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1引言
我國的電網(wǎng)公司力求發(fā)展不斷改革創(chuàng)新,在傳統(tǒng)配電網(wǎng)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上加入自動化與智能化的新鮮要素,明確提出要建設(shè)一個“信息化、自動化、互動的智能電網(wǎng)”的要求。并且計劃到2020年在全國范圍內(nèi)建立一個自主研發(fā)而且強大的智能電網(wǎng)[1]。給電氣應(yīng)用及其自動化帶來了新的活力,為配電自動化的發(fā)展指明了方向。在中國過去配電網(wǎng)的發(fā)展過程中,一次次的改革說明了配電自動化可以有效提高供電可靠性和供電質(zhì)量的重要性,擴大供電能力,實現(xiàn)配電網(wǎng)的高效經(jīng)濟運行管理,是實現(xiàn)真正配電網(wǎng)自動化重要依據(jù)。現(xiàn)如今經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,電力客戶數(shù)量迅速增加,電力負(fù)荷大大增加,配電網(wǎng)布局變得越來越復(fù)雜,配電網(wǎng)故障概率大大增加。由于供電系統(tǒng)直接將用戶鏈接到電源,因此操作級別與用戶的能力直接相關(guān)。無論是安全,可靠的經(jīng)濟,優(yōu)質(zhì)的電能,現(xiàn)有的配電網(wǎng)運行維護都難以適應(yīng)復(fù)雜的配電網(wǎng)管理,加快新技術(shù)的使用,改變配電網(wǎng)管理模式,進行智能配電網(wǎng)自動化的建設(shè)也是改革創(chuàng)新必須解決的問題,也是進一步提高城鄉(xiāng)居民供電質(zhì)量和安全供電可靠性的重要保證。
2傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)
與傳統(tǒng)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)相比,智能分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(SDG)具有以下功能:(1)在遭遇故障后的自我修復(fù)能力比傳統(tǒng)電網(wǎng)響應(yīng)迅速。(2)比傳統(tǒng)電網(wǎng)更具有安全性。(3)于傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,智能電網(wǎng)架構(gòu)可靠,能提供更高的電能質(zhì)量。(4)對于大量的分布式能源,智能電網(wǎng)支持多線路訪問。(5)有更友好的與用戶的互動。(6)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更細致及其設(shè)備的可視化管理更嚴(yán)格。(7)智能電網(wǎng)的利用率較高。(8)配電管理和電力管理的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理,從而更加信息化。
3智能電網(wǎng)的工程概況
根據(jù)調(diào)查,負(fù)載點用戶大約80%的停電是由配電系統(tǒng)引起的。因此,需要研制具有更高可靠性的配電系統(tǒng)來提高現(xiàn)有電網(wǎng)的安全性。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,城市電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴大,設(shè)備部件的增加將不可避免地導(dǎo)致系統(tǒng)中設(shè)備部件發(fā)生故障的可能性增加[2]。分布網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鍪腔诜峙涞碾娊M件的連接關(guān)系,并把整個分銷網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D結(jié)合線和點,然后執(zhí)行整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B接分析根據(jù)所述電源節(jié)點和開關(guān)節(jié)點。分布網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治隹梢杂糜跔顟B(tài)的估計,對于網(wǎng)絡(luò)中的故障或者供電與否以及供電恢復(fù)可以進行快速判斷與定位。(1)關(guān)聯(lián)表矩陣表示:建立兩個表矩陣,節(jié)點描述矩陣,以及分支描述矩陣。這兩個矩陣包含與每個節(jié)點和每個分支相關(guān)聯(lián)的節(jié)點或分支號,以及它們各自的屬性。由于配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜,基于關(guān)聯(lián)表的搜索和分析方法復(fù)雜耗時,所以難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖俑?。?)網(wǎng)絡(luò)基矩陣表示:分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是變體網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點和弧組成。可變結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的各種可允許的結(jié)構(gòu)形式是網(wǎng)格形狀,并且對應(yīng)于所有網(wǎng)格形狀弧的并集的基本映射是可變結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)矩陣描述。網(wǎng)格形狀由弧形結(jié)構(gòu)矩陣描述。通過基礎(chǔ)形狀變換網(wǎng)格矩陣以獲得描述網(wǎng)格形狀的弧形結(jié)構(gòu)矩陣。(3)節(jié)點消除方法:節(jié)點消除方法適用于任何布線方法,尤其適用于復(fù)雜的布線分析。但是,它會影響其他分析,如狀態(tài)估計,潮流計算,故障定位,隔離和電源恢復(fù)以及網(wǎng)絡(luò)重建。(4)樹搜索方法:在樹搜索中,匯流條被視為圖的頂點,并且分支被視為圖的邊。通常,對于分發(fā)網(wǎng)絡(luò),交換機很少會引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重大變化。在大多數(shù)情況下,開關(guān)位移的影響是局部的。建立強大的配電網(wǎng)絡(luò),確保優(yōu)質(zhì)可靠的供電;建立一個綜合的調(diào)控平臺,提高配電網(wǎng)的監(jiān)管水平;梳理配電網(wǎng)管理流程,優(yōu)化配電網(wǎng)運營管理;加強信息系統(tǒng)集成,實現(xiàn)多個系統(tǒng)之間的信息共享和交互式應(yīng)用;實現(xiàn)跨部門和部門的高效聯(lián)動;研究快速智能自愈,探索分布式電力接入,提高配網(wǎng)供電能力使其成為先進,典范,完整和創(chuàng)新的配電自動化系統(tǒng)。
