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10KVA變壓器損耗的計算公式及方法
點擊次數(shù):2418 更新時間:2014-12-26

1 智能電網(wǎng)的技術概況

  智能電網(wǎng)是為了實現(xiàn)能源替代和兼容利用,它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎上,整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),優(yōu)化電網(wǎng)的運行和管理。它主要是通過終端傳感器將用戶之間、用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時連接的網(wǎng)絡互動,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時(real-time)、高速(high-speed)、雙向(two-way)的效果,整體性地提高電網(wǎng)的綜合效率。它可以利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合,遇到電力供應的高峰期之時,能夠在不同區(qū)域間進行及時調度,平衡電力供應缺口,從而達到對整個電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理;同時,智能電表也可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器,推動電力部門以其終端用戶為基礎,進行通信、運行寬帶業(yè)務或傳播電視信號。

  2009年6月27~28日,*屆智能電網(wǎng)研究論壇在天津大學召開。論壇共安排了十四個學術報告,從智能電網(wǎng)的基本理念、技術組成、設備需求等多個角度對我國智能電網(wǎng)的建設和發(fā)展進行了探討。天津大學余貽鑫院士的報告為“智能電網(wǎng)的原動力、技術組成和實施路線"。報告中提出,系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、需求側管理、分布式電源等是推進智能電網(wǎng)建設的原動力。智能電網(wǎng)是綜合應用通訊、傳感器、分布式計算等技術,提高輸配電網(wǎng)絡的安全性、可靠性和效率。

  華中科技大學程時杰院士在“儲能技術及其在智能電網(wǎng)中的應用"的報告中指出,在可再生能源發(fā)電所占比例較大的電力系統(tǒng)中,儲能技術的應用是解決如何保證系統(tǒng)正常運行這個難題的一條可行的途徑。并提出了智能電網(wǎng)對儲能系統(tǒng)的基本要求,即足夠大的儲能容量、足夠快的功率響應速度、足夠大的交換功率、足夠高的儲能效率、足夠小的放電周期、足夠長的使用壽命、足夠小的運行費用。

  天津大學電氣與自動化工程學院院長王成山教授作了“分布式電源、微網(wǎng)、智能配電系統(tǒng)"的報告,分別對分布式電源、微網(wǎng)和智能配電系統(tǒng)的關鍵技術、應用以及存在的問題進行了介紹,并分析了三者之間的關系。山東理工大學徐丙垠教授的“智能配電網(wǎng)中的配電自動化技術"、加拿大卑詩省水電公司欒文鵬的“量測系統(tǒng)"、國家電網(wǎng)需求側管理中心陳江華的“我國需求側管理實踐成效與展望"、ABB公司劉前進的“智能電網(wǎng)—遠景,技術與應用"等,都從不同角度分析和探討了智能電網(wǎng)的技術特點、實現(xiàn)方式和發(fā)展前景。

  2 智能電網(wǎng)的關鍵技術

  我國數(shù)字化電網(wǎng)建設涵蓋了發(fā)電、調度、輸變電、配電和用戶各個環(huán)節(jié),包括:信息化平臺、調度自動化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)、柔性交流輸電,變電站自動化系統(tǒng)、微機繼電保護、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)、用電管理采集系統(tǒng)等。實際上,目前我國數(shù)字化電網(wǎng)建設可以算是智能電網(wǎng)的雛形。

  2.1 參考量測技術

  參數(shù)量測技術是智能電網(wǎng)基本的組成部件,先進的參數(shù)量測技術獲得數(shù)據(jù)并將其轉換成數(shù)據(jù)信息,以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性,進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。

  未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統(tǒng),取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態(tài)表計?;谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛媽⒂懈嗟墓δ?,除了可以計量每天不同時段電力的使用和電費外,還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率,并通知用戶實施什么樣的費率政策。更的功能有用戶自行根據(jù)費率政策,編制時間表,自動控制用戶內部電力使用的策略。

  對于電力公司來說,參數(shù)量測技術給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持,包括功率因數(shù)、電能質量、相位關系(WAMS)、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù),為電力公司的其他業(yè)務所用。

  未來的數(shù)字保護將嵌入計算機代理程序,極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監(jiān)測系統(tǒng)、保護和控制方案將集成數(shù)字保護、先進的通信技術以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護系統(tǒng)中,保護元件能夠自適應地相互通信,這樣的靈活性和自適應能力極大地提高可靠性,因為即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障,其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統(tǒng)。

