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Abstract: in the current smart grid development, many projects are in planning and improving, including smart electricity is a major focus of smart grid research. This article describes how interactive design elements of the smart electricity system, how do residents in analysis in power system of household appliance manufacturers and bi-directional transfer of network interconnection and information, implementing dynamic electricity price intelligent, interactive family electricity and services.
Keywords: smart grid power system structure and characteristics
[中圖分類號] TM 771[文獻標識碼]A[文章編號]
一、智能電網
智能電網其含義就是電網的智能化,它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的前提基礎上,通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用,來達到和實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標,其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21 世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接人、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。在智能電網中,用戶將是電力系統不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與電力系統的運行和管理是智能電網的另一重要特征。從智能電網的角度來看,用戶的需求完全是另一種可管理的資源,它將有助于平衡供求關系,確保系統的可靠性;從用戶的角度來看,電力消費是一種經濟的選擇,通過參與電網的運行和管理,修正其使用和購買電力的方式,從而獲得實實在在的好處。在智能電網中,用戶將根據其電力需求和電力系統滿足其需求的能力的平衡來調整其消費。同時需求響應(DR)計劃將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求,減少或轉移高峰電力需求的能力使電力公司盡量減少資本開支和營運開支,降低線損和減少效率低下的調峰電廠的運營,同時也提供了大量的環(huán)境效益。
二、互動式居民智能用電系統構成和特點
1.系統構成
系統由智能家電、家域網(HAN)、表計和通訊基礎設施(AMI)、表計數據管理系統(MDMS)和后臺應用五大部分組成。其中,表計和通訊基礎設施(AMI)由智能電表、抄表局域網、集抄器、廣域網共同組成,與家域網(HAN)工程形成了本系統的網絡平臺。
2.系統特點
目前,市場上一些智能用電系統主要是機房電源智能分配器、路燈開關智能控制器等,主要用于專業(yè)領域的節(jié)能和自動化控制。智能家居系統國內外已經研究并開發(fā)多年,實現了家電的網絡化和集中控制。系統供電企業(yè)為了減員增效,前幾年也陸續(xù)開展低壓集中抄表系統的試點和建設,但由于低壓電力線載波受噪聲大和衰減快影響一次抄表成功率不高,廣域公網傳輸速率慢和租用費高等原因,沒有進行太大規(guī)模的應用。以上這些技術和應用,未解決電網與居民家電的網絡互聯和信息傳遞,電網企業(yè)也不能將電力供需平衡、峰谷電價以及欠費、停電等服務信息發(fā)送到居民客戶和家電,家電也不能根據電力供應和峰谷電價信息自動調節(jié)運行方式,實現互動智能用電和服務。但計算機、通信、計量等技術的發(fā)展和相關應用的推廣,為智能電網條件下的互動式智能用電系統的研究打下了很好的技術基礎。為配合智能電網的建設,互動式智能用電系統具有以下特點:
(I) 電網將動態(tài)電價和電力供需平衡信息直接對智能家電下達,智能家電據此進人相應的節(jié)能和限電模式運行,引導客戶改變用能方式,節(jié)約電費。(2)客戶通過安裝在家里的終端實時自動接收電網發(fā)送的停電通知、欠費信息和供需平衡信息、電壓合格率等電能質量信息,享受到供電優(yōu)質服務。(3)智能電表與智能終端、家電通過家庭區(qū)域網互聯后,集成到智能家居系統,客戶可以通過智能家居系統或者智能終端查看家電用電數據,表碼、用電量數據,所處的電價階梯。(4)電網可遠程采集電表數據和居民家電的用電信息,便于統計和掌握居民家庭用電規(guī)律和高峰負荷,便于進行負荷預測,制定電力供需平
__n__衡方案。(5)電網完成遠程抄表算費的同時,更能通過家電用電數據與電表數據的采集和對比,實現遠程防竊電功能。(6)實現遠程預購電功能,客戶通過電話、網站、手機充值后,電網后臺的服務平臺及時遠程對電表下達購電額度,余額不足自動通過電話、短信或智能終端進行催費。(7)遠程控制客戶的停送電,達到停電催費的目的。
三、典型的互動式居民智能用電系統的實現
1.整體方案
(1)主站系統。采用分布式架構,主站建設在地市公司或縣公司。(2)遠程信道。采用無線公網和公網有線寬帶相結合的方式,預留光纖專網接口。(3)本地信道。采用RS485 有線布置。(4)采集終端。低壓集抄城區(qū)以集中表箱配置RS485 接口電表為主,采用集中器、電表的二層結構,通過無線寬帶VPN 接入或3G 無線公網調高傳輸速率和穩(wěn)定性。
2.智能家電的設計
【關鍵詞】智能小區(qū);配電自動化;系統技術
引言
在智能電網建設過程中,智能用電小區(qū)是其重要的組成,它是實現智能電網自動化、標準化的載體。智能電網的建設對于用電的節(jié)能減排有著非常重要的意義,這是智能用電發(fā)展的一大趨勢。我國政府為了推動智能電網的發(fā)展,已經推出了一些列的相關政策,并且給智能電網賦予了“安全可靠、智能清潔”的新內涵。恩施電力(集團)有限責任公司為了更好地推動智能電網的建設,開展了智能小區(qū)試運行建設工作,專門研究智能用電小區(qū)的關鍵技術和運營模式等,為智能用電小區(qū)在恩施地區(qū)的推廣和應用奠定良好的基礎。初步開始智能用電小區(qū)試運行建設工作,主要目的是研究如何將智能電網應用到居民區(qū),建設一個安全可靠、節(jié)能環(huán)保的智能用電居民區(qū)。同時還建設一個全面開放的智能小區(qū)綜合應用平臺,提升小區(qū)的智能化服務的能力,提高電網綜合服務能力。
1.智能小區(qū)配電自動化系統的設計原則
(1)智能用電的控制管理中心的硬件設施和軟件設施一定要能夠很好的滿足對小區(qū)的管理和控制,并且能夠正常的收到系統所發(fā)送數據,同時做出相應的措施,同時,可以準確的發(fā)出控制指令,對智能自動化系統的終端進行控制和處理。
(2)目前的通信技術大多是采用GPRS通訊技術,并且在通訊服與終端之間采用自由的數據交換協議,使通訊數據具有準確性。
(3)在系統的前段我們通常采用的是多路傳感器的數據采集技術和信息協調技術,從而保證了配電控制設備、變電所、智能抄表系統等信息數據的準確度和可靠性。
2.智能用電小區(qū)設計方案概述
所選擇的系統是外國先進的智能小區(qū)綜合應用互動集成系統,這個系統可以將小區(qū)所有的智能功能都集中在同一個平臺上,并且將光儲微網系統納入到本方案中,讓小區(qū)內的居民能夠感受到清潔能源的好處;在智能家居、公共服務系統中引入物聯網技術,能夠有效實現多種服務設備聯動;云計算和移動互聯系統的應用,體現了在信息化平臺建設方面具有的先進技術水平。
2.1 智能用電小區(qū)主要功能配置
