1994年,美国长岛地区LILCO公司对120条故障易发配电线路进行自动化改造,是美国最早建设的配电自动化系统。此后,卡罗兰纳Progress Energy公司、南加州Edison公司、底特律Edison公司、德州Oncor公司、Albama电力公司等先后建设了配电自动化系统。
2004年以后,随着基于Scada-mate开关的IntelliTEAM II系统的安装,Oncor公司开始大规模建设,至今已安装配电变电站、柱上开关、电缆环网开关、线路补偿电容装置RTU4500余套。Oncor公司建设了900MHz无线网络,用于配电自动化系统与高级读表系统(Advanced Metering System,AMS)通信。
无线网络AMS路由器分别与安装在变电站内的配电自动化数据转发器与AMS数据转发器连接,通过光纤通道与配电自动化主站与AMS主站通信。配电自动化与抄表数据在无线网络里是混合传输的,而在变电站与控制中心之间由不同的通道传输。这样,既减少了分支通信网的投资,又可以保证配电网监控数据传输的实时性。
新加坡在20世纪80年代中期投运大型配电网数据采集与监视控制系统(SCADA),在90年代加以发展和完善,其规模最初覆盖其22千伏配电网的1330个配电所,目前已将网络管理功能扩展到6.6千伏配电网。
主站年度平均可用率为99.985%。为使故障恢复时间最小化,并有效利用设施节省工程领域的劳动,新加坡电力公司将配电自动化系统发展到旗下所有22个分公司。
为应对配电网面临的新环境,新加坡发展了高级配电自动化系统(Advanced DAS)。ADAS已经在新加坡一些地区正式投入使用。通过利用ADAS掌握的配电网进行精确运行情况,新加坡电力公司正在着眼发展配电设施的高级应用及电力供应的可靠性管理技术。
为满足对电能质量更高的要求及缓解大范围分布式电源对大电网的冲击,新加坡电力公司发展了支持实时监测配电线数据的ADAS系统以对电能质量进行管理,这种实时监测功能利用IT技术实现。
在ADAS内,装备了大量带有内置传感器的开关,这些开关被用来监视并测量配电网的零序电压和零序电流。
同时,带有TCP/IP接口的RTU可以对测量的数据进行计算并通过光纤网络把数据传输回中心控制系统,这些高级RTU功能的实现也完善了ADAS的整体系统结构。ADAS通过RTU实现的高级功能主要分两类:电能质量监测和故障现象预警。
2008年,ERDF开始在区域调控中心开发部署新一代的配电网自动化系统,配电网故障实现故障诊断分析、故障定位、故障区域隔离、网络重构及供电恢复,2010年底完成对所有30个ACR的部署,缓解了配电网稳定运行和配电网调控所面临的压力。
本着经济、简洁和高效原则,因地制宜,ERDF精确规划遥控开关的布局,合理规划遥控开关的安装位置、数量和优先程度。城市和农村实现自动化控制的标准不同,每条馈线遥控开关数量也有所区别(城市为3~4台,农村为2~3台)。
同时,采用远程故障信息采集与就地检测相结合的方式,实现故障的准确定位;采用远程控制与就地控制相结合的方式,缩小故障的隔离范围。通过馈线自动化功能与机械化维修队伍相结合方式处理电网故障,做到故障的精细分析、准确隔离和快速恢复供电,50%以上的故障恢复供电时间不超过3分钟。
高压电网充分考虑了储备容量,尤其是电网的热备用容量。电网公司必须留有1%的热备用容量,热备用的时间为1小时。这些备用容量分成三块,电厂、电力经销商和系统本身各备一份,三者要分别签入供电合同,这样,整个系统的备用容量总量不必很大,但是分布合理,因而显得相当充裕。
中压及以上电网全部采用N-1原则(即必须保证在任何状况下失去一路电源时,余下的N-1个元件仍然能保证对用户的供电,这里N≥2)规划和建设,城市中压以上电网100%实现电缆化,农村中压以上80%采用直埋电缆,其余20%为架空集束绝缘导线。电缆都装有电缆故障指示器,并采用单芯组合方式,如出现故障,更换方便。
中低压网络大多采用箱式变电站,全部采用负荷开关控制,可以灵活变换运行方式,环网中普遍采用负荷开关和有载率一般小于60%,所以在故障中能够短时满足120%的负载率。
同时,计算机软件得到广泛应用,如开关状态评估、故障处理、基于可靠性的检修维护、网络薄弱环节和瓶颈分析、运行方式优化、供电质量统计等。德国建立了统一标准的可靠性管理分析数据库,对中低压网络的各种数据可以做到随时录入计算分析。
除供电质量标准严格,德国还重视优质服务。
日本东京电力公司供电可靠性位于世界最高水平之列。1986年以后的供电可靠率均在99.99%以上,对应的用户平均停电时间基本上在0.876小时(约53分钟)以下。到2008年,东京电网用户平均停电时间仅为3分钟,系统平均停电频率0.12次。
如此高的供电可靠率离不开用户负荷管理系统(DAS)的功劳,1986年~1990年,日本多家电力公司(北陆电力、关西电力、四国电力、北海道电力等)先后引入DAS。到1994年,九州电力实现100%开关的远动化;到2001年,在九州电力已有80个DAS系统投运。
日本按地区由九个电力公司提供电力服务,由于各个公司的具体情况不同,各电力公司在提高配电可靠性方面的侧重点也不一样。日本九州电力与东京电力基本实现了中压馈线自动化。东京区内人口密度大,自然环境相对稳定,东京电力公司因此强调设备的预防维护,在配电网建设中主要着眼于以设备安全性和可靠性的投入提高供电质量。
九州电力的配电网主要以架空线为主,地下电缆只占不到4%比例,并且由于地处日本最南端,自然灾害导致的线路故障在所难免,因此应该在事故后的故障处理和供电恢复上花工夫,推广了配电自动化技术。
一是预防维护体制。提高设备对异常电压(雷电过电压或开关过电压)、异常电流(过负荷或短路)以及异常环境(盐害、灰尘、气体、台风及水灾)的耐受水平,制订用电设备合理的运行、维护和监测制度,加强对设备老化、破损的检查,预防不必要的事故发生。
同时,日本很早就启动配电自动化建设,以九州电力为例:
★ 该公司在1950年开始配电自动化建设。
★ 1970年完成了全部约500处变电站远方信息的收集。
★ 1994年实现了对全部开关的远方控制。
★ 到2000年为止共完成77个供电营业所计算机自动化控制系统的改造。
★ 在2002年完成全部电力公司配电营业所计算机自动化控制系统的改造。
(责任编辑:刘卓)
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