智能电网信息通信技术第讲智能配用电及其信息通信技术.pdf
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第六讲第六讲:
智能智能配用电及其信息通信技术配用电及其信息通信技术华北电力大学通信技术研究所华北电力大学通信技术研究所第六讲第六讲智能配用电及其信息通信技术智能配用电及其信息通信技术6.1配电自动化系统6.2用电信息采集系统6.3配用电一体化通信技术6.4智能用电技术智能电网信息通信解决方案智能电网信息通信解决方案配电配电变电变电输电输电信息信息应用应用信息信息处理处理信息信息传输传输感知感知延伸延伸互动互动线路线路状态状态视频视频安全安全气象气象条件条件一次一次设备设备二次二次设备设备潮流潮流分布分布电能电能质量质量链式传感网链式传感网极端环境传感网极端环境传感网大规模传感网大规模传感网电力宽带专用网(光纤电力宽带专用网(光纤/宽带无线接入)宽带无线接入)+3G电力综合信息平台数据库电力综合信息平台数据库导线导线状态状态分析分析杆塔杆塔状态状态分析分析气象气象条件条件分析分析一次一次设备设备状态状态分析分析二次二次设备设备状态状态分析分析输电线路检修输电线路检修变电站检修变电站检修用电用电计量计量考核考核居民居民用电用电电能电能调度调度管理管理电能电能质量质量控制控制配电自动化配电自动化精细精细用能用能管理管理信息信息双向双向互动互动用户用电信息用户用电信息计量管理计量管理智智能能电电网网标标准准制制定定电力相关应用系统分类电力生产过程发电厂输电线变电站配电网用户电厂自动化变电站自动化配电网自动化调度自动化计量自动化企业信息化智能用电服务系统线路在线监测配用电系统在电力系统中的位置配用电系统在电力系统中的位置2001200420062009国内配用电系统建设发展曲线国内配用电系统建设发展曲线1995起步起步1997试点试点建设建设高潮高潮反思反思制定制定标准标准平稳平稳发展发展时间发展度智能配智能配电网的新挑战电网的新挑战新负荷新负荷新能源新能源新要求新要求新型配电网新型配电网(智能配电网智能配电网)新技术新技术建设智能电网,配电网是重点建设智能电网,配电网是重点直接面向用户,作用举足轻重。
对供电质量有着决定性的影响损耗、投资(合理情况下)、运营成本远大于输电网17%17%83%83%配电配电输电输电60%60%40%40%70%70%30%30%停电时间损耗投资比例(发达国家)运营成本(美国)95%95%5%5%我国配电网投资相对不足,自动化、智能化程度远低于输电网,已成为制约电力系统发展的瓶颈。
国际上发电、输电、配电投资比例一般在1:
0.45:
0.7左右,中国在2000年前的投资比例是1:
0.21:
0.12。
智能电网的“新意”主要体现在配电网上可再生能源发电(分布式电源)主要在配电网接入。
支持需求侧响应,实现与用户互动,创新用户服务的着眼点在配电网。
智能配智能配电网建设的电网建设的重要性重要性配电自动化配电网自愈有源配电网微电网柔性交流配电(DFACTS)高级量测体系(AMI)用户互动技术智能配智能配电网的电网的关键技术关键技术馈线自动化馈线自动化用户自动化用户自动化WAN变电所自动化变电所自动化AMR配电GIS/DPMS供电企业信息集成DSCADA/FA调度自动化/EMSCISTCM信息交换总线信息交换总线配网自动配网自动化系统化系统生产管理大区生产管理大区信息管理大区信息管理大区资源中心信息交换总线信息交换总线正正向向隔隔离离装装置置反反向向隔隔离离装装置置生产管理生产管理系统系统用电信息用电信息采集系统采集系统导入设备信息设备数据设备数据电表电量实时数据电表电量实时数据能量管理能量管理系统系统EMS设备数据及实时数据报文配用电配用电系统及各子系统示意图系统及各子系统示意图配电自动化配电自动化是应用现代计算机技术、远动、自控、通讯、新型配电设备等先进技术手段,实现配电网在线和离线远方监控,与配电自动管理,以达到配网安全,可靠,经济,优质,高效运行之目的。
