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我国配电网自愈技术及其整体架构

来源:中国设备工程 作者:王仓儒
发布于:2021-05-08 共3557字

  摘    要: 停电现象将给居民生活、工厂生产带来较大危害,因此,为提高供电可靠性,电力产业应将配电网络进行持续优化,本文以自愈技术为例,分析配电自动化技术、智能微网技术的应用成效,确保配电网络在故障发生时,可以迅速恢复供电。本文首先分析配电网络的自愈概念,其次,结合两项自愈技术来讨论配电故障的快速解决办法;最后,分析自愈技术其架构组成,充分展示配电网在智能发展下的自愈技术体系。

  关键词: 配电网; 智能配电; 智能微网技术; 自愈技术;

  电力系统在其运营期间,应将供电稳定性作为其运营效果的评价指标,我国每年因停电而造成的经济损失可达数千亿元,因此,配电网络需要进行优化调整,改善电力用户服务体验,提高用电效益。据统计,超九成停电原因是配电网终端引发,而因故障导致的配电网电力中断比例则约为三成,所以,研发、推广配电网的自愈技术,能有效提升供电可靠性,避免用电用户损失。为提升配电网建设水平,将智能化、自动化等技术与供电技术相结合,可以有效建设良好的输配电网络。

  1 、配电网的自愈概念

  配电网络自愈这一概念最早出自1999年,由美国电能研究计划中提出,随后智能电网及现代电网都将自愈技术作为其重要发展目标,各国为尽早实现较高供电质量目标,投入自愈技术的研究中,由此便可推动电力产业更快速、更完善实现配电网高效运营目标。智能电网各项技术中,自愈理念是重要的研究方向,为确保电网稳定运行,应不断优化自愈技术的实际应用效果,以此来提升供电质量。
 

我国配电网自愈技术及其整体架构
 

  电网自愈技术主要内容是在电网运行状态中瞬时诊断现存问题,进而利用评估、处理等方式,减少或避免人为干预,使配电网络恢复正常运行状态。因此,监控技术、故障处理技术都是自愈技术的有机组成部分,通过不间断的在线诊断,及时发现当前配电网络中的故障,以此针对性地调整故障隐患,消除停电危害。当配电网络中发生故障,较大概率引发停电危害,采用自愈技术,便可以快速发现并隔离故障,采用配电网相关自动化技术来对线路、设备进行自我恢复,以此提升供电稳定性。

  2 、配电网的自愈技术

  2.1 、配电自动化技术

  配电网为对各级线路、设备进行良好的管理控制,采用自动化技术,可以为电能系统的正常运行,提供较稳定保障,同时,该技术还能为电能系统对配电过程中的智能化分配进行有效支持,自动化技术是配电网络运行的核心技术类型。配电自动化技术其综合性很强,因为其体系庞大,将电力产业在配电运行期间的各项功能数据都进行了有效的控制,以此来帮助配电网络能在未来发展中具备更强势的应用成效,也正是由于该技术能将各类技术及功能进行有效整合,所以,自愈技术对该项技术的应用不可或缺。

  配电自动化技术,有其应用特征。首先,该技术能接入DER,并且可以和配电网的各项应用功能进行有机集成,所以可将配电网络中的各项功能进行统一整合,实现较高控制效果,比如,当对柔性配电相关设备进行控制时,能充分协调各类设备进行稳定运行。其次,自愈技术需要进行实时在线监控,而自动化技术可以在有源配电网使用中满足较好的监控需求,并且能为整体自愈系统提供实时的故障数据,借助仿真分析软件的数据导出,帮助配电网作业人员尽快做出决策,借助软件实现无缝自愈目标。再次,自动化技术能为分布智能控制提供支持,并且可以帮助整个配电网系统具备较强的可拓展性,所以,这便为自愈技术提供了充足的自动化开放基础。最后,各类自动化系统内部,其集成方式是无缝衔接的,由此便可为信息的传递进行高度化的共享操作,促进系统功能进行有效的深度结合,从而保证用户的用电服务落实到自动化系统中,完善供电质量。

  整体来看,配电自动化技术能将监测、控制等功能进行统一整合,由此便可提高用户服务质量,还可以在不断的内部控制下减少配电系统的运行成本,由此可知,该技术可在开放式的通信体系、柔性的电力体系中,充分支持配电网络智能化建设目标落实,为自愈技术提供较稳固、强势的基础技术支持。

  2.2 、智能微网技术

  借助电力电子、分布式发电及新型发电、储能等技术,可以帮助配电网络更好落实自愈技术。将分别是发电的各个单元进行设计集成,并结合负荷,以此作为全新的独立系统,通过此种方式,帮助用户进行电能、热能的维持,该种方式是自愈技术的重要应用基础。经过合理控制,微网能实现较高的并网运行效率,并可以在一定操作下完成脱离主电网而去独立运行的操作,以上两种运行模式是智能微网技术的主要运行方式,在对两种模式进行切换时,可实现无缝转换,以此保证自愈技术的稳定性。

