智能配電網(wǎng)教材

1、智能配電網(wǎng)目 錄contentsPART 01PART 01PART 02PART 02智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概 述01PART ONE智能配電網(wǎng)的概述1.1 國內(nèi)外智能電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀重點放在了配電側(cè)以及用電側(cè)，有意加快了可再生能源的發(fā)展，另外比較注重在商業(yè)運(yùn)營模式方面的創(chuàng)新以及對用戶用電服務(wù)質(zhì)量的提升。 根據(jù)自身國情，主要圍繞大規(guī)模開發(fā)太陽能等新能源，確保電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，構(gòu)建智能電網(wǎng)。 為了促進(jìn)太陽能、生物質(zhì)能等一大批可再生能源 發(fā)展和滿足負(fù)荷需要，主要把可再生能源和各種分布式電源的 接入以及二氧化碳排放等一系列環(huán)境問題作為關(guān)注的重點。全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)電網(wǎng)為基

2、礎(chǔ), 以信息化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領(lǐng)先的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)。配電網(wǎng)配電網(wǎng)美國歐洲日本中國 目前世界上各個國家針對本國的能源以及電網(wǎng)現(xiàn)狀制定了不盡相同的智能 電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)，重點基本都在配電側(cè)。1.2 智能配電網(wǎng)的概述 智能配電網(wǎng)是以傳統(tǒng)配電網(wǎng)為基礎(chǔ)逐步發(fā)展而來的，是在傳統(tǒng)的物理實體電網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，整合了眾多的高新技術(shù)(如高級傳感測量技術(shù)、自動化技術(shù)、 通信技術(shù)、信息技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等)而形成的一種現(xiàn)代化的高度智能的配電網(wǎng)絡(luò)。 與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比較，智能配電網(wǎng)在供電可靠性以及供電質(zhì)量方面有了很大的提高。智能配電網(wǎng)的運(yùn)行方式更加靈活，對能源的利用效率有所提高，對社會經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展也有所促

3、進(jìn)。從大的方面來講，智能配電網(wǎng)相比傳統(tǒng)配電網(wǎng)更加先進(jìn)和完善。智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖1.3 我國智能配電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程 早在2009年，國家電網(wǎng)公司就率先提出了以建設(shè)統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)為目標(biāo)的發(fā)展戰(zhàn)略。 在2011年的時候，國家電網(wǎng)公司的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)順利進(jìn)入了全面建設(shè)階段。其中，主要目標(biāo)是加快特高壓電網(wǎng)以及城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的建設(shè)。目前,一些省市都相繼完成了“十二五”電網(wǎng)智能化規(guī)劃并開始投入建設(shè)，同時也對發(fā)電、輸電、變電、配電、用電以及調(diào)度和通訊信息等環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)提出了相應(yīng)的發(fā)展目標(biāo)。 1.3 我國配電網(wǎng)的發(fā)展歷程配電自動化智能配電高級配電自動化完全依靠人工操控發(fā)展到簡單的自動化配電網(wǎng)可靠性和供電質(zhì)量。

4、1.4 智能配電網(wǎng)的主要特征集成 涉及的內(nèi)容涉及的內(nèi)容智能配電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行將會與電力市場之問進(jìn)行緊密的銜接兼容更多的分布式電源，實現(xiàn)與負(fù)荷側(cè)的無障礙交互，使電網(wǎng)與自然環(huán)境和諧共處。實現(xiàn)對配電資產(chǎn)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)管理和優(yōu)化，提高資產(chǎn)利用率，降低成本，減少損耗，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)實時在線監(jiān)測和評估，預(yù)防故障；故障后，快速的對故障隔離、自我恢復(fù)不斷對流程進(jìn)行優(yōu)化和對信息進(jìn)行整合，把對企業(yè)、生產(chǎn)、調(diào)度自動化和市場的管理等各種業(yè)務(wù)進(jìn)行高度的集成自愈互動兼容優(yōu)化1.5 智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢（1）非常容易因為自然災(zāi)害或者其他外部因素的影響而發(fā)生故障。重點在故障發(fā)生時對配電設(shè)備或電網(wǎng)資產(chǎn)的保護(hù) （2）只在擾

