摘要:电力资源是现代社会必不可缺的能源,对社会生产与国家发展产生着巨大影响。在电力供应链中,配电网作为供应链末端直接连接着千家万户,为广大用户供应电能。近年来,用户对配电网的供电需求不断增大,智能配电网的研究与发展成为新时代的发展方向。
关键词:电力物联网;配电自动化;未来发展模式
智能配电网在国外经过了几十年的发展,已经成为电网现代化管理的重要环节,在提升用户服务质量与企业经济中占据重要地位。在我国,智能配电网仍处于建设阶段,如何建立智能配电网,如何提高智能电网配电技术,推动配电网高效且经济运行,成为我国研究重点。
一、泛在电力物联网下的配电自动化的应用
1.用户无感知电源切换。通过物联网和边缘计算技术,将配电室内的电气量测值、高压开关柜保护信号等接入智能配变终端,综合分析外线双电源运行情况及室内设备运行状态。当单侧电源发生故障停电时,通过终端的就地研判,应用供电“自愈”策略,实现电源自主切换。实现方式。基于配电室双电源进线的条件,应用新兴的无感知调电技术,实现45毫秒内电源快速切换,真正实现用户无感知。在智能配变终端中融合故障失电研判和电源切换APP,故障状态下通过边缘计算就地研判,一方面判断故障点并不存在于配电室内设备及低压线路上,另一方面根据故障“自愈”策略,自动编制高压侧开关变位顺序控制表,遥控执行电源切换命令,实现母联及进线开关状态快速转换,并向配电自动化主站上送执行结果。
2.检修作业一键顺控。以智能配变终端对室内高低压开关的就地控制为基础,通过固化的操作策略,实现对设备检修操作的顺序化操作,极大压缩操作时间。通过各类电压电流数据及开关量变化,辅助研判操作是否到位、作业范围是否
带电,并授权设备柜门开启,实现作业安全的深度管控。实现方式。深化高、低压开关控制功能应用,根据检修作业需求,在智能配变终端内固化多种停送电操作策略。检测数据接入智能配变终端,就地分析设备异常,推送告警信息,结合供服系统主动运维管理功能,及时消除缺陷隐患,通过检测数据的变化,辅助研判运检成效,形成运检全过程闭环管控。在配电室部署上海交大自主研发的局放在线监测装置,全面采集设备温度和局放水平数据,局放研判模型全部以独立APP 的形式部署在智能配变终端内,就地分析室内设备整体运行情况。异常情况推送主站,转发供服系统派发的主动运检任务单,现场落实处置缺陷隐患,并通过消缺前后的数据比较,自动研判消缺成效,形成主动运维闭环管控模式。
3.台区电压质量智能控制。应用有载调压功能的配变,控制信号与无功补偿装置运行信号同时接入智能配变终端。终端通过对台区各节点电压的检测,综合分析配变档位调整和电容器投切策略,控制相应设备的运行变化,实现台区电压水平的就地控制。实现方式采用具备有载调压、铁芯及绕组内嵌测温、顶吸式冷却等功能的干式变,测量及控制信号全部接入智能配变终端。终端根据配变出口、低压线路节点和用户末端电压变化,结合内置APP 的调整优化策略,分析电容器与配变档位调整的最优方式,就地自主控制变压器档位调节和电容器精细投切,实现台区电压质量实时优化的目标。辅助根据干变内部温度变化,控制风机启停。解决以往人工调节档位造成的调节不及时、频繁停电等问题,实现干变智能化运行。
4.低压故障主动抢修技术路线。采集表箱开关的实时电流电压数据及表后开关分合状态,实时推送至智能配变终端。