  微网做以智能化运行即为智能微网技术的核心内涵,通过将先进的电力技术和通信技术进行整合,能让整个自愈技术借助计算机操作、控制微网的各项设备,以此实现功能模式的转化,当微网具备较高应用功能时,则自愈技术可进一步完善其控制性能上的精准程度。不过,现阶段微网运行中仍存在部分技术难题,比如,电力技术和其余技术的相互配合效果、能源体系的开发等,当将问题充分解决,便能将能源、经济,乃至环境进行更高效阶段的融合发展,促进自愈技术不断提升其应用成效。智能微网在整体分析看来,其本质是信息集成后的微型智能化系统,它的信息交互能力较强,以此便可完善自愈技术的信息系统缺憾。

  3 、自愈技术整体架构

  3.1、 自愈功能架构

  从功能上分析,自愈技术其系统构成中具备三个主要应用功能,其一为优化运行,其二为监测发现故障,其三为消除故障并恢复配电。根据功能划分并分析,可以设计出自愈功能的完整体系。

  正常运行状态下,自愈系统可以根据决策机构的功能,为配电网络进行充分优化及控制,促进自愈的各项完整功能可保持高效运行,此时,通信系统可以接入该流程,为计算机决策提供实时的运行状况分析。故障隐患存在时,决策机构可借助充足信息来进行决策处理,以便顺利解决当前存在故障危害,但决策机构不能直接消除隐患,而是再次经由通信系统来把决策信息上传至上层机构,借由机构处理后,再由通信系统向下传递具体的处理操作,由此便可以完成故障清除流程。自愈体系下的控制系统包括配电网络中的一次及二次系统,因此,自愈技术所涉及的管理领域较多,且规模巨大,所以借助各项辅助系统,如调度系统、测量装置、控制系统等,在各系统协调运作下,才能保证配电网络能展示出较高的智能化应用水平,促进自愈技术健康发展。

  3.2 、自愈硬件架构

  数据采集系统。自愈技术各系统功能需要硬件设备支持,在下游系统的硬件组成中,数据采集系统相关硬件组成能帮助数据进行充分分析,该步骤中的采集装置需要借助传感器、电气设备、监测设备等硬件设备进行支持,从而更好地获得一手数据,并且可以将数据实时传递到主交换机中,最终落实自愈控制操作。

  自愈控制系统。在数据采集并传递到自愈控制系统后,该系统可以正常工作,以此来将数据信息加以整理、处理,全面分析结束后再呈递到下一技术流程中。该系统下包括SCADA、自愈控制、数据库等三类服务器,主要是分析预防性自愈手段及校正性手段,由此判断出科学、合理的自愈方式,加快自愈落实速度。

  人工控制系统。自愈控制分析得到的数据结果,需要借助主交换机设备将数据传送至调度员和自愈控制的工作站,当人工调度对此隐患数据做出反馈后,还需要将反馈结果在人为干预形势下,做分析操作。当遇到棘手故障及特殊情况时,人工调度还应对此进行及时支持援助,确保自愈控制流程完善。

  通信设计系统。人工控制系统结束工作后,可将分析结果传送到通信子系统中,借助通信技术设计方案,继而把分析结果传送至网络服务器、保护执行装置中,促进服务器与电网系统进行交流。配电网借助有效的通信手段,将控制中心的控制命令准确地传送到远方终端单元,同时,将远方设备的运营状况的数据信息收集到控制中心。

  维护开发系统。借助维护开发系统,能够将服务器的整体系统进行有效维护,并且通过更新升级操作,使自愈系统能充分保持运行上的可靠性。凭维护开发系统,还将为自愈控制相关功能提供增添、剔除作用,以此将自愈体系下的各类冗余、失效部分清除,维持自愈性能的较高水平发挥。

  4 、结语

  综上所述,自愈技术在智能配电网络中能取得较高应用成效,随着信息、通信等技术发展,自愈技术也逐步完善,我国为提升用电用户的使用稳定性,未来将会使自愈技术具备无缝自愈的控制能力,由此提高用电效益。通过数据采集、自愈控制、人工控制、通信设计、维护开发等硬件架构系统,可持续优化自愈功能架构,促进自愈技术逐步提高其自动化、智能化水平,从而建设稳定的配电网络系统,减少停电时间。

  参考文献

  [1]曹宏宇.提高供电可靠性视角下的智能配电网自愈控制技术研究[J].无线互联科技,2020,17(15):161-162.
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  [3]陈静,尚复元,李兴明.配电网自愈技术研究[J].通讯世界,2019,26(11):255-256.

作者单位:广东电网有限责任公司珠海供电局
原文出处:王仓儒.配电网自愈技术分析探讨[J].中国设备工程,2021(08):194-195.
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