智能电网配电环节技术路线介绍

1、智能电网配电环节 技术发展路线介绍 兼谈国网配电自动化新标准 沈兵兵 教授级高工 国网电力科学研究院 2010年3月,配电环节技术发展路线介绍,1,智能电网中配电环节的任务,配电环节技术发展路线介绍,一、智能电网中配电环节的任务,配电环节技术发展路线介绍,智能电网中配电环节的主要内容,1、配电网网架建设和改造； 2、配网自动化建设； 3、配网智能调度技术研究； 4、信息集成和配用电互动应用； 5、电动汽车充电站试点建设；,1、配电网架和设备依然比较薄弱； 2、配电自动化程度低且调度手段落后； 3、关联和整合相关信息孤岛； 4、分布式电源和储能的接入； 5、电动汽车的普及和充电站的布点。,重点解

2、决问题：,重点工程：,配电环节技术发展路线介绍,1、建成高效、灵活、合理的配电网络，配电网具备灵活重构、潮流优化能力和可再生能源接纳能力，配电网自愈取得突破；,2、实现集中/分散储能装置及分布式电源的兼容接入与统一控制；,3、供电可靠性和电能质量显著提高；,配电自动化的目标：,4、完成实用性配电自动化系统的全面建设，全面推广智能配电网示范工程应用成果，配电网主要技术装备达到国际领先水平。,配电环节技术发展路线介绍,配电自动化是实现智能电网的基础之一，配电自动化标准是智能电网标准体系的重要组成部分。在智能电网部的统一安排下，公司科技部委托国网电科院等单位编写了配电自动化技术现状与发展分析报告，回

3、顾总结了我国配电自动化的发展历程和存在问题，为下一步智能电网中的配电自动化工作开展提出了建设思路和建议。 为有效指导公司配电自动化工作开展，国网公司生技部组织编写配电自动化技术导则和配电自动化试点建设和改造技术原则，对配电自动化的规划、设计、建设和改造提出规范性技术要求。,配电环节技术发展路线介绍,标准先行 编写技术导则和建改原则,配电自动化新标准的重要特点,首次明确定义了什么是配电自动化？描述了配电自动化和配电自动化系统、配电主站和配电SCADA之间的关系。 首次将“信息交互”作为重要内容写入新标准，并对配电自动化系统与其它相关应用系统之间信息交互内容做出了定义。 首次将配电一次系统和通信系

4、统的要求写入新标准，突出配电自动化是一个完整的系统工程。 首次把配电网智能化应用功能写入新标准，在满足实用性的前提下体现先进性和前瞻性。 首次定义了配电自动化系统五种实现方式，体现差异性。,配电环节技术发展路线介绍,配电自动化标准制定的现状,DL/T 721 -2000 配电自动化系统远方终端 DL/T 814 -2002 配电自动化系统功能规范 （正在修订） DL/T1080（即IEC 61968） 电力企业应用集成 配电管理的系统接口（已发布第一、二、三、四部分，其余正在编译之中） Q/GDW 328-2009 配电自动化技术导则 配电自动化试点建设与改造技术原则（已作为文件下发） 配电网

5、调控一体智能技术支撑系统功能规范（待批）,配电环节技术发展路线介绍,二、配电自动化回顾和定位,配电环节技术发展路线介绍,前阶段配电自动化应用存在的问题,对配电自动化的认识和定位不清楚，应用主体不明确，导致后期的应用没有具体的受益者。 对配电自动化系统缺乏统一细致的规划，存在“盲人摸象”的现象，提不出完整而准确的需求。 简单地将馈线自动化等同于配电自动化，只关注于局部区域的馈线自动化试点，导致投入产出比很不明显 。 套用调度自动化的建设思路，过分强调实时数据采集而忽视了对其它系统相关数据的利用和整合，造成配电自动化的信息缺口很大。 GIS在配电建模上缺乏深入的研究，只满足了静态应用（即图资管理）

