現(xiàn)代配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)課論(編輯修改稿)
2025-02-02 16:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在最好的狀態(tài)，江都電網(wǎng)運(yùn)行的費(fèi)用，并使電氣設(shè)備的潛力充分發(fā)揮出來(lái)。 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)一般由下列層次組成：配電主站、配電子站（常設(shè)在變電站內(nèi)，可選配）、配電遠(yuǎn)方終端（ FTU、 DTU、 TTU 等）和通信網(wǎng)絡(luò)。 配電主站位于城市調(diào)度中心，配電子站部署于 110kv/35kv 變電站，子站負(fù)責(zé)與所轄區(qū)域 DTU/TTU/FTU 等電力終端設(shè)備通信，主站負(fù)責(zé)與各個(gè)子站之間通信。 饋線終端設(shè)備（ FTU） FTU 是裝設(shè)在饋線開(kāi)關(guān)旁的開(kāi)關(guān)監(jiān)控裝置。這些饋線開(kāi)關(guān)指的是戶外的柱上開(kāi)關(guān)，例如 10kV 線路上的斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)等。一般來(lái)說(shuō)， 1 臺(tái)FTU 要求能監(jiān)控 1 臺(tái)柱上開(kāi) 關(guān)，主要原因是柱上開(kāi)關(guān)大多分散安裝，若遇同桿架設(shè)情況，這時(shí)可以 1 臺(tái) FTU 監(jiān)控兩臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)。 配變終端設(shè)備（ TTU） TTU 監(jiān)測(cè)并記錄配電變壓器運(yùn)行工況，根據(jù)低壓側(cè)三相電壓、電流采樣值，每隔 1～ 2 分鐘計(jì)算一次電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電能、無(wú)功電能等運(yùn)行參數(shù)，記錄并保存一段時(shí)間（一周或一個(gè)月）和典型日上述數(shù)組的整點(diǎn)值，電壓、電流的最大值、最小值及其出現(xiàn)時(shí)間，供電中斷時(shí)間及恢復(fù)時(shí)間，記錄數(shù)據(jù)保存在裝置的不揮發(fā)內(nèi)存中，在裝置斷電時(shí)記錄內(nèi)容不丟失。配網(wǎng)主站通過(guò)通信系統(tǒng)定時(shí)讀取 TTU 測(cè)量值及歷史記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器過(guò)負(fù)荷及停電等運(yùn)行問(wèn)題，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析電壓合格率、供電可靠性以及負(fù)荷特性，并為負(fù)荷預(yù)測(cè)、配電網(wǎng)規(guī)劃及事故分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。如不具備通信條件，使用掌上電腦每隔一周或一個(gè)月到現(xiàn)場(chǎng)讀取記錄，事后轉(zhuǎn)存到配網(wǎng)主站或其它分析系統(tǒng)。 TTU 構(gòu)成與 FTU 類似，由于只有數(shù)據(jù)采集、記錄與通信功能，而無(wú)控制功能，結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)及減少成本， TTU 由配變低壓側(cè)直接變壓整流供電， 5 不配備蓄電池。在就地有無(wú)功補(bǔ)償電容器組時(shí)，為避免重復(fù)投資， TTU 要增加電容器投切控制功能。 開(kāi)閉所終 端設(shè)備（ DTU） DTU 一般安裝在常規(guī)的開(kāi)閉所（站）、戶外小型開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜、小型變電站、箱式變電站等處，完成對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的位置信號(hào)、電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電能量等數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算，對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行分合閘操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線開(kāi)關(guān)的故障識(shí)別、隔離和對(duì)非故障區(qū)間的恢復(fù)供電。部分 DTU 還具備保護(hù)和備用電源自動(dòng)投入的功能。 在大輸電投資周期過(guò)后，配電網(wǎng)投資比例開(kāi)始提升：經(jīng)歷了輸電投資20222022 的高峰，輸電投資已經(jīng)逐步回落，在 GDP 增速和用電彈性雙重下滑的大背景下，短期無(wú)法出現(xiàn)較大的需求增量。未來(lái) 電網(wǎng)將進(jìn)入結(jié)構(gòu)性建設(shè)，即 110kv以下的配網(wǎng)段將成為投資的重點(diǎn)。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)投資數(shù)據(jù)， 17 月重點(diǎn)城市電網(wǎng)項(xiàng)目投資完成 332 億元，其中 35KV 投資總額約 23 億元，占比 %，較比較提升了 個(gè)百分點(diǎn)。 配網(wǎng)自動(dòng)化的投資動(dòng)力 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、集約化和權(quán)利回收的訴求：年初國(guó)網(wǎng)一號(hào)文件提出了“三集五大”的戰(zhàn)略方向，反映了國(guó)網(wǎng)對(duì)提高大電網(wǎng)駕馭能力、加強(qiáng)專業(yè)化、精益化管理的意圖。“三集五大”本質(zhì)上體現(xiàn)了國(guó)網(wǎng)對(duì)加強(qiáng)電網(wǎng)壟斷和控制力的訴求 即在實(shí)現(xiàn)效率提升、集約化的同時(shí)，削減了地方機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)管理的扁平和權(quán)力的中央化。 而配網(wǎng)自動(dòng)化很好的滿足了這一點(diǎn)。