  2.2 智能電網(wǎng)通信技術

  建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎,沒有這樣的通信系統(tǒng),任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)。因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統(tǒng)的支持,因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的*步。同時通信系統(tǒng)要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬戶,這樣就形成了兩張緊密的網(wǎng)絡—電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡,只有這樣才能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標和主要特征。高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎設施。當這樣的通信系統(tǒng)建成后,它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率,繁榮電力市場,抵御電網(wǎng)受到的攻擊,從而提高電網(wǎng)價值。

  適用于智能電網(wǎng)的通信技術需具備以下特征:一是具備雙向性、實時性、可靠性特征,出于安全性考慮理論上應是與公網(wǎng)隔離的電力通信專網(wǎng)。二是具備技術先進性,能夠承載智能電網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務和未來擴展業(yè)務。三是具備自主知識產(chǎn)權,可具有面向電力智能電網(wǎng)業(yè)務的定制開發(fā)和業(yè)務升級能力。
作為國家電網(wǎng)公司從事骨干信息通信網(wǎng)絡建設、運行管理的直屬公司,國網(wǎng)信息通信有限公司高度重視智能電網(wǎng)建設工作,積極開展相關前期研究工作,并著力推進有關信息通信技術(ICT)的軟硬件產(chǎn)品研發(fā),開展新一代電力信息通信(ICT)網(wǎng)絡模式研究,加快信息通信產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

  電力客戶用電信息采集系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分,信通公司積極參與其中與信息通信專業(yè)相關的研究,向國家電網(wǎng)公司提交了通信專題技術報告。同時,積極推進產(chǎn)業(yè)化進程,進一步完善了用電信息采集主站軟件平臺、基于電力線寬帶通信技術的采集器等產(chǎn)品。

  智能電網(wǎng)客戶服務是智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)的重要組成部分,是實現(xiàn)電網(wǎng)與客戶之間實時交互響應,增強電網(wǎng)綜合服務能力,滿足互動營銷需求,提升服務水平的重要手段。信通公司將智能電網(wǎng)客戶服務試點分別設立在北京蓮香園小區(qū)和阜成路95號院。其中,阜成路95號院試點以光纖入戶為主要特點,以機頂盒和電視機為展現(xiàn)手段,實現(xiàn)三表抄收和查詢、物業(yè)、配送、網(wǎng)絡增值等一系列特色服務,體現(xiàn)出良好的交互性和智能化特色。

  2.3 信息管理系統(tǒng)

  智能電網(wǎng)中的信息管理系統(tǒng)應主要包括采集與處理、分析、集成、顯示、信息安全等五個功能。

  (1)信息采集與處理。主要包括詳盡的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分布式的數(shù)據(jù)采集和處理服務、智能電子設備(inligent electronic device,IED)資源的動態(tài)共享、大容量高速存取、冗余備用、數(shù)據(jù)對時等。

 ?。?)信息分析。對經(jīng)過采集、處理和集成后的信息進行業(yè)務分析,是開展電網(wǎng)相關業(yè)務的重要輔助工具??v向包括“發(fā)電–輸電–配電–需求側"四級產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務分析和“國家–大區(qū)–省級–地縣"四級電網(wǎng)信息分析。橫向包括發(fā)電計劃、停電管理、資產(chǎn)管理、維護管理、生產(chǎn)優(yōu)化、風險管理、市場運作、負荷管理、客戶關系管理、財務管理、人力資源管理等業(yè)務模塊分析。

 ?。?)信息集成。智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)在縱向上要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈信息集成和電網(wǎng)信息集成,橫向上要實現(xiàn)各級電網(wǎng)企業(yè)內部業(yè)務的信息集成。

 ?。?)信息顯示。為各類型用戶提供個性化的可視化界面,需要合理運用平面顯示、三維動畫、語音識別、觸摸屏、地理信息系統(tǒng)(GIS)等視頻和音頻技術。

 ?。?)信息安全。智能電網(wǎng)必須明確各利益主體的保密程度和權限,并保護其資料和經(jīng)濟利益。因此,必須研究復雜大系統(tǒng)下的網(wǎng)絡生存、主動實時防護、安全存儲、網(wǎng)絡病毒防范、惡意攻擊防范、網(wǎng)絡信任體系與新的密碼等技術。


  2.4 智能調度技術

  智能調度是智能電網(wǎng)建設中的重要環(huán)節(jié),智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)則是智能調度研究與建設的核心,是全面提升調度系統(tǒng)駕馭大電網(wǎng)和進行資源優(yōu)化配置的能力、縱深風險防御能力、科學決策管理能力、靈活調控能力和公平友好市場調配能力的技術基礎。

  現(xiàn)有的調度自動化系統(tǒng)面臨著許多問題,包括非自動、信息的雜亂、控制過程不安全、集中式控制方法缺乏、事故決策困難等。為適應大電網(wǎng)、特高壓以及智能電網(wǎng)的建設運行管理要求,實現(xiàn)調度業(yè)務的科學決策、電網(wǎng)運行的管理、電網(wǎng)異常及事故的快速響應,必須對智能調度加以分析研究。


