開(kāi)啟配網(wǎng)智能化管理新時(shí)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(dòng)化項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)用取得階段性進(jìn)展。國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院和中國(guó)電力科學(xué)研究院作為配電自動(dòng)化試點(diǎn)項(xiàng)目的兩家主要技術(shù)支持單位，是如何推動(dòng)配電自動(dòng)化項(xiàng)目建設(shè)的？

從杭州智能配網(wǎng)建設(shè)中汲取經(jīng)驗(yàn)

浙江杭州嘗到了“智能配網(wǎng)”的甜頭。

作為全國(guó)配電自動(dòng)化試點(diǎn)項(xiàng)目首批四個(gè)城市之一，杭州于2011年10月26日通過(guò)項(xiàng)目實(shí)用化驗(yàn)收。此后，杭州試點(diǎn)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(diǎn)隔離、非故障區(qū)域恢復(fù)供電等策略，正確率達(dá)100%，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性走在國(guó)內(nèi)外前列。

杭州配電自動(dòng)化項(xiàng)目由國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院（國(guó)電南瑞）提供技術(shù)支持。對(duì)于國(guó)網(wǎng)電科院而言，他們也因此積累了智能配電的新經(jīng)驗(yàn)。

100%遙控，故障處理實(shí)現(xiàn)“分鐘級(jí)”

“錢(qián)海站8719遙分（遙控開(kāi)關(guān)分閘），錢(qián)海站8719遙分。”4月10日14時(shí)20分，杭州市電力局配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維人員鄭偉彥在電話(huà)中重復(fù)道。同時(shí)，他在主站系統(tǒng)上對(duì)線(xiàn)路開(kāi)關(guān)實(shí)施遙控操作。

杭州配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站采用國(guó)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(gè)城市以及上海世博園、天津生態(tài)城、揚(yáng)州智能園區(qū)等綜合示范建設(shè)項(xiàng)目中獲得應(yīng)用。

杭州配電自動(dòng)化工作啟動(dòng)較早，試點(diǎn)之前已初步建成涵蓋幾十條線(xiàn)路、一百多座開(kāi)關(guān)站的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。“杭州原來(lái)采用國(guó)外廠商的系統(tǒng)，但很多維護(hù)跟不上，特別是很多新的應(yīng)用需求無(wú)法得到滿(mǎn)足。”杭州市電力局運(yùn)檢部主任徐立說(shuō)，“現(xiàn)在采用了國(guó)電南瑞的主站系統(tǒng)，從使用狀況來(lái)看，這套系統(tǒng)很穩(wěn)定。”

系統(tǒng)最近一次動(dòng)作記錄顯示：3月11日23時(shí)19分38秒，杭州中心變缸兒754線(xiàn)開(kāi)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(dāng)值調(diào)度員回憶說(shuō)，從事故跳閘到調(diào)度員響應(yīng)的時(shí)間控制在分鐘級(jí)，而且對(duì)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(chǎng)操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通常平均時(shí)間為一個(gè)半小時(shí)；現(xiàn)在通過(guò)遠(yuǎn)程控制，操作時(shí)間縮短為分鐘級(jí)，省時(shí)省力。進(jìn)入實(shí)用化階段以來(lái)，OPEN-3200系統(tǒng)成功處理故障、正確動(dòng)作7次。據(jù)杭州市電力局統(tǒng)計(jì)，已實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域，從開(kāi)關(guān)事故跳閘到故障處理完畢的時(shí)長(zhǎng)平均約為其他區(qū)域的10%。

“杭州配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)用效果在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)成為我們?cè)谂潆娚a(chǎn)中不可缺少的手段。杭州已經(jīng)實(shí)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(dòng)化工程師王凱說(shuō)。

配電“紅黑圖”，提高工作效率

“黑色代表現(xiàn)在，紅色代表將來(lái)。”國(guó)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(shuō)。配電“紅黑圖”是國(guó)電南瑞在配電自動(dòng)化領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，它的應(yīng)用，進(jìn)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(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。由于城市建設(shè)和改造的需要，調(diào)度員和計(jì)劃員每天不得不對(duì)配網(wǎng)改造前和改造后的情況進(jìn)行對(duì)比。為了滿(mǎn)足配網(wǎng)管理的這一需求，我們需要區(qū)分已投運(yùn)的圖形和未投運(yùn)的圖形，并且提供兩種模式并存和轉(zhuǎn)換的機(jī)制。”

依托于OPEN-3200系統(tǒng)紅黑圖機(jī)制，杭州配網(wǎng)建立了一套高效的配網(wǎng)自動(dòng)化生產(chǎn)管理機(jī)制。當(dāng)有新的配電網(wǎng)建設(shè)和改造計(jì)劃時(shí)，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(qǐng)；配電主站收到申請(qǐng)后，生成改造計(jì)劃實(shí)施后的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，即紅圖。當(dāng)新建網(wǎng)絡(luò)正式投運(yùn)后，系統(tǒng)再將紅圖轉(zhuǎn)成黑圖。

