研究配電自動化新技術(shù)及發(fā)展趨勢
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【關(guān)鍵詞】配電技術(shù)論文
在電力市場環(huán)境下,對配電自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求將會提高,配電自動化各種功能之間的協(xié)調(diào)性要求增強,對信息的需求加大,從而對配電自動化功能的集成及綜合提出了更為嚴(yán)格的要求。因此,電力市場環(huán)境下配電系統(tǒng)的自動化,將是集成以往各自獨立的孤島自動化,形成通道、信息、功能、效益綜合,供電方與用戶聯(lián)動的“配電系統(tǒng)綜合自動化(DCA)。”其內(nèi)容將涉及調(diào)度運行自動化、管理自動化及用戶自動化,特別是用戶自動化將是電力市場環(huán)境下配電系統(tǒng)綜合自動化的重要內(nèi)容。其主要內(nèi)容包括:配電自動化(DA),配電管理自動化(DMA),用戶自動化。其中配電自動化側(cè)重于控制功能的自動化,包括配電、SCADA、饋線自動化。從信息角度看,它更側(cè)重于信息的自動收集。配電管理自動化側(cè)重于配電系統(tǒng)運行管理和決策的自動化、信息化,包括地理住處系統(tǒng)(GIS)、設(shè)備運行管理(AM)、高級分析決策功能等,它更側(cè)重于對信息的自動處理和決策;用戶自動化主要包括遠方自動讀表、負荷管理、實時電價信息、用戶電力技術(shù)等。
2. 新時期配電系統(tǒng)綜合自動化面臨的問題
2.1 配電管理應(yīng)面對的問題
電力市場環(huán)境下的配電管理系統(tǒng)必須在以下幾方面加以提高和改進
(1)具有電能質(zhì)量監(jiān)測評價的功能。電力市場環(huán)境下對電能質(zhì)量的廣泛關(guān)注迫使配電公司建立有效的電能質(zhì)量監(jiān)測手段。但如果專門建立一套監(jiān)測系統(tǒng)將花費很大的一次投資及運行維護費用,勢必加大供電企業(yè)的成本。因此,理想的辦法是把電能質(zhì)量監(jiān)測作為配電系統(tǒng)綜合自動化的一項功能,開發(fā)出考慮電能質(zhì)量監(jiān)測的配電SCADA系統(tǒng)和相應(yīng)的分析軟件來對各種電能質(zhì)量問題進行系統(tǒng)的分析。做到共用信息通道、共用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等,從而實現(xiàn)對電能質(zhì)量的經(jīng)濟有效的實時在線監(jiān)測和分析處理。供電公司可以通過所監(jiān)測到的信息檢驗其電能質(zhì)量的狀況和決定應(yīng)該采取的措施。
(2)必須對部分高級應(yīng)用分析軟件加以改進以適應(yīng)電力市場需求,并且真正實用化。負荷預(yù)測:市場環(huán)境下由于峰谷電價、分時電價及實時電價的推行,尤其是在實行需求側(cè)競價后,負荷的隨機性增大,增加了負荷預(yù)測難度,負荷預(yù)測軟件必須適應(yīng)這種變化。無功優(yōu)化與電壓調(diào)整:傳統(tǒng)的無功優(yōu)化是在滿足電壓約束的條件下以網(wǎng)損最小為目標(biāo)的,在電力市場環(huán)境下,無功優(yōu)化及電壓調(diào)整涉及到用戶供電的質(zhì)量問題,而不同的供電質(zhì)量應(yīng)該有不同配電電價,因此優(yōu)化的目標(biāo)將以收益最大為目標(biāo)。故障恢復(fù)與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu):在電力市場環(huán)境下故障恢復(fù)及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)目標(biāo)也轉(zhuǎn)變?yōu)槭找孀畲蟆?br/> (3)提高和加強信息系統(tǒng)集成化及應(yīng)用功能綜合化的力度。為降低供電成本,必須打破以往各單項自動化工程相互獨立、功能重疊的弊端,將配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的信息進行集成,對其功能進行重組與綜合。實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)與CIS系統(tǒng)的一體化設(shè)計、融合現(xiàn)有的CIS系統(tǒng)、線損管理系統(tǒng)、可靠性管理系統(tǒng)及生產(chǎn)MIS系統(tǒng),實現(xiàn)一體化的配電管理系統(tǒng)。