智能用電小區(qū)的功能主要包含智能小區(qū)配電網自動化,用戶信息收集、綜合應用處理平臺、智能汽車基礎充電設備、智能家居服務一體化、自助用電服務一體化、分布式電源接入與控制等。
2.2 綜合應用平臺
智能用電的綜合應用平臺是一個綜合性的集成系統,對小區(qū)進行全面的開放式管理。智能用電的系統的各個子功能都集成在同一個綜合平臺上,這樣就能夠使業(yè)務功能集中、運維管理方便、系統擴展靈活的特點。智能用電小區(qū)綜合應用平臺結構見圖1所示。綜合應用平臺由操作系統、服務應用、信息3個層次組成。操作系統包括Unix、Linux和Windows;服務應用平臺主要負責數據采集和處理,涉及數據采集和數據處理的業(yè)務都在該平臺上實現;信息平臺一般采用B/S結構,實現智能家居、物業(yè)管理、社區(qū)交互、家庭能效分析、智能用電分析、用電信息查詢和小區(qū)配電自動化的管理等功能[2]。
3.智能小區(qū)配電自動化系統的概念圖
如圖所示為智能化配電系統的概念圖,有系統的前端采集、通信網絡和配電控制中心組成了配電系統的統一體,實現了配電系統的自動化控制。在智能化系統的監(jiān)控位置配置了傳感器的相關設置,可以很好的反映智能系統的運行狀況信息,如電壓、電流、功率、電量等,可以通過智能傳感器進行相應處理,轉換成可以使用的數字信號;對于反映系統狀態(tài)的信息如開關狀態(tài)、繼電保護信號等,通過傳感器進行處理,轉換成可以被使用的數字信號。數據集中器對各個線控點的數據進行采集,它被分布在空間的各個區(qū)域中,小區(qū)的集中器RS-485總線對各個才幾點進行監(jiān)控數據,數據集中器與GPRS數據傳輸模塊通過RS232串口相連接。為了使得控制管理中心能夠接收到來自GPRS終端傳來的信息,處理平臺需要啟動一個相應程序,使得GPRS終端能與控制中心建立連接進行數據傳輸。
4.智能小區(qū)配電自動化的實施初探
4.1 小區(qū)配電自動化
智能配電系統是智能化用電小區(qū)的核心組成部分,是聯系用戶和智能電網的樞紐,對于提高供電質量、減少檢修和非故障段停電時間、保證城市配電網供電可靠性具有重大的現實意義[4]。小區(qū)配電自動化主要可實現以下功能:一是小區(qū)低壓配電系統監(jiān)控。實現小區(qū)配電系統及公共用電設施的遙信、遙測、遙控以及運行監(jiān)控信息的圖形化管理和狀態(tài)自動報警等功能。二是故障自動檢測與隔離。對居民住宅小區(qū)出現故障的供電設備進行智能準確定位。對小區(qū)低壓智能配電系統的故障進行自動診斷、自動隔離,以縮小故障時的停電范圍,恢復非故障段供電。
4.2 用電信息采集
小區(qū)用電信息采集建設,主要實現對智能用電小區(qū)內的居民用戶用電信息、電動汽車充電樁用電信息、分布式電源信息的數據采集、處理和實時監(jiān)控,實現智能小區(qū)用戶用電數據的自動收集、計錄異常監(jiān)測、電能使用質量監(jiān)測、用電的分析和改善、相關資源等功能。
4.3 智能家居服務
智能家居系統是智能用電的展示窗口,它能夠充分的展示出智能用電的經濟性、高效性、先進性、靈活互動、友好開放的特征。智能家居以用戶為基礎,利用先進的科學技術、網絡通信技術、智能布線技術、無線技術,將與家庭生活有關的各種智能結合起來。智能家居系統示意圖見圖2所示?;陔娏饫w低壓型電纜、無線通訊術和物聯網技術,在家中通過戶內通信組網方式把各個家電與智能家庭網關、智能交互終端相連接,組成家居網絡,由系統后臺對智能家居進行狀態(tài)監(jiān)測和控制。同時能夠實時收集水、電等資源使用信息,從而提供一個安全、便利、舒適和環(huán)保的居住環(huán)境。
4.4 自助用電服務
自助終端用電服務系統是指用戶通過自助用電終端和智能互換處理終端以及95598互動網站進行電力業(yè)務的咨詢及辦理,為智能用電小區(qū)住戶營造一個24h電力查詢、繳費、充值卡購電、業(yè)擴報裝、信息查詢、票據打印等多功能于一體的智能化業(yè)務窗口。
5.結語
對于小區(qū)的居民來說,智能化用電不僅是一次用電系統的技術更新,更是對居民生活的一次革命。在智能電網建設的過程中國,智能用電小區(qū)的建設是其中一個重要的組成部分,智能用電小區(qū)不僅能夠為居民提供智能化的用電服務和全新的用電體驗,更具有節(jié)能環(huán)保的意義。
參考文獻
[1]劉國華,夢子軍.某智能小區(qū)配電自動化系統總體設計方案[J].輕工科技,2012(7):57-58.
關鍵詞:電力系統;配電網工程;自動化建議策略;電力需求;供電效率;電力質量
配電網實施自動化應用對于科學分配電力、合理應用科技成果促進電網發(fā)展有著重要意義。通過自動化工程,不僅可以有力提高電網的供電效率、電力質量,還可以合理緩解電網壓力,釋放電網潛能,減少故障頻率,并提高電網的服務能力。自動化工程可以幫助電網自我檢查,縮短故障檢修、處理時間,進一步提高電網安全性與穩(wěn)定性。這對于極度依賴電力的現代化社會來說,是具有重大意義的一項改造工程。
1研究背景
配電網自動化工程的定義一般可以理解為,利用先進的通信技術與網絡技術,依托各類自動化設備,通過計算機系統,保護電網,控制發(fā)電,檢測問題,計量電力使用狀況,并據此為供電事業(yè)單位提供各類信息,簡化管理難度,提高供電效率與電力質量。通過自動化的配電,有助于了解用戶的各類需求,并調整電網的供電量與價格,達到經濟性、科學性、安全性并重的發(fā)展目標。當然這是一個系統的綜合性工程,對于電力企業(yè)的管理模式、設備改造都是一個巨大的調整,最終形成一個統一的服務型電網。這一工程的基本原理是,通過分段開關將本來是統一運行的線路改造為不同的幾個供電區(qū)域。這樣一來,即使某一供電部位出現問題,也可以迅速鎖定區(qū)域關掉開關,將故障區(qū)域隔離出正常供電的電網中,使得正常運行的其他區(qū)域可以恢復供電,從而避免了因為某一個小的故障而使得一條線上的電路全部斷掉,造成更大的影響范圍與損失,極大地減少了影響區(qū)域,并使得供電的可靠性增強。
2基本要求
2.1線路的形式應該采用環(huán)網型,而且為了保證供電穩(wěn)定性,可以使用雙電源甚至多電源供電系統。
2.2干線的模式多使用分段式。分段式的好處是一旦某段線路出現故障,可以通過切斷這段故障電路而保證其他線路仍然正常供電。一般對于分段式干線供電的建設原則是:合理利用投資,在充分考慮收益的情況下,實事求是地采用均等原則,或線長相等,或負荷相等,或用戶量相等,以三千米干線為例,一般分為三段。
2.3拋棄傳統斷路器自動化工程多采用負荷開關,既可以節(jié)約成本,減少投資規(guī)模,又可以在故障發(fā)生時,有效隔離故障區(qū)域,使之不影響非故障區(qū)域。
3設計要點
3.1軟件要具備可維護性
在配電網滿足了硬件條件,比如可靠的電源,有完善的監(jiān)測、控制設備,有齊備的線路設施后,自動化工程的一大重要內容就是是否配套了專業(yè)化的軟件設備。只有軟件硬件配套,才能保障配網自動、安全、穩(wěn)定地運行。通常提到軟件系統,多考慮其可維護性。一款合適的軟件必須是可以被不斷完善、更新的?;谖覈鐣洕陌l(fā)展性,對于電力的需求也在波動變化中,所以配電網的負荷也在變化中,如果配電網的自動化軟件不能有效維護波動變化的電網,所謂的自動化就變得不切實際了,所以軟件的可維護性成為了配電網自動化工程的最基本前提。其技術軟件只有可以維護,才能有效保障電力系統的穩(wěn)定性及正常運行,延長自動化工程的整體使用壽命。只有保證了電網的穩(wěn)定性,才能使得供電企業(yè)在競爭愈發(fā)激烈的供電市場站穩(wěn)腳跟,并滿足社會發(fā)展需求。
3.2提高配網自動化系統的可靠性
配電網的自動化改造,有一個重要訴求就是增強電網的穩(wěn)定性,提高電網的容錯率。所以,建設自動化的電網工程,一個重要的衡量因素就是當系統運行發(fā)生故障或者不可控意外時,系統是否能自我處理,保障整個系統的供電能力與供電質量。所以說,對于建設自動化配電網工程,是需要想辦法提高其系統穩(wěn)定性以及運行的可靠性。
3.3進一步提高系統的運行效率和可移植性
