配電自動化智能電網(wǎng)與配電自動化

1、1智能配電網(wǎng)與配電自動化第1頁2智能電網(wǎng)基本概念智能配電網(wǎng)概述分布式電源并網(wǎng)技術(shù)配電自動化與智能電網(wǎng)關(guān)系我國配電自動化及其發(fā)展第2頁3什么是智能電網(wǎng)?智能電網(wǎng)（SG，Smart Grid）定義最早出自美國“未來能源聯(lián)盟”智能電網(wǎng)工作組匯報： 智能電網(wǎng)是集成了傳統(tǒng)和當(dāng)代電力工程技術(shù)、高級傳感和監(jiān)視技術(shù)、信息與通信技術(shù)輸配電系統(tǒng)，含有愈加完善性能而且能夠為用戶提供一系列增值服務(wù)。之后陸續(xù)有些人提出各種智能電網(wǎng)定義，盡管在詳細(xì)說法上有所不一樣，但基本含義與以上定義是一致。智能電網(wǎng)是當(dāng)代電網(wǎng)代名詞，是人們對未來電網(wǎng)愿景。第3頁4SG是已經(jīng)有電力新技術(shù)應(yīng)用綜合與升華1+12智能電網(wǎng) 當(dāng)代電力技術(shù) 當(dāng)代測

2、控技術(shù)計算機技術(shù) 電力電子技術(shù)通信技術(shù) 傳統(tǒng)輸配電網(wǎng)將通信、計算機、高級傳感與測控、電力電子等新技術(shù)在輸配電系統(tǒng)中應(yīng)用進(jìn)行集成、融合、升華，提升供電質(zhì)量與資產(chǎn)利用效率。第4頁5SG新內(nèi)容/1新客戶新能源新要求 新電網(wǎng)（智能電網(wǎng)）新技術(shù)第5頁6SG新內(nèi)容/2新能源：可再生能源應(yīng)對全球氣候變暖與實現(xiàn)可連續(xù)發(fā)展，迫切需要發(fā)展可再生能源發(fā)電?？稍偕茉窗l(fā)電大量并網(wǎng)給電網(wǎng)運行管理帶來新挑戰(zhàn)可再生能源發(fā)電間歇性、隨機性特點，給電網(wǎng)功率平衡、運行控制帶來困難。分布式電源（Distributed Electric Resource，DER)深度滲透，使配電網(wǎng)成為功率雙向流動有源網(wǎng)絡(luò)。新客戶：電動車充電時間可選

3、，亦可在電網(wǎng)需要時（如用電高峰）為其送電。電動車快速發(fā)展，充電容量需求十分可觀，為更加好對需求側(cè)進(jìn)行管理（削峰填谷）創(chuàng)造了條件。第6頁7SG新內(nèi)容/3新要求對供電質(zhì)量要求提升：一些高科技數(shù)字設(shè)備要求供電“一刻”都不能中止。對資產(chǎn)利用效率要求提升：提升設(shè)備利用率，減低容載比，降低線損。新技術(shù)計算機與通信技術(shù)、傳感與測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等。這些新技術(shù)使智能電網(wǎng)成為可能第7頁8分布式電源在丹麥1980年代集中發(fā)電系統(tǒng)今天分布式發(fā)電系統(tǒng)-摘自美國能源部“The Smart Grid：An introduction”，。第8頁9未來智能電網(wǎng)-摘自歐盟“智能電網(wǎng)技術(shù)論壇”匯報，第9頁10智能電

