王志新--智能化配电系统及应用95

2011-11-251智能化配电系统及其应用上海市水力发电工程学会上海交通大学上海纳杰电气成套有限公司嘉兴清源电气科技有限公司王志新2011.11.28上海第四届中国国际智能电网大会2011-11-252目录一、智能电网及智能化配电站发展二、“E-1智能配电系统”三、“智能化配电站系统”讨论与结论2011-11-253一、智能电网及智能化配电站发展智能化电网：随着智能化电力系统（电网）概念的提出，智能电网得到关注在对智能电网概念的理解和国内外对智能电网的发展思路上基本上是一致的电网的智能化与信息技术的发展是密不可分可以制造成利用新信息技术的各种电器产品还可以通过各种信息通讯技术进行多方位的数据交换提高设备利用效率、能源利用效率增加投资回报的效益核心技术：信息化系统、绿色能源和信息化家电2011-11-254发展电网智能化的意义：智能化是电网发展的最终目标在发电环节，可以提高能源利用效率、减少煤、核能等一次能源的消耗在输电环节提高电能传输的经济性和安全性在供用电环节，则是与需求侧管理、新能源的开发利用以及绿色经济等紧密结合我国电网的智能化建设还将推进能源、电力、信息以及制造等多个行业产业链的发展，对于中国整个国民经济的发展很有意义2011-11-255智能化电网概念（definition)以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。2011-11-256坚强智能化电网体系架构2011-11-257智能化电网信息中心2011-11-258当前状态82-4秒扫描速率功率、电压、电流、断路器状态数据主要来源于变电站23457618910111213141516172345761891011121314151617电网仅部分可见2011-11-259智能电网状态9750+282j250+84j100+62j20+8j276+120j130+8j300+100j750+262j440+200j120+11j350+150j227+420j704+308j2345761891011121314151617176+88j高速数据获取观测量更多，包括相角、用户状态等增强的电网可观性2011-11-2510智能电网是一种长期愿景，是反映电力工业利用当代的数字技术、信息通信技术、电力电子技术以及现代控制理论技术对电网进行改造以满足未来社会经济发展的愿望和要求。自愈安全清洁经济互动优质在设备、人身和计算机攻击防护方面更加安全分布式能源即插即用可再生能源大规模应用清洁能源市场优化电网运行减少用户费用提高电网设备利用率利用低成本发电机组预见故障，快速反应故障后快速恢复与数字时代相适应的电能质量和可靠性以市场化机制实现与发电、用户互动智能电网华东电网公司提出:2011-11-2511国网公司总结六个环节发电、输电、变电、配电、用电、调度五大内涵坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动总体目标以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网2011-11-2512共识：下一代电网的发展方向近年来信息技术、新材料、新能源技术已经使得电网的结构和运行方式发生本质的变化通过各种新的技术和方法支持用户的参与和互动不同国家、不同团体由于需求和利益不同，可能有不同认识和解决方案需要从用户角度来审视对下一代电网要求，而不仅仅是从电网和发电企业的角度来考虑2011-11-2513智能电网生态圈2011-11-2514不同生态圈成员对智能电网的诉求第一层：国家和社会对资源和环境保护的需求节能减排，提高能源利用效率；可再生电源的灵活、可靠接入；减少电能转化和应用过程对环境的不利影响。第二层：发电、电网企业和用户对电能供应和服务的需求安全、可靠、经济、优质的电能供应；自由的电力交易；电网和用户之间双向互动。第三层：提高电网自身运营质量的需求可靠灵活经济的电能流和信息流传送；全面的信息集成和数字化监控；自愈和快速响应，提高服务质量；通过控制和管理，提高经济效益。2011-11-2515因此，希望：以电网为载体，提高能源使用效率，减少对环境污染下一代电网必须适应社会发展这一要求如大规模风电、光伏发电、小水电等新能源的灵活接入如超导输电的广泛应用如电动汽车的广泛应用新的储能技术的广泛应用适应这一要求的电网可称为智能电网智能电网应具有特征：坚强、高效、清洁、灵活2011-11-2516难点智能电网：以上目标基于现有电网无法完全实现，是由于目前对配电、用户端的信息无法完全反馈和控制而造成的信息单边；由于无法实现电能的大量储存，因此不能及时满足社会动态量的电能需求；如何系统组合应用新型技术，解决电网与用户端信息控制的不平衡；如何实现对用户端的安全、可靠、优质、经济运行，还需要对新型技术作深入研究和推广；新的形势下，除了加强对发电、变电、输电环节的管理控制外，更需要进一步加强对配电、用户端系统的控制与互动；相关智能化电网标准特别是配电、用户端的技术标准应尽快完善及推广应用，新建变、配电站应尽快采用新标准。