提高電網自動化效率,一般是指是否可以充分利用計算機資源??梢浦残裕櫭剂x是指將此系統整體移植到另一個軟硬件環(huán)境時,系統可以穩(wěn)定、高效地運行??梢浦残詫τ陔娏ζ髽I(yè)來說是十分重要的,它使得電力企業(yè)可以在固定成本投入下,滿足不同供電環(huán)境的使用需求,并與其他相關單位有效兼容。
4技術實現時的注意事項
4.1加強配網的建設和改造
對于供電企業(yè)來說,電力系統的平穩(wěn)運行是首要任務,即使是改造電網為自動化工作,也是為了這一目標。所以說,實現自動化作業(yè),必須要完善配電網絡結構,并積極應用先進的前沿科技,還要改造老舊設備,提高智能化。在對配電網建設中,要強調計量裝置的重要性,合理安置,全面整頓。
4.2進一步完善相應的硬件支持系統
現階段電力企業(yè)對配網自動化工程的建設中,一般會在以下兩方面開始:第一是市場預測。主要是利用科學的數據處理分析系統,對于供電網絡在不同地區(qū)、不同時段的不同電力使用量進行記錄、分析、比較、預測。通過對接下來的電力使用情況進行預測,為企業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供可信的數據;第二是修復系統建設。當常態(tài)化的供電情況發(fā)生異常現象時,自動化系統必須要有及時自檢的能力以及在確定故障后的警報能力,更進一步有初步的解決措施。一系列的修復系統可以最大化地降低事故發(fā)生率以及事故危害程度,保障系統的安全穩(wěn)定運行。
4.3提高配電網的自我診斷能力
技術、新設備,滿足系統的自我檢查、自我檢測、自我管理的功能性需求,從而保障系統的穩(wěn)定性運行。
5電力系統配網自動化實用化模式
5.1集中智能模式
集中智能模式是電力系統配網自動化的第一大模式,主要指整個系統的智能是依靠主站的。線路上的實時情況是通過線路上的分段開關上傳的,通過主站的智能診斷對線路的故障進行定位,進而通過對每一段的電網結構隔斷故障,尋求出合適的解決方案。這種模式的好處是適用性強,并且對于一些多故障情況進行處理比較容易,是一種比較高級的智能模式。
5.2分布智能模式
分布智能模式是指線路上的開關有自己的智能判斷能力,在不需要上傳實時狀態(tài),請求主站反饋的情況下,自我檢測故障并判定哪一部分需要被隔離修復,主要是分段開關發(fā)揮作用。具體又分為電流計數型與電壓時間型。這種智能模式的好處是在通信條件不完善的地區(qū),網架結構簡單的系統,可用性較強。
6未來技術發(fā)展
電力系統配電網自動化是現階段電力企業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一,而未來的發(fā)展趨勢也在研究者的展望中浮出水面。發(fā)展趨勢如下:其一是電能質量在大功率設備的應用下有效提高;其二是配電網系統保護能力更強,綜合運用GIS平臺管理電網自動化成為可行方案;其三是分布式小電流接地保護方案的可行性。這是基于其高靈敏度與大承載力而言的。
7結語
通過以上分析,我們可以發(fā)現電網系統的自動化是一個明顯的趨勢,而對于這一技術的應用,可以切實促進供電的穩(wěn)定性,并且創(chuàng)造更大的社會效益。在我國電力企業(yè)謀求發(fā)展與創(chuàng)新的情形下,對于此類工程的探索是一個重要的方向,有助于解決電網中的運行故障,提高配電的科學性。因此,對于電力技術的研究以及自動化工程的應用,具有十分重要的意義。
參考文獻
[1]裴文.淺探電力系統中配電自動化及管理[J].黑龍江科技信息,2011,(21).
[2]蘇俊斌.城市電網配電自動化系統技術分析[J].廣東科技,2011,(18).
關鍵詞:智能電網,現狀,發(fā)展
Abstract: This paper briefly explains the meaning and characteristics of the smart grid, introduces the development of smart grid and its development trend in China and other countries in the world, the great significance of the development of smart grid on the aspects of social, economic, power system, energy-saving emission reduction.
Keywords: smart grid, current situation, development
中圖分類號: U665.12 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
意義 概述:智能電網(smart power grids),就是電網的智能化,也被稱為“電網 2.0”,它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的傳感和測 量技術、 先進的設備技術、 先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用, 實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標,其主要特征 包括自愈、 激勵和包括用戶、 抵御攻擊、 提供滿足 21 世紀用戶需求的電能質量、 容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。 智能電網的主要特征: 智能電網的主要特征: (1)堅強。在電網發(fā)生大擾動和故障時,仍能保持對用戶的供電能力,而 不發(fā)生大面積停電事故;在自然災害、極端氣候條件下或外力破壞下仍能保證電 網的安全運行;具有確保電力信息安全的能力。 (2)自愈。具有實時、在線和連續(xù)的安全評估和分析能力,強大的預警和 預防控制能力,以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。 (3)兼容。支持可再生能源的有序、合理接入,適應分布式電源和微電網 的接入,能夠實現與用戶的交互和高效互動,滿足用戶多樣化的電力需求并提供 對用戶的增值服務。 (4)經濟。支持電力市場運營和電力交易的有效開展,實現資源的優(yōu)化配 置,降低電網損耗,提高能源利用效率。 (5)集成。實現電網信息的高度集成和共享,采用統一的平臺和模型,實 現標準化、規(guī)范化和精益化管理。 (6) 優(yōu)化。優(yōu)化資產的利用,降低投資成本和運行維護成本。1.世界主要國家的智能電網發(fā)展現狀
1.世界主要國家的智能電網發(fā)展現狀
1.1 美國的智能電網發(fā)展現狀 美國的智能電網發(fā)展現狀 美國已開始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表(SmartMeter), 目標是以家庭為單位,隨時監(jiān)測電力消費和管理,更加有效地實現輸電和供 電。為此,對企業(yè)及地方團體實施的 100 個項目給予財政援助,計劃 2013 年前在 2600 萬個家庭安裝智能電表,相當于 09 年 3 倍。奧巴馬總統強調說,“現在是建設綠色能源高速公路的時代”。新能源產 業(yè)有望創(chuàng)造 43000 個就業(yè)崗位,環(huán)保產業(yè)將成為拉動未來美國經濟的重要支 柱之一。
1.2 日本的智能電網發(fā)展現狀 日本的智能電網發(fā)展現狀 東京電力和西電力等電力公司開始投資構建第二代智能電網 (SmartGrid),目標除在所有家庭安裝智能電表(SmartMeter)外,還計劃 加強送變電設施及蓄電裝置建設。2020 年前相關電力設施投資預計超過 1 萬億日元。 智能電表作為第二代智能電網的核心設備,主要測量每個家庭電力消費 情況及隨時掌握太陽能發(fā)電量等信息。東京電力 2010 年起主要面向家庭安 裝 2 千萬部。 西電力 2010 年 3 月底前在 40 萬個家庭安裝, 并計劃更換 1200 萬部。預計 2020 年前日本智能電表需求量約 5 千萬部,每部成本近 2 萬日 元,共計約 1 萬億日元。 日本智能電網與歐美不同,主要特征是積極地利用家庭進行太陽能發(fā)電。 太陽能發(fā)電長期目標是 2020 年發(fā)電 2800 萬千瓦,相當于現在 20 倍;2030 年發(fā)電 5300 萬千瓦,相當于現在 30 倍。為此,需要增設電壓調整裝置和變 壓器,預計 2030 年前追加投資 6 千億日元。