4、網(wǎng)發(fā)展前景電力系統(tǒng)面臨兩個轉(zhuǎn)變由大機組集中發(fā)電模式向集中發(fā)電與分布式發(fā)電相結(jié)合方向轉(zhuǎn)變由供方主導(dǎo)電網(wǎng)向用戶參加互動電網(wǎng)轉(zhuǎn)變智能電網(wǎng)不是一項詳細(xì)技術(shù)，它代表著當(dāng)代電網(wǎng)建設(shè)理念、目標(biāo)，是對一切電力新技術(shù)應(yīng)用總稱。智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)展必由之路智能電網(wǎng)技術(shù)還在不停地發(fā)展改變之中全方面實施智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)還需一個相當(dāng)長過程第10頁11智能配電網(wǎng)概述第11頁12智能配電網(wǎng)（SDG，Smart Distribution Grid）是智能電網(wǎng)主要組成部分智能電網(wǎng)=智能輸電網(wǎng)+智能配電網(wǎng)智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)區(qū)分在配電網(wǎng)上表現(xiàn)更為顯著第12頁13發(fā)展智能電網(wǎng)，配電網(wǎng)是重點/1配電網(wǎng)直接面向用戶，是確保供電質(zhì)量、提

5、升電網(wǎng)運行效率關(guān)鍵步驟。我國配電網(wǎng)投資相對不足，自動化、智能化程度遠(yuǎn)低于輸電網(wǎng)。在我國，配電網(wǎng)已成為制約供電質(zhì)量與運行效率提升瓶頸：供電可靠性水平與世界先進(jìn)水平有較大差距當(dāng)前用戶停電95%以上是由配電系統(tǒng)原因引發(fā)造成電能質(zhì)量惡化原因主要在配電網(wǎng)電網(wǎng)有二分之一以上損耗產(chǎn)生在配電網(wǎng)配電線路平均負(fù)荷率低于世界先進(jìn)水平第13頁14發(fā)展智能電網(wǎng)，配電網(wǎng)是重點/2智能電網(wǎng)“新意”主要表達(dá)在配電網(wǎng)上可再生能源發(fā)電（分布式電源)主要在配電網(wǎng)接入。支持需求側(cè)響應(yīng)，實現(xiàn)與用戶互動，創(chuàng)新用戶服務(wù)著眼點在配電網(wǎng)。第14頁15智能配電網(wǎng)特征/1更高供電可靠性實時檢測故障設(shè)備并進(jìn)行糾正性操作，最大程度地降低電網(wǎng)故障對用戶

6、影響。自愈功效包含繼電保護(hù)、重合閘、配網(wǎng)故障隔離等在主網(wǎng)停電時，應(yīng)用分布式電源微網(wǎng)（Micro Grid）保障主要用戶供電。更高電能質(zhì)量實現(xiàn)電壓、無功優(yōu)化控制，確保電壓合格率。實現(xiàn)敏感用電設(shè)備不間斷連續(xù)供電應(yīng)用動態(tài)電壓賠償器（DVR）確保線路故障與重合閘期間供電 應(yīng)用固態(tài)斷路器實現(xiàn)雙路供電電源“0”秒無縫切換第15頁16智能配電網(wǎng)特征/2支持DER大量接入將DER與配電網(wǎng)有效集成，優(yōu)化DER利用，提升電網(wǎng)運行安全可靠性與運行效率。DER能夠即插即用（Plug and Play)支持與用戶互動實現(xiàn)用電信息在供電企業(yè)與用戶間即時交換，創(chuàng)新用戶服務(wù)。支持實時（動態(tài)）電價，讓用戶選擇用電時間，更加好地

7、削峰填谷，適應(yīng)分布式發(fā)電間歇性特點。支持用戶自備DER并網(wǎng)支持電動車接入選擇低電價時段充電可在電價高時向電網(wǎng)送電。第16頁17智能配電網(wǎng)特征/3提升電網(wǎng)資產(chǎn)利用率合理控制時尚，降低線損。提升負(fù)荷率，降低系統(tǒng)容載比，充分利用系統(tǒng)容量。降低投資，降低設(shè)備折舊，使用戶取得更廉價電力。能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)及其設(shè)備進(jìn)行可視化管理實時采集電網(wǎng)及其設(shè)備運行數(shù)據(jù)提供時尚、負(fù)荷、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、電能質(zhì)量、故障位置、停電范圍等實時信息處理配電網(wǎng)“盲管”問題實現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備管理、生產(chǎn)管理自動化、信息化自動化系統(tǒng)高度集成、深度融合第17頁18智能配電網(wǎng)主要技術(shù)內(nèi)容/1調(diào)度自動化（EMS)變電站自動化：數(shù)字化變電站配電網(wǎng)（中低壓電網(wǎng)

