王志新--智能化配电系统及应用

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发展电网智能化的意义： 智能化是电网发展的最终目标 在发电环节，可以提高能源利用效率、减 少煤、核能等一次能源的消耗 在输电环节提高电能传输的经济性和安全 性 在供用电环节，则是与需求侧管理、新能 源的开发利用以及绿色经济等紧密结合 我国电网的智能化建设还将推进能源、电力、 信息以及制造等多个行业产业链的发展，对 于中国整个国民经济的发展很有意义
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智能电网用户端采用的先进技术
智能电网用户端系统是吸取多年的主变电站计算机监 控系统的经验，汲取国内外电力应用自动化系统最先进的 设计思想，采用当今最新的计算机通信技术、数据库技术、 面向对象技术、组件技术、系统采用的新技术可主要归纳 为以下几点：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 遵循 IEC 61850 通讯体系标准平台设计 基于“组态”思想的电力智能化系统 图形界面和智能化的图形自动生成 全分散、分布式、全以太网化的灵活系统结构 先进的智能化通讯网络解决方案 先进的系统网络 GOOSE功能 面向间隔设计和管理 系统运行日志服务 系统诊断专家 间隔测控单元
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华东电网公司提出:
预见故障，快速反应 故障后快速恢复
自愈
在设备、人身和计算机 攻击防护方面更加安全
优质
智能电网 互动 经济
安全
与数字时代相适应的电 能质量和可靠性
清洁
分布式能源即插即用 可再生能源大规模应用 清洁能源市场 优化电网运行 减少用户费用 提高电网设备利用率 利用低成本发电机组

五大内涵


总体目标

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共识：下一代电网的发展方向

近年来信息技术、新材料、新能源技术已经使得电网 的结构和运行方式发生本质的变化 通过各种新的技术和方法支持用户的参与和互动 不同国家、不同团体由于需求和利益不同，可能有不 同认识和解决方案 需要从用户角度来审视对下一代电网要求，而不仅仅 是从电网和发电企业的角度来考虑


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智能电网生态圈
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不同生态圈成员对智能电网的诉求



第一层：国家和社会对资源和环境保护的需求 节能减排，提高能源利用效率； 可再生电源的灵活、可靠接入； 减少电能转化和应用过程对环境的不利影响。 第二层：发电、电网企业和用户对电能供应和服务的需求 安全、可靠、经济、优质的电能供应； 自由的电力交易； 电网和用户之间双向互动。 第三层：提高电网自身运营质量的需求 可靠灵活经济的电能流和信息流传送； 全面的信息集成和数字化监控； 自愈和快速响应 ，提高服务质量； 通过控制和管理，提高经济效益。
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智能电网用户端信息采集与处理原理
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智能化变电站： 智能化变电站是智能电网的重要组成部 分，也是智能电网的具体实现形式 通过通讯技术将变电站的各个组成部分有 机地结合起来 通过数据采集、分析和自动控制等手段实 现电能的高效传输和利用
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智能电网相关技术



