智能配电网概述

1智能配电网概述2智能配电网（SDG，SmartDistributionGrid）是智能电网的重要组成部分智能电网=智能输电网+智能配电网智能电网与传统电网的区别在配电网上表现的更为明显3发展智能电网应把配电网作为重点配电网直接面向用户，是控制、保证用户供电质量的关键环节。目前用户停电95%以上是由配电系统原因引起的电网有一半的损耗发生在配电网分布式电源主要影响配电网的运行与控制目前配电网的自动化、智能化程度远低于输电网4智能配电网的特征/1更高的供电可靠性具有自愈（故障重构）功能，最大程度地减少电网故障对用户的影响。在主网停电时，应用分布式电源微网（MicroGrid）保障重要用户的供电。更高的电能质量实现电压、无功的优化控制，保证电压合格率。实现敏感用电设备的不间断连续供电应用动态电压补偿器（DVR）保证线路故障与重合闸期间的供电应用固态断路器实现双路供电电源的“0”秒无缝切换5智能配电网的特征/2支持大量的分布式电源接入包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃料电池、小型燃气轮机等即插即用（PlugandPlay)支持用户能源管理（需求侧管理）支持智能读表以及与用户侧的双向通信支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更好地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点。支持用户自备分布式发电、储能装置并网支持电动车的接入选择低电价时段充电可在电价高时向电网送电。6智能配电网的特征/3能够提高电网资产利用率支持配电系统快速仿真、模拟合理控制潮流，提高系统容载比，充分利用系统容量。减少投资，减少设备折旧，使用户获得更廉价的电力。能够对配电网及其设备进行可视化管理实时采集电网及其设备运行数据提供潮流、负荷、设备状态监测、电能质量、故障位置、停电范围等实时信息解决配电网“盲管”问题实现配网设备管理、生产管理的自动化、信息化7智能配电网的主要技术内容/1配电网运行自动化配电SCADA:配电网监控，调度自动化。变电所自动化（SA）配网（馈线）自动化（FA）：中压电网监控、故障定位/隔离/自动恢复供电。虚拟发电厂（VPP，VirtualPowerPlant）：分布式电源（DER）调度管理配电网管理自动化配电GIS（地理信息系统）：设备管理、检修管理、停电管理（TroubleCall）、工作票管理8智能配电网的主要技术内容/2用户自动化高级量测体系（AMI，AdvancedMeteringInfrastructure)：支持双向通信、智能读表、用户能源管理（需求侧管理DSM）、家庭自动化客户信息系统（CIS）分布式电源并网控制有源网络（ActiveNetwork）微网技术（MicroGrid）9智能配电网的主要技术内容/3定制电力/DFACTS定制电力（Custompower)：应用电子电力设备实现电能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特定需求的电力。静止无功发生装置（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）、有源滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、固态断路器（SSCB）故障电流限制器超导故障电流限制器基于电力电子器件的故障电流限制器10SDGvs.DA/1智能配电网是以前配电自动化（DA，DistributionAutomation）技术的发展。配电自动化的定义：利用现代计算机、微电子、网络及通信技术，实现配电网的运行监控及管理的自动化、信息化，以保证配电网的安全经济运行，提高供电质量及生产管理效率。配电自动化是关于现代信息技术在配电网监控与管理中应用的技术11SDGvs.DA/2DA的技术内容：配电运行自动化：配电SCADA、变电所自动化、配网（馈线）自动化。