本书结合浙江电网配电数字化体系建设成果,深入介绍配电侧新型电力系统下的配电自动化与数字化技术,使相关专业人员了解掌握配电数字化相关技术,提升新型配电自动化技术和管理水平。内容含:低压侧终端的配网数字化建设、中压侧终端的配网数字化建设、中低压侧主站的配电自动化数字建设、配网数字化的通信技术、配网数字化的加密技术及安全防护、新型电力系统下的配网数字化建设实例、发展与展望等。
在能源转型加速推进的当下,新型电力系统建设方兴未艾。本书紧扣时代脉搏,全面深入阐述了新型电力系统下配电数字化的各个关键方面。概述部分构建了清晰的知识框架,使读者形成对配电数字化的初步认知。在介绍配电自动化主站数字化建设的章节中,有关业务中台技术、同源维护套件技术、配网一张图等的内容,展现了先进技术在主站建设中的重要作用;对不同区域主站贯通技术的探讨为实现高效协同的配电自动化提供了切实可行的方案。中压侧终端全寿命周期管理以及馈线自动化技术,为中压配电的稳定运行提供了有力保障。低压台区智能融合终端技术、配电物联网向下延伸技术、电力汽车有序充电及 V2G 技术等,不仅适应了现代社会对电力多元化的需求,也为未来能源发展趋势提供新思路。介绍分布式电源接入及调控技术的章节,深入分析了分布式电源的现状,并对光伏发电、储能电源及其他分布式发电的接入与调控进行了详细阐述,这对于各省配网充分利用可再生能源、实现能源的可持续发展具有很好借鉴价值。通信技术和加密技术及安全防护也是本书重点介绍的内容,非对称加密技术、量子对称加密技术以及零信任技术等,确保了数据在配电系统中的安全高效传输,为配电数字化系统的安全稳定运行筑起了坚固的堡垒。书中还通过新型电力系统下的配网数字 化建设实例,让我们看到这些先进技术在实际应用中的卓越成效,并提供了具体经验。本书对配电数字化发展前景进行了深入探讨,大数据综合研判、配网线路行波故障定位技术以及智能分布式馈线自动化技术让我们对未来配电数字化发展充满期待。
综上所述,本书提供了丰富的配电数字化专业知识和实用技术指导,对于配网数字化转型建设具有很好的参考价值。
第一章概述..........................................................................................1
第二章配电自动化主站的数字化建设 .................................................. 4
一、业务中台技术 .............................................................4
二、同源维护套件技术 ....................................................13
三、配网一张图 ..............................................................15
四、Ⅰ区主站技术管理与提升 ..........................................20
五、Ⅳ区主站技术管理与提升 ..........................................41
六、Ⅰ区与Ⅳ区主站贯通技术提升.................................... 61
第三章中压侧终端的配网数字化建设 ................................................ 71
一、Ⅰ区终端的技术管理与提升 .......................................71
二、Ⅳ区终端的技术管理与提升 .......................................87
三、中压侧终端的全寿命周期管理.................................... 90
四、馈线自动化技术 .......................................................98
第四章低压侧终端的配网数字化建设 .............................................. 104
一、台区智能融合终端技术 ............................................ 104
二、配电物联网向下延伸技术 ........................................ 118
三、电动汽车有序充电及 V2G技术 ................................ 125
四、无功管理技术 ......................................................... 130
五、台区互联互济技术 .................................................. 133
六、站房环境监测 ......................................................... 136
第五章分布式电源接入及调控技术 .................................................. 143
一、分布式电源现状 ..................................................... 143
二、光伏发电接入及调控技术 ........................................ 145
三、储能电源接入及调控技术 ........................................ 149
四、其他分布式发电接入及调控技术 .............................. 150
