研究配電自動化新技術及發展趨勢
【關鍵詞】配電技術論文
在電力市場環境下,對配電自動化系統的經濟性要求將會提高,配電自動化各種功能之間的協調性要求增強,對資訊的需求加大,從而對配電自動化功能的整合及綜合提出了更為嚴格的要求。因此,電力市場環境下配電系統的自動化,將是整合以往各自獨立的孤島自動化,形成通道、資訊、功能、效益綜合,供電方與使用者聯動的“配電系統綜合自動化***DCA***。”其內容將涉及排程執行自動化、管理自動化及使用者自動化,特別是使用者自動化將是電力市場環境下配電系統綜合自動化的重要內容。其主要內容包括:配電自動化***DA***,配電管理自動化***DMA***,使用者自動化。其中配電自動化側重於控制功能的自動化,包括配電、SCADA、饋線自動化。從資訊角度看,它更側重於資訊的自動收集。配電管理自動化側重於配電系統執行管理和決策的自動化、資訊化,包括地理住處系統***GIS***、裝置執行管理***AM***、高階分析決策功能等,它更側重於對資訊的自動處理和決策;使用者自動化主要包括遠方自動讀表、負荷管理、實時電價資訊、使用者電力技術等。
2. 新時期配電系統綜合自動化面臨的問題
2.1 配電管理應面對的問題
電力市場環境下的配電管理系統必須在以下幾方面加以提高和改進
***1***具有電能質量監測評價的功能。電力市場環境下對電能質量的廣泛關注迫使配電公司建立有效的電能質量監測手段。但如果專門建立一套監測系統將花費很大的一次投資及執行維護費用,勢必加大供電企業的成本。因此,理想的辦法是把電能質量監測作為配電系統綜合自動化的一項功能,開發出考慮電能質量監測的配電SCADA系統和相應的分析軟體來對各種電能質量問題進行系統的分析。做到共用資訊通道、共用資料庫系統等,從而實現對電能質量的經濟有效的實時線上監測和分析處理。供電公司可以通過所監測到的資訊檢驗其電能質量的狀況和決定應該採取的措施。
***2***必須對部分高階應用分析軟體加以改進以適應電力市場需求,並且真正實用化。負荷預測:市場環境下由於峰谷電價、分時電價及實時電價的推行,尤其是在實行需求側競價後,負荷的隨機性增大,增加了負荷預測難度,負荷預測軟體必須適應這種變化。無功優化與電壓調整:傳統的無功優化是在滿足電壓約束的條件下以網損最小為目標的,在電力市場環境下,無功優化及電壓調整涉及到使用者供電的質量問題,而不同的供電質量應該有不同配電電價,因此優化的目標將以收益最大為目標。故障恢復與網路重構:在電力市場環境下故障恢復及網路重構目標也轉變為收益最大。
***3***提高和加強資訊系統整合化及應用功能綜合化的力度。為降低供電成本,必須打破以往各單項自動化工程相互獨立、功能重疊的弊端,將配網自動化系統的資訊進行整合,對其功能進行重組與綜合。實現SCADA系統與CIS系統的一體化設計、融合現有的CIS系統、線損管理系統、可靠性管理系統及生產MIS系統,實現一體化的配電管理系統。
2.2 使用者自動化應面對的問題
***1***在零售競爭電力市場模式下,由於開放了零售競爭,允許需求側競價,這就要求配電網路運營商有相應的技術手段對配電網路阻塞進行有效管理。而利用配自動化系統完成這一任務將是經濟有效的選擇。
***2***具有分時電價、實時電價資訊釋出及計量與結算功能。在電力市場環境下,為充分運用電價的調節功能,採用分時電價、實時電價手段調整使用者及系統的負荷曲線、降低高峰提高系統容量負載率,降低配電網的建設入執行成本***包括提高系統容量負載率、減少及延緩基建投資、過負荷損耗等***。而分時電價、實時電價必須有相應的技術手段支援。因此,可以將分時電價、實時電價資訊釋出及計量與結算作為配電系統綜合自動化的一項基本功能,可以大大提高自動化系統綜合效益。
2.3 配電自動化面臨的問題
