电力系统自动化技术如何

电力系统自动化技术如何,第1张

电力系统自动化、互动化、信息化是未来电力系统发展的方向,也是智能电网实现的关键技术,近年来,我国的智能电网建设取得了丰硕的成果,开展了数百项智能电网试点项目建设,试点范围涵盖了发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节和通信信息平台,并根据技术成熟度和应用情况,陆续选择了智能电网调度系统、配电自动化、用电信息采集等14类项目进行推广建设。南方电网公司也建设了智能电网技术研究平台,并开展了海南省级电网、广州中新知识城智能配电网、珠海万山岛智能微电网等一批示范工程建设。归纳而言。我国在智能电网的建设方面,取得了如下一系列突出成果。
(1)一批智能输配电技术得到应用,提升了电网的可控性和灵活性,从而提升了电网输送能力和安全稳定水平。2015年12月,我国首个统一潮流控制器(UPFC)工程——南京220kV西环网UPFC工程正式投运。2017年12月,苏州南部电网500kVUPFC工程正式投运。2016年6月,我国首套源网荷友好互动精准负荷控制系统在江苏电网投入运行,可以提供3500MW秒级准实时控制和1000MW毫秒级紧急控制能力。
(2)智能电网调度技术支持系统全面推广应用,全面提升了大电网安全运行水平。研发了智能电网调度技术支持系统D5000,并在31个省级以上电网成功投运,大幅提高了大电网的可观测性和可控性,多调度中心协同运行和在线安全预警能力、电网运行经济性和新能源消纳能力以及电网调度抵御重大自然灾害和集团式网络攻击能力显著增强。
(3)智能变电站和配电自动化加速推广应用,显著提升了电网的互 *** 作性。新建并投运了大批量智能变电站,实现了全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化;在全国范围内多个城市核心区建设配电网自动化系统,提升了配电网的智能化运行水平。
(4)开展了电网大数据平台的建设及应用探索。在国家电网范围内,建设并推广了调度系统D5000、WAMS、大规模的用电信息采集(AMI)系统等数据采集系统,积累了海量的电网大数据。在此基础上,中国电力科学研究院等单位在技术领域开展了大数据平台的建设探索,如基于SG统一数据模型开展了调控业务领域及配用电业务领域的数据融合等。在应用领域,启动了大数据挖掘和分析的研究工作,如基于大数据的配变重过载预警研究及应用等。

七言古诗电力腾飞

          ——回观2010年中国能源十大新闻

中华疆域千万里, 北望冰雪南临礁。

国网繁密布城乡,京中 *** 控品质高①。

电厂类多齐头进,  科学输送问题少。
力拔山兮看三峡②,东海风电伴碧涛③。
巨容核站全球先④,宏观农电建环保⑤。
制七千万小火电⑥,图节能减排并调。
腾跃进取拓边疆⑦,发扬劳苦树新标。
飞龙起舞过四方, 展望未来新风貌。
      ——狂龙秋劲风做于2011年3月
解释
①  国家电网公司的EMS自动化监控系统为北京科东公司的CC2000系列至D5000系统的产品,是一套功能相互独立同时又能够协调运行的调度自动化系统。
②  2010年8月,全国水电装机突破2亿千瓦。
③  2010年7月,上海东海大桥海上风电场并网发电,这是中国也是亚洲首个海上风电示范项目;此后,首轮100万千瓦海上风电项目招标启动,中国海上风电建设大幕拉开。
④  2010年9月、10月,广东岭澳核电站二期1号机组和中核集团秦山核电二期扩建工程3号机组先后建成投产。中国在运核电机组突破1000万千瓦,在建核电规模居世界第一。
⑤  新一轮农村电网改造升级建设启动。2010年7月,国家能源局召开会议,表示力争用3年时间基本建成安全可靠、节能环保、技术先进、管理规范的新型农村电网。
⑥  “十一五”期间全国已累计关停小火电机组7210万千瓦,超额完成了原计划关停5000万千瓦的目标,每年可节约原煤8100万吨,减少二氧化硫排放140万吨,减少二氧化碳排放164亿吨。
⑦  青藏电网联网工程2010年7月开工;新疆与西北联网工程2010年11月建成,少数民族地区能源建设提速。

什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?

01

为什么要建泛在电力物联网?

国家电网公司在2019年两会报告中提出建设世界一流能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网”,这里所说“两网”分别是“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。泛在电力物联网这个名词首次出现在国家电网公司的两会报告中,成为和坚强智能电网相提并论的重点工作。

首先来看国网2019年1号文件是怎么说的:在2019年1月13日发布的国家电网有限公司2019年1号文件中,排在年度重点工作首位的就是:推动电网与互联网深度融合,着力构建能源互联网。具体内容是:“持之以恒地建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网……。充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网,为电网安全经济运行、提高经营绩效、改善服务质量,以及培育发展战略性新兴产业,提供强有力的数据资源支撑。承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网,相辅相成、融合发展,形成强大的价值创造平台,共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。”