先进发电与储能技术 先进输配电技术 先进二次侧技术 智能电网管理和控制新技术
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用户端七个系统
● 配电系统 ● 表计系统 ● 设备监控系统 ● 智能家居系统 ● 分布式能源系统 ● 储能系统 ● 汽车充电系统
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增强的电网可观性
750 +282j 750 + 262j440 6 14 + 200j 250 +84j 5 2 15 7 300 + 100j 176 +88j 8 17 16 100 +62j 130 + 8j 20 + 8j 120 + 11j 9 3 276 + 120j 11 350 + 150j 10 高速数据获取 227 + 420j 704 + 308j观测量更多，包括相角、用户状态等
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二、“E-1智能配电系统”
随着计算机技术、通信技术、控制技术（3C） 深入应用到各种行业，监控功能的集成在广阔的工 业技术领域和供电部门的应用日益增多。完善的配 电管理已离不开状态监控和控制系统。作为变配电 电能管理系统的各类变电站，其管理系统已纳入智 能化监控管理范畴，因此，配电智能化和自动化也 成为必然的趋势。
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难点 智能电网：
以上目标基于现有电网无法完全实现，是由于目前对配电、 用户端的信息无法完全反馈和控制而造成的信息单边； 由于无法实现电能的大量储存，因此不能及时满足社会动 态量的电能需求； 如何系统组合应用新型技术，解决电网与用户端信息控制 的不平衡； 如何实现对用户端的安全、可靠、优质、经济运行，还需 要对新型技术作深入研究和推广； 新的形势下，除了加强对发电、变电、输电环节的管理控 制外，更需要进一步加强对配电、用户端系统的控制与 互动； 相关智能化电网标准特别是配电、用户端的技术标准应尽 快完善及推广应用，新建变、配电站应尽快采用新标准。
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此外，封周变电站采用通讯网络技术及 系统、智能化和网络化的电气设备、自 动化的运行管理系统，是国内首座将光 纤电流互感器应用于GIS设备的110千伏 变电站。运行后信息采集、传输、处理 和输出等流程均实现数字化、智能化。 既大大减少供电部门的运行维护工作量 ，又使地区电网的安全性、可靠性、经 济性得到了有效提高。
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智能电网用户端关键技术
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设备监控系统 ■ 网络化可编程控制技术 ■ 数据采集与数据传输通信技术 ■ 管理和控制的一体化技术 ■ 基于多通信协议的数据采集及系统测控技术
□ 智能家居系统 ■ 电网侧与用户端之间的互动技术 ■ 智能楼宇系统节能技术 ■ 智能楼宇多系统接入与兼容技术
E-1智能监控配电系统为用户创造财富
快速故障诊断和处理，降低设备维护成本、减少 停电损失,提高工作效率。 对用电设备进行合理的调度和有效的监控，合理使 用电能，降低成本，提高效益。 为能源管理提供和保存必要电能信息数据,为企业领 导层能源方针决策提供可靠的依据。
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智能化电网概念（definition)
以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、
通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物 理电网高度集成而形成的新型电网。
它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、
确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环 保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为 目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力 供应和增值服务。
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一、智能电网及智能化配电站发展
智能化电网： 随着智能化电力系统（电网）概念的提出，智能 电网得到关注 在对智能电网概念的理解和国内外对智能电网的 发展思路上基本上是一致的 电网的智能化与信息技术的发展是密不可分 可以制造成利用新信息技术的各种电器产品 还可以通过各种信息通讯技术进行多方位的数据 交换 提高设备利用效率、能源利用效率 增加投资回报的效益 核心技术：信息化系统、绿色能源和信息化家电
第四届中国国际智能电网大会
智能化配电系统及其应用
上海市水力发电工程学会 上海交通大学 上海纳杰电气成套有限公司
嘉兴清源电气科技有限公司
王志新
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目录


一、智能电网及智能化配电站发展
二、“E-1智能配电系统” 三、“智能化配电站系统” 讨论与结论
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以市场化机制实现与发 电、用户互动
信息通信技术、电力电子技术以及现代控制理论技术对电网进行改造以满 足未来社会经济发展的愿望和要求。
智能电网是一种长期愿景，是反映电力工业利用当代的数字技术、
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国网公司总结