5、動或故障發(fā)生后才能有所反應(yīng)，多靠經(jīng)驗判斷，速度較慢。物理架構(gòu)沒有后備支持，信息通信方面缺乏安全機(jī)制。 （3）基本沒有分布式發(fā)電裝置以及儲能裝置。 （4）配電裝置、控制中心和用戶三者之間缺乏協(xié)調(diào)，局部與全局、集中與分布之間無法協(xié)調(diào)。電網(wǎng)中數(shù)據(jù)不能共享，各個系統(tǒng)之間基本是獨(dú)立的。（5）供電質(zhì)量不高，尤其是廣大農(nóng)村地區(qū)，輻射網(wǎng)線路長，電壓質(zhì)量不高。（6）電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成了很多資源的浪費(fèi)和重復(fù)的工作。-（1）能夠進(jìn)行實時的、連續(xù)的、在線的運(yùn)行評價以及預(yù)測分析，可以預(yù)防故障、診斷故障并及時恢復(fù)故障，降低擾動以及停電事故對用戶的影響。（2）除了比較關(guān)注對配電設(shè)備和電網(wǎng)資產(chǎn)的保護(hù)外，更加地重視對用戶

6、供電質(zhì)量的提高。 （3）加強(qiáng)基于數(shù)字化和信息化平臺的防火墻建設(shè)，能夠保證電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的傳輸安全。保證物理架構(gòu)安全以及信息網(wǎng)絡(luò)的安全， （4）強(qiáng)調(diào)了各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)問題，通過建立信息平臺使各種數(shù)據(jù)和信息更加地公開透明，電網(wǎng)中 各種裝置、配電設(shè)備、控制中心、用戶可隨時調(diào)用實現(xiàn)協(xié)調(diào)，使配電網(wǎng)和電力市場實現(xiàn)了無縫對接。（5）夠支持可再生的分布式能源大量的接入，具有很大的環(huán)保效益，同時有效的彌 補(bǔ)了無源配電系統(tǒng)的缺點傳統(tǒng)配電網(wǎng)智能配電網(wǎng)1.5 智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢（1）能夠進(jìn)行實時的、連續(xù)的、在線的運(yùn)行評價以及預(yù)測分析，可以預(yù)防故障、診斷故障并及時恢復(fù)故障，降低擾動以及停電事故對用戶的影響。（

7、2）除了比較關(guān)注對配電設(shè)備和電網(wǎng)資產(chǎn)的保護(hù)外，更加地重視對用戶供電質(zhì)量的提高。 （3）加強(qiáng)基于數(shù)字化和信息化平臺的防火墻建設(shè)，能夠保證電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的傳輸安全。保證物理架構(gòu)安全以及信息網(wǎng)絡(luò)的安全， （4）強(qiáng)調(diào)了各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)問題，通過建立信息平臺使各種數(shù)據(jù)和信息更加地公開透明，電網(wǎng)中 各種裝置、配電設(shè)備、控制中心、用戶可隨時調(diào)用實現(xiàn)協(xié)調(diào)，使配電網(wǎng)和電力市場實現(xiàn)了無縫對接。（5）夠支持可再生的分布式能源大量的接入，具有很大的環(huán)保效益，同時有效的彌 補(bǔ)了無源配電系統(tǒng)的缺點從技術(shù)方面來看，相比于傳統(tǒng)配電，智能配電網(wǎng)又有什么優(yōu)勢呢？02PART TWO智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)2.1 高級配電自

8、動化（ADA）配電網(wǎng)革命性的管理與控制方法，它實現(xiàn)配電網(wǎng)的全面控制與自動化并對分布式電源進(jìn)行集成，使系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化。饋線自動化饋線自動化用戶自動化用戶自動化WAN變電所自動化變電所自動化AMR配電GIS/DPMS供電企業(yè)信息集成DSCADA/FA調(diào)度自動化/EMSCISTCM(1)ADA的特點A AB BCCD DGGDER大量接入,與配電網(wǎng)有機(jī)集成DFACTS設(shè)備的協(xié)調(diào)控制有源配電網(wǎng)的監(jiān)控F FE E實時仿真分析與輔助決策支持分布智能控制技術(shù)開放性與可擴(kuò)展性信息高度共享，功能深度融合（2）ADA的功能2.2 配電網(wǎng)自愈自愈的含義自愈的衡量標(biāo)準(zhǔn)故障預(yù)防：在線監(jiān)視與診斷電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)