2011-11-2517智能电网相关技术先进发电与储能技术先进输配电技术先进二次侧技术智能电网管理和控制新技术2011-11-2518用户端七个系统●配电系统●表计系统●设备监控系统●智能家居系统●分布式能源系统●储能系统●汽车充电系统2011-11-2519智能电网用户端关键技术□智能电器■电网负载监控和故障预警技术■电网过电流、过电压及纳秒级快速脉冲防护技术■区域联锁技术和故障预报警技术■终端断路器选择性保护技术■配电系统数字化网络化控制技术□智能电表■智能电表双向电流实时电价计费技术■用户端海量数据融合及时性并行计算处理技术■电能质量测控技术2011-11-2520智能电网用户端关键技术□设备监控系统■网络化可编程控制技术■数据采集与数据传输通信技术■管理和控制的一体化技术■基于多通信协议的数据采集及系统测控技术□智能家居系统■电网侧与用户端之间的互动技术■智能楼宇系统节能技术■智能楼宇多系统接入与兼容技术2011-11-2521智能电网用户端关键技术□可再生能源■分布式电源系统接入及软并网（微网）技术■可再生能源系统的远程监控技术■可再生能源系统发电计量与浮动计价技术□储能与充放电■储能和充电系统的并网接入技术■储能和充电系统的充电技术及计价技术□系统集成技术■系统通信与数据采集技术■海量数据分析与报表技术■用电峰谷平衡决策和互动支持技术2011-11-2522智能电网用户端采用的先进技术智能电网用户端系统是吸取多年的主变电站计算机监控系统的经验，汲取国内外电力应用自动化系统最先进的设计思想，采用当今最新的计算机通信技术、数据库技术、面向对象技术、组件技术、系统采用的新技术可主要归纳为以下几点：1遵循IEC61850通讯体系标准平台设计2基于“组态”思想的电力智能化系统3图形界面和智能化的图形自动生成4全分散、分布式、全以太网化的灵活系统结构5先进的智能化通讯网络解决方案6先进的系统网络GOOSE功能7面向间隔设计和管理8系统运行日志服务9系统诊断专家10间隔测控单元2011-11-2523智能电网用户端信息采集与处理原理2011-11-2524智能化变电站：智能化变电站是智能电网的重要组成部分，也是智能电网的具体实现形式通过通讯技术将变电站的各个组成部分有机地结合起来通过数据采集、分析和自动控制等手段实现电能的高效传输和利用2011-11-2525智能化变电站的优势：智能化技术克服了传统变电站自动化技术的局限，使控制电缆至少减少到原来的1／10各种使用装置的数量也相应减少，可以对重要元件和线路实施安全监控同时简化工艺2011-11-2526国内外发展现状：（1）ABB公司提出了PASS开关站，通过PASS开关的高度数字化实现变电站的智能化；（2）2005年1月28日，国内第1座程序化操作的智能化变电站——江苏苏州吴城供电公司110kV新河变电站建成并投入运行2011-11-25272009年10月，上海首座变电站—110kV封周变电站,日前已经投运成功基建工程上除采用墙体保温材料，还首次采用了地源热泵空调系统、太阳能发电系统、节能型照明设备以及非晶合金干式站用变压器及低损耗主变压器等先进节能环保设备建成后每年可减少二氧化碳排放79吨，环保节能降耗指标将达到国内先进水平。2011-11-2528此外，封周变电站采用通讯网络技术及系统、智能化和网络化的电气设备、自动化的运行管理系统，是国内首座将光纤电流互感器应用于GIS设备的110千伏变电站。运行后信息采集、传输、处理和输出等流程均实现数字化、智能化。既大大减少供电部门的运行维护工作量，又使地区电网的安全性、可靠性、经济性得到了有效提高。二、“E-1智能配电系统”随着计算机技术、通信技术、控制技术（3C）深入应用到各种行业，监控功能的集成在广阔的工业技术领域和供电部门的应用日益增多。完善的配电管理已离不开状态监控和控制系统。作为变配电电能管理系统的各类变电站，其管理系统已纳入智能化监控管理范畴，因此，配电智能化和自动化也成为必然的趋势。E-1智能配电柜正是针对配电系统的自动化和智能化的需求，吸取国内外产品的先进技术和多年从事电配电设备设计制造的经验，采用先进的计算机技术、电力自动化控制技术、网络通信技术等多种高新技术，研制成的新一代集成化、网络化、智能化的综合自动化系统。E系列可与现场开关柜内的各种智能模块、智能仪表、智能型断路器和综合保护装置等进行交换信息并实施监控。同时，该系统拥有开放的通讯协议，向上可连接BA、PLC系统或其他管理系统，向下可连接各种智能设备，从而可采集低层设备的各种数据信息并为电力管理提供最有效的基础数据。E-1智能配电自动化系统系统组成和运用场所E-1智能配电监控系统是专门服务于配电站的综合配电智能自动化系统。基于应用十分广泛的Modbus现场总线技术、移动通信网络技术和智能化管理技术，向用户提供各种使用简便、经济实用、运行可靠的分布式智能单元、智能网络及相关智能管理软件，为用户实现企业配电智能自动化提供全方位高性价比的综合解决方案和智能管理手段。E-1配电柜由电力配电开关设备及智能化系统组成。智能化系统由监控计算机、通讯网络、组态软件、MODBUS总线系统、智能通讯器件和短信报警系统等组成。由于其智能化程度高，简便经济、实用可靠，可广泛应用于电力行业、工矿企业、机场港口、商场宾馆、机关学校、交通运输等用户。已成功运用于如旗忠网球中心项目、先进半导体公司、上海越洋广场项目、上海气象局等的项目中。E-1智能配电自动化系统E-1智能监控配电系统为用户创造财富快速故障诊断和处理，降低设备维护成本、减少停电损失,提高工作效率。对用电设备进行合理的调度和有效的监控，合理使用电能，降低成本，提高效益。为能源管理提供和保存必要电能信息数据,为企业领导层能源方针决策提供可靠的依据。E-1智能配电自动化系统Blokset1Blokset2BloksetMBloksetN以太网交换机Blokset内部采用Modbus总线远程监控计算机以太网GSM移动通信网络手机短信报警模块触摸屏监控E-1智能配电自动化系统E---1智能配电自动化系统功能(14项)1.参数遥测(电力参数检测)电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度、无功电度、频率、变压器温度、电机温度等参数2.状态遥信熔断器状态、开关状态、断路器状态、接触器状态、热继电器状态、位置状态等变位信号3.参数遥调电压量程（变比）、电流量程（变比）、转速设定