它能在數(shù)秒內(nèi)從容處理一起供電線路故障，你感受到的只是家里的燈黑了一會(huì)兒，很快就又亮了。它就是國(guó)電南瑞配電/農(nóng)電分公司(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)電南瑞配農(nóng)電公司”)研發(fā)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，具備快恢復(fù)、可自愈、波及范圍小等特點(diǎn)。這是未來(lái)對(duì)新型配電網(wǎng)的要求，也是打通智能電網(wǎng)“最后一公里”的關(guān)鍵點(diǎn)。
國(guó)電南瑞承建的揚(yáng)州智能電網(wǎng)示范工程——揚(yáng)州供電公司智能電網(wǎng)控制大廳。
線路出故障后 系統(tǒng)能在數(shù)秒內(nèi)自動(dòng)排除
6月24日，上海，大雨。電閃雷鳴間，雨水傾盆而下，導(dǎo)致某變電站出現(xiàn)接地短路故障，潮濕的線路將兩相短路擴(kuò)展到了三相短路，變電站跳閘。這時(shí)，上海的配電自動(dòng)化系統(tǒng)“察覺(jué)”到了線路的異常，開(kāi)始自主動(dòng)作：果斷將故障點(diǎn)與其他線路切斷，再合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，讓另一條正常線路給故障線路供電。
當(dāng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)從容地做完這一系列動(dòng)作的時(shí)候，上海居民家里的燈只是黑了一會(huì)兒，數(shù)秒后就又亮了。和居民一樣，配網(wǎng)運(yùn)行人員也是“后知后覺(jué)”的。配電自動(dòng)化系統(tǒng)正確動(dòng)作后，才會(huì)將故障信息上傳至主站，配網(wǎng)運(yùn)行人員才會(huì)看到系統(tǒng)剛剛處理了一項(xiàng)故障。
“把故障點(diǎn)隔離開(kāi)，重新恢復(fù)供電。我們的系統(tǒng)主動(dòng)動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有人工參與，這就是全自動(dòng)、智能化。”國(guó)電南瑞配農(nóng)電公司副總工程師周捷說(shuō)。
配電自動(dòng)化系統(tǒng)能夠正確動(dòng)作，靠的是強(qiáng)大的事故預(yù)想數(shù)據(jù)。研發(fā)人員設(shè)想出所有可能出現(xiàn)的線路故障情況并輸入系統(tǒng)，在出現(xiàn)類似故障時(shí)，系統(tǒng)才能對(duì)號(hào)入座，做出正確判斷。“系統(tǒng)應(yīng)用之前，我們會(huì)將所有現(xiàn)實(shí)中可能出現(xiàn)的故障全部模擬并逐個(gè)測(cè)試。當(dāng)然，還有系統(tǒng)本身異常的情況也必須想到，這樣才能保證系統(tǒng)在實(shí)際工作中不出意外。”周捷說(shuō)，“各地電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，故障種類也不同。按照上海電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的故障模擬類型多達(dá)81種。”
根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同，各地配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度也不相同，甚至相同城市、不同線路的自動(dòng)化程度也不一樣。國(guó)電南瑞配農(nóng)電公司配電主站系統(tǒng)部經(jīng)理杜紅衛(wèi)講述了一個(gè)真實(shí)的例子。
2014年夏季，杭州某220千伏變電站出現(xiàn)故障停運(yùn)，變電站所帶的20多條線路隨之停電，涉及的客戶數(shù)非常多。通過(guò)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，多數(shù)線路以遙控操作的方式恢復(fù)供電，用時(shí)不到50分鐘。然而，在這20多條線路中，有兩條線路沒(méi)有實(shí)施配電自動(dòng)化改造，搶修時(shí)間大大延長(zhǎng)，用時(shí)3個(gè)小時(shí)左右。“后來(lái)，在此基礎(chǔ)上，我們幫助杭州供電公司研發(fā)了一款新的系統(tǒng)——大面積停電快速?gòu)?fù)電轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，將杭州的搶修效率提高了10倍?，F(xiàn)在，杭州電網(wǎng)全站停電故障搶修基本5分鐘內(nèi)搞定。”杜紅衛(wèi)說(shuō)。
定位系統(tǒng)如同“鷹眼” 準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)
技術(shù)人員檢查設(shè)備運(yùn)行情況。
在2000年之前，城市的配電智能化率僅為5%，一條釣魚(yú)線甩到線路上都有可能導(dǎo)致大停電。“那時(shí)候，我們查找故障的方法很原始，就是一條線路一條線路地排查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，居民等待恢復(fù)供電的時(shí)間長(zhǎng)。”周捷說(shuō)，現(xiàn)在，通過(guò)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的故障定位系統(tǒng)，很快就可以找到故障點(diǎn)并恢復(fù)供電。
在配電網(wǎng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化之前，電網(wǎng)如果出現(xiàn)故障，需要以下幾個(gè)步驟：搶修人員接到故障報(bào)告、尋找故障點(diǎn)、搶修、恢復(fù)通電，整個(gè)過(guò)程需要2~3個(gè)小時(shí)?，F(xiàn)在，前兩個(gè)步驟都省略了，恢復(fù)通電時(shí)間僅需兩三分鐘。