8、）自動化運行自動化：配電SCADA、饋線自動化（ FA，故障定位/隔離/自動恢復(fù)供電）電壓無功控制、虛擬發(fā)電廠（VPP，Virtual Power Plant）：DER調(diào)度管理管理自動化配電GIS（地理信息系統(tǒng)）：設(shè)備管理、檢修管理、停電管理（OM, Outage Management） 、作業(yè)（工作票）管理第18頁19智能配電網(wǎng)主要技術(shù)內(nèi)容/2用戶自動化高級量測體系（AMI，Advanced Metering Infrastructure)：支持雙向通信、智能讀表、用戶能源管理（需求側(cè)管理DSM）、家庭自動化客戶信息系統(tǒng)（CIS）電話呼叫管理（TCM, Trouble Call Manage

9、ment）分布式電源并網(wǎng)技術(shù)有源網(wǎng)絡(luò)（Active Network）：分布式電源深度滲透、時尚雙向流動網(wǎng)絡(luò)。微網(wǎng)技術(shù)（Micro Grid）：微網(wǎng)是接有分布式電源配電子系統(tǒng)，可在主網(wǎng)停電后獨立運行。第19頁20智能配電網(wǎng)主要技術(shù)內(nèi)容/3柔性交流配電技術(shù)（DFACTS）定制電力（Custom power)：應(yīng)用電子電力設(shè)備實現(xiàn)電能質(zhì)量改進(jìn)與控制，為用戶提供電能質(zhì)量滿足其特定需求電力。定制電力設(shè)備：靜止無功發(fā)生裝置（SVC）、靜止同時賠償器（STATCOM）、有源濾波器（APF）、動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）、固態(tài)斷路器（SSCB）。統(tǒng)一時尚控制（UPFC）故障電流限制器超導(dǎo)故障電流限制器基于電力電子

10、器件故障電流限制器第20頁21分布式電源并網(wǎng)技術(shù)第21頁22什么是分布式電源？分布式電源（DER，Distributed Electric Resource）：分布式發(fā)電裝置+分布式儲能裝置分布式發(fā)電（DG，Distributed Generation）小型、直接聯(lián)到配電網(wǎng)上、普通向當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電發(fā)電方式。容量在50MW以下 。分布式發(fā)電技術(shù)：微型燃?xì)廨啓C、小水電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電分布式儲能裝置分布式儲能裝置是指模塊化、可快速組裝、接在配電網(wǎng)上電能存放與轉(zhuǎn)換裝置。分布式儲能技術(shù)：UPS電源、燃料電池、電力蓄熱/蓄冷、電動汽車第22頁23分布式電源供電作用提升供電可靠性。在電網(wǎng)瓦解

11、或發(fā)生地震、暴風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭等意外災(zāi)害情況下，維持主要用戶供電，防止大面積停電帶來嚴(yán)重后果。 起停方便，調(diào)峰性能好，有利于平衡負(fù)荷。投資小、見效快。降低、延緩大型集中發(fā)電廠與輸配電系統(tǒng)投資，防止大型發(fā)電廠建設(shè)投資風(fēng)險。降低傳輸損耗。第23頁24分布式發(fā)電發(fā)展美國法律要求各電力企業(yè)必須接收用戶小型能源系統(tǒng)年，丹麥分布式發(fā)電裝機容量到達(dá)總裝機容量53%，芬蘭、德國、荷蘭、捷克等國在38%以上。我國分布式發(fā)電發(fā)展相對滯后。初頒布了“可再生能源法”，將極大地促進(jìn)分布式發(fā)電在我國發(fā)展。成本過高是制約分布式發(fā)電（主要是可再生能源發(fā)電）發(fā)展主要原因第24頁25分布式電源并網(wǎng)方式DG接入變電站母線DG接

