千億數字新基建,如何打造智慧電網新未來?
騰訊家居 2020-07-08 09:00:00

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新基建的浪潮下,國家電網有了新的大動作。6月15日,國家電網在京舉行“數字新基建”重點建設任務發布會暨云簽約儀式,面向社會各界發布“數字新基建”十大重點任務,并與華為、阿里、騰訊、百度等合作伙伴簽署戰略合作協議。其2020年總體投資高達247億元,預計拉動社會投資約1000億元。

電能的應用被成為能源領域的第三次重大革命,引導社會生產進入技術密集型時代,規?;a、批量化生產應運而生。過去幾十年,我國電力發展始終堅持“就地平衡”的原則,哪里有需求就在哪里建電廠。因為東中部經濟發展速度較快,對電能需求較大,所以這些地區聚集了大量火電廠,環境污染非常嚴重。經濟的高速發展需要消耗大量能源,作為快速發展中國家,我國能源消費在世界排名第二,導致我國絕大多數城市的大氣污染物排放已經達到了區域環境質量達標值允許的最大排放量。

低壓用電信息采集

錢江世紀城地處杭州一環中心,與錢江新城擁江而立,從灘涂變良田,從偏僻農村到國際化城區,錢江世紀城成為杭州蕭山建設的樣本工程。夜晚走在公路上,一眼望去,映入眼前的是霓虹燈下的一派繁華,很難看到電線桿、電線,以至于讓人忽略了其電力設施。

但電無所不在,原來,蕭山區供電公司積極打造智慧電網和泛在電力物聯網。在地下,該公司利用縱橫交錯的電纜將變電站與開閉所連接起來,打造了一張四通八達的地下電網。依托該電網,蕭山區供電公司可為當地區民與企業提供故障主動搶修、智慧用能建議等優質用電服務。

在故障主動搶修方面,蕭山區供電公司安裝智能配變終端與低壓線路監測終端,從而對配電關鍵節點用電量、電壓、電流等數據進行匯總,實現開關站—配電線路—配電變壓器—低壓配電線路—用戶用電狀態的全流程用電監測服務。

當電力設備出現故障時,智能配變終端借助邊緣計算技術,快速分析故障數據之后傳輸給云端主站進行綜合研判。這使電力工作人員在用戶報修前,就能精準掌握故障位置、原因等,并組織維修團隊實施主動搶修,同時,系統主動向受影響的居民發送停電信息,告知居民停電原因與預計恢復時間。

在智慧用能建議方面,蕭山區供電公司借助智能配變終端,對家庭、企業等用戶用電行為進行分析,從而描繪立體化的用戶畫像,在此基礎上,便可以為用戶提供個性化的智慧用能建議。

比如當電動汽車在充電樁充電時,充電樁配備的低壓線路終端可實時監測充電負荷、充電周期特性、充電狀態等,后臺工作人員可一鍵查看充電樁運行信息,根據用戶用電量、充電頻率等,完善配電網及充電樁,引導用戶安全、有序充電,同時,該過程中節省下來的電力運維成本,可以用優惠活動的形式反饋給用戶,從而實現價值共創。

智慧電網指的是電力傳輸網絡體系,也被稱為“電網2.0”,最大的特點就是“電力流”、“信息流”和“事務流”高度交融,可以更好地檢測動力消耗,支撐負載平衡,降低動力成本,提高動力輸送及運用功率,減少故障發生概率,縮短故障維修時間,提高整個電網的安全性、靈活性,讓電商與用戶實現雙向互動。

在智慧電網的建設過程中,對于電力用戶的用電信息采集系統的建設是非常關鍵的。通過建設好的用電信息采集系統,可以及時、完整、準確地掌握用戶用電信息。系統采集的用戶用電信息作為收費依據,牽扯到千家萬戶的利益,系統的控制功能影響到用戶的停電、送電。

低壓用電信息采集指的是對電力用戶的用電信息進行采集、處理、監控,借助5G(邊緣計算)技術,實現用戶信息自動采集、用電分析與管理、計量異常監測、相關信息發布、電能質量監測、智能用戶設備信息交互、分布式電源監控等功能。

目前,電力用戶用電信息采集的主要業務是計量、傳輸數據,包括終端上傳主站的狀態量采集類業務以及主站下發終端(下行方向)的常規總召命令,上行流量比較大、下行流量比較少,現有通訊方式以230M、無線公網和光纖傳輸方式為主,各類用戶終端使用集中器,主站由省公司集中部署。早期,信息采集每天會布置24個計量點。目前,信息采集主要采用兩種,一種是每個5分鐘采集一次,一種是每隔15分鐘采集一次,每天的0點是統一采集點。