1.3 歐洲的智能電網發(fā)展現狀 歐洲的智能電網發(fā)展現狀 英國目標是 2020 年在全國所有 2600 萬個家庭安裝智能電表,此項工作 主要通過電力公司完成。并且已正式進行了適應風力發(fā)電等可再生能源的智 能電表等相關實驗。 法國 09 年秋天也了將再生能源納入智能電網的計劃,并開始征集 相關企業(yè)參與。 德國制定了“EEnergy”計劃,總投資 1 億 4 千萬歐元,09 年至 2012 年 4 年時間內,在全國 6 個地點進行智能電網實證實驗。
1.4 中國的智能電網發(fā)展現狀 近年來,我國電力行業(yè)緊密跟蹤歐美發(fā)達國家電網智能化的發(fā)展趨勢, 著力技術創(chuàng)新,研究與實踐并舉,在智能電網發(fā)展模式、理念和基礎理論、 技術體系以及智能設備等方面開展了大量卓有成效的研究和探索。 2009 年 5 月,在北京召開的“2009 特高壓輸電技術國際會議”上,國家 電網公司正式了“堅強智能電網”發(fā)展戰(zhàn)略。2009 年 8 月,國家電網公司 啟動了智能化規(guī)劃編制、標準體系研究與制定、研究檢測中心建設、重大專 項研究和試點工程等一系列工作。 在 2010 年 3 月召開的全國“兩會”上,總理在《政府工作報告》 中強調:“大力發(fā)展低碳經濟,推廣高效節(jié)能技術,積極發(fā)展新能源和可再 生能源,加強智能電網建設”。這標志著智能電網建設已成為國家的基本發(fā) 展戰(zhàn)略。
2.我國智能電網的發(fā)展趨勢
2.我國智能電網的發(fā)展趨勢電網已成為工業(yè)化、信息化社會發(fā)展的基礎和重要組成部分。同時,電 網也在不斷吸納工業(yè)化、信息化成果,使各種先進技術在電網中得到集成應 用,極大提升了電網系統功能。
2.1 智能電網是電網技術發(fā)展的必然趨勢。 智能電網是電網技術發(fā)展的必然趨勢。 近年來,通信、計算機、自動化等技術在電網中得到廣泛深入的應用, 并與傳統電力技術有機融合,極大地提升了電網的智能化水平。傳感器技術 與信息技術在電網中的應用,為系統狀態(tài)分析和輔助決策提供了技術支持, 使電網自愈成為可能。調度技術、自動化技術和柔性輸電技術的成熟發(fā)展, 為可再生能源和分布式電源的開發(fā)利用提供了基本保障。通信網絡的完善和 用戶信息采集技術的推廣應用,促進了電網與用戶的雙向互動。隨著各種新 技術的進一步發(fā)展、應用并與物理電網高度集成,智能電網應運而生。
2.2 發(fā)展智能電網是社會經濟發(fā)展的必然選擇。 發(fā)展智能電網是社會經濟發(fā)展的必然選擇。 為實現清潔能源的開發(fā)、 輸送和消納, 電網必須提高其靈活性和兼容性。 為抵御日益頻繁的自然災害和外界干擾,電網必須依靠智能化手段不斷提高 其安全防御能力和自愈能力。為降低運營成本,促進節(jié)能減排,電網運行必 須更為經濟高效,同時須對用電設備進行智能控制,盡可能減少用電消耗。 分布式發(fā)電、儲能技術和電動汽車的快速發(fā)展,改變了傳統的供用電模式, 促使電力流、信息流、業(yè)務流不斷融合,以滿足日益多樣化的用戶需求。 電力技術的發(fā)展, 使電網逐漸呈現出諸多新特征, 如自愈、 兼容、 集成、 優(yōu)化, 而電力市場的變革, 又對電網的自動化、 信息化水平提出了更高要求, 從而使智能電網成為電網發(fā)展的必然趨勢。
3.智能電網發(fā)展的重要意義 智能電網發(fā)展的重要意義智能電網是我國電網發(fā)展的必然趨勢,它將譜寫電網建設的新篇章。其 重要意義體現在以下幾個方面:
3.1 給人們的生活帶來的好處 堅強智能電網的建設,將推動智能小區(qū)、智能城市的發(fā)展,提升人們的 生活品質。①讓生活更便捷。家庭智能用電系統既可以實現對空調、熱水器 等智能家電的實時控制和遠程控制;又可以為電信網、互聯網、廣播電視網 等提供接入服務;還能夠通過智能電能表實現自動抄表和自動轉賬交費等功 能。②讓生活更低碳。智能電網可以接入小型家庭風力發(fā)電和屋頂光伏發(fā)電 等裝置,并推動電動汽車的大規(guī)模應用,從而提高清潔能源消費比重,減少 城市污染。③讓生活更經濟。智能電網可以促進電力用戶角色轉變,使其兼 有用電和售電兩重屬性;能夠為用戶搭建一個家庭用電綜合服務平臺,幫助 用戶合理選擇用電方式,節(jié)約用能,有效降低用能費用支出
3.2 產生的社會經濟效益 堅強智能電網的發(fā)展,使得電網功能逐步擴展到促進能源資源優(yōu)化配置、 保障電力系統安全穩(wěn)定運行、提供多元開放的電力服務、推動戰(zhàn)略性新興產 業(yè)發(fā)展等多個方面。作為我國重要的能源輸送和配置平臺,堅強智能電網從 投資建設到生產運營的全過程都將為國民經濟發(fā)展、能源生產和利用、環(huán)境 保護等方面帶來巨大效益。 (1)在電力系統方面??梢怨?jié)約系統有效裝機容量;降低系統總發(fā)電 燃料費用;提高電網設備利用效率,減少建設投資;提升電網輸送效率,降 低線損。 (2)在用電客戶方面??梢詫崿F雙向互動,提供便捷服務;提高終端 能源利用效率,節(jié)約電量消費;提高供電可靠性,改善電能質量。 (3) 在節(jié)能與環(huán)境方面。 可以提高能源利用效率, 帶來節(jié)能減排效益; 促進清潔能源開發(fā),實現替代減排效益;提升土地資源整體利用率,節(jié)約土 地占用。 (4)其他方面。可以帶動經濟發(fā)展,拉動就業(yè);保障能源供應安全; 變輸煤為輸電,提高能源轉換效率,減少交通運輸壓力。
3.3 對于電力系統的意義 (1)能有效地提高電力系統的安全性和供電可靠性。利用智能電網強 大的“自愈”功能,可以準確、迅速地隔離故障元件,并且在較少人為干預的 情況下使系統迅速恢復到正常狀態(tài),從而提高系統供電的安全性和可靠性。 (2) 實現電網可持續(xù)發(fā)展。 堅強智能電網建設可以促進電網技術創(chuàng)新, 實現技術、設備、運行和管理等各個方面的提升,以適應電力市場需求,推 動電網科學、可持續(xù)發(fā)展。 (3)減少有效裝機容量。利用我國不同地區(qū)電力負荷特性差異大的特 點,通過智能化的統一調度,獲得錯峰和調峰等聯網效益;同時通過分時電 價機制,引導用戶低谷用電,減小高峰負荷,從而減少有效裝機容量。 (4)降低系統發(fā)電燃料費用。建設堅強智能電網,可以滿足煤電基地 的集約化開發(fā),優(yōu)化我國電源布局,從而降低燃料運輸成本;同時,通過降 低負荷峰谷差,可提高火電機組使用效率,降低煤耗,減少發(fā)電成本。 (5)提高電網設備利用效率。首先,通過改善電力負荷曲線,降低峰 谷差,提高電網設備利用效率;其次,通過發(fā)揮自我診斷能力,延長電網基 礎設施壽命。 (6)降低線損。以特高壓輸電技術為重要基礎的堅強智能電網,將大 大降低電能輸送中的損失率;智能調度系統、靈活輸電技術以及與用戶的實 時雙向交互,都可以優(yōu)化潮流分布,減少線損;同時,分布式電源的建設與 應用,也減少了電力遠距離傳輸的網損。
3.5 對于能源資源配置的意義我國能源資源與能源需求呈逆向分布,80%以上的煤炭、水能和風能資 源分布在西部、北部地區(qū),而 75%以上的能源需求集中在東部、中部地區(qū)。 能源資源與能源需求分布不平衡的基本國情,要求我國必須在全國范圍內實 行能源資源優(yōu)化配置。建設堅強智能電網,為能源資源優(yōu)化配置提供了一個 良好的平臺。 堅強智能電網建成后, 將形成結構堅強的受端電網和送端電網, 電力承載能力顯著加強, 形成“強交、 強直”的特高壓輸電網絡, 實現大水電、 大煤電、大核電、大規(guī)??稍偕茉吹目鐓^(qū)域、遠距離、大容量、低損耗、 高效率輸送,顯著提升電網大范圍能源資源優(yōu)化配置能力。