提高供电可靠性改善电能质量节能降损,优化运行,提高系统经济运行水平提高配网现代化管理水平提高服务水平,改善用户形象合理规划,科学决策配电自动化意义6.1配电自动化系统配电自动化系统开关TVFTUDataserverswitch100MworkstationcablecableDTUTTUDTUFTUE1/10MswitchE1/10MswitchopticalSDH配电子站配电子站1配电子站配电子站2配电子站配电子站3配电自动化系统配电自动化系统的一般组成结构的一般组成结构配变终端设备(TTU)馈线终端设备(FTU)开闭所终端设备(DTU)配电自动化系统的三个发展阶段配电自动化系统的三个发展阶段1)简易型配电自动化系统(DA)是以馈线自动化(FA)为主的实时应用系统。
2)调/配一体化系统是将调度自动化和配电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网调度得到较多的应用,有较好的实用性。
3)配网智能管理系统(DMS)采取实时应用和管理应用相结合的手段,面向供电企业所辖的整个配电网的自动化及管理系统。
国外(尤其是欧美)的配网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。
遵循遵循IEC61968/61970标准的信息交换总线标准的信息交换总线配电终端配电终端FTU/DTU/TTU配网应用软件配网应用软件抢修指挥抢修指挥实时数据实时数据静态电网模型静态电网模型智能配电网调控一体化支撑平台智能配电网调控一体化支撑平台计划停电计划停电调度运行调度运行故障停电故障停电配电网运行监控配电网运行监控智能化应用智能化应用广域分布式数据广域分布式数据采集处理采集处理EMS实时数据实时数据运行监视及优化运行监视及优化配网模型管理配网模型管理停电分析停电分析智能数据分析智能数据分析GISCISTCMPMSAMREMS馈线自动化馈线自动化配网配网仿真培训仿真培训综合可视化综合可视化配电自动化主站系统的总体功能架构配电自动化主站系统的总体功能架构S1IDIDIDIDIDID故障指示单元故障指示单元故障指示单元故障指示单元故障指示单元故障指示单元分段开关分段开关分段开关分段开关联络开关变电站出线开关S2变电站出线开关S1故障指示器开关之间的时序配合简易型配电自动化系统简易型配电自动化系统地理信息系统AM/FM/GIS基于IEC61968的信息交换总线(安全区和区)基于IEC61968的信息交换总线(安全区和区)通信网(骨干层)通信网通信网通信网通信网反向安全隔离正向安全隔离环网柜环网柜环网柜环网柜开闭所开闭所柱上开关柱上开关柱上开关柱上开关配电子站配电子站配电子站配电子站配电主站配电主站营销管理营销管理系统系统(CIS)故障报修系统故障报修系统TCM(95598)生产管理系生产管理系统统(PMS)集中型馈线自动化集中型馈线自动化上级调度系统上级调度系统用电信息用电信息采集系统采集系统配电配电GIS系统系统环网柜环网柜就地型馈线自动化就地型馈线自动化集成型调配集成型调配一体化系统一体化系统分布式电源/储能装置/微网接入经济运行与协同调度与智能用电系统互动高级配电自动化系统集成型配电自动化系统配网智能型管理系统配网智能型管理系统冷冷/热储能热储能飞轮储能飞轮储能太阳能发电站太阳能发电站柴油发电机组柴油发电机组OtherConsumers电力用户电力用户中压配电网中压配电网风力发电站风力发电站配电网的发展方向:
智能微网配电网的发展方向:
