電網(wǎng)配電自動(dòng)化現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì).docx

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電和配電(有時(shí)也稱供電和用電)三大系統(tǒng)之一。電力公司通過(guò)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售-向廣大電力用戶提供電能。1. 配電自動(dòng)化前景配電網(wǎng)自動(dòng)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(gè)環(huán)節(jié)，其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)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(jì)，智能電網(wǎng)的投資構(gòu)成上，配網(wǎng)自動(dòng)化將占40%左右，是智能電網(wǎng)投資的重中之重。我國(guó)配網(wǎng)自動(dòng)化處于初級(jí)階段：配網(wǎng)自動(dòng)化在我國(guó)處在起步階段，國(guó)內(nèi)城市配網(wǎng)饋線自動(dòng)化率不足10%，目前國(guó)外配網(wǎng)自動(dòng)化的比例達(dá)到60%-70%，國(guó)內(nèi)仍剛剛開(kāi)始試點(diǎn)，未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊。 2.配電自動(dòng)化簡(jiǎn)介 配電自動(dòng)化指：利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(cè)、保護(hù)、控制、計(jì)量和供電部門的工作管理有機(jī)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(jià)格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經(jīng)濟(jì)性最好，企業(yè)管理更為有效。 配電自動(dòng)化是一個(gè)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(duì)用戶的供電質(zhì)量，提高服務(wù)水平，減少運(yùn)行費(fèi)用的觀點(diǎn)來(lái)看，配電自動(dòng)化是一個(gè)統(tǒng)一的整體。 2.1配電自動(dòng)化包含以下4個(gè)方面： 饋線自動(dòng)化。饋線自動(dòng)化完成饋電線路的監(jiān)測(cè)、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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、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(wú)功補(bǔ)償和調(diào)壓等。 變電站自動(dòng)化。變電站自動(dòng)化指應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理與傳輸技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動(dòng)裝置代替人工對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量和運(yùn)行操作的一種自動(dòng)化系統(tǒng)。變電站自動(dòng)化以信號(hào)數(shù)字化和計(jì)算機(jī)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(yùn)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(dòng)化的基本功能有：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、越限和狀態(tài)監(jiān)視、開(kāi)關(guān)操作控制和閉鎖、與繼電保護(hù)交換信息、自動(dòng)控制的協(xié)調(diào)和配合、與變電站其他自動(dòng)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(xiàng)功能。 變電站自動(dòng)化技術(shù)是配電自動(dòng)化的重點(diǎn)之一。 配電管理系統(tǒng)。配電管理系統(tǒng)(DMS)是指用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、信息處理及通信等技術(shù)和相關(guān)設(shè)備對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制。它是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，整個(gè)配電自動(dòng)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(yùn)行管理、用戶管理和控制、自動(dòng)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(guò)一系列經(jīng)濟(jì)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(gè)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(guò)立法和制訂相應(yīng)的規(guī)則，并最終由電力市場(chǎng)來(lái)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(chǎng)環(huán)境下，需求側(cè)管理必將被重視。2.1.1饋線自動(dòng)化采用就地、集中兩種方式實(shí)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(shí)現(xiàn)快速控制。配電主干環(huán)路采用集中控制的方式，通過(guò)主站系統(tǒng)協(xié)調(diào)，借助通信信息傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)控制a. 電壓型就地控制故障隔離和自動(dòng)恢復(fù)送電由開(kāi)關(guān)自身完成，不需要主站控制，因此在故障處理時(shí)對(duì)通信系統(tǒng)沒(méi)有要求，所以投資省見(jiàn)效快；b. 電流型集中控制采用配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)，加配電測(cè)控終端的方式實(shí)現(xiàn)。由終端設(shè)備檢測(cè)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(kāi)關(guān)動(dòng)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(dòng)型(就地或集中)系統(tǒng)具備專用的保護(hù)信息通道，通過(guò)比較相連開(kāi)關(guān)間流過(guò)的故障電流來(lái)快速隔離故障，可以通過(guò)主站，也可以通過(guò)局部范圍內(nèi)的通信共享來(lái)獲取相關(guān)的信息來(lái)做出判斷。 