3.6 對于清潔能源發(fā)展的意義 目前,風能、太陽能等清潔能源的開發(fā)利用以生產電能的形式為主,建 設堅強智能電網可以顯著提高電網對清潔能源的接入、消納和調節(jié)能力,有 力推動清潔能源的發(fā)展。①智能電網應用先進的控制技術以及儲能技術,完 善清潔能源發(fā)電并網的技術標準,提高了清潔能源接納能力。②智能電網合 理規(guī)劃大規(guī)模清潔能源基地網架結構和送端電源結構,應用特高壓、柔性輸 電等技術,滿足了大規(guī)模清潔能源電力輸送的要求。③智能電網對大規(guī)模間 歇性清潔能源進行合理、經濟調度,提高了清潔能源生產運行的經濟性。④ 智能化的配用電設備,能夠實現對分布式能源的接納與協調控制,實現與用 戶的友好互動,使用戶享受新能源電力帶來的便利。
關鍵詞:物聯網;應用領域;智能化;“十二五”規(guī)劃
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:2095—1302(2012)10—0081—03
0 引 言
物聯網被認為是繼計算機和互聯 網之后的第三次信息技術革命,各國政府對物聯網的發(fā)展和應用十分重視,紛紛出臺戰(zhàn)略指導規(guī)劃。我國工信部于2011年年底了《物聯網“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃要求到2015年初步完成物聯網產業(yè)體系構建,形成較完善的物聯網產業(yè)鏈,在十個重點領域完成一批應用示范工程。十大物聯網應用的重點領域分別是智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測、工業(yè)與自動化控制、醫(yī)療健康、精細農牧業(yè)、金融與服務業(yè)、國防軍事。
1 智能電網
傳統的電網采用的是相對集中的封閉管理模式,效率不高,每年在全球發(fā)電和配送過程中的浪費是十分驚人的。在沒有智能電網負載平衡或電流監(jiān)視的情況下,每年全球電網浪費的電能足夠印度、德國和加拿大使用一整年。
通過物聯網在智能電網中的應用完全可以覆蓋現有的電力基礎設施??梢苑謩e在發(fā)電、配送和消耗環(huán)節(jié)測量能源,然后在網絡上傳輸這些測量結果。智能電網可以自動優(yōu)化相互關聯的各個要素,實現整個電網更好的供配電決策。對于電力用戶,通過智能電網可以隨時獲取用電價格(查看用電記錄),根據了解到的信息改變其用電模式;而對于電力公司,可以實現電能計量的自動化,擺脫大量人工繁雜工作,通過實時監(jiān)控,實現電能質量監(jiān)測、降低峰值負荷,整合各種能源,以實現分布式發(fā)電等一體化高效管理;對于政府和社會,則可以及時判斷浪費能源設備以及決定如何節(jié)省能源、保護環(huán)境。最終實現更高效、更靈活、更可靠的電網運營管理,進而達到節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目的。
2 智能交通
城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展和私家車的爆炸式發(fā)展,使我國已經進入了汽車化的時代。然而,交通基礎設施和管理措施跟不上汽車增長速度,給汽車化社會帶來了諸如交通阻塞、交通事故等諸多問題。
要減少堵車,除了修路以外,智能交通系統也可使交通基礎設施發(fā)揮最大效能。通過物聯網可將智能與智慧注入到城市的整個交通系統,包括街道、橋梁、交叉路口、標識、信號和收費等等。通過采集匯總地埋感應線圈、數字視頻監(jiān)控、車載GPS、智能紅綠燈、手機信令等交通信息,可以實時獲取路況信息并對車輛進行定位,從而為車輛優(yōu)化行程,避免交通擁塞現象,選擇泊車位置。交通管理部門可以通過物聯網技術對出租車、公交車等公共交通進行智能調度和管理,對私家車輛進行智能誘導以控制交通流量,偵察、分析和記錄違反交通規(guī)則行為,并對進出高速公路的車輛進行無縫地檢測、標識和自動收取費用,最終提高交通通行能力。目前在上海,由道路傳感器實時采集數據并送入控制中心的模型中,預測未來的交通情況已達到90%的準確性。
未來,通過物聯網技術將實現車輛與網絡相連,使城市交通變得更加聰明和智慧。因此,智能交通將減少擁堵、縮減油耗和二氧化碳排放,改善人們的出行,提高人們的生活質量。
3 智能物流
物流就是將貨物從供應地向接收地準確、及時、安全地進行物品配送的過程。傳統的物流模式達到了物流的基本要求,但是,隨著經濟的發(fā)展和對現代物流要求的提高,傳統物流模式的局限性日益顯現:采購、運輸、倉儲、生產、配送等環(huán)節(jié)孤立,缺乏協作,無法實時跟蹤貨物狀態(tài),而且成本比較高,效率低下。
如果考慮在貨物或集裝箱上加貼RFID電子射頻標簽,同時在倉庫門口或其他貨物通道安裝RFID識別終端,就可以自動跟蹤貨物的入庫和出庫,識別貨物的狀態(tài)、位置、性能等參數,并通過有線或無線網絡將這些位置信息和貨物基本信息傳送到中心處理平臺。通過該終端的貨物狀態(tài)識別,可以實現物流管理的自動化和信息化,改變人工識別盤點和識別方式,使物流管理變得非常順暢和便捷,從而大大提高物流的效率和企業(yè)的競爭力。
不僅如此,智慧的物流通過使用搜索引擎和強大的分析可以優(yōu)化從原材料至成品的供應鏈。幫助企業(yè)確定生產設備的位置,優(yōu)化采購地點,制定庫存分配戰(zhàn)略,實現真正端到端的無縫供應鏈。這樣就能提高企業(yè)控制力,同時還能減少資產消耗、降低成本(交通運輸、存儲和庫存成本),也能改善客戶服務(備貨時間、按時交付、加速上市)。
4 智能家居
智能家居分為廣義和狹義兩個概念。
狹義智能家居是各類消費類電子產品、通信產品、信息家電及智能家居等通過物聯網進行通信和數據交換,實現家庭網絡中各類電子產品之間的“互聯互通”,從而實現隨時隨地對智能設備的控制。例如,家庭環(huán)境系統檢測到室內濕度太高,它會配合啟動空調采取除濕措施;廚房的油煙濃度過高,它會啟動抽油煙機;天氣驟然降雨或外面噪聲過大,它會自動關閉窗戶;太陽輻射較大,它會自動關閉窗簾。
廣義家居指智能社區(qū)建設,主要是以信息網、監(jiān)控網和電話、電視網為中心的社區(qū)網絡系統,通過高效、便捷、安全的網絡系統實現信息高度集成與共享,實現環(huán)境和機電設備的自動化、智能化監(jiān)控。智能社區(qū)可以通過社區(qū)綜合網絡進行暖通空調、給排水監(jiān)控、公共區(qū)照明、停車場管理、背景音樂與緊急廣播等物業(yè)管理以及門禁系統、視頻監(jiān)控、入侵報警、火災自動報警和消防聯動等社區(qū)的安全防范。
智能社區(qū)建設是一個不斷改進和完善的過程。隨著技術進步和我國不斷深化管理體制改革,目前獨立的互聯網、電話和電視網三個網絡逐步融合為一個統一的綜合網絡,進一步提高社區(qū)的數字化水平,實現信息資源共享和設備的優(yōu)化配置。
關鍵詞:智能電網 新型智能電表及集抄系統 運維策略
中圖分類號:TM72 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)07(b)-0004-02
從智能電網中新型智能電表及集抄系統的運用現狀來看,智能電表及集抄系統的運用也逐漸的替代了原有的人工抄表運維,雖然很大部分上省去了用戶抄表工作程序,但是智能化的抄表也使得用戶電表中存在的問題難以被發(fā)現。所以從智能電表及集抄系統運作問題出發(fā),并對其運維策略進行分析顯得十分重要。
1 新型智能電表及集抄系統的運維問題
雖然新型智能電表逐漸得到運用,但是由于新型智能電表處于運用初期,多數問題仍處于待發(fā)狀態(tài),具體情況見圖1。
從圖中可看出新型智能網存在智能電表及及抄襲系統運維中存在以下三點問題。
1.1 新型智能電表及集抄系統的采集效率低
在通常情況下,新型智能電表及集抄系統的采集效率比較低下,從而導致整個系統所產生了差異,造成了許多不必要的麻煩。對于這一問題的產生應當及時的對整個區(qū)域內的相關數據進行完整的采集,并且能夠在規(guī)定的時間內進行相關的統計與更新。在數據采集過程中遇到數據較大的傳輸時,應當注意相關數據在傳輸過程中產生的異?,F象,并及時的就行解決。比如說對于傳輸異常的數據可以通過白天補召,但是就算成功的補召之后,也有可能主站對于統計更新的數據不能及時進行分析,從而導致整個系統在數據采集方面的效率比較低下。因此,在這種情況下,不僅使得新型智能電表及集抄系統不能發(fā)揮其長處,制約了整個系統在運行過程中發(fā)揮最大的優(yōu)點。
1.2 新型智能電表及集抄系統運維隊伍技能低
