当前位置:首页 > 电力系统 > 配电自动化 > 配自之:【配电自动化】刘东:我国配电自动化的发展历程与技术进展

配自之:【配电自动化】刘东:我国配电自动化的发展历程与技术进展

电力猫1个月前 (05-23)配电自动化

        配电自动化智能配电网的技术基础,我国配电自动化起步于20 世纪90 年代,经历了起步阶段、反思阶段以及发展阶段。随着配电自动化技术标准的逐步完善以及相关技术成熟度的不断提高,我国配电自动化的实用化程度也在不断提高,在现场测试技术上取得了长足进步,但在系统实现模式的适应性以及系统信息集成的一致性等方面依然存在一些亟待解决的关键问题,如何应对分布式电源广泛接入配电网所带来的新问题与挑战成为未来配电自动化的发展方向。


        配电自动化利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备与系统应用技术,实现配电网正常及事故情况下的监测、保护、控制以及计量功能,并与配电管理工作有机融合,与用户密切互动,改善供电质量,提高供电可靠性和经济性,使得企业管理更为高效。配电自动化是提高供电可靠性和供电质量,扩大供电能力,实现配电网高效经济运行的重要手段,也是实现智能电网的重要基础之一。配电自动化在工业发达国家已经有近四十年的发展历史,尤其是近十多年来,配电自动化成为各大电力公司进一步提升用户服务质量和提高企业经济效益的主要内容,已成为电网现代化管理中不可缺少的组成部分。

        随着我国城网、农网改造的不断深入,在供电可靠性和供用电指标已有很大提高的基础上,要继续提高供用电质量水平,提高对电力用户的服务质量,实现配电自动化是必由之路。

起步阶段

        我国在20 世纪90 年代后期开展了配电自动化的试点工作。但由于当时对配电自动化的认识不到位、配电网架和设备不完善、技术和产品不成熟、管理措施跟不上等原因,许多早期建设的配电自动化系统没有发挥应有的作用,但是,通过起步阶段对配电自动化的探索,为下一步工作的健康开展打下了基础。比较有典型代表性的项目:

        1996 年,在上海浦东金藤工业区建成基于全电缆线络的馈线自动化系统。这是国内第一套投入实际运行的配电自动化系统。

        1999 年,在江苏镇江试点以架空和电缆混合线路为主的配电自动化系统,并以此为主要应用实践起草了我国第一个配电自动化系统功能规范。

        2002 ~ 2003 年,世界银行贷款的配电网项目——杭州、宁波配电自动化系统和南京城区配网调度自动化系统,是当时投资规模最大的配电自动化项目。

        2003 年,青岛配电自动化系统通过国家电力公司验收,并在青岛召开了配电自动化实用化验收现场会。

反思阶段

        从2004 年开始,国内许多省市电力公司和供电企业都对前一轮的配电自动化进行反思和观望,慎重地对待配电自动化工作的开展。2005 年,国家电网公司生技部委托上海市电力公司牵头研究适合于城市配电网自动化的建设模式,该项目于2008 年通过验收;国家电网公司还委托中国电力科学研究院的配用电与电研究所牵头研究适合于县城配电网自动化的建设模式。

        全国电力系统管理及信息交换标准化委员会的配网工作组,积极进行IEC 61968 的翻译工作和相应行业标准DL/T 1080《电力企业应用集成 配电管理的系统接口》的制定,以规范配电自动化系统与各个系统之间的接口和信息集成。

        与此同时,相关自动化企业对配电一次设备、配电自动化终端和配电自动化主站系统的制造水平也在快速提高,为配电自动化的建设奠定了良好的设备基础;相关研究单位与高校对配电网分析与优化理论的研究也取得了长足的进展,为配电自动化的建设奠定了良好的理论基础。城乡配电网的建设与改造也取得了丰硕成果,网架结构趋于合理,这为进一步发挥配电自动化系统的作用提供了条件。