配电管理自动化：配电GIS（设备管理、检修管理、停电管理、工作票管理）用户自动化：自动读表（AMR）、客户信息系统（CIS）12SDGvs.DA/3SDG与DA共同点：都以现代测控、通信与信息技术为手段智能电网涵盖配电自动化的所有功能智能电网具有配电自动化的所有作用13SDGvs.DA/4SDG与DA的不同之处：支持分布式电源的大量接入微网(计划孤岛）技术自动抄表（AMR）发展为智能读表技术，即高级量测体系（AMI）。更加强调系统接口的标准化与开放性包含一次技术定制电力/DFACTS故障电流限制器要求一次、二次系统的协调采用更加灵活的结构（如网格式结构），更好地支持自愈功能。14SDGvs.DA/5DASADSCADACISFA配电GISSDGAMRAMI故障电流限制技术家庭自动化DSM分布式电源并网控制定制电力/DFACTS虚拟发电厂/VPPMicroGrid配电快速仿真模拟/D-FSM15高级配电自动化技术16高级配电自动化（ADA）的定义高级配电自动化（ADA，AdvancedDistributionAutomation)是配电网革命性的管理与控制方法。它实现接有分布式电源的配电系统的全面控制与自动化，使系统的性能得到优化。--摘自美国电科院（EPRI）研究报告17高级配电自动化的技术内容ADA是智能电网中的配电自动化使用ADA这一名称是为了区别以前的DA（称为传统DA）ADA覆盖传统DA的技术内容：配电运行自动化配电管理自动化为更有针对性，ADA不再包括用户自动化（AMI/AMR）的内容。18ADAvs.DAADA是传统DA在智能电网中的发展ADA包含传统DA的配电网运行与管理自动化的功能与作用ADA的新发展主要体现在：支持分布式电源的调度管理：虚拟发电厂技术（VPP）系统接口、数据模型与通信服务的标准化与开放性采用IP通信，支持相关监控点（如相邻分段开关间、分段开关与母线间）实时数据交换。19高级配电自动化系统馈线自动化WAN变电所自动化配电GIS供电企业信息集成SCADA/FA/VPP20传统配电自动化系统馈线自动化用户自动化WAN变电所自动化AMR/CIS配电GIS供电企业信息集成SCADA/FA21ADA的关键技术IP通信网络配电网广域测控体系企业信息集成总线（UIB）虚拟发电厂技术（VPP）22IP通信网络基于TCP/IP协议，支持点对点对等实时通信开放式接口，终端设备即插即用。采用扩展的IEC61850标准，支持线路设备、DER、DFACTS等通信模型。组网技术光纤主干网：SDH、ATM、工业以太网WiMAX：无线宽带网络技术，适用于主干通信网络。ZigBee：短距离、低速率无线网络技术，适用于支线通信。主要技术难点：安全性问题标准化问题成本问题23配电网广域测控体系/1简称DWAMCI（DistributionWideAreaMonitoringandControlInfrastructure)功能实时采集配电网（变电站、线路开关、配变、DER）运行数据支持同步相量测量支持故障或扰动录波支持相关监控节点间（如相邻开关）实时数据交换与控制命令传输24配电网广域测控体系/2DWAMCI应用运行监视与控制，即传统SCADA应用。故障测距与定位，自动故障隔离与自动恢复供电。电压无功优化控制电能质量监视DFACTS控制分布式电源孤岛保护与控制分布式电源调度25AWAMCI应用示例—自动故障隔离FTU与上下游邻居交换故障检测信息，判断故障点位置。实现双电源手拉手环网当地快速故障定位、隔离与自动恢复供电双电源手拉手环网26AWAMCI应用示例—电压控制LAN/WAN变电站出线处AVC（自动调压装置）与分布式电源（DG）保护控制装置交换实时测量数据实现线路电压、无功的优化控制27AWAMCI应用示例—孤岛保护实时采集出线开关状态实时采集、比较母线与DG并网点（POCC）的电压相量。可以可靠地检测孤岛运行状态。在系统电压、频率扰动时不误动；孤岛运行状态下，在发电功率与负荷功率基本平衡，电压、频率变化较少时不拒动。