟高效。SDG應用先進(jìn)的監控技術(shù),對運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控并優(yōu)化管理,降低系統容載比并提高其負荷率,使系統容量能夠獲得充分利用,從而可以延緩或減少電網(wǎng)一次設備的投資,產(chǎn)生顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

2) 提供優(yōu)質(zhì)可靠電能,保障現代社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展。SDG在保證供電可靠性的同時(shí),還能夠為用戶(hù)提供滿(mǎn)足其特定需求的電能質(zhì)量;不僅可以克服以往故障重合閘、倒閘操作引起的短暫供電中斷,而且可以消除電壓聚降、諧波、不平衡的影響,為各種高科技設備的正常運行、為現代社會(huì )與經(jīng)濟的發(fā)展提供可靠?jì)?yōu)質(zhì)的電力保障。

3) 推動(dòng)新能源革命,促進(jìn)環(huán)保與可持續發(fā)展。傳統的配電網(wǎng)的規劃設計、保護控制與運行管理方式基本上不考慮SER 的接入,而且為不影響配電網(wǎng)的正常運行,現有的標準或運行導則對接入的DER 的容量及其并網(wǎng)點(diǎn)的選擇都做出了嚴格的限制, 制約了分布式發(fā)電的推廣應用。SDG具有很好地適應性,能夠大量地接入DER 并減少并網(wǎng)成本,極大地推動(dòng)可再生能源發(fā)電的發(fā)展,大大降低化石燃料使用和碳排放量,在促進(jìn)環(huán)保的同時(shí),實(shí)現電力生產(chǎn)方式與能源結構的轉變。

參考文獻

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徐丙垠山東理工大學(xué)教授,科匯電力自動(dòng)化公司董事長(cháng)

李天友高級工程師,福建省電力公司副總工

薛永端教授級高工,科匯電力自動(dòng)化公司總工

金文龍教授級高工,國家電網(wǎng)公司原發(fā)輸電部處長(cháng)