可以认为一号文件中对泛在电力物联网的定义以及在能源换联网中的重要地位作出了明确地官方解释。一号文件的重点工作之二是:培育壮大发展新动能,创新能源互联网业态。其具体内容是:研究探索利用变电站资源建设运营充换电(储能)站和数据中心站的新模式,积极推动公司通信光纤网络、无线专网和电力杆塔商业化运营,拓展服务客户新空间。大力开拓电动汽车、电子商务、智能芯片、储能、综合能源服务等新兴业务,促进新兴业务和电网业务互利共生、协同发展。一号文件的重点工作之三是:扩大开放合作共享,打造能源互联网生态圈。具体内容是:充分利用电网数据、技术、标准优势,加强与新经济和互联网企业合作,积极参与新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新兴业务领域的开拓建设,加快构建围绕能源互联网发展的产业链、生态圈。

从一号文件中可以看出国网未来将通过建设电力互联网发展与互联网经济相关的新业态,包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新业务。非传统领域的新业态已经和传统电网业务处于同等重要的地位,实际上,所谓所谓新能源、智能家居、智慧城市,都可以被囊括进“泛在电力物联网”。总地来看,“坚强智能电网”仍是国网业务的基本盘,坐稳输-变-配-用-售环节的既定业务范围,在增量配网试点和配售电侧改革不断深入的背景下坚守传统阵地,抵御“外部的野蛮人”,是国网今后工作的“拿分项”;而在国有企业改革走向深水区,电改大势倒逼,国网新一代领导层逐步稳定之际,提出“泛在电力物联网”概念,则是主动出击开拓新方向的求变之举,是国网今后工作的“发力点”。

国网内部对于公司发展和业务调整,有一定的共识和紧迫感,主要集中于以下几个方面:一是随着新能源发电占比升高,电网形态日趋复杂,电力潮流和电网故障演化机理不断由可预见向难以预见演变,这对电网的安全稳定运行提出了更高要求;二是电改推进、政府及社会对电价下调的要求,导致企业经营面临瓶颈;三是在互联网经济与数字经济的蓬勃发展下,社会经济形态发生着深刻变化,在改革即将进入深水区之际,如果没有做好未来这几年的发展转型,通信运营商现在面临的困境可能就是国网的明天。而借着“泛在电力物联网”的东风,继续在传统强电部门深耕,加强信息化,还是着力发展电动汽车、综合能源服务等新业务,需要一个有力的规划纲领作为指导。

02

什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?

物联网的概念由 MIT 的 Kevin Ashton在1998年首次提及,他指出将
RFID技术和其他传感器技术应用到日常物品中构造一个物联网。紧接着的第二年由 Kevin Ashton 带头建立的 Auto-ID center
对物联网的应用进行了更为清晰的描述:依靠全球 RFID 标签无线接入互联网,使得从剃须刀到欧元纸币再到汽车轮胎等数百万计的物品能够被持续地跟踪和审计。

电力行业对“物联网”的理解是:物联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识别、感知、互联与控制的网络系统。其实质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的(互联网、电信网甚至电力通信专网)结合,从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动,使得有关物体相互感知和反馈控制,形成一个更加智能的电力生产、生活体系。从而衍生出泛在智能电网——基于通信技术的全业务泛在电力物联网-泛在电力物联网概念。

各国在建设现代电网的过程中都用到了物联网,但对其应用的侧重点则各有不同。在欧洲,提升供电安全性、节能减排、发展低碳经济是各国积极发展智能电网的主要原因,在这种驱动力下,欧洲电力行业对物联网的应用更倾向于清洁能源和环保方向;在日本,可再生能源接入、节能降耗和需求响应是日本发展智能电网的主要驱动力,日本电力行业对于物联网的应用主要在于对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监控等领域;在中国,物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑,RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。

目前国网对泛在电力物联网的具体定义还未形成,将传统电力生产、传输、消费的所有环节信息化,都可以称为泛在电力物联网。就目前国网的技术储备而言,增强电网的感知、通信、计算和分析能力,是其可预见的发展方向。2018年的国网信通工作会议上就提出了“打造全业务泛在电力物联网,建设智慧企业,引领具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业建设”的工作目标,并提出了建设国网-电力物联网SG-eIoT
(electric Internet of Things)的技术规划。预计将综合运用“大云物移智”等信通新技术,与新一代电力系统相
互渗透和深度融合,实时在线连接能源电力生产和消费各环节的人、机、物,全面承载并贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客服服务等业务。在终端层表现为万物互联的连接能力,在网络层表现为无处不在、无时不有的通信能力,在平台层表现为对全景设备和数据的管控能力。在2018年国网信通工作会议上制定的规划来看,整个“SG-eIoT”系统在技术上将分为终端、网络、平台、运维、安全等五大体系,打通输电业务、变电业务、配电业务、用电业务、经营管理等五大业务场景,通过统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备,制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式,以实现各类终端设备的即插即用。