6、而不能满足动态应用（如实时应用和分析计算）。,配电环节技术发展路线介绍,配电网架比较薄弱，一次设备存在缺陷，配电自动化应用基础不牢固。 配电终端的稳定性、可靠性、可维护性不够，尤其是抗恶劣环境和装置电源的性能有待提高。 适合于配电自动化的通信技术不够成熟，且通信手段和方式应用不恰当。 配电自动化相应的技术标准、规范等出台很少，满足不了应用的需要，电力企业缺乏有强有力的部署和协调。 配电自动化涉及供电企业内部的生产管理环节较多，因此存在管理体制对自动化系统的不适应，工作职责界定不清楚，运行管理工作很薄弱。,前阶段配电自动化应用存在的问题（续）,配电环节技术发展路线介绍,加快制定（或修订）配电自动

7、化的相关技术标准和规范，对配电自动化的内容和系统构架、建设模式和功能选择等做出明确的定义。 供电企业应根据本地区配电系统的现状和发展规划以及本企业的实际需求，选择合适的配电自动化建设模式，做好总体设计和分步实施方案。 遵循IEC 61970和IEC 61968标准，针对配电的特点定义CIM模型和相关系统间的接口，这是提高配电自动化系统实用性的关键所在。 针对配电管理量大面广的特点，突出资源整合，将企业现有的各个与配电有关的计算机系统的数据实现互连和共享，最大可能地扩大配电信息的覆盖面。 重点设计和解决好DMS/SCADA和GIS之间的关联，尤其是在模型导入、图形交换、和拓扑合并要考虑周密，形成

8、有效的互补。,当前配电自动化的关注点,配电环节技术发展路线介绍,以配网调度为首要应用主体，着重解决配调的“盲调”现象；在全网拓扑的支持下，应具备具有配电特色的实用功能，例如，电源点追踪、接线分析、解合环潮流、区域潮流/负荷分析、配电线路/设备操作预演等。 强调对配电数据的监测（实现两遥），慎重选择对配电设备的控制（实现三遥），做到投资省，见效快，用较短的时间实现对整个配电网（即全部配电设备）的科学管理。 在提高配电终端的可靠性和耐用性的前提下增强其灵活性，可以方便地按需要配置和升级，支持多种通信方式；加强配电终端的自身处理能力，满足相对独立于主站的区域配电故障智能化处理的需要。 考虑好配电自动

9、化应用的扩展性和延伸性（尤其是与需方侧管理的结合）。例如实现与95598客服中心的关联，建立停电管理系统，把配电和用电的应用结合起来，缩短停电处理时间，提高客户满意度。 应急机制的完善，提高抗自然灾害能力，如分布式电源的接入等。,当前配电自动化的关注点（续）,配电环节技术发展路线介绍,以坚强灵活配电网架为实现基础 以配网调度/生产指挥为应用主体 以覆盖全部设备信息为基本考虑 以采用多种通信方式为传输保障 以信息交互/资源整合为重要手段 以全面提升科学管理为主要目的,面向智能电网的配电自动化新型实现体系,配电环节技术发展路线介绍,三、配电自动化系统的发展,配电环节技术发展路线介绍,国内配电自动化

10、系统的三种类型 馈线自动化系统（FA） 以馈线故障检测、定位、隔离和恢复非故障区段供电为主的实时应用系统。国内第一轮配电自动化绝大多数试点项目都属于这类系统。 调/配一体化系统 将调度自动化和馈线自动化合为一体的实时应用系统。最近几年各级供电企业的配电调度得到较多的应用，有较好的实用性。这也是调控一体化系统的基础。 配电管理系统（DMS） 实时应用和管理应用相结合，面向供电企业所辖的整个配电网的自动化及管理系统。工业发达国家的配电自动化项目基本属于这类系统。国内大中型供电企业已开始应用，但在实现方式上与国外有所区别。,配电环节技术发展路线介绍,配电环节技术发展路线介绍,调配（控）一体化系统 可

11、做到：调/配一体化； 调/配/集控一体化； 调/配/集控/GIS一体化 。,典型的国外DMS系统组成,配电环节技术发展路线介绍,配电环节技术发展路线介绍,配电自动化管理系统（DMS） DMS = DSCADA + FA + DPAS + DWM 其中：DWM = AM/FM/GIS + OMS OMS（停电管理系统） = TCM（故障报修管理） + SWITCHING（操作票和工作票管理） + WFM（现场工作管理） + MOBILE-COMPUTING（移动作业管理）,实 时 信息： EMS、DSCADA、DA、PLMS 准实时信息： 配变监测、客户报修电话、外勤巡视汇报 非实时信息： 基础