紅黑圖轉(zhuǎn)換機(jī)制的效果立竿見(jiàn)影：運(yùn)維人員工作效率大大提高，僅需4人就能對(duì)全市的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行維護(hù)。目前，我國(guó)配網(wǎng)管理模式還處于探索階段，杭州配網(wǎng)自動(dòng)化人員配備精簡(jiǎn)高效，主站系統(tǒng)建設(shè)模式符合國(guó)內(nèi)配網(wǎng)管理實(shí)際，解決了困擾已久的配電網(wǎng)圖模高效維護(hù)問(wèn)題，這些都為國(guó)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(dòng)化試點(diǎn)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(dòng)化試驗(yàn)和研究基礎(chǔ)，擁有相對(duì)成熟穩(wěn)定的配網(wǎng)環(huán)境，這些都成為自動(dòng)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(jī)制最先在杭州得到充分和有效的利用。”國(guó)電南瑞配電分公司總經(jīng)理沈浩東說(shuō)。

信息共享，互操作簡(jiǎn)單高效

據(jù)杭州市電力局配電自動(dòng)化工程師顧建偉介紹，杭州配電自動(dòng)化建設(shè)始終在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)框架中推進(jìn)、創(chuàng)新及應(yīng)用。杭州遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，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(shuō)，杭州市電力局的信息交換總線(xiàn)應(yīng)用集成了配電自動(dòng)化、營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)等4個(gè)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(shí)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(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家電網(wǎng)公司配電自動(dòng)化的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)模型標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)開(kāi)放、應(yīng)用靈活，具有強(qiáng)大的生命力。”王凱說(shuō)。杭州市電力局信息交換平臺(tái)具有接入1萬(wàn)個(gè)站點(diǎn)，處理80萬(wàn)條以上實(shí)時(shí)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(shí)用化應(yīng)用功能，是配電自動(dòng)化逐步向智能配電網(wǎng)過(guò)渡的重要體現(xiàn)。國(guó)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(shuō)。

建設(shè)主動(dòng)預(yù)防式配網(wǎng)管理新模式

中國(guó)電力科學(xué)研究院配電研究所微電網(wǎng)研究室主任劉海濤

當(dāng)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(fēng)險(xiǎn)的根源在于其行為的概率特性。也就是說(shuō)，電網(wǎng)中設(shè)備的隨機(jī)故障、負(fù)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(zhǔn)確預(yù)測(cè)，而這些因素可能會(huì)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(lái)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車(chē)充電裝置將大量接入配電網(wǎng)，也會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的供電安全及穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

為進(jìn)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(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)展了第一批6個(gè)城市高可靠性示范區(qū)建設(shè)。

隨著重慶、廈門(mén)、青島高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)在線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警系統(tǒng)的順利投運(yùn)，配電網(wǎng)進(jìn)入了主動(dòng)預(yù)防式智能化管理新時(shí)代。配電網(wǎng)管理將改變傳統(tǒng)的被動(dòng)搶修模式，建立“以可靠性為中心、以服務(wù)為導(dǎo)向的主動(dòng)預(yù)防式配電網(wǎng)綜合管理”新模式。

傳統(tǒng)的配電自動(dòng)化只能給出電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)，不能給出電網(wǎng)偏離安全運(yùn)行狀態(tài)的程度。而智能配電網(wǎng)在線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)警系統(tǒng)引入了概率性指標(biāo)，建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型和方法，可在線(xiàn)跟蹤、獲取配電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能夠計(jì)算配電網(wǎng)在未來(lái)一段時(shí)間是否滿(mǎn)足安全要求，給出未來(lái)偏離安全運(yùn)行狀態(tài)的可能性以及偏離程度，并指出造成配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)元件。

上述差別在高可靠性示范區(qū)建設(shè)試點(diǎn)中已經(jīng)體現(xiàn)出來(lái)。試點(diǎn)單位對(duì)影響供電可靠性的因素進(jìn)行了全面分析，查找薄弱環(huán)節(jié)，提出全面改進(jìn)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(mén)、青島與中國(guó)電力科學(xué)研究院合作，引入風(fēng)險(xiǎn)管控的理念，研發(fā)了配電網(wǎng)在線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警系統(tǒng)。

該系統(tǒng)通過(guò)IEC61968信息總線(xiàn)獲取GIS平臺(tái)、配電自動(dòng)化、配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，綜合考慮電網(wǎng)運(yùn)行方式、設(shè)備健康狀態(tài)、負(fù)荷的不確定性、故障的隨機(jī)性以及外部影響因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)危險(xiǎn)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)識(shí)別、預(yù)警。該系統(tǒng)可以及時(shí)給出配電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和降低風(fēng)險(xiǎn)的策略，極大地提升了配電網(wǎng)運(yùn)行的預(yù)防性控制和風(fēng)險(xiǎn)管理的能力，為提高配電網(wǎng)可靠性和運(yùn)行效率提供了技術(shù)支撐。

以風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控技術(shù)為手段，高可靠性示范區(qū)通過(guò)建設(shè)主動(dòng)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(kāi)啟了智能配電網(wǎng)管理新時(shí)代。