有意思的是,国网一直以来虽然没有明确喊出电力物联网的口号,却已经有了相当的技术积累。国网的信息化水平近年来也不断提升,目前国网系统接入的终端设备超过5亿只(其中47亿只电表,各类保护、采集、控制设备几千万台),规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈;经过D5000、调控云等系统改造和升级,国调中心在电网观测、控制水平已经称得上世界先进,输电网基本做到可观、可控、能控、在控;各地配电自动化系统建设也在推进当中,规划到2020年完成全网95%的配电自动化覆盖率,各种在线监测、智能预警系统比比皆是;基于PMS20系统,主要设备的全生命周期管理在近两年内也能基本完成;通信网络建设如火如荼,无线专网、保护专网陆续上马;国网智慧车联网平台目前已经连接全社会80%的公共充电桩以及4万多辆电动汽车。想要在近年内交一份能够写出足够多亮点的成绩单,问题应该不大。

笔者认为,国家电网作为世界五百强第2的旗帜性央企,应该有更高要求拿出真正的可以定义行业发展方向的技术方案,要么具备成熟的、可复制的海外技术输出能力,被海外能源企业接纳,例如华为通信解决方案,支付宝/微信移动支付;要么具备强烈提升用户体验、能直接让用户感受代际差异的新服务水平,如高铁。就供电可靠性、电网安全稳定性等方面而言,进一步提升的空间和产生的社会效应都已有限。泛在电力物联网应该向着智慧小区/智慧城市整体能源解决方案、智慧交通整体能源供给方案、智慧能源套餐及交易模式、用户能效分析及用户画像、智能家居与用能管理等方面延伸。虽然国家电网是国内每年电气专业研究生就业的首选单位,是每年获取专利数最多的企业,甚至超越了华为,但国家电网作为一家科技公司的形象在公众心中依然没有建立起来,电力用户期待获得更多的知情权和参与感,例如得到用电诊断、科学用电方案、差异化电价信息等增值服务。在前有堵截后有追兵的行业背景下,要“建成世界一流的能源互联网企业”,只有深刻改变用户习惯,才能进一步赢得发展的先机。

03

建设泛在电力物联网应规划先行

一般情况下,抛出一个战略性概念后,国网公司会在组织机构、科技研发、重点工程等方面共同发力,并使之成为今后3-5年的主要方向。按以往规律,国网的新概念往往由相关利益部门主张并提出,上升形成公司战略后由原提出部门出主力班底进行战略规划、科研投入和工程运作。新战略的实施情况,有时受制于公司其他利益部门对该战略的支持和配合力度。国网领导班子对新成立部门的支持力度、其他利益部门对新成立部门的配合力度往往关系着新战略的整体推进效果。相对于我国政府和企业过往一些实施相对成功的战略,国网的风格还有些遵循丛林法则,主要由强势部门和地方公司利益驱动,在领导层取得首肯后立即上马项目,一定程度上缺乏规划引领的顶层设计,导致重复建设、技术路线多样,虽然每年都涌现出数量众多“世界一流”的技术或工程,却难以形成合力,在国际上和社会上缺乏“中国高铁”这样的名片技术。

物联网技术虽然在电网有着广阔的应用和前景,但也面临一些发展问题。从技术上来看,感知层的传感器数据准确性、传感器在复杂环境下的故障率、数据传输的及时性、无线传输的安全性等都是亟待解决的问题。受到可靠性、成本、原有管理制度等多种因素的制约,物联网产业一直推进缓慢。制定合理的长期规划,对指导物联网在电网发展具有重要意义。

因此,国网应组织科研单位牵头,遵循目标导向,按照我国不同地区电网技术基础及资源禀赋,设定泛在电力物联网近期目标及中长期技术规划,尽快明确重点项目及技术攻关方向,集中力量突破既定关键技术。此外,利用好自身科研人才和科研力量,必要时与外部企业及科研力量联合,突破传统电力生产-科研-设备研发利益窠臼,走出电网成熟技术的舒适区,从微创新转变为模式创新,真正成长为具备全球影响、全民感受的科技巨头。

电力系统D5000系统的体系结构,分为硬件层、 *** 作程序层、支撑系统层和应用层四个层级。在硬件层的服务器系统和网络设备的配置上,均采用的国内品牌,其中首先为华为和联想。

*** 作程序层的建构由国产B级安全 *** 作系统来完成,数据库的组建也是采用国内制造,以此确保信息系统的安全性。

对核心的支撑系统层进行划分,可以概括为数字化监控、信息交互、公共服务以及功能管控四个层面。D5000系统以面向服务性能的软件体系(SOA)为基础来进行平台架构。

电力系统D5000系统可以进行层次化的功能设计,能快速有效的对硬件资源、数据及软件功能模块进行良好的组织,为应用开发和运行提供理想环境。

扩展资料:


电力系统D5000系统平台通过自主开发具有完全自主知识产权的电力中间件、调度计划应用和调度管理类应用系统,电网运行中实现了实时监控、在线稳定性分析、调度业务管理等功能。

在平台建设中,新的电力调度系S统为保持其安全可靠性需要注意如下内容:通过提高调度驾驭大电网的能力来适应电网的快速发展和电网安全稳定运行。

D5000系统平台对系统和应用运行维护需求开发的公共应用支持和管理功能,能为应用系统的运行管理提供全面的支持。

参考资料来源:百度百科-电力系统


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