技术反思阶段主要对以下方面的问题进行了思考:

(1)技术方面的问题。

1)配电网架薄弱且存在缺陷。早期配电网架十分薄弱,辐射状配电网架比较普遍,馈线分段数较少且分段不够合理,转供容量不足,这些一次网架的缺陷削弱了配电自动化系统的作用。

2)配电自动化技术与设备不成熟。早期配电自动化系统没有很好考虑配电系统自身的特点,主站系统的馈线故障处理不完备,配电终端设备经不起时间和恶劣环境的考验。

3)对工程实施难度估计不足。配电自动化系统对于设备的运行环境要求高,必须考虑雷击过电压、低温和高温工作、雨淋和潮湿、风沙、振动、电磁干扰等因素的影响,而且施工以及运行维护规模大,涉及到的部分多,还面临通信方式多样、操作电源可靠提取等问题。

4)缺少信息集成的相关技术。配电自动化的点多量大、涉及面广,信息集成难度大,对相关系统和信息的整合和关联缺乏整体的考虑,没有统一的信息模型与交互规范。

(2)管理方面的问题。

1)对配电自动化的认识不足。表现在对配电自动化的定位不清楚,应用主体不明确,建设完的系统没有一个部门可以真正使用起来,满足不了配电生产、运行和管理的实际需要。

2)系统规划不够科学。配电自动化初期建设缺少统一细致的整体规划,建设目标和功能定位不明确,没有以实用化为导向、因地制宜地选择符合本地区实际情况的建设模式,系统功能与管理模式不相适应,导致系统不能全面发挥作用。

3)系统建设不够规范。一是缺少整体配电自动化规划设计和建设及验收的标准或规范,未形成有序的建设机制,不能够有计划、分步骤地指导配电自动化建设;二是工程管理不规范,施工水平参差不齐,导致后期运行、维护困难;三是系统建设延续性不够,后劲不足,不能发挥规模效益。

4)运行、维护保障不够。一是没有对应调整组织结构,管理存在脱节现象,机构不健全、缺乏有效的规章制度保障;二是缺少配电自动化的运行维护的技术手段与运行维护的高水平技术队伍,人员保障与测试工具不到位;三是资金持续投入不够,仅仅将配电自动化工程当成试点工程、面子工程,重建设而轻维护。

发展阶段

        2009 年国家电网公司开始全面建设智能电网,提出了在考虑现有网架基础和利用现有设备资源基础上,建设满足配电网实时监控与信息交互、支持分布式电源和电动汽车充电站接入与控制,具备与主网和用户良好互动的开放式配电自动化系统,适应坚强智能配电网建设与发展的配电自动化总体要求,并积极开展试点工程建设。

        第一批配电自动化试点建设项目从2009 年开始启动,包括了北京城区、杭州、厦门和银川4 个基础较好的供电公司,在2011 年又安排部署了上海、南京、天津、西安等19 个重点城市作为第二批配电自动化试点。

        目前国家电网公司已经批复配电自动化项目65 个(其中12家单位已经通过实用化验收,18 家单位通过工程验收,其余项目正在陆续验收),覆盖2518km2,共改造配电线路6186 条。第一批试点单位利用配电自动化系统共减少停电16402.15 时户,平均配网故障处理时间由68.25min 降低至9.5min,进一步加强了配网生产专业化、精益化管理,进一步提升了供电可靠性和优质服务水平,实用化工作取得了显著成效。如何进行现场配电自动化设备功能的有效性验证一直是一个难题,在本轮配电自动化试点建设中,馈线自动化系统逻辑测试技术取得突破,配电自动化主站注入测试法和终端注入测试法得到广泛应用,通过设置各种故障现象和运行场景,对故障处理性能进行测试,大大减少了对用户用电的影响以及降低了现场测试的工作量。