12、入配電線路第25頁26分布式電源并網(wǎng)技術(shù)問題/1電壓問題DG啟停影響DG供電間歇性影響第26頁27分布式電源并網(wǎng)技術(shù)問題/2繼電保護(hù)問題引發(fā)線路保護(hù)誤動或拒動影響備自投DG供電殘壓影響電壓檢測非同期合閘危害DG安全主網(wǎng)脫離形成運行孤島，危害系統(tǒng)運行。發(fā)電量與負(fù)荷不平衡，供電質(zhì)量沒有確保。影響故障熄弧不一樣期合閘沖擊電流危害DG安全孤島部分系統(tǒng)失去接地中性點，存在過電壓隱患。DG并網(wǎng)必須裝設(shè)孤島保護(hù)：可利用頻率、電壓、電壓相位改變檢測孤島。第27頁28分布式電源并網(wǎng)技術(shù)問題/3DG供電電流抬高M(jìn)點電壓，使保護(hù)感受到電流降低，可能造成其拒動。相鄰線路故障時，DG提供短路電流可能造成保護(hù)誤動。分布式

13、電源造成保護(hù)不正確動作第28頁29分布式電源并網(wǎng)技術(shù)問題/4B1B2B4B5110 kV220 kVSubstationB3CB1CB2孤島DGB7B6孤島運行示意圖第29頁30分布式電源并網(wǎng)技術(shù)問題/5短路電流增加可能超出線路設(shè)計熱穩(wěn)定容量可能超出斷路器設(shè)計折斷容量電能質(zhì)量問題分布式電源投切引發(fā)暫態(tài)電壓改變諧波分布式發(fā)電間歇性輸出影響穩(wěn)定問題普通不會對系統(tǒng)穩(wěn)定造成影響電力系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定事故時，頻率下降使分布式電源斷開會造成事故惡化。第30頁31分布式電源并網(wǎng)技術(shù)問題/6對電網(wǎng)規(guī)劃影響難以掌握DG裝機情況，對負(fù)荷增加進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測。對電網(wǎng)運行管理影響DG發(fā)電間歇性給發(fā)供平衡帶來困難調(diào)度管理、時尚

14、控制愈加復(fù)雜配電設(shè)施停電檢修安排困難對電網(wǎng)經(jīng)營影響怎樣分擔(dān)并網(wǎng)成本？DG造成主網(wǎng)少供電，怎樣消化建設(shè)成本？第31頁32DER“即接即忘”式并網(wǎng)當(dāng)前，DER接入采取“Connect and forget(即接即忘)”標(biāo)準(zhǔn)將DER看成“負(fù)負(fù)荷”，電網(wǎng)規(guī)劃時不考慮其影響。對電壓分布、短路容量、繼電保護(hù)、電能質(zhì)量無實質(zhì)性影響不改變現(xiàn)有保護(hù)控制、運行管理方式并網(wǎng)技術(shù)要求接入容量作出限制，如不超出最大負(fù)荷10%。DER配置孤島保護(hù)注入諧波不超標(biāo)第32頁33有源網(wǎng)絡(luò)指分布式電源大量應(yīng)用、深度滲透配電網(wǎng)DG對系統(tǒng)規(guī)劃、保護(hù)控制與運行影響不能忽略采取主動接入標(biāo)準(zhǔn)，不硬性限制DG容量以有利于可再生能源足額上網(wǎng)、節(jié)