***1***高度可靠和快速反應的變電站、饋線自動化系統。在電力市場環境下,為了保障終端使用者的供電可靠性,自動化系統不僅要求能夠正確判斷故障、隔離及恢復故障,而且要求加大對自動化系統的投資,增加快速、可靠的開關及控制裝置,儘量減少對使用者的停電次數和停電時間。同時,因配電網故障必須中斷部分負荷供電時,應能快速自動識別重要使用者,優先保障其供電。
***2***為了適應市場環境下的競爭需要,SCADA系統的功能應該是強大的,特別是對重要使用者的監控更應該作到準確、可靠、靈敏。否則會給配電公司帶來較大的損失,這種損失包括對使用者的真接停電和造成社會影響的間接損失。
***3***實現SCADA與GIS一體化設計,達到SCADA和GIS資料一體化、功能一體化、介面一體化,實現從GIS中自動提取SCADA需要的網路結構和屬性資料及由SCADA系統向GIS提供配電實時執行資料。
***4***採用可擴充套件綜合型的配電自動化終端***CDAU***。為滿足電力市場對電能質量的監測及實時電價資訊的釋出要求,實現綜合資訊的採集及控制,儘可能減少現場終端的數量及降低系統的複雜性,應考慮採用可擴充套件功能的綜合型配電自動化終端。該終刪除了具有通常的功能外,還具有電能質量監測、實時電價資訊釋出、故障錄波及部分儀表功能。
3. 配電自動化系統的執行維護和人員培訓
配電自動化系統是複雜的多功能綜合系統,健全、完善的配網自動化掛你機制是發揮其功能,提高企業和社會綜合經濟效益的保障。配電自動化系統的執行維護應從組織機構、規章制度、人員培訓三方面著手。通過合理的分工協作,明確的規章制度和專業的執行人員使配電自動化系統發揮最大的效益。
配電自動化管理機構設定方案應做到各部門分工明確,職責清晰。明確配網自動化系統的一、二次裝置、主站系統、終端裝置、通訊系統等執行、維護單位,並就相關的工作交叉進行規定。明確各單位的工作流程。建立專職機構從事規劃編制、工程管理、質量管理及執行維護管理等日常工作。按照“配售分離”的原則設定專職呼叫中心和客戶服務部門,提高供電企業形象。
相關的規章制度能夠確保配電自動化系統安全、穩定、可靠執行;明確各部門人員的操作許可權,保證各行其責,互不衝突;細化正常、故障和異常狀態下的操作規範,保障有章可循。執行管理人員是配電自動化系統中最靈活和積極的因素。要求配電自動化系統執行人員瞭解配網自動化系統的基礎知識,並熟練使用,能處理系統本身的一般故障;熟悉變電站及配電網結構、執行方式,基本瞭解監控範圍內裝置的技術引數及技術性能。通過有組織的培訓工作,提高系統執行維護人員的業務素質,增強對SCADA技術、資料傳輸網路技術、GIS技術、新型通訊協議標準、網路安全、光通訊與PLC技術、IED現場裝置技術***包括RTU、FTU、TTU、電子TA/TV等***和配電網執行分析等配點自動化相關知識的理解。通過培訓發揮人的潛能,以提高系統執行水平和工作效率。
在電力市場環境下,對配電自動化系統的經濟性要求將會提高,配電自動化各種功能之間的協調性要求增強,對資訊的需求加大,從而對配電自動化功能的整合及綜合提出了更為嚴格的要求。因此,電力市場環境下配電系統的自動化,將是整合以往各自獨立的孤島自動化,形成通道、資訊、功能、效益綜合,供電方與使用者聯動的“配電系統綜合自動化***DCA***。”其內容將涉及排程執行自動化、管理自動化及使用者自動化,特別是使用者自動化將是電力市場環境下配電系統綜合自動化的重要內容。其主要內容包括:配電自動化***DA***,配電管理自動化***DMA***,使用者自動化。其中配電自動化側重於控制功能的自動化,包括配電、SCADA、饋線自動化。從資訊角度看,它更側重於資訊的自動收集。配電管理自動化側重於配電系統執行管理和決策的自動化、資訊化,包括地理住處系統***GIS***、裝置執行管理***AM***、高階分析決策功能等,它更側重於對資訊的自動處理和決策;使用者自動化主要包括遠方自動讀表、負荷管理、實時電價資訊、使用者電力技術等。
2. 新時期配電系統綜合自動化面臨的問題
2.1 配電管理應面對的問題
電力市場環境下的配電管理系統必須在以下幾方面加以提高和改進
***1***具有電能質量監測評價的功能。電力市場環境下對電能質量的廣泛關注迫使配電公司建立有效的電能質量監測手段。但如果專門建立一套監測系統將花費很大的一次投資及執行維護費用,勢必加大供電企業的成本。因此,理想的辦法是把電能質量監測作為配電系統綜合自動化的一項功能,開發出考慮電能質量監測的配電SCADA系統和相應的分析軟體來對各種電能質量問題進行系統的分析。做到共用資訊通道、共用資料庫系統等,從而實現對電能質量的經濟有效的實時線上監測和分析處理。供電公司可以通過所監測到的資訊檢驗其電能質量的狀況和決定應該採取的措施。
***2***必須對部分高階應用分析軟體加以改進以適應電力市場需求,並且真正實用化。負荷預測:市場環境下由於峰谷電價、分時電價及實時電價的推行,尤其是在實行需求側競價後,負荷的隨機性增大,增加了負荷預測難度,負荷預測軟體必須適應這種變化。