        南方电网公司提出以配电自动化和配用电智能化应用为突破口,研究制订相关方案,全面推进智能电网建设。2009 年先期在深圳、广州两个重点城市进行了配电自动化试点,取得了初步成效,随后又扩大到中山、佛山、贵阳、南宁、昆明、玉溪、东莞等15 个城市。其中深圳供电局和广州供电局实施规模最大,如广州供电局整个配电自动化建设分四个阶段,从2008 年7 月份开始启动,至2013 年结束,完成主要城区A 类、B 类、部分C类供电区自动化覆盖率达到100%。

        国家电网公司在配电自动化建设中贯彻统一标准、统筹规划、协调推进的方针,强化系统顶层设计,建立常态投资机制,统筹推进配电网与配电自动化系统建设,提高系统功能实用性,强化工程管控和运行指标监督,确保配电自动化建设投资合理、系统功能实用、运行安全可靠。

(1)完善一个体系——配电自动化技术标准体系以标准为引领编制《配电自动化发展规划》。

(2)加强两项管理——配电自动化项目管理、系统实用水平和运维质量管理,规范项目审批流程,强化运维质量管控。

(3)加快实施三个重点项目——完善信息交互和数据共享、研发标准化配电终端、建设配电自动化培训体系,进一步提高系统先进性、实用性、可靠性和安全性,全面支撑现代配电网精益化管理。

本轮配电自动化建设的主要经验以及遵循的原则有:

(1)在系统设计中体现先进性,准确定位配电自动化与配网管理系统之间的关系。

(2)在建设中注重实用性,针对不同区域供电可靠性需求,采取差异化技术策略,不一味追求高标准建设, 充分考虑街区成熟度,避免因配电网频繁改造而造成重复建设,杜绝浪费体现投资效益。

(3)在应用中体现可靠性,进一步提高终端及通信设备运行可靠性;优化、简化主站功能,广泛采用分布式部署方式,有效降低网络结构频繁变化、通信不稳定等因素对系统主要功能的影响。

(4)确保运行控制安全性,严格按信息系统安全防护要求,加强生产控制大区和管理信息大区之间的信息安全管理;落实公司中低压配电网安全防护规定,规范接入配电终端等设备,确保系统运行控制和数据采集信息安全。

趋势与展望

        智能配电网的发展目标是建成高效、灵活、合理的配电网架结构,提升配电网灵活重构、潮流优化能力和可再生能源接纳能力,提升配电网在紧急状况时对主网的支撑能力。未来的配电网将更加智能,具备可控性、灵活性、自愈性、经济性等内涵和特征,能够满足不同用户对电能质量供应的要求。

配电自动化技术的发展趋势展望如下:

(1)基于IEC 61968 系列标准将多个与配电有关的实时、准实时系统和非实时的应用系统集成起来,基于IEC 61850 的配电终端实现终端的自描述与自动识别,以及IEC 61850 和IEC 61968 的融合实现配电信息交互,将是配电信息集成的主要发展方向。

(2)虽然馈线自动化集中智能模式目前仍是国内配电自动化的主流,但智能分布式馈线自动化模式已在上海、天津等发达地区开始应用,并将逐步影响到其他地区。

(3)建设更加灵活与主动的配电网将是未来配电网自动化的发展方向,实现越来越多的分布式电源,包括光伏发电、风电和小型燃气轮机等,以及先进的电池系统等多种不同类型的发电和储能装置安全、无缝地接入配电系统,并做到即插即用式投、退控制和管理。

作者简介

刘东,上海交通大学电子信息与电气工程学院教授,博士生导师,教育部新世纪优秀人才,IEEE 高级会员,国家能源智能电网(上海)研发中心智能配用电研究所所长。主要从事智能配电网、信息物理融合系统方面的研究工作。

引文信息

刘东.我国配电自动化的发展历程与技术进展[J].供用电,2015,31(5):22-25.


版权声明:本文由老教材发布的,转载请注明出处;本站转载文章,如有侵权,请联系删除。

本文链接:https://laojiaocai.cn/post/211.html

分享给朋友: