智能配电网概述

摘自：美国南加州爱迪生电力公司报告
40
智能电表/2
是用户自动化智能终端 功能
数据采集 开放式双向通信 停电检测 窃电检测 家电控制 与家庭用电自动化系统接口 远程维护、升级
41
通信系统
由非标专有通信系统向开放式的IP网络发展
支持多种应用 支持规模化应用，降低造价。
混合广域通信系统（WAN）
电力通信网+公共通信设施
通信介质
无线：无线宽带局域网WiFi，局域低速无线网络 ZigBee。 配电线路载波DLC
42
无线IP通信网示例
摘自B.C Hydro Luan Peng博士的报告 43
电表数据管理系统
是AMI/AMR主站系统 作用
自动数据采集
按需或预定日程（如凌晨）采集用电数据
用电数据管理
故障电流限制器
超导故障电流限制器 基于电力电子器件的故障电流限制器
9
SDG vs. DA /1
智能配电网是以前配电自动化（DA ， Distribution Automation ）技术的发展。 配电自动化的定义：
利用现代计算机、微电子、网络及通信技术，实现配 电网的运行监控及管理的自动化、信息化，以保证配 电网的安全经济运行，提高供电质量及生产管理效率。 配电自动化是关于现代信息技术在配电网监控与管理 中应用的技术
25
AWAMCI应用示例—电压控制
LAN/WAN
变电站出线处AVC（自动调压装置）与分布式电源（DG）保 护控制装置交换实时测量数据 实现线路电压、无功的优化控制
26
AWAMCI应用示例—孤岛保护
实时采集出线开关状态 实时采集、比较母线与DG并网点（POCC）的电压相量。 可以可靠地检测孤岛运行状态。在系统电压、频率扰动时不 误动；孤岛运行状态下，在发电功率与负荷功率基本平衡， 电压、频率变化较少时不拒动。
23
配电网广域测控体系/2
DWAMCI应用
运行监视与控制，即传统SCADA应用。 故障测距与定位，自动故障隔离与自动恢复供电。 电压无功优化控制 电能质量监视 DFACTS控制 分布式电源孤岛保护与控制 分布式电源调度
24
AWAMCI应用示例—自动故障隔离
双电源手拉 手环网
FTU与上下游邻居交换故障检测信息，判断故障点位置。 实现双电源手拉手环网当地快速故障定位、隔离与自动恢复 供电
控制家电启停 与智能家电通信
37
AMI的作用
更好地进行用户用电管理/需求侧管理
实时电价（可将高峰用电减少5-15%） 用电数据显示 家电控制 电动车充电
支持用户分布式电源的即插即用
光伏发电 分布式储能装置
停电检测 改善客户服务
用电数据查询 网上购电、付费
38
集成分布式发电/储能系统
39
智能电表/1
21
IP通信网络
基于TCP/IP协议，支持点对点对等实时通信 开放式接口，终端设备即插即用。 采用扩展的IEC61850标准，支持线路设备、DER、 DFACTS等通信模型。 组网技术
光纤主干网：SDH、ATM、工业以太网 WiMAX：无线宽带网络技术，适用于主干通信网络。 ZigBee：短距离、低速率无线网络技术，适用于支线通信。
28
企业信息集成总线/2
供电企业“自动化系统”传统集成方式
29
企业信息集成总线/2
基于企业信息集成总线（UIB）的自动化系统集成
30
虚拟发电厂(VPP)技术
将局域(如一个变电站供电范围内) 分布式电源， 看成一个合成的发电厂，进行积极有效地调度管 理。 VPP 技术提供必要的系统接口与人机界面，使配 电调度、DER业主对DER进行更为有效的管理与 控制。 VPP作用
支持DER高渗透率接入（大量接入） 提高DER效率 更好地发挥DER削峰填谷的作用 更好地进行配电网电压与无功控制
31
关于ADA/DA的推广应用/1
ADA/DA是提高供电质量、提高配电网管理水平 的重要技术手段 实施ADA/DA的前提条件：
用户对供电可靠性、电能质量有较高要求 一次网架条件较好：环网供电、分段开关可电动操作 管理基础较好
33
高级量测体系（AMI）
34
什么是AMI?
AMI是一个使用智能电表通过多种通信介质，按需或以设 定的方式测量、收集并分析用户用电数据的系统。 AMI使用户由被动的电力消费者变为配电网运行控制的积 极参与者
根据电价变化、选择用电时间 用户利用其分布式发电与储能装置参与削峰填谷
AMI是传统AMR技术的新发展，属于用户自动化的内容。 AMI是智能电网的基础设施 国外许多供电企业把实施AMI作为建设智能电网的第一步
实现配网设备管理、生产管理的自动化、信息化
6
智能配电网的主要技术内容/1
配电网运行自动化
配电SCADA: 配电网监控，调度自动化。 变电所自动化（SA） 配网（馈线）自动化（FA）：中压电网监控、故障定 位/隔离/自动恢复供电。 虚拟发电厂（VPP，Virtual Power Plant）：分布式电 源（DER）调度管理
3
智能配电网的特征/1
更高的供电可靠性
具有自愈（故障重构）功能，最大程度地减少电网故 障对用户的影响。 在主网停电时，应用分布式电源微网（Micro Grid）保 障重要用户的供电。
更高的电能质量
实现电压、无功的优化控制，保证电压合格率。 实现敏感用电设备的不间断连续供电
应用动态电压补偿器（DVR）保证线路故障与重合闸期间的供 电 应用固态断路器实现双路供电电源的“0”秒无缝切换
27
企业信息集成总线/2
简称UIB（Utility Information Bus） UIB目标
各种自动化系统信息共享，解决自动化孤岛问题。 实现各种自动化系统的有效集成
作用
避免重复投资 便于管理与维护 解决数据源不一致带来的管理混乱
关键技术
IEC61970/61968标准：通用信息模型（CIM） 分布式计算机系统技术 软件中间件技术
配电运行自动化 配电管理自动化
为更有针对性，ADA不再包括用户自动化 （AMI/AMR）的内容。
17
ADA vs. DA
ADA是传统DA在智能电网中的发展 ADA包含传统DA的配电网运行与管理自动化的功 能与作用 ADA的新发展主要体现在：
支持分布式电源的调度管理：虚拟发电厂技术（VPP） 系统接口、数据模型与通信服务的标准化与开放性 采用IP通信，支持相关监控点（如相邻分段开关间、分 段开关与母线间）实时数据交换。
13
SDG vs. DA /5
配电快速仿真模拟/D-FSM 定制电力/DFACTS SA AMR FA
SDG
故障电流限制技术 分布式电源并网控制 虚拟发电厂/VPP Micro Grid DSM 家庭自动化 AMI
DA
配电GIS
DSCADA CIS
14
高级配电自动化技术
15
高级配电自动化（ADA）的定义
12
SDG vs. DA /4
SDG与DA的不同之处：
支持分布式电源的大量接入 微网(计划孤岛）技术 自动抄表（AMR）发展为智能读表技术，即高级量测 体系（AMI）。 更加强调系统接口的标准化与开放性 包含一次技术
定制电力/DFACTS 故障电流限制器
要求一次、二次系统的协调
采用更加灵活的结构（如网格式结构），更好地支持自愈功能。
分布式电源并网控制
有源网络（Active Network） 微网技术（Micro Grid）
8
智能配电网的主要技术内容/3
定制电力/DFACTS
定制电力（Custom power)：应用电子电力设备实现电 能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特 定需求的电力。 静止无功发生装置（SVC）、静止同步补偿器 （STATCOM）、有源滤波器（APF）、动态电压恢复 器（DVR）、固态断路器（SSCB）
目前，我国DA应用存在的问题：
相当一部分系统达不到实用化要求 自动化孤岛现象严重 管理维护工作滞后
32
关于ADA/DA的推广应用/2
我国开展ADA/DA工作的建议
合理规划配网自动化系统，确保系统的可靠性、稳定 性，确保SCADA监控、故障隔离两项基本功能正常运 行。 建设配电网IP通信网络，为最终建立广域测控体系，全 面实现智能电网功能创造条件。 设备与系统接口遵循IEC61970/61968/61850标准 建设供电企业信息总线，实现自动化系统的有效集成。 避免“管建不管用”。管理维护工作一定要跟上，要有组 织与制度上的保证。
配电网管理自动化