12、资料（电网模型、设备信息、客户信息、人员信息）、停电计划、操作票、气象数据等,配电环节技术发展路线介绍,配电自动化系统的信息来源,IEC 61968 （DL/T 1080）标准为电力企业内部各应用系统间的信息共享提供了接口规范和实现机制。运用信息交换总线（IEB）可将若干个相对独立的、相互平行的应用系统/模块（信息孤岛）以松耦合机制整合起来，组成一个既各自独立又相互关联的高效应用体系。使其为配电的管理服务，也为后续的综合分析、辅助决策等高端应用创造必备的条件。,配电环节技术发展路线介绍,IEC 61968标准和系统集成,配电系统接口方式的变革,遵循61968标准的方式,原先的接口方式,配电环节

13、技术发展路线介绍,配电环节技术发展路线介绍,跨安全区信息交换示意图,强调监测 慎选控制 突出管理 分步到位 力求实用,配电自动化系统的配置和实施原则,配电环节技术发展路线介绍,1. 完全符合国际标准的系统构架和数据模型 2. 可以对超量实时数据进行准确可靠的处理 3. 具备基于配电拓扑的分析应用和实用功能 4. 针对配网调度和故障抢修的“停电管理系统” 5. 采用信息交换总线实现与相关系统的互联 6. 各种通信方式综合应用支持配电信息传输,先进配电自动化系统的主要特征,配电环节技术发展路线介绍,四、配电自动化技术导则概览,配电环节技术发展路线介绍,第1章 “适用范围”，主要说明本导则的规定内容

14、和适用范围。 第2章 “规范性引用文件”，列出了本导则所引用的24项标准、导则、规范和规程。 第3章 “术语和定义”，主要明确了配电自动化、配电自动化系统、馈线自动化、配电主站、配电终端和配电子站等术语的内涵。 第4章 “总则”，主要说明了配电自动化的规划、设计、建设、改造的原则，配电自动化系统的功能需求、安全要求以及建设原则。 第5章 “配电自动化系统”，主要明确了：配电主站的基本功能、扩展功能和软硬件、功能配置原则；配电终端的应用对象类型和基本要求（包括功能）；配电子站的类型和基本功能；馈线自动化的实施原则和实现模式。,配电环节技术发展路线介绍,第6章 “与其它应用系统的信息交互”，明确了

15、信息交互的内容和信息交互的技术及原则要求。 第7章 “对配电一次网架和一次设备的要求”，主要明确了实施配电自动化系统建设对一次网架和一次设备的要求以及实施馈线自动化对一次网架和设备的要求。 第8章 “配电通信系统”，明确了配电通信系统的建设应根据配电自动化的实际需要，结合配电网改造工程较多、网架变动频繁的现状，统一规划设计；并根据配电自动化系统中多种通信方式的选择原则。,配电环节技术发展路线介绍,第9章 “验收的技术要求”明确了配电自动化系统验收内容和技术要求。 第10章 “运行维护的技术要求” 明确了配电自动化系统运行维护的内容和技术要求。 附录A为规范性目录，附录B为资料性附录，分别给出了

16、多系统间信息交互的定义和多种通信方式的综合应用案例，以方便理解。,配电环节技术发展路线介绍,五、配电自动化的实现模式,配电环节技术发展路线介绍,配电自动化系统的五种实现模式（1）,配电环节技术发展路线介绍,简易型 1）系统简介 简易型配电自动化系统是基于就地检测和控制技术的一种系统。它采用故障指示器获取配电线路上的故障信息，利用GSM等无线通信方式将故障指示信号上传到相关的主站，由主站来判断故障区段；在一次设备具备条件的情况下，采用重合器或配电自动开关，通过开关之间的时序配合就地实现故障的隔离和恢复供电。 2）适用范围 适用于单辐射配电线路和无专门通信条件区域的配电线路。,配电自动化系统的五种

17、实现模式（2）,配电环节技术发展路线介绍,实用型 1）系统简介 实用型模式是利用多种通信手段（如光纤、载波、无线公网/专网等），以实现遥信和遥测功能为主，并可对具备条件的配电一次设备进行单点遥控的实时监控系统。配电自动化系统具备基本的配电SCADA 功能，实现配电线路、设备数据的采集和监测。 根据配电终端数量或通信方式等条件，可增设配电子站。 2）适用范围 适用于通信通道具备基本条件，配电一次设备具备遥信和遥测（部分设备具备遥控）条件，但不具备实现集中型馈线自动化功能条件的地区，以配电SCADA监控为主要实现功能。,配电自动化系统的五种实现模式（3）,配电环节技术发展路线介绍,标准型 1）系统

18、简介 标准型模式是在实用型的基础上实现完整的配电SCADA功能和集中型馈线自动化功能，能够通过配电主站和配电终端的配合，实现配电网故障区段的快速切除与自动恢复供电，并可通过与上级调度自动化系统、生产管理系统、电网GIS平台等其他应用系统的互连，建立完整的配网模型，实现基于配电网拓扑的各类应用功能，为配电网生产和调度提供较全面的服务。实施集中型馈线自动化的区域应具备可靠、高效的通信手段（如光传输网络等）。 2）适用范围 适用于配电一次网架和设备比较完善，配电网自动化和信息化基础较好且具备实施集中型馈线自动化区域条件的供电企业。,配电自动化系统的五种实现模式（4）,配电环节技术发展路线介绍,集成型

19、 1）系统简介 集成型模式是在标准型的基础上，通过信息交互总线实现配电自动化系统与相关应用系统的互连，整合配电信息，外延业务流程，扩展和丰富配电自动化系统的应用功能，支持配电生产、调度、运行及用电等业务的闭环管理，为配电网安全和经济指标的综合分析以及辅助决策提供服务。 2）适用范围 适用于配电一次网架和设备条件比较成熟，配电自动化系统初具规模，各种相关应用系统运行经验较为丰富的供电企业。,配电自动化系统的五种实现模式（5）,配电环节技术发展路线介绍,智能型 1）系统简介 智能型模式是在标准型或集成型的基础上，通过扩展配电网分布式电源/储能装置/微电网的接入及应用功能，在快速仿真和预警分析的基础

20、上进行配电网自愈控制，并通过配电网络优化和提高供电能力实现配电网的经济优化运行，以及与智能用电等其他应用系统的互动，实现智能化应用 。 3）适用范围 适用于已开展或拟开展分布式电源/储能/微电网建设，或配电网的安全控制和经济运行辅助决策有实际需求，且配电自动化系统和相关基础条件较为成熟完善的供电企业 。,六、智能配电网的研究课题,配电环节技术发展路线介绍,安全可靠 优质高效 灵活互动 六个研究方向：1）智能配电网供电模式与优化规划；2）智能配电网关键装备；3）智能配电网高性能通信技术；4）智能配电网信息模型与支撑平台；5）高级配电自动化与智能控制；6）智能配电综合试验与仿真。,智能配电系统三大

21、目标,配电环节技术发展路线介绍,配电环节技术发展路线介绍,四步自愈法：自愈控制系统将配电网的运行状态定义为紧急状态、恢复状态、异常状态、警戒状态和安全状态。四步自愈法的核心是：根据城市电网所处的运行状态，通过快速仿真等技术，制定相应的控制策略并予以执行，使配电网从当前运行状态向一种更好的运行状态转移，防患于未然或故障快速恢复。,自愈性基于主站的自愈控制技术,互动性配电和营销系统的关联互动,配电环节技术发展路线介绍,其它应用系统,管理层,客户,外勤,报警信息 客户应答,电网故障 操作计划,工作指令 现场报告,制定计划 工作记录,配电自动化系统自身的内容需做调整和补充； 配电自动系统与上级调度系统

22、的关系； 配电自动化系统与营销系统的关系； 配电自动化系统与信息系统的关系,配电自动化新型实现体系的研究,配电环节技术发展路线介绍,？,？,？,调度环节,用电环节,信息支撑,配电自动化,第一阶段： 智能配电网网架体系研究。 智能配电网标准模型及交换服务集成总线。 针对配电特点的通信手段和灵活健全的通信体系。 智能一次设备、智能配电终端、智能传感器的研究开发。 智能配电网实验室的建立。,智能配电网的主要研究课题,配电环节技术发展路线介绍,配电环节技术发展路线介绍,第一阶段（续）： 智能配电网生产、管理、报修等子系统一体化、可视化支撑平台。 配电故障报修接警分析，95598呼叫中心的健全。 快速仿真、状态估计、潮流算法的研究。 在线风险预