利用計(jì)算機(jī)、通信與信息技術(shù)，可以有效地對(duì)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備、用戶進(jìn)行自動(dòng)化管理，在提高供電質(zhì)量和管理效率的同時(shí)，大幅減少了對(duì)底端人力需求。這將有助于國(guó)網(wǎng)從正金字塔管理向倒金字搭管理的模式轉(zhuǎn)型。同時(shí)配網(wǎng)段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜是電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)中最適合進(jìn)行自動(dòng)化和智能化改造的部分。 國(guó)內(nèi)配網(wǎng)自動(dòng)化比率仍然大幅低于國(guó)際平均水平，空間依然很大：配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)在大多數(shù)城市僅僅局限于試點(diǎn)。覆蓋率僅僅為試點(diǎn)城市的 1/51/4。整體配網(wǎng)自動(dòng)化的覆蓋率約在 10%，而國(guó)外如日本，配網(wǎng)自動(dòng)化的 覆蓋率高達(dá) 80%的水平。測(cè)算了主要設(shè)備和軟件的投資。一個(gè)中等規(guī)模的城市做配網(wǎng)自動(dòng)化改造需要設(shè)備價(jià)值在 7 億以上。假設(shè)每年建設(shè) 10 個(gè)城市配網(wǎng)自動(dòng)化全覆蓋的情況下，市場(chǎng)容量將超 80 億。若每年實(shí)施 5 個(gè)城市，市場(chǎng)容量將超 40 億?？梢?jiàn)未來(lái)配網(wǎng)自動(dòng)化的市場(chǎng)空間是值得期待的。 主站系統(tǒng)壁壘高，是配網(wǎng)自動(dòng)化的核心：天拓咨詢認(rèn)為主站系統(tǒng)是配網(wǎng)自動(dòng)化最為核心的環(huán)節(jié)，包括主要的人機(jī)接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、具體應(yīng)用功能集成等的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主站系統(tǒng)供應(yīng)商也是產(chǎn)業(yè)鏈中最為關(guān)鍵的角色，主要原因不僅僅在于主站系統(tǒng)占據(jù)了技術(shù)制高點(diǎn)，具有較高的 利潤(rùn)率水平，同時(shí)擁有主站系統(tǒng)的生產(chǎn)能力的企業(yè)一般也有能力對(duì)子站系統(tǒng)和終端的軟件進(jìn)行生產(chǎn)和集成。同時(shí) 6 更熟悉整體系統(tǒng)解決方案的主站系統(tǒng)企業(yè)將在未來(lái)軟件升級(jí)，子站、終端等的后續(xù)擴(kuò)展市場(chǎng)上擁有天然優(yōu)勢(shì)。 從行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)看，國(guó)網(wǎng)系企業(yè)有顯著的壟斷優(yōu)勢(shì)：從配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)招標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，國(guó)電南瑞集團(tuán)（包括國(guó)電南瑞和北京科東）占據(jù)了 75%以上的主站系統(tǒng)市場(chǎng)份額。許繼電氣則壟斷了山東境內(nèi)的配網(wǎng)自動(dòng)化招標(biāo)。而非國(guó)網(wǎng)系的企業(yè)只能零星獲得少量主站和部分終端訂單，無(wú)法撼動(dòng)國(guó)網(wǎng)系企業(yè)的整體壟斷優(yōu)勢(shì)。 國(guó)內(nèi)外配電網(wǎng)通信現(xiàn)狀 目前，國(guó)家電網(wǎng)公司的電力通信專網(wǎng)已頗具規(guī)模， MSTP/SDH 技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，基本建設(shè)了覆蓋到各級(jí)變電站的光纖骨干網(wǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，光纖覆蓋了 95%以上的 110/IOkV 變電站和 75%以上的 35/10kV 變電站，并且具備向下延伸的能力。35kV 及以上的中高壓配電網(wǎng)采用電力專用光纖網(wǎng)絡(luò)，通信問(wèn)題基本解決。而 10kV及以下的中低壓配電網(wǎng)通信尚待解決，也是制約配電自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。在電力負(fù)荷控制系統(tǒng)和大用戶遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中采用 23OMHz 無(wú)線專用通道和GPRS/CDMA 公網(wǎng)通信技術(shù) 。配電自動(dòng)化系統(tǒng)使用光 (Modem)，少量使用光纖通信方式 (xPON 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) )和 23OMHz 專用無(wú)線通信方式 。低壓抄表通信方式多使用窄帶電力線載波 PLC、短距離無(wú)線通信、 EIARS485 雙絞線等通信式。 23OMHz專用無(wú)線通信方式帶寬有限，用于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)，難以用于時(shí)間敏感的業(yè)務(wù)應(yīng)用 。光 M 通信方式?jīng)]有充分利用光纖資源，可靠性和實(shí)時(shí)性得不到保障 。GPRS/CDMA公網(wǎng)通信技術(shù)不適用于配電網(wǎng)干線通信，在安全性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性方面尚無(wú)法得到可靠保證，并且難以適應(yīng)時(shí)間敏感的保護(hù)與控制業(yè)務(wù)且要支付運(yùn)行費(fèi)用 。標(biāo)準(zhǔn)光 纖以太網(wǎng)不支持環(huán)網(wǎng)功能。 總體來(lái)看，我國(guó)建設(shè)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)不少是試驗(yàn)性工程，系統(tǒng)的穩(wěn)
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