2.2 用戶自動化應(yīng)面對的問題
(1)在零售競爭電力市場模式下,由于開放了零售競爭,允許需求側(cè)競價,這就要求配電網(wǎng)絡(luò)運營商有相應(yīng)的技術(shù)手段對配電網(wǎng)絡(luò)阻塞進行有效管理。而利用配自動化系統(tǒng)完成這一任務(wù)將是經(jīng)濟有效的選擇。
(2)具有分時電價、實時電價信息發(fā)布及計量與結(jié)算功能。在電力市場環(huán)境下,為充分運用電價的調(diào)節(jié)功能,采用分時電價、實時電價手段調(diào)整用戶及系統(tǒng)的負荷曲線、降低高峰提高系統(tǒng)容量負載率,降低配電網(wǎng)的建設(shè)入運行成本(包括提高系統(tǒng)容量負載率、減少及延緩基建投資、過負荷損耗等)。而分時電價、實時電價必須有相應(yīng)的技術(shù)手段支持。因此,可以將分時電價、實時電價信息發(fā)布及計量與結(jié)算作為配電系統(tǒng)綜合自動化的一項基本功能,可以大大提高自動化系統(tǒng)綜合效益。
2.3 配電自動化面臨的問題
(1)高度可靠和快速反應(yīng)的變電站、饋線自動化系統(tǒng)。在電力市場環(huán)境下,為了保障終端用戶的供電可靠性,自動化系統(tǒng)不僅要求能夠正確判斷故障、隔離及恢復(fù)故障,而且要求加大對自動化系統(tǒng)的投資,增加快速、可靠的開關(guān)及控制裝置,盡量減少對用戶的停電次數(shù)和停電時間。同時,因配電網(wǎng)故障必須中斷部分負荷供電時,應(yīng)能快速自動識別重要用戶,優(yōu)先保障其供電。
(2)為了適應(yīng)市場環(huán)境下的競爭需要,SCADA系統(tǒng)的功能應(yīng)該是強大的,特別是對重要用戶的監(jiān)控更應(yīng)該作到準(zhǔn)確、可靠、靈敏。否則會給配電公司帶來較大的損失,這種損失包括對用戶的真接停電和造成社會影響的間接損失。
(3)實現(xiàn)SCADA與GIS一體化設(shè)計,達到SCADA和GIS數(shù)據(jù)一體化、功能一體化、界面一體化,實現(xiàn)從GIS中自動提取SCADA需要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和屬性數(shù)據(jù)及由SCADA系統(tǒng)向GIS提供配電實時運行數(shù)據(jù)。
(4)采用可擴展綜合型的配電自動化終端(CDAU)。為滿足電力市場對電能質(zhì)量的監(jiān)測及實時電價信息的發(fā)布要求,實現(xiàn)綜合信息的采集及控制,盡可能減少現(xiàn)場終端的數(shù)量及降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,應(yīng)考慮采用可擴展功能的綜合型配電自動化終端。該終刪除了具有通常的功能外,還具有電能質(zhì)量監(jiān)測、實時電價信息發(fā)布、故障錄波及部分儀表功能。
3. 配電自動化系統(tǒng)的運行維護和人員培訓(xùn)
配電自動化系統(tǒng)是復(fù)雜的多功能綜合系統(tǒng),健全、完善的配網(wǎng)自動化掛你機制是發(fā)揮其功能,提高企業(yè)和社會綜合經(jīng)濟效益的保障。配電自動化系統(tǒng)的運行維護應(yīng)從組織機構(gòu)、規(guī)章制度、人員培訓(xùn)三方面著手。通過合理的分工協(xié)作,明確的規(guī)章制度和專業(yè)的運行人員使配電自動化系統(tǒng)發(fā)揮最大的效益。
