分布式智能和储能技术在智能配电网中的研究与应用

19171925193319371940195419561956195919901990198219421975S&C——不断革新的历史1996199720022000200620072010S&C——不断革新的历史2011电力系统智能化•智能电网—具有学习、理解能力，清楚知道目的及如何根据实时情况进行决策—整体规划能力强—根据实时情况，设定不同的目的—所有动作都是积极主动的，不需人为干预智能电网的“智能”体现在可观测、可控制、分布式智能、高级分析、自适应、自愈等方面分布式智能系统•基本概念在逻辑上或物理上分散的智能系统并行地、相互协作地实现问题求解•特点—分布的，既没有全局控制，也没有全局的数据存储—各个求解机构由计算机网络互连，对通信要求高—系统中诸机构能够相互协作，来求解单个机构难以解决，甚至不能解决的任务集中式智能系统分布式智能系统分布式智能系统基本特征•不需要专门设立主站系统•P2P对等通信系统•高度智能化的配电终端•就地迅速隔离故障，可在几秒钟之内完成系统重构•支持接入新能源•可处理系统多重故障•任何设备的设置均不需要考虑未来一次系统的变化注意：分布式智能系统和就地型FA的关系！分布式智能属于就地型FA，但就地型FA不一定是分布式智能分布式智能是智能电网重要技术之一！IntelliTeamSGIntelliTeam®SG智能配电网络重构系统——具有超强自愈能力的智能配电产品•真正意义上的分布式智能系统•15年应的成功运行经验•广泛用于世界各地的配网IntelliTeamSG——完整的智能配电网络IntelliRupter智能脉冲式重合器电能储存系统LAN/WAN通信网络非S&C设备接入变电站出线断路器接入环网柜负荷开关SCADA/EMS/DMS新能源GIS地理信息系统IntelliTEAMSGSpeedNetIntelliComWANIntelliTeamSGIntelliTeamSG基本功能自动分段故障发生后，迅速地隔离故障点自动分段功能不依赖于通信系统，但是需要与变电站出线断路器保护配合好自动重构向尽可能多的线路段恢复供电重构过程中若有多个备用电源，可以设定优先转供顺序。另外，不会出现因重构引起的过负荷返回正常运方故障排除后，可自动或手动使系统返回至正常运行方式。此功能可选IntelliTeamSG重要特征——快速自愈功能具有“快速自愈”和“专家自愈”两种重构模式快速自愈系统发生故障后，能够迅速就地隔离故障点，恢复非故障线路段的供电。减少了不必要的开关动作，大大减少了系统自愈所需的时间（可在10秒之内）专家自愈在故障点被隔离后，而备用电源没有足够的转供能力，则进入“专家自愈”模式具体说明请见以下的案例案例——快速自愈组160A组370A组430A组540A组660A100AMax350AMax400AMax120A0A0AN.O.N.O.组2120A260AN.O.IR3IR9IR2IR7IR8IR6IR4IR1IR5变电站2变电站4变电站1变电站3系统正常运行方式Max：最大允许负荷组160A组370A组430A组540A组660A100AMax350AMax400AMax变电站3出线在变电站出线端永久相间故障，出线断路器跳闸，重合不成，再次跳闸并闭锁120A0A0AN.O.N.O.组2120A0AN.O.IR3IR9IR2IR7IR8IR6IR4IR1IR5变电站2变电站4变电站1变电站3案例——快速自愈组160A组370A组430A组540A组660A100AMax350AMax400AMaxIR5检测到失压，立即启动进入“快速自愈”模式120A0A0AN.O.N.O.组2120A0AN.O.IR3IR9IR2IR7IR8IR6IR4IR1IR5变电站2变电站4变电站1变电站3案例——快速自愈组160A组370A组430A组540A组660A100AMax350AMax400AMaxIR5分闸120A0A0AN.O.N.O.组2120A0AN.O.IR3IR9IR2IR7IR8IR6IR4IR1IR5变电站2变电站4变电站1变电站3案例——快速自愈组160A组370A组430A组540A组660A100AMax350AMax400AMaxIR8合闸重构结束120A260A0AN.O.N.O.组2120A0AN.O.IR3IR9IR2IR7IR8IR6IR4IR1IR5变电站2变电站4变电站1变电站3案例——快速自愈IntelliTeamSG重要特征二—方便快捷的保护配置软件IntelliTeamSGDesigner设计软件配网保护的合理配置一直困扰着配电专家定值整定画出系统的单线图设定少量必须的基本参数形成定值传至现场各设备RepeaterRadioLaptopComputerIntelliRupterIR#3IntelliRupterIR#2IntelliRupterIR#1IntelliTeamSG重要特征三——重构后的负荷管理在“系统重构”后到“返回正常运行方式”这段时间内，若系统出现过负荷，IntelliTeamSG可根据设定值执行以下的任一操作•直接切除多余的负荷，用户可预先设定切负荷的优先顺序•不允许切除负荷，将多余的负荷切至其它具有足够转供能力的备用电源上，在转供过程中可设允许系统短时合环或不允许系统合环•先尽量转移多余的负荷，若还不能消除过负荷再切除多余的负荷IntelliTeamSG重要特征四——现场自动测试SAT•测试目的—检验系统二次参数设置是否正确、合理—检验系统一次设备是否可靠—检验通信系统是否正常—了解故障时系统重构时间•测试基本条件—装有“现场自动测试管理”软件的电脑一台—现场一二次设备均设为正常运行状态—通信系统正常运行通过SAT管理软件模拟系统各种类型的故障，在软件窗口中显示详细动作情况IntelliTeamSG重要特征五——事件即时回放在设计软件窗口中回放整个事件的动作过程，在一个文件中形成完整的故障报告大大简化了故障发生后的判断和分析过程IntelliTeamSG重要特征六——借助通信加强保护配合故障发生，IR2、IR3和IR4过流保护可能都会启动，靠近故障点的IR4向IR3,IR3向IR2发过流保护延时动作命令。