未来电网的投资重点将逐步转向电网智能化及配

作者:美高梅手机版

从电流走向视角来看,电网主要包括五大环节:发电、输电、变电、配电及用电。通过对电力行业充分的需求调研、讨论和分析,我们从中识别并筛选出了对于无线通信具有潜在需求,未来5G技术在智能电网中最具代表性的四大场景:智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制、低压用电信息采集、分布式电源。

“以配电网和配电网自动化物理实体为基础,融合传感测量、运行控制、信息通信等技术,支持分布式电源、微网、储能、电动汽车的友好接入和需求互动,这就是目前配电网智能化的内涵。配电网智能化最基础的工作是数据的获取和管理,高质量的数据可以获得准确的配电网系统、设备状态的感知和管控。”南方电网科学研究院总工、国家“千人计划”特聘专家董旭柱表示。 提升数据质量是配电网智能化一个永恒的话题,只有对配电网供电可靠状况的实时监控,可实现故障预警、分析和决策,达到电网自我预防和自我恢复的目的,实现电网运行状态最优。 互动性对数据采集提出更高要求 近年来,随着再电气化进程加快、新能源高比例接入、储能规模化应用、数字技术与电网技术深度融合,电网的物理特性、运行模式、功能形态正在发生深刻变化。加快构建以坚强智能电网为核心、以新一代电力系统为基础的能源互联网,是提高能源资源配置效率的迫切需要。 尤其是伴随电力改革及新型城镇化、农业现代化步伐加快,新能源、分布式电源、电动汽车、储能装置快速发展,终端用电负荷呈现增长快、变化大、多样化的新趋势,未来电网的投资重点将逐步转向电网智能化及配电网建设,更加偏向于配、用电侧。这也为输配电设备企业带来机遇,特别是一二次设备融合的企业。 “电网与用户的互动性大为增强,传统模式下用户仅为电能接收者和使用者,但随着需求响应、智能家居和分布式电源的发展,未来电能和与之伴随的信息流将在电网和用户之间双向流动,这就要求电网变得更加柔性,具有可控性、可测性。我们的系统保护实验室基于数据分析、建模,实现了一二次系统实物硬件在环仿真模拟,有力支撑我国电力安全生产调控运行核心技术、装备研发和人才培养。”南瑞集团稳定公司副总经理李威表示。 事实上,配电网智能化数据分析和管理是关键。近年来,我国正在加强配电网智能化数据收集以及处理方面的科研与建设,也取得了一些可喜的成绩。例如前不久,在江苏常州投运的新一代配电自动化主站系统。该主站系统实现了实时数据处理由百万量级提升为千万量级,由单一的I区采集转变为多区、多源数据采集,由集中式应用服务转变为海量数据平台服务架构等技术突破,满足了配电网的运行监控与状态管控双重业务需求。 新一代配电自动化主站系统就像是给配网调度安装了“千里眼”和“神经中枢”。通过实时的大数据采集分析,它可以让配网像主网一样被实时监控,无论是日常的运行监控、调度操作还是故障处置,都能做到快速、准确地切换电网运行方式,隔离故障停电区域,全方位地显著提高供电可靠性。 未来将融入人工智能等先进技术 随着先进信息通信技术实用化水平的不断提升,未来配电网将变成一个动态高效、便捷交互、可用于实时信息和功率交换的超级架构网络。信息通信技术将电源和客户的需求有效衔接,综合利用多种通信方式,实现有效可靠的信息传输,建立配电网全景实时、无缝交换的数据模型,实现高可靠、实时性通信,保障配电网与客户各层级之间的关联、配合和交互。 因此,未来基于先进的电力电子技术、纳米材料、低功耗技术等,配电网还可实现电能质量控制,降低系统损耗。 “目前,我们在研究人工智能在电网的应用,已涵盖了电力负荷预测、极端天气时电网隐患故障预测、大电网调度模拟等领域。”南瑞集团研究院系统研发中心闪鑫表示,人工智能在输配电网中的应用刚刚起步,还处于探索阶段。 他举例说,我们曾把近年来华东由台风引发的线路跳闸数据、台风路径、杆塔耐风参数等交给人工智能,让其进行学习比较。结果显示,与传统算法、物理建模的方式相比,人工智能“预言”台风引发线路跳闸概率的准确率提高了20%。未来,随着硬件、数据、算法不断提档升级,人工智能在电网的应用前景可期。