配电GIS（地理信息系统）：设备管理、检修管理、停 电管理（Trouble Call） 、工作票管理
7
智能配电网的主要技术内容/2
用户自动化
高级量测体系（AMI，Advanced Metering Infrastructure)：支持双向通信、智能读表、用户能源 管理（需求侧管理DSM）、家庭自动化 客户信息系统（CIS）
高级配电自动化（ADA，Advanced Distribution Automation)是配电网革命 性的管理与控制方法。它实现接有分布式 电源的配电系统的全面控制与自动化，使 系统的性能得到优化。 --摘自美国电科院（EPRI）研究报告
16
高级配电自动化的技术内容
ADA是智能电网中的配电自动化 使用ADA这一名称是为了区别以前的DA（称为传 统DA） ADA覆盖传统DA的技术内容：
4
智能配电网的特征/2
支持大量的分布式电源接入
包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃料电池、 小型燃气轮机等 即插即用（Plug and Play)
支持用户能源管理（需求侧管理）
支持智能读表以及与用户侧的双向通信 支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更好 地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点。 支持用户自备分布式发电、储能装置并网 支持电动车的接入
10
SDG vs. DA /2
DA的技术内容：
配电运行自动化：配电SCADA、变电所自动化、配网 （馈线）自动化。 配电管理自动化：配电GIS（设备管理、检修管理、停 电管理、工作票管理） 用户自动化：自动读表（AMR）、客户信息系统（CIS）
11
SDG vs. DA /3
SDG与DA共同点：
都以现代测控、通信与信息技术为手段 智能电网涵盖配电自动化的所有功能 智能电网具有配电自动化的所有作用
智能配电网概述
1
智能配电网（SDG，Smart Distribution Grid）是 智能电网的重要组成部分
智能电网=智能输电网+智能配电网
智能电网与传统电网的区别在配电网上表现的更 为明显
2
发展智能电网应把配电网作为重点
配电网直接面向用户，是控制、保证用户供电质 量的关键环节。 目前用户停电95%以上是由配电系统原因引起的 电网有一半的损耗发生在配电网 分布式电源主要影响配电网的运行与控制 目前配电网的自动化、智能化程度远低于输电网
18
高级配电自动化系统
SCADA/FA/VPP 供电企 业信息 集成 配电GIS
变电所自动化
WAN
馈线自动化
19
传统配电自动化系统
配电GIS SCADA/FA 供电企 业信息 集成
AMR/CIS
变电所自动化
WAN
馈线自动化
用户自动化
20
ADA的关键技术
IP通信网络 配电网广域测控体系 企业信息集成总线（UIB） 虚拟发电厂技术（VPP）
选择低电价时段充电 可在电价高时向电网送电。
5Байду номын сангаас
智能配电网的特征/3
能够提高电网资产利用率
支持配电系统快速仿真、模拟 合理控制潮流，提高系统容载比，充分利用系统容量。 减少投资，减少设备折旧，使用户获得更廉价的电力。
能够对配电网及其设备进行可视化管理
实时采集电网及其设备运行数据 提供潮流、负荷、设备状态监测、电能质量、故障位 置、停电范围等实时信息 解决配电网“盲管”问题
35
AMI系统的构成
摘自B.C Hydro Luan Peng博士的报告
智能电表
通信系统
电表数据管理系统
36
AMI vs. AMR
AMR
收集用户用电量 单向通信 每月读取一次电度量
AMI
能够按需要收集各种用户用电数据，如有功/无功电度、 有功/无功功率、电压、电流等。 开放式双向通信 支持实时电价 支持家庭自动化
主要技术难点：
安全性问题 标准化问题 成本问题
22
配电网广域测控体系/1
简称DWAMCI（Distribution Wide Area Monitoring and Control Infrastructure ) 功能
实时采集配电网（变电站、线路开关、配变、DER） 运行数据 支持同步相量测量 支持故障或扰动录波 支持相关监控节点间（如相邻开关）实时数据交换与 控制命令传输