28企业信息集成总线/2简称UIB（UtilityInformationBus）UIB目标各种自动化系统信息共享，解决自动化孤岛问题。实现各种自动化系统的有效集成作用避免重复投资便于管理与维护解决数据源不一致带来的管理混乱关键技术IEC61970/61968标准：通用信息模型（CIM）分布式计算机系统技术软件中间件技术29供电企业“自动化系统”传统集成方式企业信息集成总线/230基于企业信息集成总线（UIB）的自动化系统集成企业信息集成总线/231虚拟发电厂(VPP)技术将局域(如一个变电站供电范围内)分布式电源，看成一个合成的发电厂，进行积极有效地调度管理。VPP技术提供必要的系统接口与人机界面，使配电调度、DER业主对DER进行更为有效的管理与控制。VPP作用支持DER高渗透率接入（大量接入）提高DER效率更好地发挥DER削峰填谷的作用更好地进行配电网电压与无功控制32关于ADA/DA的推广应用/1ADA/DA是提高供电质量、提高配电网管理水平的重要技术手段实施ADA/DA的前提条件：用户对供电可靠性、电能质量有较高要求一次网架条件较好：环网供电、分段开关可电动操作管理基础较好目前，我国DA应用存在的问题：相当一部分系统达不到实用化要求自动化孤岛现象严重管理维护工作滞后33关于ADA/DA的推广应用/2我国开展ADA/DA工作的建议合理规划配网自动化系统，确保系统的可靠性、稳定性，确保SCADA监控、故障隔离两项基本功能正常运行。建设配电网IP通信网络，为最终建立广域测控体系，全面实现智能电网功能创造条件。设备与系统接口遵循IEC61970/61968/61850标准建设供电企业信息总线，实现自动化系统的有效集成。避免“管建不管用”。管理维护工作一定要跟上，要有组织与制度上的保证。34高级量测体系（AMI）35什么是AMI?AMI是一个使用智能电表通过多种通信介质，按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据的系统。AMI使用户由被动的电力消费者变为配电网运行控制的积极参与者根据电价变化、选择用电时间用户利用其分布式发电与储能装置参与削峰填谷AMI是传统AMR技术的新发展，属于用户自动化的内容。AMI是智能电网的基础设施国外许多供电企业把实施AMI作为建设智能电网的第一步36AMI系统的构成摘自B.CHydroLuanPeng博士的报告智能电表通信系统电表数据管理系统37AMIvs.AMRAMR收集用户用电量单向通信每月读取一次电度量AMI能够按需要收集各种用户用电数据，如有功/无功电度、有功/无功功率、电压、电流等。开放式双向通信支持实时电价支持家庭自动化控制家电启停与智能家电通信38AMI的作用更好地进行用户用电管理/需求侧管理实时电价（可将高峰用电减少5-15%）用电数据显示家电控制电动车充电支持用户分布式电源的即插即用光伏发电分布式储能装置停电检测改善客户服务用电数据查询网上购电、付费39集成分布式发电/储能系统40智能电表/1摘自：美国南加州爱迪生电力公司报告41智能电表/2是用户自动化智能终端功能数据采集开放式双向通信停电检测窃电检测家电控制与家庭用电自动化系统接口远程维护、升级42通信系统由非标专有通信系统向开放式的IP网络发展支持多种应用支持规模化应用，降低造价。混合广域通信系统（WAN）电力通信网+公共通信设施通信介质无线：无线宽带局域网WiFi，局域低速无线网络ZigBee。配电线路载波DLC43无线IP通信网示例摘自B.CHydroLuanPeng博士的报告44电表数据管理系统是AMI/AMR主站系统作用自动数据采集按需或预定日程（如凌晨）采集用电数据用电数据管理计费客户服务作为供电企业的原始数据采集系统为ADA、配电GIS、CIS等自动化系统提供数据45意大利ENEL公司AMI应用情况安装了3000万台电表（2002-2005）投资21亿欧元，每年节省运营成本4-5亿欧元。削峰300万千瓦负荷（最大负荷减少5%）