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中国电科院开展技术攻关 为建设智能配电网研发创新成果

[日期:2017-11-29]   来源:国家电网报   作者:   [字体: ]

 配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施,确保配网安全可靠供电、促进经济社会快速协调发展,是电网企业义不容辞的责任。国家电网公司作为国有特大型能源企业,高度重视配网建设与发展,在推进特高压电网建设的同时,加大配电网建设力度,提升配网智能化水平,持续提高供电可靠性,保证经济社会快速发展的需要。中国电科院紧紧围绕公司需求开展配电技术攻关,为建设智能配电网研发了一批创新成果,为公司配电网建设运行提供强有力的支撑。

规划引领 守护千家万户光明

配电网是直接面向客户供电的电力网络,随着配电网的快速发展,客户对供电可靠性的要求不断提高。中国电科院坚决贯彻国家电网公司部署,积极回应客户需求,将提高客户供电可靠性的理念贯穿于规划技术研究,研发了具有自主知识产权的高配电网规划计算分析软件和配电网运营在线监测分析系统,为公司配电网规划提供了全方位的技术支撑。

科研成果能为客户带来效益才有价值。2010年,规划成果率先在南京开展应用,技术人员连续半个多月深入现场,走访新街口中心、洪蓝镇农村等4个典型供电区域,深入调查供电可靠性存在的瓶颈,获取第一手的调研资料。“此刻的辛苦只为了不想再看到客户在夜晚欢聚时刻突然停电的失望。”这是中国电科院配电研究所规划室主任刘伟的心里话。项目成果应用后显著提升了区域供电可靠性,其中新街口中心地区年户均停电时间降低到31.5分钟,同时4个区域共实现了约1500万元的节支收益,实现了客户供电质量提高和公司效益提升的“双赢”。如今配电网规划计算分析软件和配电网运营在线监测分析系统已在公司系统全面推广应用,成为配电网规划和运营的重要支撑工具。

“十三五”期间我国配电网建设改造投资将不低于2万亿元,紧密结合配电网规划国际发展趋势,中国电科院提出了主动配电网综合资源优化方法和现代配电网健康指数工程实现体系,将国际领先的规划技术融入现代配电网规划发展之中,对配电网发展模式进一步探索和创新。

技术驱动 助力配电网可靠运行

随着我国经济社会的快速发展,近20年国内用电负荷年均增长10%以上,中国配电网容量已达美国的1.4倍,规模居世界之首。配电网紧邻用户侧,其安全可靠经济运行关乎国家安全与国计民生,因配电网停电导致的重大政治与社会影响风险激增,配电网的运行控制遇到新的挑战。

中国电科院借鉴生物体对疾病、健康及环境变化的自愈机理,攻克了智能配电网自愈控制技术,研发了智能配电网自愈控制系统、智能配电网数字仿真软件和配电网数模混合仿真平台,研究工作得到国家自然科学基金和国家电网公司科技项目的支持。

配电网自愈控制系统功能覆盖配电网多类型故障诊断与保护、风险预警与预防、供电恢复、源网荷协调优化、电网沙盘推演与仿真决策等,可对爆炸、短路、断线、连锁故障等40余类故障在线预警及预防控制,能够实现全类型故障精确诊断与快速隔离,故障隔离时间达毫秒/秒级,可减少配电网故障25%。

智能配电网数字仿真软件具有潮流计算、故障仿真、优化仿真等9大类60余项功能,支持2000条及500个分布式电源以上的大规模配电网仿真,在线仿真时间小于30秒,仿真误差小于5%。。

配电网自愈控制与仿真技术已应用在江苏、浙江、山东等地,减少事故超过29%,提高分布式电源接纳能力超过15个百分点,保障了电网安全可靠供电,有力支撑了分布式发电发展,经济社会效益明显。

安全验证 筑起配电自动化防护墙

配电自动化系统是配电网安全稳定运行的重要保障,为了防止攻击者通过配电自动化系统迂回控制配电网一次系统,中国电科院开展了一系列安全技术攻关,以先进的防护技术和可靠的配电设备为支撑,构建了配电自动化系统防护体系。

2016年2月底,春节的氛围尚未淡去,科研人员就已兵分两路,分别到山东、福建等东南沿海及新疆、宁夏等西北地区,摸底排查配电自动化系统安全漏洞。排查结束立即投入研发,为了加快研究进度,研发人员放弃节假日,搭建了配电自动化系统攻防实验室环境,经过数周的联合调试,以最短时间实现了系统的稳定运行,为防护方案的制定提供了技术支撑。2016年11月,第一套配电自动化安全防护系列文件出台。经中国信息安全测评中心、国家信息技术安全研究中心等权威机构在验证环境下检验,结论为:防护方案整体设计较为完善,具有较强的防护能力。