9、并消除事故隱患。故障恢復(fù)：故障發(fā)生后，快速切除并隔離故障，避免影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行與供電質(zhì)量，或?qū)⒐收系挠绊懡抵磷钚　２挥绊懪潆娋W(wǎng)安全運(yùn)行，避免或減少用戶的故障損失（1）自愈的作用1)提高供電質(zhì)量減少停電次數(shù)（包括短時停電次數(shù))減少停電時間減少電壓驟降影響2)90%以上的用戶停電時間是由配電網(wǎng)原因引起的，其中相當(dāng)一部分是由故障引起的。不同電壓等級停電比例發(fā)達(dá)國家故障停電比例中國城市故障停電比例（2010）（2）配電網(wǎng)故障自愈控制研究內(nèi)容010203在線監(jiān)測故障預(yù)警小電流接地故障自愈控制接地電流自動補(bǔ)償故障選線與定位短路故障自愈控制繼電保護(hù)：切除故障元件饋線自動化（FA）：故障定位、故障隔離與自動

10、恢復(fù)供電計劃孤島/微網(wǎng)供電2.3 有源配電網(wǎng)分布式電源高速滲透的配電網(wǎng) 是配電網(wǎng)的發(fā)展方向，在丹麥、德國等國家已經(jīng)成為現(xiàn)實給配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、保護(hù)控制與運(yùn)行管理提成了新的課題有源配電網(wǎng)功率與故障電流雙向流動 是一個電能交換與分配網(wǎng)絡(luò) 有源配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)ABCFE有源配電網(wǎng)規(guī)劃潮流與故障分析分布式電網(wǎng)并網(wǎng)分布式電源調(diào)度管理電壓無功控制DG虛擬發(fā)電廠（Virtual Power Plant）繼電保護(hù)微電網(wǎng)( Micro Grid) 簡稱微網(wǎng), 是指由DG、DES 裝置和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的并為相應(yīng)區(qū)域供電的小型發(fā)配電系統(tǒng)2.4 微電網(wǎng)微網(wǎng)示例主網(wǎng)側(cè)典型微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)2.5 柔性交流配電技術(shù)靜態(tài)無功

11、補(bǔ)償裝置（TSC/TSR)：連續(xù)調(diào)節(jié)電感、電容值 靜 態(tài) 同 步 無 功 發(fā) 生 器( S V G / S T A T E C O M ) 動態(tài)不間斷電源(DUPS) 固態(tài)開關(guān)(固態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)SSTS與固態(tài)斷路器SSCB) 動 態(tài) 電 壓 恢 復(fù) 器 ( DV R ) 快 速 負(fù) 荷 轉(zhuǎn) 移 開 關(guān) DFACTS設(shè)備設(shè)備2.5 柔性交流配電技術(shù)它們利用電力電子器件導(dǎo)通與截止速度快的特點,解決傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)動傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)動作時間長作時間長( 達(dá)數(shù)個周波) 帶來的問題2.5 柔性交流配電技術(shù) 動態(tài)不間斷電源2.5 柔性交流配電技術(shù) 動態(tài)電壓恢復(fù)器。DVR(Dynamic Voltage Restore

12、r) 由直流儲能電路、功率逆變器( PWM) 和串接在供電線路中的變壓器組成。這種補(bǔ)償方式僅補(bǔ)償電壓的差值, 需要的補(bǔ)償容量小, 且具有補(bǔ)償效果與系統(tǒng)阻抗、負(fù)荷功率因數(shù)無關(guān)等優(yōu)點。 2.6 限制故障電流的措施系統(tǒng)級措施電網(wǎng)解列運(yùn)行、母線分列運(yùn)行、提高電壓等級等 設(shè)備級措施應(yīng)用故障電流限制器( Fault Current Limiter, FCL ) 2.7 高級量測體系（AMI）是一個使用智能電表通過多種通信介質(zhì)，按需或以設(shè)定的方式測量、收集并分析用戶用電數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。是傳統(tǒng)AMR技術(shù)的新發(fā)展，屬于用戶自動化的內(nèi)容使用戶由被動的電力消費(fèi)者變?yōu)榕潆娋W(wǎng)運(yùn)行控制的積極參與者國外許多供電企業(yè)把實施AMI作為建設(shè)智能電網(wǎng)的第一步02040103（1）AMI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（2 2）智能電表）智能電表 是用戶自動化智能終端 數(shù)據(jù)采集開放式雙向通信停電檢測竊電檢測家電控制與家庭用電自動化系統(tǒng)接口遠(yuǎn)程維護(hù)、升級功能：2.8 通信技術(shù) 由非標(biāo)專有通信系統(tǒng)向開放式的IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展混合廣域通信系統(tǒng)（WAN）通信介質(zhì)支持多種應(yīng)用支持規(guī)?；瘧?yīng)用，降低造價。電力通信網(wǎng)