無功優化與電壓調整:傳統的無功優化是在滿足電壓約束的條件下以網損最小為目標的,在電力市場環境下,無功優化及電壓調整涉及到使用者供電的質量問題,而不同的供電質量應該有不同配電電價,因此優化的目標將以收益最大為目標。故障恢復與網路重構:在電力市場環境下故障恢復及網路重構目標也轉變為收益最大。
***3***提高和加強資訊系統整合化及應用功能綜合化的力度。為降低供電成本,必須打破以往各單項自動化工程相互獨立、功能重疊的弊端,將配網自動化系統的資訊進行整合,對其功能進行重組與綜合。實現SCADA系統與CIS系統的一體化設計、融合現有的CIS系統、線損管理系統、可靠性管理系統及生產MIS系統,實現一體化的配電管理系統。
2.2 使用者自動化應面對的問題
***1***在零售競爭電力市場模式下,由於開放了零售競爭,允許需求側競價,這就要求配電網路運營商有相應的技術手段對配電網路阻塞進行有效管理。而利用配自動化系統完成這一任務將是經濟有效的選擇。
***2***具有分時電價、實時電價資訊釋出及計量與結算功能。在電力市場環境下,為充分運用電價的調節功能,採用分時電價、實時電價手段調整使用者及系統的負荷曲線、降低高峰提高系統容量負載率,降低配電網的建設入執行成本***包括提高系統容量負載率、減少及延緩基建投資、過負荷損耗等***。而分時電價、實時電價必須有相應的技術手段支援。因此,可以將分時電價、實時電價資訊釋出及計量與結算作為配電系統綜合自動化的一項基本功能,可以大大提高自動化系統綜合效益。
2.3 配電自動化面臨的問題
***1***高度可靠和快速反應的變電站、饋線自動化系統。在電力市場環境下,為了保障終端使用者的供電可靠性,自動化系統不僅要求能夠正確判斷故障、隔離及恢復故障,而且要求加大對自動化系統的投資,增加快速、可靠的開關及控制裝置,儘量減少對使用者的停電次數和停電時間。同時,因配電網故障必須中斷部分負荷供電時,應能快速自動識別重要使用者,優先保障其供電。
***2***為了適應市場環境下的競爭需要,SCADA系統的功能應該是強大的,特別是對重要使用者的監控更應該作到準確、可靠、靈敏。否則會給配電公司帶來較大的損失,這種損失包括對使用者的真接停電和造成社會影響的間接損失。
***3***實現SCADA與GIS一體化設計,達到SCADA和GIS資料一體化、功能一體化、介面一體化,實現從GIS中自動提取SCADA需要的網路結構和屬性資料及由SCADA系統向GIS提供配電實時執行資料。
***4***採用可擴充套件綜合型的配電自動化終端***CDAU***。為滿足電力市場對電能質量的監測及實時電價資訊的釋出要求,實現綜合資訊的採集及控制,儘可能減少現場終端的數量及降低系統的複雜性,應考慮採用可擴充套件功能的綜合型配電自動化終端。該終刪除了具有通常的功能外,還具有電能質量監測、實時電價資訊釋出、故障錄波及部分儀表功能。
3. 配電自動化系統的執行維護和人員培訓
配電自動化系統是複雜的多功能綜合系統,健全、完善的配網自動化掛你機制是發揮其功能,提高企業和社會綜合經濟效益的保障。配電自動化系統的執行維護應從組織機構、規章制度、人員培訓三方面著手。通過合理的分工協作,明確的規章制度和專業的執行人員使配電自動化系統發揮最大的效益。
配電自動化管理機構設定方案應做到各部門分工明確,職責清晰。明確配網自動化系統的一、二次裝置、主站系統、終端裝置、通訊系統等執行、維護單位,並就相關的工作交叉進行規定。明確各單位的工作流程。建立專職機構從事規劃編制、工程管理、質量管理及執行維護管理等日常工作。按照“配售分離”的原則設定專職呼叫中心和客戶服務部門,提高供電企業形象。
相關的規章制度能夠確保配電自動化系統安全、穩定、可靠執行;明確各部門人員的操作許可權,保證各行其責,互不衝突;細化正常、故障和異常狀態下的操作規範,保障有章可循。執行管理人員是配電自動化系統中最靈活和積極的因素。要求配電自動化系統執行人員瞭解配網自動化系統的基礎知識,並熟練使用,能處理系統本身的一般故障;熟悉變電站及配電網結構、執行方式,基本瞭解監控範圍內裝置的技術引數及技術性能。通過有組織的培訓工作,提高系統執行維護人員的業務素質,增強對SCADA技術、資料傳輸網路技術、GIS技術、新型通訊協議標準、網路安全、光通訊與PLC技術、IED現場裝置技術***包括RTU、FTU、TTU、電子TA/TV等***和配電網執行分析等配點自動化相關知識的理解。通過培訓發揮人的潛能,以提高系統執行水平和工作效率。