4關(guān)鍵技術(shù)與難點分析
(1)自愈功能。分配網(wǎng)絡(luò)的自我修復(fù)意味著分配系統(tǒng)可以及時檢測系統(tǒng)故障,提供系統(tǒng)不安全狀態(tài)的預(yù)警,并執(zhí)行相應(yīng)的操作。系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)后,系統(tǒng)通過自動調(diào)整恢復(fù)到正常狀態(tài)。所以需要一個高效的智能處理與控制的設(shè)備以及一個需要應(yīng)用軟件支持的功能全面的智能配電主站。通過功率流調(diào)節(jié)方法有效地改善了饋線。實現(xiàn)配電網(wǎng)的最佳運行。(2)配電網(wǎng)絡(luò)模型。系統(tǒng)完全符合IEC61970/IEC61968標(biāo)準(zhǔn),維護模型維護的原則,基于CIM規(guī)范的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的定義,完全解決了生產(chǎn)管理系統(tǒng)的平滑數(shù)據(jù)交換和一致性[3-5]。不同接口模式下的配電自動化系統(tǒng)。驗證的關(guān)鍵問題確保了分銷網(wǎng)絡(luò)核心模型的嚴(yán)格性,并且通過信息交互總線來管理系統(tǒng)配電生產(chǎn)。為了避免設(shè)備編碼認(rèn)知引起的模型添加和刪除的模糊性以及系統(tǒng)交互中的不同使用范圍,并解決系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)級數(shù)據(jù)分析之間的容錯問題,設(shè)備代碼檢查匹配機制介紹。如果發(fā)生異常更改,則檢查并匹配現(xiàn)有代碼。取消模型設(shè)備的異常刷牙:如果正常更改,則不會更正,并繼續(xù)原始添加和刪除模型設(shè)備。(3)在線故障仿真關(guān)鍵技術(shù)。在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后,容易引起兩個或兩個以上的接地短路,進一步損害系統(tǒng)的安全運行,因此有必要盡快發(fā)現(xiàn)并排除故障。在傳統(tǒng)的單相接地故障定位過程中,配電網(wǎng)絡(luò)一般采用逐線牽引和停止的方法來確定故障線路。選擇故障線后,工作人員被送到現(xiàn)場查找故障位置,然后排除故障,另一個方面,也可以確保測試態(tài)的實效性。(4)工業(yè)以太網(wǎng)和EPON的組合。分配通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為整個建筑區(qū)域中的諸如變電站和配電站的二次設(shè)備提供通信服務(wù),以與主站系統(tǒng)一起發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時,它只會影響事件的故障點,并且沒有影響其他設(shè)備正常運行的鏈效應(yīng)。從主站到變電站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用基于SDH光纖自愈傳輸網(wǎng)絡(luò)的專用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),利用內(nèi)置的城市通信傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,配備專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來訪問路由器。對于較大的核心配電站,采用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)通信方式;小范圍,密集分布的終端分配站采用EPON通信。兩種通信模式相互協(xié)作。
5智能電網(wǎng)的工程建設(shè)實踐
對于一個智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),通信系統(tǒng)是實現(xiàn)各個分布式數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵和核心。通信系統(tǒng)主站的控制命令被準(zhǔn)確地發(fā)送到多個遠程終端,并且遠程設(shè)備操作條件的數(shù)據(jù)信息被收集到控制中心[6]。智能電網(wǎng)采用先進的監(jiān)控技術(shù),實時監(jiān)控和優(yōu)化運行狀態(tài),降低系統(tǒng)負(fù)載率,提高負(fù)載率,充分利用系統(tǒng)容量,延緩或減少電網(wǎng)主設(shè)備投資,產(chǎn)生重大的經(jīng)濟和社會效益。不僅可以克服先前故障重合閘和開關(guān)操作造成的短期電源中斷,還可以消除電壓收斂,諧波和平衡的影響?,F(xiàn)有的連接DER容量標(biāo)準(zhǔn)或操作指南選擇其電網(wǎng)連接點嚴(yán)格限制,限制了分布式發(fā)電的推廣和應(yīng)用。SDG具有良好的適應(yīng)性,可以大量接入DER,降低并網(wǎng)成本,大大促進可再生能源發(fā)電的發(fā)展,大大減少化石燃料的使用和碳排放,促進電力生產(chǎn)同時促進環(huán)境保護保護。以及能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
6結(jié)語
目前,中國電力還供給不足,技術(shù)與能源的整合困難,智能電網(wǎng)的設(shè)計與應(yīng)用可以對資源進行優(yōu)化管理,并且促進資源的利用與發(fā)展。智能電網(wǎng)的發(fā)展有助于中國工業(yè)革命與創(chuàng)新的推進,為中國新征程注入新鮮力量。
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作者:劉敦 單位:深圳市威彥達電力工程監(jiān)理有限公司