在新型智能電表及集抄系統的日常的運行過程中,日常的維護以及檢修是必不可少的,但是就新型智能電表及集抄系統的維護隊伍技能并不是很強。比如說,在對設備進行維護管理的過程中,分別對集中器以及采集的終端進行維護,且這些必須具備專業(yè)的維護人員以及維護正常運行而產生的維護班。隨著新型智能電表及集抄系統的逐步更新以及安裝,為確保整個系統的穩(wěn)定運行,就對維護隊伍的技能提出了更高的要求,但是就現在的技術能力而言是很能達到這一點的。目前對于新型智能電表及集抄系統在全國大部分的地區(qū)進行運維工作,主要是通過電力公司進行的,再通過后期廠家對售后安裝等方面進行維護,并建立一支能力強技能高的維護隊伍。
1.3 新型智能電表及集抄系統管理體制不完善
新型智能電表及集抄系統在管理體制方面并不是很完善,對整個智能網的運維產生了影響。主要體現在以下的幾個方面:(1),檔案出現問題。檔案問題會引起新型智能電表不能使得電表數據進行正常的抄收。在現實的運維工作當中,大部分的數據抄收是因為檔案出現了不同程度的問題。(2),新型智能電表及集抄系統在安裝上存在的問題。主要是存在SIM卡在安裝過程中存在異常現象以及天線并沒有安裝,這樣會引起主站采集不到智能電表的數據。第(3),新型智能電表及集抄系統的電力線處在的載波環(huán)境存在一定的問題。電力線的載波信號主要是通過比較低的電網為載體進行傳輸,在傳輸的過程中可能會受到其他電網干擾,從而使得電力線的載波環(huán)境受到破壞,導致整個智能電網不能正常的進行運維工作[1]。
2 新型智能電表及集抄系統的運維策略
2.1 有效加強新型智能電表及集抄系統采集率
針對上述1.1闡述的問題,有效加強新型智能電表及集抄系統的運維,不僅僅是要加強對系統的更新與數據的統計,還應當產生這一問題之后的現象進行及時的解決,從而提高新型智能電表及集抄系統能夠更好的進行運轉[2]。同時對于在傳輸過程中遇見的數據量較大的問題,應當通過對主站方面進行有效的控制,使得數據有效的進行傳輸,并保證整個數據形成比較完整采集數據鏈。此外對于白天補召的數據,應當進行適當的甄別以及整理,并完善整個智能電網中新型智能電表及集抄系統數據的采集效率。這樣能夠既能提高有效數據采集量,又可從根本上增強智能電網帶來的好處[3]。所以針對數據采集效率問題,不僅要從新型智能電表及集抄系統的本身進行完善,還應當對系統本身進行維護與檢測,這樣方可保證日常正常智能電網的運維。
2.2 全面提升新型智能電表及集抄系統運維隊伍技能
對于新型智能電表及集抄系統運維隊伍技能的建設,不僅是停留于定期維護方面,而是應當進行全面的質的提升。主要應當通過以下幾個方面進行全面提升:(1)對于新型智能電表及集抄系統的運維人員應當進行專業(yè)性的技術培訓,促進運維隊伍中的運維人員技能的大幅度的提升,從而增強智能電網的有效運行。(2)對于出現問題的新型智能電表及集抄系統,應當及時的定位并發(fā)現相關問題,并在第一時間內做出反應進行問題的處理。同時在提高運維隊伍質量時,也要加強完善對運維隊伍全面建設,進一步的提高運維隊伍的服務質量。(3)對新型智能電表及集抄系統本身進行熟悉,并對相關的配件進行調試以及設備故障排查的培訓,以最真實的場景進行模擬實訓,降低新型智能電表及集抄系統運維隊伍對故障排查的效率[4]。
2.3 持續(xù)完善新型智能電表及集抄系統管理體制
在建立完善新型智能電表及集抄系統管理機制的過程中,要對整個智能電網運維進行有效的控制。主要是通過三個方面進行完善:首先,制定完善的管理檔案機制。通過提高檔案管理的質量,來提高新型智能電表及集抄系統在抄收數據時的成功率,從而降低檔案相關參數的配置錯誤,增強檔案在智能電網中突出作用。其次,對于安裝新型智能電表及集抄系統的問題,制定一份安裝過程中應當遵循的制度,從而避免不必要的浪費,提高安裝時的效率,進一步增強新型智能電表及集抄系統的實用性[5]。最后,對于電力線的載波環(huán)境問題,應當在載波所處環(huán)境制定相應的制度,完善新型智能電表及集抄系統中所處的環(huán)境要求,從而持續(xù)完善新型智能電表及集抄系統管理機制。
3 結語
智能電表及集抄系統在智能電網中的運用,雖很大程度的降低了供電部門的抄表和查表的工作量,但是其有效的采集率低下和無法及時維修的運維隊伍也給用電戶帶來很多不便。所以除了上述運維策略分析外,還應加強智能電表及集抄系統創(chuàng)新研發(fā)力度,以此提升日常故障的解決速度。
參考文獻
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關鍵詞:智能電網 變電站 繼電保護
中圖分類號:TM 文獻標識碼: 文章編號:
智能變電站是一種新型的低碳環(huán)保可靠的智能設備,主要特點是形成了全站信息的數字化傳輸和通信的網絡化以及達到了信息的共享,采集,測量,控制和保護等功能都能夠自動完成,并能夠全天候的自動控制變電站運行狀態(tài),自動分析并調節(jié)的變電站。智能化是變電站的一個最明顯的發(fā)展趨勢,從現在的技術層面來說,智能化的變電站的組建需要電子互感器,智能開關等一系列的先進的智能化設備,還需要一系列的系統的構建才能實現真正的智能化,并實現變電站智能信息的共享的現代變電站。
一、傳統變電站與智能變電站工作方式的不同
1、傳統變電站的工作方式
(1)對新建的變電站或者新的電網線路進行繼電保護相關設備的調試和驗收是很有必要的。在這個過程中,繼電保護班的人會和相關班組的人以及送變電工作人員一起對繼電保護相關的信號系統進行檢驗和測試,其目的是保證繼電保護裝置能夠正確的進行繼電保護反應,設備動作與采集信息能夠相互對應。整定值的確定也很重要,整定值是繼電保護人員對設備進行整定的基本依據。
(2)一旦發(fā)現電網中有變電站或者線路運行方式發(fā)生了改變,就必須根據工作條例對相關的繼電保護設備進行調節(jié)。例如,有時候會出現保護整定值發(fā)生改變的事情,這就需要繼電保護的人員對繼電保護設備進行重新的定值,定值后要進行一系列的測試,在確保合格之后就可以應用在電網中去。
(3)在變電站的日常運行中,對繼電保護設備的維護是很重要的,繼電保護人員需要定期的對設備進行測試。一旦在日常的常規(guī)測試中發(fā)現了問題,就必須立即停止使用有故障的繼電保護裝置,在處理完成測試合格之后,才可以繼續(xù)使用。
(4) 一旦發(fā)生系統故障,這對繼電保護設備是很重大的故障,肯定會導致繼電保護裝置的動作不對應,一旦發(fā)生這種情況,就需要立即對繼電保護設備進行搶修,使其盡快恢復正常工作。
2、智能電網的繼保技術帶來的挑戰(zhàn)
智能電網改變了傳統的繼電保護工作方式,從技術上說,主要是先進的信息綜合測控技術和保護技術的使用,為繼電保護工作進行了較大的變化。繼電保護伴隨著WAMS系統的建設勢必會經歷一次巨大的變革,變電站信息采集中心在未來肯定會建立在智能化變電站中,并且可以通過系統收集到的數據進行智能化的保護。而且,在擁有了廣域的保護系統之后,會將各個系統的部分元件相互聯系起來,并給這些繼電保護設備帶來一次根本性的改變。
當然,為了加強對繼電保護信息的管理工作,很有必要建設繼電保護的管理系統,這個系統是作為變電站綜合信息管理系統中的一部分存在的,主要進行繼電保護信息的管理和調度工作。這些新的技術,設備的使用都需要繼電保護工作人員重新開始學習并掌握整套系統的操作知識,并要學習相關設備的簡單維修和檢修等。
(1)智能電網的繼電保護裝備和以前的傳統的設備有很大的不同,無論在構造上還是運行的原理上都有區(qū)別,因此,需要很長時間去學習并熟悉掌握。由于繼保系統構成的原理與現有保護設備有所不同,可能將使用到廣域信息采集系統,而保護動作原理也不單使用本元件的信息,因此新的繼保設備的使用方法也將與現有保護設備不同。如果對新設備不熟悉,將無法進行日常的管理和維護。因此,繼保班工作人員需要對新設備的原理、構成、使用方法進行系統的學習。
(2)智能電網中的繼保設備,其保護調試方式與現有繼保設備不同。
智能電網的繼電保護在運行的時候,是多條線路和設備的保護相互配合進行的,而且調度的過程和傳統的調度方式也不一樣,這就需要繼電保護工作人員,要重新認識設備,并在廠家的指導下進行學習和培訓。