15、約整體投資為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計能夠考慮DG備用作用需要采取技術(shù)辦法自動電壓控制時尚控制短路電流限制繼電保護(hù)辦法需求側(cè)管理辦法第33頁34微網(wǎng)技術(shù)/1微網(wǎng)（Micro Grid）：指接有分布式電源配電子系統(tǒng)，可在主網(wǎng)脫離后孤立運行，維持全部或部分主要用電設(shè)備供電。微網(wǎng)是一個預(yù)先設(shè)計好孤島，能夠在主網(wǎng)脫離后正常運行。第34頁35微網(wǎng)技術(shù)/2主網(wǎng)側(cè)微網(wǎng)示例第35頁36微網(wǎng)技術(shù)/3微網(wǎng)很好地處理了DER大量接入與不改變配電網(wǎng)現(xiàn)有保護(hù)控制方式之間矛盾。僅在PCC點與大電網(wǎng)連接，防止了多個DER與大電網(wǎng)直接連接。微網(wǎng)中DER主要用于區(qū)域內(nèi)部負(fù)荷供電，不向外輸送或輸送很小功率，使得大電網(wǎng)能夠不考慮其功率輸出影

16、響，繼續(xù)采取“既接既忘”并網(wǎng)方法。微網(wǎng)作用提升供電可靠性更加好地發(fā)揮分布式電源（分布式發(fā)電與儲能裝置）作用更加好地進(jìn)行需求側(cè)管理第36頁37配電自動化及其與智能配電網(wǎng)關(guān)系第37頁38配電自動化（DA-Distribution Automation)指利用當(dāng)代計算機、微電子、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行監(jiān)控及管理自動化、信息化，以確保配電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，提升供電質(zhì)量及生產(chǎn)管理效率。配電自動化是關(guān)于當(dāng)代信息技術(shù)在配電網(wǎng)監(jiān)控與管理中應(yīng)用技術(shù)配電自動化定義第38頁39DA技術(shù)內(nèi)容（廣義）變電站(35/110kV)自動化/調(diào)度自動化（EMS）配電網(wǎng)（中低壓電網(wǎng)）自動化運行自動化：配電SCADA、配網(wǎng)（

17、饋線）自動化。管理自動化：設(shè)備管理、檢修管理、停電管理、工作票管理用戶自動化：自動讀表（AMR）客戶信息系統(tǒng)（CIS）電話呼叫管理（Trouble Call Management,TCM)第39頁40通常意義上DA技術(shù)內(nèi)容配電網(wǎng)（中低壓電網(wǎng)）自動化配電網(wǎng)運行自動化：SCADA、FA配電網(wǎng)管理自動化：配電GIS用戶自動化自動抄表：AMR用電管理：CIS電話投訴：TCM第40頁41配電自動化系統(tǒng)饋線自動化用戶自動化WAN變電所自動化TCM配電GIS供電企業(yè)信息集成SCADA/DADA系統(tǒng)SCADA/EMSCISAMR第41頁42SDG vs. DA /1SDG與DA共同點：都以當(dāng)代測控、通信與信息

18、技術(shù)為伎倆智能電網(wǎng)涵蓋配電自動化全部功效智能電網(wǎng)含有配電自動化全部作用第42頁43SDG vs. DA /2SDG不一樣之處：支持DER大量接入、深度滲透自動抄表（AMR）發(fā)展為智能讀表技術(shù)，即高級量測體系（AMI）。包含微網(wǎng)技術(shù)強調(diào)系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)化與開放性，實現(xiàn)自動化與信息系統(tǒng)深度融合、有效集成。包含一次技術(shù)定制電力/DFACTS故障電流限制器要求一次、二次系統(tǒng)協(xié)調(diào)采取愈加靈活（如網(wǎng)格式）結(jié)構(gòu)，愈加好地支持自愈功效。利用高級量測與自動化技術(shù)，提升設(shè)備容量利用率，降低一次投資。第43頁44SDG vs. DA /3DASADSCADACISFA配電GISSDGAMRAMI故障電流限制技術(shù)家庭自動化DSM分布式電源并網(wǎng)控制定制電力/DFACTS虛擬發(fā)電廠/VPPMicro Grid配電快速仿真模擬/D-FSM第44頁45高級配電自動化（ADA）定義 高級配電自動化（ADA，Advanced Distribution Automation)是配電網(wǎng)革命性管理與控制方法。它實現(xiàn)