六个环节

发电、输电、变电、配电、用电、调度 坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友 好互动 以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的 坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制 等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动 化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚 强智能电网
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智能化变电站的优势： 智能化技术克服了传统变电站自动化技 术的局限，使控制电缆至少减少到原来 的1／10 各种使用装置的数量也相应减少， 可以对重要元件和线路实施安全监控 同时简化工艺
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国内外发展现状： （1）ABB公司提出了PASS开关站，通过 PASS开关的高度数字化实现变电站的智 能化； （2）2005年1月28日，国内第1座程序化操 作的智能化变电站——江苏苏州吴城供 电公司1 10 kV新河变电站建成并投入 运行
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Leabharlann Baidu 智能电网用户端关键技术
□ 可再生能源
■ 分布式电源系统接入及软并网（微网）技术 ■ 可再生能源系统的远程监控技术 ■ 可再生能源系统发电计量与浮动计价技术 □ 储能与充放电 ■ 储能和充电系统的并网接入技术 ■ 储能和充电系统的充电技术及计价技术 □ 系统集成技术 ■ 系统通信与数据采集技术 ■ 海量数据分析与报表技术 ■ 用电峰谷平衡决策和互动支持技术
E-1智能配电自动化系统
E-1智能配电柜正是针对配电系统的自动化和智能化的需求，吸 取国内外产品的先进技术和多年从事电配电设备设计制造的经验，采
用先进的计算机技术、电力自动化控制技术、网络通信技术等多种高
新技术，研制成的新一代集成化、网络化、智能化的综合自动化系统。 E系列可与现场开关柜内的各种智能模块、智能仪表、智能型断路器

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2009年10月，上海首座变电站—110kV 封周变电站,日前已经投运成功 基建工程上除采用墙体保温材料，还首 次采用了地源热泵空调系统、太阳能发 电系统、节能型照明设备以及非晶合金 干式站用变压器及低损耗主变压器等先 进节能环保设备 建成后每年可减少二氧化碳排放79吨， 环保节能降耗指标将达到国内先进水平。
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因此，希望：


以电网为载体，提高能源使用效率，减少对环境污染
下一代电网必须适应社会发展这一要求

如大规模风电、光伏发电、小水电等新能源的灵活接入 如超导输电的广泛应用 如电动汽车的广泛应用

新的储能技术的广泛应用


适应这一要求的电网可称为智能电网
智能电网应具有特征：坚强、高效、清洁、灵活
和综合保护装置等进行交换信息并实施监控。同时，该系统拥有开放
的通讯协议，向上可连接BA、PLC系统或其他管理系统，向下可连接 各种智能设备，从而可采集低层设备的各种数据信息并为电力管理提
供最有效的基础数据。
E-1智能配电自动化系统
系统组成和运用场所
E-1智能配电监控系统是专门服务于配电站的综合配电智能自 动化系统。基于应用十分广泛的Modbus现场总线技术、移动通 信网络技术和智能化管理技术，向用户提供各种使用简便、经 济实用、运行可靠的分布式智能单元、智能网络及相关智能管 理软件，为用户实现企业配电智能自动化提供全方位高性价比 的综合解决方案和智能管理手段。 E-1配电柜由电力配电开关设备及智能化系统组成。智能化系 统由监控计算机、通讯网络、组态软件、MODBUS总线系统、智 能通讯器件和短信报警系统等组成。由于其智能化程度高，简 便经济、实用可靠，可广泛应用于电力行业、工矿企业、机场 港口、商场宾馆、机关学校、交通运输等用户。已成功运用于 如旗忠网球中心项目、先进半导体公司、上海越洋广场项目、 上海气象局等的项目中。
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坚强智能化电网体系架构
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智能化电网信息中心
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当前状态
12 1 4 13
电网仅部分可见
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6 5 2
15 7 8 17 16
9 3
11 10
2-4秒扫描速率 功率、电压、电流、断路器状态 数据主要来源于变电站
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智能电网状态
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智能电网用户端关键技术
□ 智能电器 ■ 电网负载监控和故障预警技术 ■ 电网过电流、过电压及纳秒级快速脉冲防护技术 ■ 区域联锁技术和故障预报警技术 ■ 终端断路器选择性保护技术 ■ 配电系统数字化网络化控制技术 □ 智能电表 ■ 智能电表双向电流实时电价计费技术 ■ 用户端海量数据融合及时性并行计算处理技术 ■ 电能质量测控技术