(3)在日常的運行方式上,智能電網和傳統電網是不同的。在智能變電站中,廣域的保護比傳統的保護復雜的多,智能變電站需要的是多個線路和設備的共同配合運行。當然,在智能電網中,一旦電網運行的方式發(fā)生變化,繼電保護人員也會做一些工作,只是和傳統的繼電保護相比,智能變電站所需要工作人員做的工作就很少,這主要是因為智能變電站的智能化控制和自動調節(jié)能力很強,減少了很多人為的操作。
(4)在巡檢方式上,智能電網和傳統電網的繼電保護設備也有很大不同。智能變電站自身具有二次設備的自動診斷技術,這對繼電保護設備的巡檢是一個巨大的進步,這樣一來,就減少了很多的繼電保護人員的巡檢工作。傳統的電網繼電保護故障巡檢是需要很頻繁的巡檢的,而智能電網的繼電保護設備通過自動診斷技術就可以知道故障原因,只需要工作人員進行針對性的檢查并維修。
三、繼電保護的具體方式
1、過程層繼電保護
過程層繼電保護主要配置快速跳閘的主保護功能。如線路縱聯保護、變壓器差動和母線差動保護,后備保護功能轉移到變電站層的集中式保護裝置當中。這樣做的好處是過程層的保護設計可以簡化,重點考慮主保護功能,后備保護可以簡化配置甚至取消,達到簡化裝置硬件設計的目的;另外,主保護的定值整定相對固定,不會因為電力系統運行方式的變化而變化。但是由于受保護獨立的限制影響,繼電保護功能和一次設備集成后,對于一個開關,如果同時對應線路保護和母線保護,硬件上必須分開,各自獨立,可以設計單獨的功能模件形式。
(1)線路保護
線路保護直接采樣、直接跳斷路器;經GOOSE網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能.線路間隔內保護測控裝置除了與GOOSE網交換信息外,均采用點對點連接和傳輸方式直接與合并單元、智能終端相連;保護測控裝置與合并單元的連接和數據傳輸,實現直接采樣功能,與智能終端的連接實現直接跳閘功能,均不通過GOOSE網絡實現;安裝在線路和母線上的電子式互感器獲得電流電壓信號后,先接入合并單元,數據打包后再經過光纖送至SV網絡和保護測控裝置;跨間隔信息接入保護測控裝置時,采用GOOSE網絡傳輸方式。
(2)變壓器保護
變壓器保護裝置過程層采用分布式配置,完成差動保護功能,而后備保護采用集中式的安裝。非電量保護單獨安裝,通過電纜直接引入斷路器跳閘,同時跳閘命令通過光纜引入采樣和GOOSE的共同網絡上。
(3)母聯(分段)保護
分段保護的實施方案與線路保護類似,而且結構更為簡單.分段保護裝置直接與合并單元和智能終端連接,分別實現不通過網絡數據交換的直接采樣和直接跳閘功能;同時,保護裝置、合并單元和智能終端等設備,均通過相互獨立的GOOSE網絡和SV網絡,實現信號的跨間隔傳輸.按照規(guī)程要求,分段保護按單套配置,宜實現保護、測控的一體化.1分段保護跳閘采用點對點直跳,其他保護(主變保護)跳分段采用GOOSE網絡方式;母聯(分段)保護啟動母線失靈可采樣GOOSE網絡傳輸.如下圖:
摘要:對衡水城網配電自動化系統的功能進行了總結,并介紹了系統配置、與其它相關設備的功能接口等,指出配電自動化系統應形成一套適合我國配網國情的綜合配電自動化管理系統。
關鍵詞:配電自動化 配電管理系統 地理信息系統
The Practice of Power Distribution Automation System
Abstract It is the summary of the functions in Hengshui power distribution automation system.The system configuration and the interfaces with other related equipment are also introduced.The conclusion is that the power distribution automation system should be an integrated management information system which suitable for the situation of power distribution in our country.
Keywords power distribution automation; power distribution management system; AM/FM/GIS
1 配電自動化與配電管理系統
配電自動化系統的功能基本有5個方面,即配電SCADA、故障管理、負荷管理、自動繪圖/設備管理/地理信息系統(AM/FM/GIS)和配電網高級應用。
同輸電網的調度自動化系統一樣,配電網的SCADA也是配電自動化的基礎,只是數據采集的內容不一樣,目的也不一樣,配電SCADA針對變電站以下的配電網絡和用戶,目的是為DA/DMS提供基礎數據。但是,僅僅是配電SCADA的三遙功能,并不能稱為配電自動化系統,必須在配電SCADA基礎上增加饋線自動化(FA)功能。饋線自動化的基本功能應包括饋線故障的自動識別、自動隔離、自動恢復。配網故障診斷是一個復雜的問題,根據配網實際情況和故障情況的差別,診斷的步驟與方法不同。診斷方案應適用于單相接地故障、相—相故障、相—相接地故障和三相故障。使用范圍為中性點不接地或小電流接地系統。
為了完成DA的功能,配電SCADA除了可以采集正常情況下的饋線狀態(tài)量,還應對故障期間的饋線狀態(tài)進行準確的捕捉;除可進行人工遠程控制,還應對饋線設備進行自動控制,以便實現故障的自動隔離和自動恢復。
2 GIS與面向電力系統的實時GIS平臺
由于配電網供電設備點多面廣,并且按地理分布,因此,對其管理離不開地理信息。常規(guī)的地理信息系統(GIS)由GIS軟件包、數據庫和計算機硬件組成??梢酝瓿梢话愕膱D形制作、編輯與管理功能,以及空間數據分析和關聯分析。建立在GIS基礎上的設備系統通常稱為AM/FM/GIS系統。
這種由常規(guī)GIS構成的設備管理系統,包括了許多電力系統分析所不需要的地質地貌信息,必然導致資源的浪費,而電力系統分析又對實時性要求極高,因此,需要一種面向電力系統的實時GIS平臺作為配電自動化/配電管理系統的基礎平臺。
這種平臺應具有以下特點:①良好的實時性;②對電力系統模型的良好描述;③對其它系統的開放接口。
3 負荷控制與負荷管理
調度自動化系統的主要任務是電網的安全經濟運行,而負荷的管理和控制則是配電自動化系統的主要目的。隨著電力系統的發(fā)展,以往那種以限電為主要目的的負荷控制系統已經不適應當前形勢,電力供應的不平衡關系已倒置,現在的問題是如何將電用好,最大限度地滿足用戶需要。
因此,傳統的負荷控制系統應向負荷管理層次上發(fā)展,成為配電管理系統的一部分。目前許多電力局都有一套負荷控制系統,如何在新上的配電自動化系統中借用負荷控制系統的資源以及如何將負荷控制功能升級為負荷管理功能,將原有負荷控制系統的硬件設備與新的配電自動化系統有機結合,信息共享,是一個十分有意義的課題。
4 通信方式的選擇
配電通信系統是配電自動化系統的一個重要環(huán)節(jié),由于配電網終端節(jié)點數量巨大,給通信方案的選擇帶來困難,配電系統可有有線、無線、光纖、載波等多種通信方式。對于通信方式的選擇應根據用戶的具體情況選擇一種性能價格比最高的方式。下面簡要分析各種通信方式的利弊:
(1) 有線方式有電話線和專線兩種。電話線方式設備投資較低,可靠性和實時性也較低,由于電話線架設非常方便,廣泛適用于實時性要求不高的配電終端。專線方式可靠性和實時性都很好,適合實時性要求較高的配電終端設備,缺點是需要架設專用通信線。
(2) 無線方式有普通電臺和高速智能數傳電臺兩種。普通電臺已廣泛應用于負荷控制系統中,優(yōu)點是投資少,缺點是可靠性較低,頻點申請無委會控制較嚴。高速智能數傳電臺通信速率高,頻點可復用,支持X.25協議,有路由選擇功能和主動上報功能,適合配電自動化系統應用,缺點是價格較高。
(3) 光纖通信方式有光端機方式和光接口板方式兩種。光纖通信的主要優(yōu)點是通信容量大、抗干擾能力強、損耗小;缺點是價格較高。光端機方式適合容量大的站點,成本也較高。光接口板的方式將光電轉換器直接置入配電終端內,并可以利用編碼復用方式多個配電終端設備公用一對光纖,有效地降低了成本。另外,如果多膜光纜能夠滿足配電系統的距離要求,選用多膜光纜也比單膜光纜通信成本低得多。因此,光纖通信方式在配電自動化通信系統中有著廣泛的應用前景。
5 開關設備與FTU的配合