智能微网微网控微网控制中心制中心智能微网技术的定义智能微网技术的定义由各种分布式电源/微电源、储能单元、负荷以及监控、保护装置组成的集合可在并网运行和孤岛(自主)运行2种模式间切换通过相关控制装置间的协调配合,可以同时向用户提供电能和热能根据实际情况,系统容量一般为数千瓦至数兆瓦通常接在低压或中压配电网络中目前主要应用单一种类可再生能源发电场、(冷)热电联供系统智能微网示意图智能微网示意图美国电气可靠性技术措施解决方案联合会(CERTs)提出微网概念2005,欧洲提出“智能电网计划,2006年出台技术实现方案目前,欧盟主要资助“Microgrids”和“MoreMicrogrids”微网项目美国电力公司Walnut微网测试基地验证CERTs微网理论和方法希腊、德国、西班牙等建立不同规模的微网实验室美国北部电力系统MadRiver微网示范工程日本已经建立了多个微网工程美国能源部制定“Grid2030”发展战略加拿大BC和Quebec开建微网示范工程微网的发展历程微网的发展历程电力电子技术:
并网逆变器(整流器)、静态开关、电能质量控制装置故障检测与保护:
过压和欠压保护、反孤岛和低频保护通信技术:
在采集不同特性的单元信息的基础上,通过配网级、微网级、单元级各控制器间的通信来实现微网的关键技术微网的关键技术并网、保护和通信技术并网、保护和通信技术用电信息采集系统智能用电服务体系建设是推进电网发展方式转变、建设坚强智能电网的必然要求。
在用电环节,构建“大营销”体系,拓展面向信息化、自动化、互动化的服务能力,实现电网与客户能量流、信息流、业务流实时互动,构建客户广泛参与、市场响应迅速、服务方式灵活、资源配置优化、管理高效集约、多方合作共赢的新型供用电模式。
用电信息采集系统承担着用电信息自动采集、高效共享和实时监控的重要任务,是智能用电服务体系的重要基础和用户用电信息的重要来源。
建设坚强智能电网,客观要求必须建设好用电信息采集系统,实现覆盖公司系统全部用户、采集全部用电信息、支持全面电费控制的目标。
6.2用电信息采集系统用电信息采集系统电力营销业务模型电力营销业务模型BM17客户联络客户联络BM0795598业务处理业务处理BM01新装新装、增容及变更用电增容及变更用电BM02供用电合同管理供用电合同管理BM16客户关系管理客户关系管理BM06用电检查管理用电检查管理BM03抄表管理抄表管理BM04核算管理核算管理BM13线损管理线损管理BM05电费收缴及账务管理电费收缴及账务管理BM12市场管理市场管理BM15有序用电管理有序用电管理BM14能效管理能效管理BM08资产管理资产管理BM09计量点管理计量点管理BM10计量体系管理计量体系管理BM11电能信息采集电能信息采集BM19客户档案资料管理客户档案资料管理BM18稽查及工作质量稽查及工作质量营销分析与辅助决策营销分析与辅助决策客户服务与客户关系客户服务与客户关系电费管理电费管理综合管理综合管理市场与需求侧市场与需求侧电能计量及信息采集电能计量及信息采集财务管理财务管理安全生产安全生产协同办公协同办公人力资源人力资源物资管理物资管理项目管理项目管理综合管理综合管理外部单位外部单位信息内网信息内网现场终端现场终端GPRS/CDMA无线公网通信信道通信信道信息内网信息内网主站主站防火墙.230MHz无线专网光纤专网前置采集服务器RS-485.专变终专变终端端集中器集中器集中器集中器采集器通信接口机通信接口机通信接口机应用服务器数据库服务器窄带载波RS-485载波.集中器集中器采集器RS-485.载波预付费电能表载波预付费电能表预付费电能表预付费电能表预付费电能表预付费电能表计量装置计量装置RS-485专变终专变终端端计量装置计量装置各类专变用户电力用户电力用户中小型专变用户中小型专变用户大型专变用户大型专变用户专变用户营销业务应用营销业务应用前置采集平台前置采集平台宽带无线宽带无线专网专网通信接口机趸售户趸售户居民户居民户农排灌农排灌居民及低压一般工商业用户低压单相一般低压单相一般工商
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