2.1.2變電站自動(dòng)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(shí)現(xiàn) “即插即用”， “一個(gè)世界、一種技術(shù)、一個(gè)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(guò)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(hù)和監(jiān)視單元；（功能實(shí)現(xiàn)）（3）變電站層設(shè)備由配有數(shù)據(jù)庫(kù)的站級(jí)計(jì)算機(jī)、操作場(chǎng)所、遠(yuǎn)方通信接口等組成（遠(yuǎn)程操作、信息管理、高級(jí)應(yīng)用）b數(shù)字化變電站發(fā)展趨勢(shì)優(yōu)點(diǎn)：1. 改變了變電站建設(shè)模式-基建、擴(kuò)展、維護(hù)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(hù)和控制-多間隔保護(hù)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(jí)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(tái)7. 可采用電子式互感器-無(wú)CT飽和、CT開(kāi)路、鐵磁諧振等問(wèn)題-絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、干式絕緣、免維護(hù)8. 提升測(cè)量精度-數(shù)字信號(hào)傳輸和處理，無(wú)附加誤差9. 提高信息傳輸可靠性-通信自檢和CRC校驗(yàn)-光纖通信無(wú)電磁兼容問(wèn)題10. 一、二次設(shè)備間無(wú)電聯(lián)系-無(wú)傳輸過(guò)電壓和兩點(diǎn)接地等問(wèn)題-一次設(shè)備電磁干擾不會(huì)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(shí)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(fèi)提供特殊折扣或獎(jiǎng)勵(lì)為什么供電公司提供需求響應(yīng)程序：a限制發(fā)電機(jī)的能力，b限制傳輸?shù)哪芰Γ琧由于峰值需求的原因產(chǎn)生波動(dòng)的市場(chǎng)價(jià)格，分析系統(tǒng)信息，確定參與項(xiàng)目的時(shí)機(jī) 減少負(fù)載或增加使用？（自動(dòng)關(guān)閉非重要負(fù)載，在短期響應(yīng)時(shí)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(jī)會(huì)提供分析 了解電能消耗渠道和使用方式 通過(guò)優(yōu)化使用和減少不必要的設(shè)備采購(gòu)可以節(jié)省25的運(yùn)行成本 通過(guò)減少斷電時(shí)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(xiàng)目通過(guò)得到特殊的折扣或電氣帳單的獎(jiǎng)勵(lì)為您減少電能成本，通過(guò)滿足供電公司要求電能限制通知時(shí)，有能力切除部分或全部的負(fù)載。與供電公司一起，實(shí)現(xiàn)雙贏3配電自動(dòng)化系統(tǒng)的五種建設(shè)模式（1）3.1簡(jiǎn)易型1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介 簡(jiǎn)易型配電自動(dòng)化系統(tǒng)是基于就地檢測(cè)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(chǎng)巡視故障指示器翻牌信號(hào)獲得故障定位，也可利用GSM等無(wú)線通信方式將故障指示信號(hào)上傳到相關(guān)的主站，由主站來(lái)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(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)之間的時(shí)序配合就地實(shí)現(xiàn)故障的隔離和恢復(fù)供電。2）主要特點(diǎn) 可不需要通信系統(tǒng)和主站而獨(dú)立工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、易于實(shí)施。3）適用范圍 適用于農(nóng)村單輻射配電線路和城市中無(wú)專門通信條件區(qū)域的配電線路3.2實(shí)用型1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介 實(shí)用型配電自動(dòng)化系統(tǒng)是利用多種通信手段（如光纖、載波、無(wú)線公網(wǎng)/專網(wǎng)等），以兩遙（遙信、遙測(cè)）為主，并具備簡(jiǎn)單遙控功能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它的主站具備基本的SCADA功能，對(duì)配電線路、開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜等的開(kāi)關(guān)、斷路器以及重要的配變等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)，對(duì)部分具備條件的一次設(shè)備可實(shí)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(méi)有條件或沒(méi)有必要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的線路，依然可以采用簡(jiǎn)易型的配電自動(dòng)化模式。該系統(tǒng)既可以是獨(dú)立的配電監(jiān)控系統(tǒng)，在有配調(diào)機(jī)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(diǎn) 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、以監(jiān)測(cè)為主、具備簡(jiǎn)單的控制功能，對(duì)通信系統(tǒng)要求不高，投資比較節(jié)約、實(shí)用性強(qiáng)。它主要為配電運(yùn)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(jī)構(gòu)的供電企業(yè)。3.3標(biāo)準(zhǔn)型1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介 標(biāo)準(zhǔn)型配電自動(dòng)化系統(tǒng)是在實(shí)用型的基礎(chǔ)上增加基于主站控制的饋線自動(dòng)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。它對(duì)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(dòng)操作機(jī)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(shí)，通過(guò)主站和終端的配合實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的快速切除與自動(dòng)恢復(fù)供電。