配電開關設備是配網自動化的主體設備,用于配電自動化的智能開關與傳統的開關有很大區(qū)別,主要表現在其控制回路上,傳統的開關設備往往不能滿足自動控制的需要。為了滿足配電自動化所必須的故障識別和隔離等功能,開關設備必須具備故障的識別能力和控制能力。
用于配電自動化系統的開關設備有兩種,一種是自動重合器,它本身具有故障電流的識別能力和操作順序控制能力。另一種是與FTU一體化的智能負荷開關。
采用依靠重合器時序整定的方法實現饋線自動化功能,好處是不需要通信系統配合,但是對一次設備要求高,沖擊電流大,特別是對于小電流接地系統故障自動識別無法實現。
與FTU一體化的智能負荷開關,通過FTU采集故障信息,與通信設備和計算機一起實現饋線自動化。其好處是對線路沖擊小,適用于小電流接地方式,但需要通信系統與之配合。我們從衡水配網實際出發(fā),認為這種方式更適合衡水配網的具體情況。
以下是衡水配電自動化系統的FTU與負荷開關的接口要求:①遙測采用三表法交流采樣,計量TA(Ia,Ib,Ic)3個,保護TA(Ia,Ib,Ic)3個,以及TV(Uab,Ubc分別列于開關兩側);②遙控接口,合閘:常開接點,驅動合閘110 V直流中間繼電器;分閘:常開接點,直接驅動分閘線圈;開關失電,用電容器驅動分閘操作機構;③遙信狀態(tài)分為開關狀態(tài)(分、合)和儲能狀態(tài)2種;④電源取自TV。
6 相關系統的信息交換與系統集成
配電網在整個電力系統中的范圍是中低壓網及深入到其中的高壓網,分界點在高壓/中壓變壓器的高壓側,但不包括高壓側的斷路器和隔離開關。配電網的保護控制系統分界點也相同。
由于配電網是一個龐大復雜的系統,各種電力設備呈地理分布,對其應分層控制,同時對于配電網的供電質量和運行費用來看,配電自動化又是一個統一的整體。
在配電系統中包含以下接口與其它系統聯系:
(1) 同上級調度自動化系統的接口;
關鍵詞:智能變電站;常規(guī)變電站;運行維護
中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)15-0125-03
本文主要是依據智能變電系統的內部聯調工作的實例來進行描述。實行實質性的接觸式智能變電站裝置,對其基本的常識知識、維護、運行進行深刻的了解,掌握智能變電站與常規(guī)變電站在運行維護方面的幾點區(qū)別。
1 基本的智能變電站知識
1.1 智能變電站的基本定義
智能變電站最突出的功能就是利用先進的智能設備來實現變電站的數字化、網絡信息化、信息資源共享標準化等功能,它可以完成對數據信息的自動采集,自動測量、自動控制、自動保護、自動計量、自動檢測等功能,并且能夠根據需要的要求來實現支持電網方面的實時控制、智能化的自動調節(jié)、聯網的決策分析、協同交匯等一些相對高級的功能,可以實現同相鄰變電站之間以及變電站電網之間的調度。
1.2 關于智能變電站的一些基本概念
這里的主要概念包括7部分,分別是IEC61850、GOOSE、智能終端、合并單元、智能電子、設備全站系統配置文件、其它配置文件。
IEC61850能夠有效地建立公共的信號相互之間的傳播,這種傳播主要依靠的是設備規(guī)范的來實現的,這樣就可以形成規(guī)范的輸出連接。
GOOSE主要用于對變電站自動化系統實現快速報文的需要機制。
智能終端是采用光纜進行設備一次連接,采用設備實現二次連接。
合并單元簡稱MU,主要用來而此轉換器的電流或者電壓等數據實現時間有關的組合的物理單元。
智能電子簡稱IED,能夠接受外部數據或者向外部進行發(fā)送數據,有時也用于控制裝置。
設備全站系統配置文件簡稱為SCD,主要的功能是確保變電站能夠安全運行。
其他配置文件的功能主要是進行廠家在設備配置方面的調試。
2 智能變電站相對常規(guī)變電站具有的優(yōu)點
伴隨著科學技術的不斷進步,一些電子產品逐漸地被變電站使用,變電站的發(fā)展經歷了四個階段,分別是傳統常規(guī)型、綜合自動化類型、數字化快速發(fā)展和智能化變電站?,F在使用的智能化變電站就是從第三階段的數字化變電站的原型上發(fā)展而來的,通過功能升級實現的,相對于數字化變電站來說,智能化變電站依靠自身強大的網絡化信息功能,使站控層能夠具有更加強大的控制功能。
(1)智能變電站實現了智能終端化,逐步減少二次光纜的使用,改為具有更大傳輸能力的光纜。
(2)有效地改造了跳閘裝置,使用了軟壓板的形式進行投退。
(3)用計算機程序進行操作控制,IEC61850的使用提供了遠程操作的設備和技術的支持,改善了變電站控制的技術條件。
(4)通過建立二次設備的網絡化技術設置,對于變電站的安全問題有了顯著的提升。
(5)將變電站的功能逐步轉向自動化,并且面向大的系統發(fā)展。對變電站的管理方面的規(guī)范化都有很大的
改觀。
(6)在調試方面有所改變,需要進行網絡聯調,在儀器設備的使用方面也有了極大的改變。
3 智能變電站相對常規(guī)變電站在運行維護上面帶來的轉變
智能變電站有效地實行了設備的網絡化和智能化,設備之間、變電站之間全部使用光纜實現信息的傳輸,傳輸過程中,可以有效地將電磁信號轉變成數字信號,然后運用計算機實現處理。這樣的二次回路就變成一種“虛回路”的形式。相對于常規(guī)的變電站而言,它的運行維護必然帶來諸多好處。
3.1 在保護功能壓板結構的投退方面的改變
常規(guī)變電站在進行保護功能是通過“硬壓板”的形式來實現后臺系統的保護,然后在后臺界面中實現。而現在變成了“軟壓板”的結構形式。對于原來投退的保護裝置來說,變電站的操控人員只需要在后臺的屏幕控制臺上就可以完成操作,通過強大的網絡控制系統,實現遠程無人監(jiān)控任務。
3.2 在開關跳、合閘壓板投退上面的改變
智能變電站將常規(guī)變電站中的跳、合閘壓板的結構簡化成虛擬的計算機軟件操作,即在后臺的監(jiān)控系統中完成,而且還給了這種智能的開關控制起了特色的名字,叫做“GOOSE跳、合閘壓板”。變電站內部所有的開關保護裝置的跳、合閘全部經過智能變電站的智能控制裝置來
實現。
3.3 檢修狀態(tài)壓板的作用也有所不同
在常規(guī)變電站中,檢修板的主要功能是完成對故障的排除,了解故障的信息狀態(tài),以防故障信息對站控層面系統的干擾,是最簡單的,也是原始的作用形態(tài)。但是相對智能變電站來說,卻成為實現設備檢修的全過程中不會發(fā)生誤操作的,能夠有效地組織電閘的誤動作,起到良好的、積極的保護作用。而測控層面的裝置以及其他裝置就可以完全設置成為相對應的檢修狀態(tài)的硬壓板形式。智能變電站在進行裝置的檢修狀態(tài)壓板復用以后,能夠利用其網絡提供的數據實現標記,將檢修板的正反面印上“檢修”的字樣,這樣就方便裝置內部的邏輯關系可以對字樣實行簡單的提取。例如,如果保護裝置的“檢修狀態(tài)壓板”實現復用以后,而智能操作箱而沒有復用,開關也就不可能實現跳閘功能。這是由于智能操作箱在處于檢修狀態(tài)的時候,檢修壓板會處于不被使用的狀態(tài)下,而且二者之間的狀態(tài)沒有對應。
3.4 GPS對應的時系統的作用發(fā)生了變化
對于傳統的變電站而言,GPS系統能夠保證變電站內部的完成的時間保持一致,這樣對于發(fā)現故障、解決故障提供方便。而智能變電站的GPS系統,對于變電站內部的時間方面實行完整的同步關系,這樣有利于對數字信號的保護,能夠提供比較完整可靠、規(guī)范的動作,同時還具有良好的事故處理水平。GPS能夠完成變電站之間的信息交換,在變電站區(qū)域內實現全面的實時控制方式。
3.5 在設備驗收方面的區(qū)別
相對于智能變電站來說,實現二次回路是通過變電站之間的SCD配置文件的應用來實現的,進行合法校驗時,進行描述的數據模型在內外方面是一致的,這樣的校驗方式就要求實現廠內的聯合調制。調制的過程需要廠家對系統的集成完成設備安裝、文件的配置等相關工作。調試可以在項目之中完成,并且能夠完成任務量的一大半,這樣就可以有效地實現工作量的最優(yōu)化。
4 結語
智能化的變電站是未來變電站發(fā)展的主要方向,同時也是世界電力乃至整個能源產業(yè)發(fā)展的主要方向。而智能變電站是智能電網發(fā)展的基礎和技術支撐,只有完善好智能變電站,智能電網才能更好地發(fā)展。掌握好智能變電站的運行經驗,不斷地提高運維水平,確保智能變電站的安全平穩(wěn)運行。
參考文獻
[1] 王雷,孫曉飛.智能站與常規(guī)站二次系統主要技術差異[J].東北電力技術,2012,(2):45-46.