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县域电网的智能电网改造研究

发布时间:2018-01-09 22:51内容来源:新电力网 点击:

  县域电网作为电网中的最末端,如何在智能电网的大浪潮中发挥自己的作用是目前县级供电企业工作人员都在思考的问题。智能电网是世界各国未来电网发展的大趋势,智能电网的发展将会颠覆整个电网的现有运行机制,作为最末端的县域电网如何能在智能电网发展中找到应有的优势,这是一个值得思考的问题。
 

智能电网


 

  在我国电网等级中,县域电网的主网目前以35kV、110kV为主,且县域电网目前主网普遍比较薄弱,智能化程度不高,调度自动化,变电站自动化程度也有待于进一步提高。以下属淮阳县电网为例,图1所示,淮阳供电区现有220kV淮阳变电站一座,主变两台,容量120+150MVA;110kV变电站两座,黄路口110kV变电站一座,主变容量40+31。5MVA;芦庄110kV变电站一座。

  到目前为止,淮阳供电区在运35kV变电站12座,主变21台,容量210。25MVA;在建35kV变电站1座,主变1台,容量10MVA,如图1所示。

  2.智能电网设计的新理念、新方法

  在前述供用电的基本条件上进行智能电网改造,将为淮阳电网构建能够抵御较强自然灾害,具备信息化、数字化、自动化以及互动化等特征的坚强电网[1],其基本框架如图2所示,在子站层,引入智能化变电站、互动用户(智能电表)、自愈型配电网络、风光互补路灯及电动汽车智能充电站等;在通信层,采用光纤环网方式,做到信息共享网络化;在主站层,建设包括智能可视化监视及优化功能在内的智能型调度控制中心。淮阳智能电网具有较强的资源优化配置能力和有效抵御各类故障的能力,能够适应各类电源、用户资源的协调互动、高效率共享以及利用各类信息实现电网运行优化调度,显着提高电网运行效率和用户服务质量。智能电网的改造方案非常符合把淮阳建设成国家旅游标准化示范县、国家卫生城、国家园林城,实现低碳经济,促进淮阳全县和谐发展。

  具体而言,淮阳智能电网改造方案主要包括3个部分,如图2所示。

  2.1 电力系统一次部分

  1)对现有输电线路进行改造,把全县主网从35kV全部升级成110kV,把现有13座35kV变电站全部升级改造成110kV变电站,配电线路直接从110kV变电站出线,提高电压等级,降低线路损耗。在输电线路设计中实现勘测数字化、信息标准化和应用网络化;全面实施状态检修,对在运杆塔、导地线、绝缘子、金具等部件和通道环境进行安全状态与预期剩余寿命评估;进行全寿命周期管理,通过对典型环境条件下输电线路设计部件性能退化通过对典型环境条件下输电线路设计部件性能退化规律的研究和数据统计分析,建立设施寿命分析模型,提出设施预测维修策略;建设输电线路安全状态智能监测中心,采用人工神经网络、专家系统和遗传算法等评估与决策技术,实时分析输电线路舞动、绝缘子泄露电流、地基沉陷、杆塔倾斜、架空线张力与覆冰、气象环境等关键运行参数,对线路健康状况、电气与力学安全状态进行实时智能诊断评估和趋势预测分析,为输电线路智能化监控与维护决策提供科学有效的技术支撑。

  2)在35kV变电站升级成110kV变电站过程中,110kV变电站采用智能化电站方案:?使用电子式互感器,将数字化技术应用到一次设备上,适应系统数字化、智能化和网络化的要求;实现二次设备网络化,每个间隔配置过程层设备合并单元(实现电压并列切换与故障录波等功能)及智能终端(实现设备信息及操作数字化),而间隔层保护及自动化装置则通过光纤以太网(代替电缆连接)与对应间隔的合并单元与智能终端连接;标准上应用IEC61850模型,确保整站数据一致性,GOOSE机制使二次设备控制操作由硬接线方式转向通信方式,增强系统配置灵活性。

  3)在配网设计中通过灵活重构、优化潮流分布、接纳分布式可再生能源及分散储能装置等措施努力实现其自愈功能,显着提高供电可靠性和电能质量[3]。

  2.2 电力系统二次部分

  1)在110kV变电站、县调和智能配电网通讯系统设计中强调满足高速、双向、实时以及集成等4大特征,这将使智能电网成为动态信息和电力交换互动的大型基础设施。当这样的通信系统建成后,可以提高电网供电可靠性和资产利用率,繁荣电力市场,抵御电网受到的攻击,从而提高电网价值。

  2)在系统主站设计中采用智能化的调配一体化,调度、集控、配网管理功能于一体,统一实现对淮阳输、配电网及变电站的实时监视、协调及其控制功能。

  2.3 用电部分

  1)智能电表与用户管理系统。智能电表是适用于家庭用户用电信息监测、电度计量及控制的智能终端。而用户管理系统配合智能电表的应用,可实现大用户远程自动抄表和负荷现场管理,提高用电监测及负荷管理水平,为加强电力需求侧管理提供重要技术支持。

  2)智能化充电站系统。电动汽车智能化充电站系统是智能电网重要的组成部分,也是在智能电网处于紧急状态时,保障电网稳定运行的重要支撑点。其建设工作将产生巨大的经济效益和社会效益。

  3)风光互补路灯系统。节能、环保、自动化程度高及可作为清洁可利用再生能源的风光互补路灯系统将成为未来路灯的新选择。

  3.县域智能电网设计关键技术

  3.1 自愈的配电网

  实现新型配网自愈,应遵循4个方面。

  1)需要建设坚强的配电网络,为其智能化打下坚实基础,重要负荷冗杂电源配置,全部采用电缆下地敷设方式,并埋设于地下排管中。   2)为及时掌握电缆各种运行状态,确保电缆安全运行以及科学合理地调度电力负荷输送,在主干线上同期建设远程监测系统,其功能主要包括:运行状态监测。实时显示沿电缆线路上的温度分布曲线、各点温度随时间变化曲线。出现异常现象及时报警,并反映报警画面及故障信号所在区域的分布图,显示故障区域最高温度或其他相关报警指标。环境状态监测。实时监测电缆外部火灾、淹没、人为故障位置信息。灵活负荷调度。根据状态监测信息,预估电缆负荷能力,过载能力,实现负荷输送的灵活调度。建立与调通中心的通信联系,将监测数据及时传输给调通中心。

  3)与远程监测系统配套,智能化调配一体化系统主站中设计负荷转供与故障处理两类功能,前者在系统正常状态下,根据各种限制条件,如负荷容量、开关动作次数等,基于局部拓扑搜索算法,给出较现有方式更优的负荷供应方案,目的是提高系统供电可靠性,减少可能停电的影响范围;后者是在实现馈线自动化的区域,根据拓扑关系自动识别各种故障,获得最优故障处理方案和最高的安全保证,并进行快速隔离和恢复。值得注意的是,实现馈线自动化要考虑投入产出比,不应该过多强调所有点的馈线自动化,而是应该根据线路重要性合理分布一遥、二遥、三遥点,只有重点线路才布置三遥点,而相应的故障恢复策略也需要根据一遥、二遥、三遥点的分布进行考虑,得出结合实时信息点分布的故障隔离和恢复方案,如一遥模式进行基于网络拓扑结构的故障处理方案,二遥模式进行基于拓扑结构和量测数据的故障处理方案,三遥模式可以进行在故障处理方案基础上的遥控执行。

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