终端通过低压线路开关、表箱总开关及表后开关状态比对,及时获知停电事件及精准停电范围,研判结果一方面用于故障自愈,另一方面用于预警停电事件。尤其是针对单户停电事件,主动告知至抢修责任人员,电话核实用户停电原因,指导用户进行复电操作,提高配网服务质量和效率。实现方式在表箱安装采集终端,采集表箱总开关的电流、电压数据和分合状态以及表箱内每个表后开关的分合状态。当表后开关状态发生变化时,采集终端主动上送至智能配变终端,终端通过与相应表箱总开关的电流、电压及分合状态比对分析,研判是否为单一用户户内故障或表箱开关跳闸故障。研判结果推送至运维人员,总开关故障到场处置,表后开关故障优先电话告知并指导用户进行检查操作,根据情况判断是否到场提供帮助。辅助可对用户投诉原因、故障报修原因进行深度分析定责。
二、未来发展模式
1.智能传感及智能终端技术。要想发展泛在电力物联网,首先要掌握智能传感和智能终端技术。然而,智能传感和智能终端技术的实现基于大数据,所以数据采集和共享技术是发展电力物联网尤为重要的一环。众所周知,现在电网设备采购于不同厂家,设备各异,多套电力系统无法共享,采集数据较少,无法实时反馈技术问题。而基于智能传感及智能终端技术可以很好地解决这一难题,其中数据采集组件用于对电网的多个不同的设备进行各项电网数据的采集;数据分析组件用于通过智能配变终端对采集的电网数据进行统计分析,得到分析结果;决策控制组件用于根据分析结果,通过深度学习网络对电网进行控制。
2.一体化通信网络技术。从技术发展上看,网络通信先后经历了模拟、数字、互联网和移动互联网这几个阶段,而电力物联网就是将电力网络和I T 结合起来,实时采集传输数据,并进行集中分析和处理,是一种更可靠、更安全的通信手段。所以要想更好地实现电力物联网,就必须对通信需求提出高标准的要求,采用合理的协议和标准,解决好从发电、输电、变电、配电、调度等各个环节的数据传输,使得电力通信网能满足电力物联网的建设需求。
3.人工智能技术。智能电网将电力网络和I T 有机结合,利用传感器实现数据实时采集、处理,通过I T 手段监控、分析和统计这些数据,贯穿发电、输电、配电、用电、调度和通信全过程,从而对电网进行智能和自动化的控制[2]。智能发电是在发电侧进行控制,以自动化、数字化、信息化为基础,以大数据、物联网、云计算等为平台,综合智能传感技术、智能控制技术、智能管理和决策等技术,形成一种自适应、自恢复、自组织的智能发电模式,从而实现低碳高效的生产目标。智能输电主要涉及的是输电线路状态监测技术,该技术可以准确掌握所有输电线路的运行工况并加以实时监控。还包含决策分析和G I S 等平台,强调的是阻塞管理和降低大规模停运风险。智能变电站分为过程层、间隔层和站控层,过程层的一次设备为智能化设备,采用电子式或光电式互感器,站控层高度集成,三层之间通过光纤以太网传输信号。智能配电主要是通过数据化改造,把需要监控的用电设备、配电线路全部用传感器或通信的方式抓取其开关状态、运行时电流、电压、温度等信息,便于监控分析,从而实现配电自动化,建立以馈线自动化为主的实时应用系统。
智能电网的配电自动化建设,不仅能够有效节约电力资源,保护生态环境,还能够保障电力系统的稳定运行,提高电力企业的经济效益。总之,我国能源互联网发展要始终坚持坚强并重,使得泛在电力物联网与智能电网相互促进,共同发展。
参考文献:
[1] 汪洋,苏斌,赵宏波. 电力物联网的理念和发展趋势[J].电信科学,2018(S3):9-14.
[2]倪旻. 数据采集、传输与安全是支撑泛在电力物联网发展的关键技术[N]. 国家电网报,2019-05-09(003).
[3]胡畔,周鲲鹏,王作维,等. 泛在电力物联网发展建议及关键技术展望[J]. 湖北电力,2019,43(1):1-9.