開啟配網(wǎng)智能化管理新時代

截至今年第一季度，智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分——配電自動化項目建設(shè)應(yīng)用取得階段性進展。國網(wǎng)電力科學研究院和中國電力科學研究院作為配電自動化試點項目的兩家主要技術(shù)支持單位，是如何推動配電自動化項目建設(shè)的？

從杭州智能配網(wǎng)建設(shè)中汲取經(jīng)驗

浙江杭州嘗到了“智能配網(wǎng)”的甜頭。

作為全國配電自動化試點項目首批四個城市之一，杭州于2011年10月26日通過項目實用化驗收。此后，杭州試點區(qū)域內(nèi)先后發(fā)生7次配電網(wǎng)故障，主站系統(tǒng)全部正確捕獲，并提供了完整的故障點隔離、非故障區(qū)域恢復(fù)供電等策略，正確率達100%，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性走在國內(nèi)外前列。

杭州配電自動化項目由國網(wǎng)電力科學研究院（國電南瑞）提供技術(shù)支持。對于國網(wǎng)電科院而言，他們也因此積累了智能配電的新經(jīng)驗。

100%遙控，故障處理實現(xiàn)“分鐘級”

“錢海站8719遙分（遙控開關(guān)分閘），錢海站8719遙分。”4月10日14時20分，杭州市電力局配電自動化系統(tǒng)運維人員鄭偉彥在電話中重復(fù)道。同時，他在主站系統(tǒng)上對線路開關(guān)實施遙控操作。

杭州配電自動化系統(tǒng)主站采用國電南瑞研制的OPEN-3200管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)先后在杭州、銀川、上海、南京等20多個城市以及上海世博園、天津生態(tài)城、揚州智能園區(qū)等綜合示范建設(shè)項目中獲得應(yīng)用。

杭州配電自動化工作啟動較早，試點之前已初步建成涵蓋幾十條線路、一百多座開關(guān)站的自動化網(wǎng)絡(luò)。“杭州原來采用國外廠商的系統(tǒng)，但很多維護跟不上，特別是很多新的應(yīng)用需求無法得到滿足。”杭州市電力局運檢部主任徐立說，“現(xiàn)在采用了國電南瑞的主站系統(tǒng)，從使用狀況來看，這套系統(tǒng)很穩(wěn)定。”

系統(tǒng)最近一次動作記錄顯示：3月11日23時19分38秒，杭州中心變缸兒754線開關(guān)跳閘，系統(tǒng)判定故障位于廣利站，并提供相應(yīng)的操作策略。當值調(diào)度員回憶說，從事故跳閘到調(diào)度員響應(yīng)的時間控制在分鐘級，而且對故障判斷以及故障處理的操作建議全部正確，大大提高了故障處理效率。

而在此之前，檢修停電操作都由調(diào)度發(fā)令，相關(guān)工作人員需要跑到現(xiàn)場操作，費時費力，通常平均時間為一個半小時；現(xiàn)在通過遠程控制，操作時間縮短為分鐘級，省時省力。進入實用化階段以來，OPEN-3200系統(tǒng)成功處理故障、正確動作7次。據(jù)杭州市電力局統(tǒng)計，已實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域，從開關(guān)事故跳閘到故障處理完畢的時長平均約為其他區(qū)域的10%。

“杭州配網(wǎng)自動化實用效果在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)成為我們在配電生產(chǎn)中不可缺少的手段。杭州已經(jīng)實現(xiàn)100%遙控操作，系統(tǒng)使用率很高。”杭州市電力局配電自動化工程師王凱說。

配電“紅黑圖”，提高工作效率

“黑色代表現(xiàn)在，紅色代表將來。”國電南瑞OPEN-3200系統(tǒng)主要研發(fā)人員韓韜指著操作系統(tǒng)中的紅黑界面，解釋說。配電“紅黑圖”是國電南瑞在配電自動化領(lǐng)域的一項創(chuàng)新技術(shù)，它的應(yīng)用，進一步提高了相關(guān)人員的工作效率。

韓韜表示：“紅黑圖描述的是配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型的一個動態(tài)變化過程。由于城市建設(shè)和改造的需要，調(diào)度員和計劃員每天不得不對配網(wǎng)改造前和改造后的情況進行對比。為了滿足配網(wǎng)管理的這一需求，我們需要區(qū)分已投運的圖形和未投運的圖形，并且提供兩種模式并存和轉(zhuǎn)換的機制。”

依托于OPEN-3200系統(tǒng)紅黑圖機制，杭州配網(wǎng)建立了一套高效的配網(wǎng)自動化生產(chǎn)管理機制。當有新的配電網(wǎng)建設(shè)和改造計劃時，由地理信息子系統(tǒng)（GIS）完成建模并提交更改配網(wǎng)結(jié)構(gòu)申請；配電主站收到申請后，生成改造計劃實施后的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，即紅圖。當新建網(wǎng)絡(luò)正式投運后，系統(tǒng)再將紅圖轉(zhuǎn)成黑圖。

紅黑圖轉(zhuǎn)換機制的效果立竿見影：運維人員工作效率大大提高，僅需4人就能對全市的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖進行維護。目前，我國配網(wǎng)管理模式還處于探索階段，杭州配網(wǎng)自動化人員配備精簡高效，主站系統(tǒng)建設(shè)模式符合國內(nèi)配網(wǎng)管理實際，解決了困擾已久的配電網(wǎng)圖模高效維護問題，這些都為國內(nèi)配電網(wǎng)生產(chǎn)管理模式創(chuàng)新提供了借鑒。

“配電自動化試點成效直接關(guān)系智能配電網(wǎng)建設(shè)的成敗。杭州擁有較為豐富的配電自動化試驗和研究基礎(chǔ)，擁有相對成熟穩(wěn)定的配網(wǎng)環(huán)境，這些都成為自動化改造不可或缺的條件。有了基礎(chǔ)，我們研發(fā)的紅黑圖機制最先在杭州得到充分和有效的利用。”國電南瑞配電分公司總經(jīng)理沈浩東說。

信息共享，互操作簡單高效

據(jù)杭州市電力局配電自動化工程師顧建偉介紹，杭州配電自動化建設(shè)始終在國際標準的技術(shù)框架中推進、創(chuàng)新及應(yīng)用。杭州遵循國際標準，完成了原有主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)平滑遷移到新主站系統(tǒng)的工作。

沈浩東說，杭州市電力局的信息交換總線應(yīng)用集成了配電自動化、營銷服務(wù)等4個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并彼此分享數(shù)據(jù)和服務(wù)，全面支持在智能配電網(wǎng)下實現(xiàn)供電設(shè)備監(jiān)視和控制、系統(tǒng)可靠性管理、電壓管理等功能的信息集成。

“系統(tǒng)完全遵循國際相關(guān)標準和國家電網(wǎng)公司配電自動化的各項標準。系統(tǒng)模型標準、數(shù)據(jù)開放、應(yīng)用靈活，具有強大的生命力。”王凱說。杭州市電力局信息交換平臺具有接入1萬個站點，處理80萬條以上實時信息的能力，完全支持智能電網(wǎng)環(huán)境下的大容量處理。

“深化實用化應(yīng)用功能，是配電自動化逐步向智能配電網(wǎng)過渡的重要體現(xiàn)。國電南瑞將繼續(xù)研發(fā)新的應(yīng)用功能，以適應(yīng)智能城市、新能源等發(fā)展需要。”沈浩東說。

建設(shè)主動預(yù)防式配網(wǎng)管理新模式

中國電力科學研究院配電研究所微電網(wǎng)研究室主任劉海濤

當前，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響其供電安全的因素較多。電網(wǎng)風險的根源在于其行為的概率特性。也就是說，電網(wǎng)中設(shè)備的隨機故障、負荷的不確定性、外部自然條件的變化、人為因素的影響等都難以準確預(yù)測，而這些因素可能會導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生局部故障乃至引發(fā)大面積停電。另外，未來分布式電源、儲能系統(tǒng)以及電動汽車充電裝置將大量接入配電網(wǎng)，也會對配電網(wǎng)的供電安全及穩(wěn)定運行帶來風險。

為進一步提高供電可靠性，提升城市配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和管理水平，推進智能電網(wǎng)建設(shè)，國家電網(wǎng)公司開展了第一批6個城市高可靠性示范區(qū)建設(shè)。

隨著重慶、廈門、青島高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)在線風險評估與預(yù)警系統(tǒng)的順利投運，配電網(wǎng)進入了主動預(yù)防式智能化管理新時代。配電網(wǎng)管理將改變傳統(tǒng)的被動搶修模式，建立“以可靠性為中心、以服務(wù)為導(dǎo)向的主動預(yù)防式配電網(wǎng)綜合管理”新模式。

傳統(tǒng)的配電自動化只能給出電網(wǎng)的當前狀態(tài)，不能給出電網(wǎng)偏離安全運行狀態(tài)的程度。而智能配電網(wǎng)在線風險評估及預(yù)警系統(tǒng)引入了概率性指標，建立了風險評估的模型和方法，可在線跟蹤、獲取配電網(wǎng)運行參數(shù)，并對配電網(wǎng)運行薄弱環(huán)節(jié)進行預(yù)警。

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)管理相區(qū)別，智能配電網(wǎng)的風險評估能夠計算配電網(wǎng)在未來一段時間是否滿足安全要求，給出未來偏離安全運行狀態(tài)的可能性以及偏離程度，并指出造成配電網(wǎng)風險的相關(guān)元件。

上述差別在高可靠性示范區(qū)建設(shè)試點中已經(jīng)體現(xiàn)出來。試點單位對影響供電可靠性的因素進行了全面分析，查找薄弱環(huán)節(jié)，提出全面改進提升措施，其分析角度包括管理、網(wǎng)架、設(shè)備、技術(shù)等。其中，重慶、廈門、青島與中國電力科學研究院合作，引入風險管控的理念，研發(fā)了配電網(wǎng)在線風險評估與預(yù)警系統(tǒng)。

該系統(tǒng)通過IEC61968信息總線獲取GIS平臺、配電自動化、配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及營銷系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，綜合考慮電網(wǎng)運行方式、設(shè)備健康狀態(tài)、負荷的不確定性、故障的隨機性以及外部影響因素，實現(xiàn)對配電網(wǎng)危險運行狀態(tài)的動態(tài)識別、預(yù)警。該系統(tǒng)可以及時給出配電網(wǎng)的風險區(qū)域和降低風險的策略，極大地提升了配電網(wǎng)運行的預(yù)防性控制和風險管理的能力，為提高配電網(wǎng)可靠性和運行效率提供了技術(shù)支撐。

以風險預(yù)控技術(shù)為手段，高可靠性示范區(qū)通過建設(shè)主動預(yù)防式生產(chǎn)管理體系，告別了傳統(tǒng)的配網(wǎng)管理模式，開啟了智能配電網(wǎng)管理新時代。