配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)如同“鷹眼”，改變了以往的粗放式管理方式，能夠?qū)崟r(shí)捕捉線路異常情況。管理人員在電腦前對(duì)線路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以一目了然。故障發(fā)生后，不再需要工作人員到現(xiàn)場(chǎng)一一查找，系統(tǒng)能第一時(shí)間準(zhǔn)確定位。不僅讓搶修有的放矢，還使整個(gè)配電網(wǎng)運(yùn)行方式、設(shè)備狀況達(dá)到最優(yōu)。
“最大程度縮小停電范圍”是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)。“以前，如果一條10千伏線路出現(xiàn)故障，這條線路周邊的居民小區(qū)就會(huì)全部停電。現(xiàn)在，線路某一點(diǎn)出現(xiàn)故障，只切斷與它相關(guān)的線路，其他線路仍然保持正常運(yùn)行。這樣一來(lái)，受影響的客戶數(shù)就降到了最低。”周捷說(shuō)。
“在迎峰度夏和迎峰度冬電網(wǎng)年檢的時(shí)候，利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)合理的負(fù)荷轉(zhuǎn)換操作，還可以提高年檢效率和電網(wǎng)的管理水平。”杜紅衛(wèi)說(shuō)。
過(guò)去，配電網(wǎng)要達(dá)到上述要求幾乎是不敢想的。2009年，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，掀起了新一輪智能配電網(wǎng)建設(shè)高潮。目前，我國(guó)配電自動(dòng)化的覆蓋率達(dá)到20%左右。然而一直以來(lái)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，配電自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)都沒(méi)有可借鑒的案例。國(guó)電南瑞是“摸著石頭過(guò)河”，邊研發(fā)邊總結(jié)，開(kāi)發(fā)了一系列產(chǎn)品線，從選材、技術(shù)精度到可靠性均優(yōu)于其他廠家。
目前，國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化工程建設(shè)中市場(chǎng)占有率最高、客戶口碑最好的主站系統(tǒng)，就是國(guó)電南瑞研發(fā)的OPEN-3200配電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在我國(guó)70多個(gè)城市都有應(yīng)用，在上海世博園、天津中新生態(tài)城、揚(yáng)州智能園區(qū)等智能電網(wǎng)綜合示范工程，天津、杭州、成都、南京以及南方電網(wǎng)公司的中山、汕頭、玉溪等城市的相關(guān)項(xiàng)目中都得到成功應(yīng)用，并在各項(xiàng)工程驗(yàn)收、實(shí)用化驗(yàn)收中取得優(yōu)異成績(jī)。
智能終端 忍得了極寒扛得住高溫
技術(shù)人員在寒冬野外調(diào)試終端
就像兩軍作戰(zhàn)，雙方都會(huì)在戰(zhàn)線上安插哨兵以通風(fēng)報(bào)信。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主站也要通過(guò)線路上的“哨兵”才能感知線路運(yùn)行情況。“哨兵”就是終端設(shè)備，它們分布在線路的各個(gè)重要節(jié)點(diǎn)上，將線路上的情況實(shí)時(shí)報(bào)告給主站。
配電終端到底長(zhǎng)什么樣?很多城市的路邊都有電線桿，在電線桿一人多高的位置上，有一個(gè)金屬材質(zhì)的方形盒子，盒子里就安裝著配電終端設(shè)備。線路開(kāi)關(guān)通常安裝在金屬盒子的上方，終端可以控制線路的運(yùn)行和斷開(kāi)。在沒(méi)有安裝配電終端之前，需要工作人員爬到電線桿上操縱開(kāi)關(guān)，控制線路的開(kāi)合。
配電終端設(shè)備作為配電自動(dòng)化的神經(jīng)末梢，點(diǎn)多面廣，各地配電自動(dòng)化普及程度差別很大，國(guó)電南瑞必須根據(jù)每個(gè)城市的不同配電網(wǎng)情況拿出最適合的配電網(wǎng)自動(dòng)化解決方案。除此之外，配電終端還需克服不同戶外環(huán)境帶來(lái)的困難，在各種環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定、可靠和易維護(hù)，能夠迅速處理事故，這是對(duì)配電終端最重要的考核指標(biāo)。
“夏天，盒子里的溫度高達(dá)七八十?dāng)z氏度，冬天最冷時(shí)也達(dá)到零下幾十?dāng)z氏度。因此，配電終端的元器件選型非常嚴(yán)格，要能經(jīng)受住零下40攝氏度的極寒和85攝氏度的高溫，溫差達(dá)到120多度。最北到滿洲里，最南到海南都有國(guó)電南瑞的配電終端，目前運(yùn)行一切正常。”周捷說(shuō)。
從前年開(kāi)始，在OPEN-3200的基礎(chǔ)上，國(guó)電南瑞研發(fā)了D5200系統(tǒng)，整套系統(tǒng)的研發(fā)水平達(dá)到了整體國(guó)際領(lǐng)先。杜紅衛(wèi)介紹，D5200一套系統(tǒng)可以支持接入3萬(wàn)多個(gè)終端，一條線路一般只需要安裝5個(gè)終端。
未來(lái)，配電網(wǎng)發(fā)展日新月異，分布式能源快速發(fā)展，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的要求將越來(lái)越高。“當(dāng)配電終端安裝到足夠數(shù)量的時(shí)候，在分布式能源大規(guī)模接入的時(shí)候，我們可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，發(fā)揮指揮中樞的作用，利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷曲線，優(yōu)化運(yùn)行，讓電網(wǎng)的運(yùn)行和管理更加經(jīng)濟(jì)化。”杜紅衛(wèi)說(shuō)。