第六章配网数字化的通信技术.........................................................152
一、中压侧通信技术 ..................................................... 152
二、低压侧通信技术 ..................................................... 160
第七章配网数字化的加密技术及安全防护....................................... 167
一、数据加密技术概述 .................................................. 167
二、非对称加密技术 ..................................................... 169
三、对称加密技术——量子加密技术 ............................... 173
四、零信任技术 ............................................................ 177
五、安全防护 ............................................................... 181
第八章新型电力系统下的配网数字化建设实例 ................................ 188
一、源网荷储一体化现代智慧配电网示范区 .................... 188
二、数字化驱动高弹性配电网示范区 .............................. 193
三、亚运保供电示范区 .................................................. 203
第九章发展与展望........................................................................... 211
一、大数据应用——数据分析预防电缆潜伏性故障 ........... 211
二、配网线路行波故障定位技术发展前景........................ 219
三、智能分布式馈线自动化技术发展前景........................ 222
随着新型电力系统的发展,配电网物理形态发生了深刻变化,目前的配电自动化系统越来越难以满足新形势的发展要求。这主要表现在技术支撑手段尚不足以满足业务需求,系统标准化和信息交互的一致性有待细化,基础应用功能实用化水平需要提高,配电网应用分析软件适应性不强,系统对大容量分布式新能源的接入能力需要提升,缺乏服务化接口应用难以解耦等。随着国家新能源政策的实施,分布式电源、微网、电动汽车接入配电网越来越多,对配电网短路电流、继电保护、电压控制、负荷分配等功能提出了更高的要求。
现有配电自动化系统主要针对传统的单向能量流的模式设计,而对大量分布式电源接入后双向能量流的模式支撑不足,需要加快配电数字化平台的研究与开发,加快推进配网透明化建设,突出提升保民生供电能力和新型电力系统支撑能力,助力“双碳”战略目标落实落地。国网设备配电〔 2022〕 131号文《国网设备部关于印发配电自动化实用化提升工作方案的通知》的发布,进一步巩固配电自动化建设成效,提升配电自动化实用化水平,更好地支撑配电网运行监测、运维检修、故障处置,提高配电网精益化运维和数字化管控能力,保障能源清洁低碳转型和电力安全可靠供应,为配电产业发展提供了新的方向和机遇。
海量分布式新能源和多元负荷接入后,配电网发展呈现高比例分布式新能源、电力电子设备规模化接入和交直流互联的新特征,亟待运用数字化手段,保障源网荷储智能互动需求,但目前配电网数字化转型仍有诸多难点需要研究攻关:配电网自动化实用化水平有待提升,自动化终端布点需要优化,数据采集能力不足,信息物理平台需要迭代升级,尚未实现配电网“可观测”,难以支撑数据的实时交互、电网故障的精准控制、电力设备的高效调节;配电网数字模型需要完善,尚未实现新主体“可描述”,对微能源网、虚拟电厂等缺乏仿真分析能力,制约了新型用电负荷互动;数字化应用场景有待拓展,尚未实现各类要素“可调控”,需要进一步探索适用于主配微协同的调度运行体系、各类新业务的技术管理支撑体系。
在数字化可调可控上取得突破,进一步赋能配网智慧高效发展。数字电网是配电网的“神经网络”,是促进主配微协同、源网荷储互动的重要支撑。通过加强配电网信息物理系统研究,融合调度自动化、配电自动化和新型负荷管理等系统,打造源网荷储协同控制平台。构建智慧感知体系,优化配电终端布点,通过“最小化采集”和“数字系统计算推演”,实现配电网透明感知。深化多种通信技术融合应用,形成配电网智慧通信与智慧物联网络。搭建全网统一设备模型,依托企业级实时量测中心,实现跨专业信息同源共享,着力推动配电网运行、业务管理从传统的人工决策向智能感知、数字驱动的精准决策转变。
通过数字化来支撑新型配电业务,数字化层面应具备云原生、数模原生、多业务融合等数字原生的特征。由于天然的多业务融合、多流程贯通需求,新型配电数字化从设计之初就需要摆脱传统企业信息化思维,基于“管、云、边、端”的数字化架构,既需要保证云安全,又需要实现开放式接入、海量信息交互、管理控制一体化、多业务模块融合等。云原生不是把本地的自动化系统或信息系统搬到云端,这是“假云化”,而是从系统设计开始就具备云化架构的特征。应一开始就考虑“一次录入、全局使用”,并在模型设计优化的前提下实现数模原生,避免“数据同源”的弊端,杜绝先有数据,再进行同源维护的问题。统一数模不仅覆盖供电服务,还就综合能源业务同步建模,比如在设备对象模型中,应考虑公用配电设备、用户配电设备、用户能源设备、各类负荷设备的统一运维需求,实现基于统一数据模型和数据源的多业务数字化融合与相互协调,做到专业融合、流程贯通、综合研判、统一调度。