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配电自动化系列四:配电网广域保护技术

    与发达国家建设的智能电网不同,我国正在建设的智能电力系统覆盖发电、输电、变电、配电、用电等五个环节,而这些领域所涉及的电力设备势必要进行智能化的转型,以适应智能电网的建设。事实上,电力设备的智能化发展与电网投资密切相关,智能化设备产品的市场容量大约为电网投资的6%~10%。

    变电站设备呼唤整合集成

    随着科学技术的发展,新的互感技术、传感技术、智能组件和通信技术等先进的科技使得电力设备智能化成为可能。

    目前来看,无论是输配电设备、低压电器、分布式能源设备甚至是某些大型的发电设备,都在呼唤智能化的改变。“比如对变压器,提出了研制集成式智能变压器的要求。对开关设备,提出研制智能断路系统、隔离断路系统等更加先进设备的要求。”西安高压电器研究院工程研发中心副总工程师张文兵如是说。

    我国智能变电站从2011年开始就进入了全面推广阶段。《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》与《智能变电站优化集成设计建设指导意见》明确了智能变电站属性定位、技术路线、建设要求,突出了优化资源配置、信息共享、功能整合、设备集成、技术创新、设备创新等要求,对变电站功能和设备的整合集成提出了更高要求。

    加强功能整合、提高设备集成,是指发挥智能变电站数据采集数字化、传输处理网络化、信息共享化的特点,在满足设备可靠性前提下,提高装置硬件集成度、取消冗余功能器件、减少装置配置数量。

    “变电站设备主要包括变压器、断路器、互感器、母线等一次设备和变电站自动化系统、辅助系统、智能组件等二次设备。作为统一坚强智能电网的重要支撑节点,智能变电站将实现专业设计向整体集成设计的转变,也要求一次设备智能化向智能一次设备转变。”张文兵说。

    目前,制造商开始重视并使用新的传感器技术和智能组件,但是智能变压器依然存在不安全、不环保等问题。对此有关专家认为,研制集成式智能变压器,提高变压器安全可靠性,加强新材料、新工艺、新设计的研究,优化主纵绝缘结构,适度提高变压器绝缘裕度,保证设计值与实际值相符,做到真正节能降耗与环保,显得十分重要。

    张文兵认为,断路器也正向性能可靠、功能高度集成、占地面积少、工程成本低的方向努力,如研制可提升隔离式断路器智能化水平的集成式智能断路器、可实现智能灭弧的电机驱动断路器、可实现开关设备状态维护和自我调节的智能高压开关等。在未来,要注重对超导设备的研发,如超导故障限流器、超导储能系统等。

    配电自动化加速设备智能化

    在整个电力系统五个环节中,从智能电网发展规划来看,用电环节占智能化投资的比重最高,达到30.8%,主要是用电信息采集等项目的建设规模大。其次是配电环节,占比为23.2%。变电环节占比为19.5%,主要由于配电智能化、智能变电站新建和改造等项目的建设规模大,而发电和输电环节的投资相对较少。

    近年来,我国电网在智能化投资的比例相对较低,但《智能电网发展规划》指出,2011年~2015年电网总投资预计为15000亿元,智能化投资为1750亿元,年均电网投资350亿元,占总投资的11.7%。

    实际上,在电力设备智能化演变的历程中,配电自动化是配网建设当中必不可少的一环。据统计,2012年,我国配电自动化水平覆盖率不到15%,而发达国家的配电自动化水平都达到50%以上。

    一方面随着新型电源及负荷直接接入配电网,给配电网的安全稳定运行带来了新的技术问题和挑战;另一方面从供电可靠性考虑,我国的配电网系统还有很长的一段路要走。这些问题的解决都依赖于高水平的配电自动化系统。加强配电自动化建设是电网发展的内在需求。

    业内专家认为,未来五年,全国推广实用型配电自动化系统,整体市场规模在711.6亿左右,而2012年配电自动化总体投资规模为55亿元,未来三年的投资增速有望维持50%以上。

责任编辑:张巍

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