场景1:智能分布式配电自动化

配电自动化(DistributedAutomation)是一项集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统,其目的是提高供电可靠性,改进电能质量,向用户提供优质服务,降低运行费用,减轻运行人员的劳动强度。配电自动化的发展大致可以分为三个阶段。

美高梅网上注册平台 ,第一阶段是基于自动化开关设备相互配合的配电自动化阶段,主要设备为重合器和分段器等,不需要建设通信网络和计算机系统。其主要功能是在故障时通过自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域恢复供电。这一阶段的配电自动化系统局限在自动重合器和备用电源自动投入装置。自动化程度较低,这些系统目前仍大量应用。

第二阶段的配电自动化系统是基于通信网络、馈线终端单元和后台计算机网络的配电自动化系统,在配电网正常运行时也能起到监视配电网运行状况和遥控改变运行方式的作用,故障时能及时察觉。并由调度员通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。

随着计算机技术的发展,产生了第三阶段的配电自动化系统。它在第二阶段的配电自动化系统的基础上增加了自动控制功能。形成了集配电网SCADA系统、配电地理信息系统、需方管理、调度员仿真调度、故障呼叫服务系统和工作管理等一体化的综合自动化系统,形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统,功能多达140余种。现阶段的配电自动化以此为目标建设和完善。

当前主流方案采用集中式配电自动化方案,其通信系统主要传输数据业务,包括终端上传主站的遥测、遥信信息采集业务以及主站下发终端的常规总召、线路故障定位隔离、恢复时的遥控命令,上行流量大、下行流量小,主站为地市集中部署。

随着电力可靠供电要求的逐步提升,要求高可靠性供电区域能够实现电力不间断持续供电,将事故隔离时间缩短至毫秒级,实现区域不停电服务,则对集中式配电自动化中的主站集中处理能力和时延等提出了更加严峻的挑战,因此智能分布式配电自动化成为未来配网自动化发展的方向和趋势之一。其特点在于将原来主站的处理逻辑分布式下沉到智能配电化终端,通过各终端间的对等通信,实现智能判断、分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域供电恢复等操作,从而实现故障处理过程的全自动进行,最大可能地减少故障停电时间和范围,使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。

场景2:毫秒级精准负荷控制

电网负荷控制主要包括调度批量负荷控制和营销负荷控制系统两种控制模式。电网故障情况下,负荷控制主要通过第二道防线的稳控系统紧急切除负荷,防止电网稳定破坏;通过第三道防线的低频低压减载装置负荷减载,避免电网崩溃;这种稳控装置集中切负荷社会影响较大,电网第三道防线措施意味着用电负荷更大面积损失。在目前特高压交直流电网建设过渡阶段,安全稳定控制系统依然是紧急情况下保障电网安全的重要手段。若某馈入特高压直流发生双极闭锁,受端电网损失功率超过一定限额,电网频率将产生严重跌落,甚至可能导致系统频率崩溃。为确保直流故障后电网稳定安全稳定运行,通常综合采用多直流提升、抽蓄电站切泵等措施来平衡电网功率的缺额,但上述措施在直流严重故障下仍不足以阻止电网的频率跌落,紧急切负荷措施依然是必要手段。针对类似直流双极闭锁等严重故障,若采用过传统方式以110KV负荷线路为对象,集中切除负荷的方式,将会触发国务院599号令所规定的电力事故等级,造成较大的社会影响。而采用基于稳控技术的精准负荷控制系统,控制对象精准到生产企业内部的可中断负荷,既满足电网紧急情况下的应急处置,同时仅涉及经济生活中的企业用户,且为用户的可中断负荷,将经济损失、社会影响降至了最低,是目前负荷控制系统的一大技术创新。

传统配网由于缺少通信网络支持,切除负荷手段相对简单粗暴,通常只能切除整条配电线路。从业务影响、用户体验等角度出发,希望尽可能做到减少对重要用户的影响,通过精准控制,优先切除可中断非重要负荷,例如电动汽车充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。

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