配電自動化管理機構(gòu)設(shè)置方案應(yīng)做到各部門分工明確,職責(zé)清晰。明確配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的一、二次設(shè)備、主站系統(tǒng)、終端設(shè)備、通訊系統(tǒng)等運行、維護單位,并就相關(guān)的工作交叉進行規(guī)定。明確各單位的工作流程。建立專職機構(gòu)從事規(guī)劃編制、工程管理、質(zhì)量管理及運行維護管理等日常工作。按照“配售分離”的原則設(shè)置專職呼叫中心和客戶服務(wù)部門,提高供電企業(yè)形象。
相關(guān)的規(guī)章制度能夠確保配電自動化系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行;明確各部門人員的操作權(quán)限,保證各行其責(zé),互不沖突;細化正常、故障和異常狀態(tài)下的操作規(guī)范,保障有章可循。運行管理人員是配電自動化系統(tǒng)中最靈活和積極的因素。要求配電自動化系統(tǒng)運行人員了解配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識,并熟練使用,能處理系統(tǒng)本身的一般故障;熟悉變電站及配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行方式,基本了解監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及技術(shù)性能。通過有組織的培訓(xùn)工作,提高系統(tǒng)運行維護人員的業(yè)務(wù)素質(zhì),增強對SCADA技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、新型通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)安全、光通信與PLC技術(shù)、IED現(xiàn)場設(shè)備技術(shù)(包括RTU、FTU、TTU、電子TA/TV等)和配電網(wǎng)運行分析等配點自動化相關(guān)知識的理解。通過培訓(xùn)發(fā)揮人的潛能,以提高系統(tǒng)運行水平和工作效率。
在電力市場環(huán)境下,對配電自動化系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求將會提高,配電自動化各種功能之間的協(xié)調(diào)性要求增強,對信息的需求加大,從而對配電自動化功能的集成及綜合提出了更為嚴(yán)格的要求。因此,電力市場環(huán)境下配電系統(tǒng)的自動化,將是集成以往各自獨立的孤島自動化,形成通道、信息、功能、效益綜合,供電方與用戶聯(lián)動的“配電系統(tǒng)綜合自動化(DCA)。”其內(nèi)容將涉及調(diào)度運行自動化、管理自動化及用戶自動化,特別是用戶自動化將是電力市場環(huán)境下配電系統(tǒng)綜合自動化的重要內(nèi)容。其主要內(nèi)容包括:配電自動化(DA),配電管理自動化(DMA),用戶自動化。其中配電自動化側(cè)重于控制功能的自動化,包括配電、SCADA、饋線自動化。從信息角度看,它更側(cè)重于信息的自動收集。配電管理自動化側(cè)重于配電系統(tǒng)運行管理和決策的自動化、信息化,包括地理住處系統(tǒng)(GIS)、設(shè)備運行管理(AM)、高級分析決策功能等,它更側(cè)重于對信息的自動處理和決策;用戶自動化主要包括遠方自動讀表、負荷管理、實時電價信息、用戶電力技術(shù)等。
2. 新時期配電系統(tǒng)綜合自動化面臨的問題
2.1 配電管理應(yīng)面對的問題
電力市場環(huán)境下的配電管理系統(tǒng)必須在以下幾方面加以提高和改進
