2015年1月16日,国家电网公司召开2015年工作会议。规划了2015年的发展大计,其中配电网方面的建设在2015年也将迎来新的高潮:国家电网将完成30个重点城市市区、30个非重点城市核心区配电网建设改造,重点城市市区配电网自动化覆盖率超过50%;用2年时间完成农村“低电压”综合治理;年内解决505万户“低电压”和21个县域电网与主网联系薄弱问题;完成4.5万户、18.8万无电人口通电任务,全面实现大电网范围内“户户通电”.....
那么,我们在助力国家电网在配电网方面的建设,持续为“户户通电”工程保驾护航的同时,又不断面临着些什么技术难题呢?
PART I 配电网常面临的问题
PART II问题解决方案
A.信息孤岛问题
问题的提出
◆各种配用电信息系统缺乏统一规范的信息模型和互联手段,造成大量的“信息孤岛”制约了高级决策应用的开展。
解决方案
B.分布式电源接入问题
问题的提出
◆不同控制目标下,分布式发电设备表现出不同的稳态特性;
◆不确定性模型导致潮流计算更加困难。
解决方案
◆基于非时齐马尔可夫过程建立反映分布式电源/微网/储能装置与自然环境相依的时变停运模型;
◆针对实际应用中缺乏可靠性统计数据的难题,引入可信性理论,建立计及主观经验的配网模糊评估模型;
◆采用网络等值法等方法简化配电网络,降低计算复杂度;
◆将代表网络特性的灵敏度方程与代表分布式发电设备的稳态方程,交替迭代计算,提高潮流计算速度。
C.观测性问题和输配差异问题
问题的提出
◆配电网经常出现三相不平衡运行状态;
◆配电自动化覆盖率低,实时量测配置不足;
◆只在馈线根部有电压幅值和功率量测,在馈线开关上一般只采集电流幅值量测;
◆盲调现象:盲调是指目前配电网量测覆盖率很低,电网不满足可观测条件的情况下,调度运行人员没有数据分析可参考,只能依据经验去进行调度操作;
解决方案
D.优化运行问题
问题的目的
◆无功补偿实时优化和动态优化:降低网络、提高电压水平;
◆配电网网络重构:降低网损、平衡负荷
◆故障恢复:给失电负荷恢复供电
解决方案——技术核心:最优匹配流技术
E.自愈控制问题
问题核心
◆“自愈”不是简单的故障恢复,而是优化后的稳定运行状态。
解决方案
◆系统运行方式的调整分为两个基本阶段
(1)恢复负荷的供电;
(2)网络重构,降低系统网损和提高馈线负载的平衡度;
◆核心算法
(1)待恢复树切割的恢复算法;
(2)以馈线负载均衡和降低网损为优化目标的网络重构和电容器投切的最优匹配流算法。
PART III长园深瑞以核心价值助力电网
说明
PRS-3000系列配电自动化系统是长园深瑞继保自动化有限公司基于标准化平台设计的新一代智能配电网“自愈型”系统,该系统是在总结国内外多年的配电自动化运行经验的基础上,参照国内配电网最新标准,并融合最新的配电网控制技术研制而成的。
△PRS-3000系列配电自动化系统的主站部分基于IEC 61968和IEC61970技术标准设计,具有全开放式、全分布式客户/服务器体系结构,是一套遵循国际标准、设计合理、技术先进、运行稳定的系统。
△PRS-3000系列配电自动化系统的子站和终端部分基于IEC61850标准设计,采用小型化、低功耗设计,具有完善的继电保护和故障自愈功能。
△PRS-3000系列配电自动化系统的故障指示器采用了自取电技术、无线跳频通信技术和GPRS通信技术,可检测短路和接地故障并指示出来,可以监测线路和变压器的运行情况。
△PRS-3000系列配电自动化系统可满足国内简易型、实用型、标准型、集成性、智能型等各种配电自动化建设和改造的需要。
PRS-3000系列配电自动化系统主要包括配电主站、子站、终端和故障指示器,详细型号和功能如下所示,各部分既可独立工作,也可与其它厂家的设备配合使用。
PRS-3000 配电自动化主站系统
实现电网缺陷的自诊断、电网异常的自处理和电网故障的自恢复;
实现配电网“故障自愈”和“供电不间断” ;
实现可再生能源的充分合理有效利用;
实现间歇性能源的“即插即用”;
实现用户与电网的互动;
实现用户对用电的自主权和电网的最优运行。
PRS-3201 通信汇集型子站
负责管理其附近的柱上开关、环网柜、开闭所、变压器等配网站端监控设备,完成数据采集、 馈线监控、当地监控及故障隔离等功能,并将实时数据处理后转发至配网主站。
PRS-3342系列 站所终端(DTU)
应用于配电网中的环网柜、小型开闭所、箱式变电站等,实现多条线路的电力采集和控制,可独立或与配电网自动化主站和子站系统配合,实现电量的采集和控制、检测故障、故障区域定位、隔离及非故障区域恢复供电,提高供电可靠性。
PRS-3351系列 馈线终端(FTU)
应用于柱上开关、配电变压器等。实现线路的电量采集和控制,可独立或与配电网自动化主站和子站系统配合,实现电量的采集和控制,检测故障、故障区域定位、隔离及非故障区域恢复供电,提高供电可靠性。PRS-3341系列 配变终端(TTU)
主要应用于配电变电压器的测量和控制,实时监测配电变压器的运行工况。采用GPRS/CDMA数据通讯方式,辅助以现场RS485总线、红外线等通讯方式。具有数据采集、远程抄表、就地和远方无功补偿、有载调压、用电异常信息报警等多种功能。PRS-3203 故障监测定位主站
涵盖了配电SCADA、馈线自动化FA、故障自动定位系统、配电GIS等功能,可作为一个城市配电自动化的主站,也可以作为设在各区或某些重要地区的区域二级主站。
PRS-3350系列 故障指示器指示单元
适用于10kV~110kV电压等级的输配电线路,用于检测线路短路和接点故障,并通过翻牌、闪光来指示短路和接地故障,或通过通信上送配网主站的途径,帮助巡线人员迅速查找到故障点,缩短停电时间,提高供电可靠性。