未來,隨著新業務不斷發展,用電信息數據需要實時上報。同時,隨著終端設備的數量不斷增多,用電信息采集將延伸到家庭,借助5G技術,電力企業有望獲取所有用點終端的負荷信息,通過更精細化的方式實現供需平衡,實現錯峰用電。例如,目前,歐美等國正在實行價階梯報價機制,需要實時公示電價,讓用戶可以按需采購。

智能配電自動化

從電流走向來看,電網主要包括發電、輸電、變電、配電、用電五個環節。通過對電力行業進行充分調研可以發現,電網對無線通信有著大量潛在需求。在未來的智慧電網中,5G有四大應用場景,分別是智能分布式配電自動化、毫秒級精準負荷控制、低壓用電信息采集、分布式電源。

配電自動化是一個綜合信息管理系統,融合了計算機技術、數據傳輸、控制技術、現代化設備及管理等諸多技術與設備,具有諸多優點,比如提高供電系統的可靠性、穩定性,使電能質量更高,提高用戶服務質量,降低運行費用,減輕勞動強度。具體來看,配電自動化的發展主要經歷了三個階段:

第一階段:這個階段是基于自動化開關設備相互配合的配電自動化階段,這個階段使用的設備主要包括重合器與分段器等,無需建設通信網絡與計算機系統。一旦電力系統發生故障,就能立即通過自動化開關設備的相互配合對故障進行隔離,恢復供電。但從整體來看,這一階段的配電自動化系統主要局限于自動重合器與備用電源自動投入裝置,自動化程度較低。但目前,在配電自動化領域,這些系統仍在大范圍應用。

第二階段:這個階段的配電自動化系統是以通信網絡、饋線終端單元、后臺計算機網絡為基礎構建起來的,既能保證配電網絡正常運行,又能對配電網的運行狀況進行監控,還能改變配電網的運行方式,及時察覺配電網故障。一旦電網發生故障,調度員就能通過遙控將故障區域隔離開來,恢復供電。

第三階段:隨著計算機技術不斷發展,在第二階段配電自動化系統的基礎上,通過增添自動控制功能形成了配電自動化系統。這個配電自動化系統由兩大系統組成,一是集配電網SCADA系統、配電地理信息系統、需方管理、調度員仿真調度、故障呼叫服務系統和工作管理等于一體的綜合自動化系統,二是集變電所自動化、饋線分段開關測控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統于一體的配電網管理系統,功能有140多種。目前,配電自動化系統就是根據這個目標建設起來的。

目前,最主流的方案就是集中式配電自動化方案,在這個方案中,通信系統的主要功能是傳輸數據業務,包括終端上傳主站的遙測、遙信信息采集、主站下發終端的常規總召、線路故障定位隔離、恢復時的遙控命令等,上行流量比較大,下行流量比較小,主站集中部署在各個地市。

精準負荷控制

電力負荷控制系統是一個集現代化管理、計算機應用、自動控制、信息等多學科技術為一體,實現電力營銷監控、電力營銷管理、營業抄收、數據采集和網絡連接等多種功能的一個完整的系統。一旦電網發生故障,負荷控制就會通過穩控系統切除負荷,保證電網可以維持穩定運行。同時,負荷控制會通過第三道防線的頻低壓減載裝置負荷減載,防止電網崩潰。通過穩控裝置集中切負荷會產生非常大的社會影響,同時,電網第三道防線措施也會導致用電負荷產生更大面積的損失。

目前,在特高壓交直流電網建設過渡階段,保證電網安全的重要措施依然是安全穩定控制系統建設。為保證直流故障后電網依然能穩定運行,電力企業一般會使用多直流提升、抽蓄電站切泵等方式來平衡電網功率缺損。但如果直流電網發生嚴重故障,這種方式很難阻滯電網頻率跌落,仍需緊急切負荷。

而采用基于穩控技術的精準負荷控制系統,以生產企業內部的可中斷負荷為控制對象,既能應對一些緊急情況,還能將社會影響、經濟損失降到最低。所以,從目前的情況來看,基于穩控技術的精準負荷控制系統是負荷控制系統的一大創新。

傳統配電網絡因為缺少通信網絡的支持,切除負荷的方式非常直接——切除整條配電線路。如果立足于業務影響、用戶體驗,電力企業一定希望盡可能減少對用戶的影響,希望可以對配電網絡進行精準控制,優先切斷可以中斷的非重要負荷,例如電動汽車充電樁、工廠內部非連續生產的電源等,將對重要用戶的影響降到最小。

標簽: 新基建 來源:億歐網
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