(1)具有電能質(zhì)量監(jiān)測評價的功能。電力市場環(huán)境下對電能質(zhì)量的廣泛關(guān)注迫使配電公司建立有效的電能質(zhì)量監(jiān)測手段。但如果專門建立一套監(jiān)測系統(tǒng)將花費很大的一次投資及運行維護費用,勢必加大供電企業(yè)的成本。因此,理想的辦法是把電能質(zhì)量監(jiān)測作為配電系統(tǒng)綜合自動化的一項功能,開發(fā)出考慮電能質(zhì)量監(jiān)測的配電SCADA系統(tǒng)和相應(yīng)的分析軟件來對各種電能質(zhì)量問題進行系統(tǒng)的分析。做到共用信息通道、共用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等,從而實現(xiàn)對電能質(zhì)量的經(jīng)濟有效的實時在線監(jiān)測和分析處理。供電公司可以通過所監(jiān)測到的信息檢驗其電能質(zhì)量的狀況和決定應(yīng)該采取的措施。
(2)必須對部分高級應(yīng)用分析軟件加以改進以適應(yīng)電力市場需求,并且真正實用化。負荷預(yù)測:市場環(huán)境下由于峰谷電價、分時電價及實時電價的推行,尤其是在實行需求側(cè)競價后,負荷的隨機性增大,增加了負荷預(yù)測難度,負荷預(yù)測軟件必須適應(yīng)這種變化。無功優(yōu)化與電壓調(diào)整:傳統(tǒng)的無功優(yōu)化是在滿足電壓約束的條件下以網(wǎng)損最小為目標(biāo)的,在電力市場環(huán)境下,無功優(yōu)化及電壓調(diào)整涉及到用戶供電的質(zhì)量問題,而不同的供電質(zhì)量應(yīng)該有不同配電電價,因此優(yōu)化的目標(biāo)將以收益最大為目標(biāo)。故障恢復(fù)與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu):在電力市場環(huán)境下故障恢復(fù)及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)目標(biāo)也轉(zhuǎn)變?yōu)槭找孀畲蟆?br/> (3)提高和加強信息系統(tǒng)集成化及應(yīng)用功能綜合化的力度。為降低供電成本,必須打破以往各單項自動化工程相互獨立、功能重疊的弊端,將配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的信息進行集成,對其功能進行重組與綜合。實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)與CIS系統(tǒng)的一體化設(shè)計、融合現(xiàn)有的CIS系統(tǒng)、線損管理系統(tǒng)、可靠性管理系統(tǒng)及生產(chǎn)MIS系統(tǒng),實現(xiàn)一體化的配電管理系統(tǒng)。
2.2 用戶自動化應(yīng)面對的問題
(1)在零售競爭電力市場模式下,由于開放了零售競爭,允許需求側(cè)競價,這就要求配電網(wǎng)絡(luò)運營商有相應(yīng)的技術(shù)手段對配電網(wǎng)絡(luò)阻塞進行有效管理。而利用配自動化系統(tǒng)完成這一任務(wù)將是經(jīng)濟有效的選擇。
(2)具有分時電價、實時電價信息發(fā)布及計量與結(jié)算功能。在電力市場環(huán)境下,為充分運用電價的調(diào)節(jié)功能,采用分時電價、實時電價手段調(diào)整用戶及系統(tǒng)的負荷曲線、降低高峰提高系統(tǒng)容量負載率,降低配電網(wǎng)的建設(shè)入運行成本(包括提高系統(tǒng)容量負載率、減少及延緩基建投資、過負荷損耗等)。而分時電價、實時電價必須有相應(yīng)的技術(shù)手段支持。因此,可以將分時電價、實時電價信息發(fā)布及計量與結(jié)算作為配電系統(tǒng)綜合自動化的一項基本功能,可以大大提高自動化系統(tǒng)綜合效益。
2.3 配電自動化面臨的問題
(1)高度可靠和快速反應(yīng)的變電站、饋線自動化系統(tǒng)。在電力市場環(huán)境下,為了保障終端用戶的供電可靠性,自動化系統(tǒng)不僅要求能夠正確判斷故障、隔離及恢復(fù)故障,而且要求加大對自動化系統(tǒng)的投資,增加快速、可靠的開關(guān)及控制裝置,盡量減少對用戶的停電次數(shù)和停電時間。同時,因配電網(wǎng)故障必須中斷部分負荷供電時,應(yīng)能快速自動識別重要用戶,優(yōu)先保障其供電。