PRS-3352 故障指示器监测单元(通信终端)
主要用于数字故障指示器动作信号远传、故障定位及实时或准实时在线监测系统,通过GPRS通讯将数据发送到主站,并可以接收主站链路查询、链路复位、总召数据、遥控(通讯终端复位、指示器翻牌/复归)、遥调(通讯终端和指示器的参数)等命令。
PRS-3393 馈线综合保护测控装置
馈线综合保护测控一体化装置,实现馈线、线路变压器组、母联分段的保护、测控等功能,适用于10KV及以下电压等级线路,实现馈线、线路变压器组、母联分段的保护、测控等功能。
PART IV配电网系统中各名词释义
1.配电系统自动化
配电系统自动化是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的现代化。
2.配电自动化
完成配电自动化相关生产控制类应用功能,主要实现对配电网的实时与准实时运行监视和控制,包括配电SCADA功能、馈线自动化功能、配电
网高级应用功能等。
3.馈线自动化
实现对10kV配电线路的运行方式和负荷的监测和控制,实现故障发生后故障区段的及时准确定位和迅速隔离,恢复健全区域供电。
4.配电生产管理信息系统
主要实现配电网日常的设备台账管理、设备检修管理、运行工作管理、配电工程管理、停电管理等配电运行管理流程。
5.GIS系统
基于地理信息,实现配电网络分散设备计算机辅助管理,实现配网基础设备信息分层管理的计算机图文交互系统。
6.配电自动化主站
完成配电自动化信息的采集、处理与存储,并对配网进行分析、计算与决策过程,配电主站是整个配电自动化系统的监控中心。
7.配电子站
实现一定供电范围内配电线路上自动化终端设备的数据采集及通信管理,具有信息汇集、处理以及通信监视等功能。
8.配电终端
配电终端设备是指用于配电网馈线回路的各种馈线远方终端、配电变压器远方终端以及中压监控单元(配电子站)等设备的统称,其中:
(1)FTU是指安装在配电网馈线回路的柱上开关等处,并具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测(或利用故障指示器检测故障)等功能的远方终端;
(2)DTU是指安装在配电网馈线回路的环网柜、开闭所和配电所站点,具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测(或利用故障指示器检测故障)等功能的远方终端;
(3)TTU是指安装在配电变压器的监测终端。
9.“一遥”功能
指状态信息的远传(即遥信YX)。
10.“二遥”功能
指配电终端将采集的开关位置信息(即遥信YX)及电流电压量(即遥测YC),通过通信系统上传到配电自动化主站。
11.“三遥”功能
指配电终端将采集的开关位置信息(即遥信YX)及电流电压量(即遥测YC),通过通信系统上传到配电自动化主站。同时,配电自动化主站系统通过通信系统对开关进行分合操作(即遥控YK)。
12. SCADA:数据采集和监控系统
Supervisory Control And Data Acquisition System.
13. DMS:配电管理系统
Distribution Management System.
14. DAS:配电自动化系统
Distribution Automation System.
15. FA: 馈线自动化
Feeder Automation.
16. AM/FM/GIS:自动制图/设备管理/地理信息系统
Auto-Mapping/Facility Management/Geographic Information System.
17. SDE:空间数据库引擎
Spatial Database Engine.
18. SOE:事件顺序记录
Sequence Of Event.
19. DA:配电自动化,包括SA(变、配电站自动化)和FA功能
Distribution Automation.
20. FTU: 馈线监控终端
Feeder Terminal Unit.
21. RTU: 变电站远方监控终端
Remote Terminal Unit.
22. TTU: 配电变压器监控终端
Transformer Terminal Unit.
23. DTU:环网柜/开闭所监控终端
Transformer Terminal Unit.
24. MIS:管理信息系统
Management Information System.
25. 主站
配电自动化主站系统的简称,是配电自动化监控、管理的最高层,运用集成的计算机软硬件系统,完成对所管辖的整个配电网系统的信息汇总、人机交互,操作控制、分析管理以及与其它系统的信息共享等功能。
26.子站
配电自动化子站系统的简称,放置于变电站,是配电自动化系统的中间层,可与配电主站、所辖区域内FTU或其它智能终端设备通信,实现遥测、遥信和遥控数据和搜集和转发,完成所辖区域故障识别、故障隔离和恢复供电以及远动功能。
27.配电终端
是由主站/子站监控,按一定规约完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出、执行等功能的设备。
28.全局编号
按照一定规则确定的设备编号,该编号全局唯一,各系统独自录入,用于系统间接口时建立系统间的设备映射关系。
29.正交图
10kV配电网的网络监控图,通过开关和线路反映网络连接关系,不关注电气设备的实际地理位置,线路在图上呈现横平竖直的走向。
30.协同作业
利用分区管理和锁定作业区域等措施,支持多客户端同时进行图资数据的录入作业。
原标题:如何解决配电自动化环节中的6大技术难题?