IntelliTeamSG重要特征七——新的正常运行方式若一次接线系统的正常运行方式有所改变，仅需进行以下的操作：在IntelliTeamDesigner设计软件窗口中画出新的正常运行方式下的系统单线图;通过通信系统，将IntelliTeamDesigner设计软件与系统中的任一设备连接起来;根据IntelliTeamDesigner设计软件的提示逐一完成系统所有设备的配置其它应用—孤岛效应用于接有电能储存系统的配电系统IntelliRupter智能脉冲式重合器配电领域内极具革命性创新的智能保护产品设计先进精确的传感系统、一二次一体式结构;独特的脉冲关合技术，用户可根据需要设定脉冲检测次数;和间隔触头合分一次仅3-8ms;WiFi、GPS、光纤或无线;切除故障总时间不超过35ms;安全性高，高度智能化系统;现场直接吊装，无任何外接部件，完全免维护3,0004,0006,0008,00010,000-1,000,0002,000,0003,000,0004,000,0005,000,0006,000,000AvailableFaultCurrent(amps)ConventionalReclosingPulseClosing注入的能量对比示意图脉冲关合•电源侧电压特定相位角(118度)关合•快速的合-分操作,注入能量小:脉冲时间为3~8ms•脉冲关合操作始终有一个合-分操作:分析脉冲信号,然后判断故障。将脉冲信号发出后的返还数据与数据模型库中已存4万次试验结果状况比较，确认是否有故障。不同合闸角度下的脉冲比较——90°不同合闸角度下的脉冲比较——0°不同合闸角度下的脉冲比较——118°脉冲关合--AB相间永久故障Test1Test2InitialTrip电源侧电压118度角时合闸，3-8ms内分闸。PhaseC(A)PhaseB(A)PhaseA(A)非故障电流脉冲Fault-Pulses故障电流脉冲可排除励磁涌流Time(s)普通重合器VSS&C脉冲式重合器普通重合器通过重合闸测试—引发其他故障巨大的系统冲击故障穿越变压器相连的周边线路电压暂降保护难以配合脉冲式重合器通过脉冲关合测试注入能量2%无系统冲击无故障穿越变压器相连的周边线路无电压暂降脉冲探寻解决了配合问题消除普通重合器在重合于永久故障时产生的负面影响：电压暂降、机械应力、热应力和设备损坏电压/电流传感器和真空灭弧室电源模块通信模块保护和控制模块手动操作杆分相分合闸指示器避雷器强大的保护和控制功能相电流保护（可带方向）、零序电流保护，设有正序元件、电流速断和定时限元件;过流方向闭锁;过压和失压;系统频率高和频率低;三相不平衡;同步检测;躲涌流;配置、监控方便地面柜式柱上紧凑式柱上直立式安装方式电流/电压传感器整体式储能操动机构手动操作拉环失电时,可进行手动操作Cypoxy绝缘子密封SF6灭弧室分合闸指示器Scada-MateTMCX智能负荷开关Scada-MateCXSF6负荷开关显著特点全密封的SF6灭弧室,SF6正含量少（0.027kg）、压力低（0.055Mpa），无SF6泄露现象，无需监视SF6压力。即使发生SF6泄漏，零表压下，开关仍可正常运行，开断有限次数的负荷电流;可根据需要选择整体式电流/电压传感器的位置和数量，电压传感器还可为与其配套的控制单元提供电源;安装简易，可根据现场需要提供多种安装方式，如：直立式、层叠式等;整体式结构，无需多余的零配件，结构紧凑，节约空间、整洁美观，实现真正的免维护;层叠式安装紧凑式安装直立式安装安装方式较大规模储能系统储能技术的应用储能技术是智能电网技术的重要组成部分之一，可以有效解决用电矛盾，提高电网安全性和供电可靠性，支持新能源的发展钠硫蓄电池储能系统小区储能系统S&CS&C智能电网储能系统解决方案智能电网电能储存管理系统(SMS)(1MW/1.25MVAto4MW/5MVA+更大容量–钠硫蓄电池)智能电网小区储能系统(CES)(25kVA)SMS控制电网和储能设备之间的接口，是快速反应的自动控制系统•大容量(1MVA-12.5MVA)、高效率•全数字控制系统，安全可靠•可用于系统调峰、频率控制、无功管理和新能源并网管理•优化新能源接入电网•孤岛效应•可从SCADA系统远方控制智能电网电能储存管理系统(SMS)SMS部分客户列表•西弗吉尼亚州Charleston,WV(1MW)•俄亥俄州Bluffton,(2MW)•西弗吉尼亚州Milton/BallsGap(2MW)•印第安纳州Churubusco(2MW)•明尼苏达州Luverne(1MW)•德克萨斯普雷西迪奥(4MW)•加利福尼亚圣何塞(4MW)•加利福尼亚州都柏林(2MW)•英国设得兰群岛(1MW)•加利福尼亚州Solano县(2MW)•澳大利亚悉尼(1MW)……•装在用户侧，免维护;•容量为25kW;•效率大于85%;•可远方控制;•储能设备为即插式锂离子蓄电池;•体积小，1270mmX864mmX787mm;•重量轻，340kg;智能电网小区储能系统(CES)