(2)為了適應(yīng)市場環(huán)境下的競爭需要,SCADA系統(tǒng)的功能應(yīng)該是強大的,特別是對重要用戶的監(jiān)控更應(yīng)該作到準(zhǔn)確、可靠、靈敏。否則會給配電公司帶來較大的損失,這種損失包括對用戶的真接停電和造成社會影響的間接損失。
(3)實現(xiàn)SCADA與GIS一體化設(shè)計,達到SCADA和GIS數(shù)據(jù)一體化、功能一體化、界面一體化,實現(xiàn)從GIS中自動提取SCADA需要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和屬性數(shù)據(jù)及由SCADA系統(tǒng)向GIS提供配電實時運行數(shù)據(jù)。
(4)采用可擴展綜合型的配電自動化終端(CDAU)。為滿足電力市場對電能質(zhì)量的監(jiān)測及實時電價信息的發(fā)布要求,實現(xiàn)綜合信息的采集及控制,盡可能減少現(xiàn)場終端的數(shù)量及降低系統(tǒng)的復(fù)雜性,應(yīng)考慮采用可擴展功能的綜合型配電自動化終端。該終刪除了具有通常的功能外,還具有電能質(zhì)量監(jiān)測、實時電價信息發(fā)布、故障錄波及部分儀表功能。
3. 配電自動化系統(tǒng)的運行維護和人員培訓(xùn)
配電自動化系統(tǒng)是復(fù)雜的多功能綜合系統(tǒng),健全、完善的配網(wǎng)自動化掛你機制是發(fā)揮其功能,提高企業(yè)和社會綜合經(jīng)濟效益的保障。配電自動化系統(tǒng)的運行維護應(yīng)從組織機構(gòu)、規(guī)章制度、人員培訓(xùn)三方面著手。通過合理的分工協(xié)作,明確的規(guī)章制度和專業(yè)的運行人員使配電自動化系統(tǒng)發(fā)揮最大的效益。
配電自動化管理機構(gòu)設(shè)置方案應(yīng)做到各部門分工明確,職責(zé)清晰。明確配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的一、二次設(shè)備、主站系統(tǒng)、終端設(shè)備、通訊系統(tǒng)等運行、維護單位,并就相關(guān)的工作交叉進行規(guī)定。明確各單位的工作流程。建立專職機構(gòu)從事規(guī)劃編制、工程管理、質(zhì)量管理及運行維護管理等日常工作。按照“配售分離”的原則設(shè)置專職呼叫中心和客戶服務(wù)部門,提高供電企業(yè)形象。
相關(guān)的規(guī)章制度能夠確保配電自動化系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行;明確各部門人員的操作權(quán)限,保證各行其責(zé),互不沖突;細化正常、故障和異常狀態(tài)下的操作規(guī)范,保障有章可循。運行管理人員是配電自動化系統(tǒng)中最靈活和積極的因素。要求配電自動化系統(tǒng)運行人員了解配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識,并熟練使用,能處理系統(tǒng)本身的一般故障;熟悉變電站及配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行方式,基本了解監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及技術(shù)性能。通過有組織的培訓(xùn)工作,提高系統(tǒng)運行維護人員的業(yè)務(wù)素質(zhì),增強對SCADA技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、新型通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)安全、光通信與PLC技術(shù)、IED現(xiàn)場設(shè)備技術(shù)(包括RTU、FTU、TTU、電子TA/TV等)和配電網(wǎng)運行分析等配點自動化相關(guān)知識的理解。通過培訓(xùn)發(fā)揮人的潛能,以提高系統(tǒng)運行水平和工作效率。