它與上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和配電GIS應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)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(shí)兼顧配電生產(chǎn)和運(yùn)行管理部門的應(yīng)用。2）主要特點(diǎn) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、自動(dòng)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(dòng)化建設(shè)，其中饋線自動(dòng)化建議在新區(qū)或電纜化程度較高的區(qū)域里實(shí)施。3.4集成型1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介 集成型是在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上擴(kuò)展配電管理功能和綜合應(yīng)用功能，通過(guò)基于IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的信息集成總線實(shí)現(xiàn)與各類相關(guān)實(shí)時(shí)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)（如：生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營(yíng)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(jí)應(yīng)用分析軟件功能。 2）主要特點(diǎn) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、自動(dòng)化程度高、管理功能完善、運(yùn)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(dòng)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(jiǎn)介 智能型是在集成型配電自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展對(duì)于分布式電源、微網(wǎng)以及儲(chǔ)能裝置等設(shè)備的接入功能，實(shí)現(xiàn)智能自愈的饋線自動(dòng)化功能以及與智能用電系統(tǒng)的互動(dòng)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(bǔ)的智能能量管理網(wǎng)分析軟件功能。2）主要特點(diǎn) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、功能完善、智能化程度高、運(yùn)行方式靈活，管理相對(duì)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(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的供電企業(yè)，且已開(kāi)展分布式電源或微電網(wǎng)及儲(chǔ)能建設(shè)、智能化用電營(yíng)銷系統(tǒng)建設(shè)等。配電自動(dòng)化系統(tǒng)五種模式的關(guān)系4配電自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì) 根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)的研究，配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： 1）多樣化。盡管配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，但是從日本等國(guó)家的應(yīng)用情況看，各個(gè)階段的技術(shù)都在使用，并且各有其適應(yīng)范圍：基于自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備相互配合的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)適合于農(nóng)網(wǎng)等負(fù)荷密度 低、供電半徑長(zhǎng)、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(dòng)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(jí)應(yīng) 用的第三階段配電自動(dòng)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(cè)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?yàn)樗梢灾苯硬捎霉猛ㄐ刨Y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(dòng)化涉及面很廣，它不但有自己實(shí)時(shí)信息采集的部分，還有相當(dāng)多的實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)和準(zhǔn)時(shí)實(shí)時(shí)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(dòng)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(yíng)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(dòng)化的主站不再是單一的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，而是將多個(gè)與配電有關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)集成起來(lái)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(guó)際電工委員會(huì)制訂了 IEC 61968系列標(biāo)準(zhǔn)，提出運(yùn)用信息交換總線 （即企業(yè)集成總線），可將若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、相互平行的應(yīng)用系統(tǒng)整合起來(lái)，在實(shí)現(xiàn)信息交換的同時(shí)，使每個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)揮自己的特色，形成一個(gè)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(dòng)化的發(fā)展方向。因此，配電自動(dòng)化與實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)中饋線自動(dòng)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(jí)為適應(yīng)分布式發(fā)電的雙向能量流下的饋線自動(dòng)化功能。高效運(yùn)行技術(shù)