  為加快推進智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)總體設計和應用功能規(guī)范編寫工作,國網(wǎng)電力科學研究院受國家電力調度中心委托,承擔智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)總體設計工作。2009年7月6日至18日,在國調中心帶領下,國網(wǎng)電科院工作組順利完成智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)總體設計,并討論確定智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)功能規(guī)范體系,為一體化智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)的快速有序建設提供指導。國網(wǎng)電科院工作組成員全程參與了智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)基礎平臺和四大應用的總體設計,承擔并順利完成調度計劃應用、安全校核應用和調度管理應用的功能流程和總體設計。

  2.5 電力電子技術

  電力電子技術是利用電力電子器件對電能進行變換及控制的一種現(xiàn)代技術,節(jié)能效果可達10%~40%,可以減少機電設備的體積并能夠實現(xiàn)*工作效率。目前,半導體功率元器件向高壓化、大容量化發(fā)展,電力電子產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了以SVC為代表的柔性交流輸電技術、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術、以高壓變頻為代表的電氣傳動技術,以智能開關為代表的同步開斷技術,以及以靜止無功發(fā)生器、動態(tài)電壓恢復器為代表的用戶電力技術等。
柔性交流輸電技術是新能源、清潔能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)系統(tǒng)的關鍵技術之一,將電力電子技術與現(xiàn)代控制技術相結合,通過對電力系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)調節(jié)控制,從而大幅降低輸電損耗、提高輸電線路輸送能力和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。

  高壓直流輸電技術對于遠距離輸電、高壓直流輸電擁有*的優(yōu)勢。其中,輕型直流輸電系統(tǒng)采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器,使中型的直流輸電工程在較短輸送距離也具有競爭力。此外,可關斷器件組成的換流器,還可用于向海上石油平臺、海島等孤立小系統(tǒng)供電,未來還可用于城市配電系統(tǒng),接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。輕型直流輸電系統(tǒng)更有助于解決清潔能源上網(wǎng)穩(wěn)定性問題。

  高壓變頻技術zui大的優(yōu)點是節(jié)電率一般可達30%左右,但缺點是成本高,并產(chǎn)生高次諧波污染電網(wǎng)。同步開斷(智能開關)技術是在電壓或電流的相位完成電路的斷開或閉合。目前,高壓開關大都是機械開關,開斷時間長、分散性大,難以實現(xiàn)準確的定相開斷。實現(xiàn)同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關。

  2.6 分布式能源接入技術

  智能電網(wǎng)的核心在于構建具備智能判斷與自適應調節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡系統(tǒng),可對電網(wǎng)與用戶用電信息進行實時監(jiān)控和采集,且采用與zui安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶,實現(xiàn)對電能的*配置與利用,提高電網(wǎng)運營的可靠性和能源利用效率。

  分布式電源(DER)的種類很多,包括小水電、風力發(fā)電、光伏電源、燃料電池和儲能裝置(如飛輪、超級電容器、超導磁能存儲、液流電池和鈉硫蓄電池等)。一般來說,其容量從1kW到10MW。配電網(wǎng)中的DER由于靠近負荷中心,降低了對電網(wǎng)擴展的需要,并提高了供電可靠性,因此得到廣泛采用。特別是有助于減輕溫室效應的分布式可再生能源,在許多國家政府政策上的大力支持下,迅速增長。目前,在北歐的幾個國家,DER已擁有30%以上的發(fā)電量分額。在美國DER目前只占總容量的7%,而預期到2020年時這一份額將達25%。

  大量的分布式電源并于中壓或低壓配電網(wǎng)上運行,*改變了傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)單向潮流的特點,要求系統(tǒng)使用新的保護方案、電壓控制和儀表來滿足雙向潮流的需要。然而,通過的自動化系統(tǒng)把這些分布式電源無縫集成到電網(wǎng)中來并協(xié)調運行,將可帶來巨大的效益。除了節(jié)省對輸電網(wǎng)的投資外,它可提高全系統(tǒng)的可靠性和效率,提供對電網(wǎng)的緊急功率和峰荷電力支持,及其他一些輔助服務功能,如無功支持、電能質量改善等;同時,它也為系統(tǒng)運行提供了巨大的靈活性。如在風暴和冰雪天氣下,當大電網(wǎng)遭到嚴重破壞時,這些分布式電源可自行形成孤島或微網(wǎng)向醫(yī)院、交通樞紐和廣播電視等重要用戶提供應急供電。

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