完善的方案还需要设备厂商的密切配合,为帮助终端设备厂商加快应用防护方案,中国电科院研发了配电终端开发套件,目前已向终端厂商投放近两百套,开发套件极大地提高了终端设备企业的生产效率,缩短了开发周期,降低了开发难度。针对在运设备可能存在的安全漏洞,中国电科院研发了配电自动化系统安全专项检测工具。目前该工具已在乌鲁木齐、石家庄、杭州等地的近20个配电自动化系统中应用,有效发现和避免了配电终端、网络设备和配电主机的安全风险。

安全无小事,为确保入网设备安全可靠,中国电科院开发了配电自动化安全防护验证平台,为配电自动化系统及设备质量管控提供了有力的工具。截至2017年7月底,中国电科院共完成近150个厂商产品的质量把关,确保了入网设备满足新一代配电自动化系统安全防护方案要求,构筑起守护配电自动化业务安全的第一道防线。

检测把关 强化配电设备质量管控

配电设备是配电网的核心载体,设备质量严重影响供电可靠性及供电质量。国家电网公司2017年年中工作会议指出,强化本质安全,要抓住设备质量这个关键。中国电科院连续五年独立完成配电自动化终端、配电线路故障指示器等配电设备入网专业检测,全方位支撑公司配电设备质量管控。

为适应智能配电设备的技术发展,中国电科院以设备“智商”检测为核心,自主研发了配电网运行场景模拟、配电设备综合性能检测等全套试验检测系统,打造出全面适应配电设备智能化、精细化检测需求的一流试验检测装备,检测技术水平在行业内遥遥领先,并在供应商中形成良好的优胜劣汰效应,有效推动了配电设备质量大幅提高。

2015年以来,中国电科院全面部署检测管理系统,升级自动化检测平台,健全检测全区域、全过程录像设施,逐步实现检测过程自动化执行、信息化流转和全过程封闭式管理。同时建立“分组分项,随机轮岗”的管理模式,检测任务随机分配,检测人员分组检测、不定期轮岗,降低检测惯性及检测人员对检测结果的干扰。依托先进的检测技术及管理机制,中国电科院智能配电设备检测保持着“零投诉”的良好记录,检测结果得到广泛认可。

依托丰富的研究成果、检测经验和运行数据基础,中国电科院牵头构建了公司配电设备标准体系和质量管控体系,承担了公司系统内几乎全部智能配电设备及其试验检测相关标准规范、技术方案的制修订工作,覆盖关键设备、试验检测、系统验收及运行监管等各个环节,从生产、采购到运行,全过程引导配电设备质量健康发展。

在今年上半年开展的配电自动化终端、配电线路故障指示器入网专业检测中,中国电科院检测人员发扬一贯的“铁军精神”,开启7×24小时工作模式,一个月内出具检测报告近300本万余页(相当于正常工作量的三倍),百余家供应商在招标前如期获取检测报告,有效保障了公司物资招标工作顺利进行。中国电科院始终以饱满的精神状态承担配电设备质量监督、专项检测、到货抽检和供应商评估工作,高质量完成了国网运检部、安质部、物资部,国调中心等多个部门的技术支撑任务,以技术创新、管理创新、标准创新支撑配电设备质量管控,维护电网本质安全。

标准先行 抢占智能配电国际话语权

随着智能电网的发展,配用电领域成为国内外电工行业发展最迅速、市场最活跃的新兴热点之一,配用电市场的快速发展对技术标准化提出迫切需求。中国电科院依托坚实的技术基础,在智能配电国际标准建设方面开展了大量卓有成效的工作,为公司和我国电工行业在国际标准舞台打造了一张闪亮名片。

2011年2月,在公司统一部署下,由中国电科院发起的首个国际标准项目《IEEE P2030.3储能系统接入电网设备测试标准》在电气与电子工程师协会(IEEE)获批立项。面对全新的工作任务,中国电科院迅速组建起由资深专家牵头,配备专业技术人才和拥有国际工作经验的团队,圆满完成了标准编制工作,并于2016年7月正式发布。IEEE P2030.3成为我国在储能领域主导的首个国际标准。

IEC PC 118智能电网用户接口项目委员会是我国在IEC发起的第二个技术/项目委员会,中国电科院配电所承担秘书处及第一工作组具体工作。2014年,各国在PC 118的竞争进入白热化。中国一方面作为秘书处承担国,需打破僵局推进工作;另一方面作为工作组技术专家,要代表国家和企业利益发声。复杂的工作环境考验着专家们的工作智慧和技术实力。面对双重挑战,中国电科院团队开展了卓有成效的工作,秘书处坚守中立,以开放的态度协调各方意见,妥善利用国际规则稳定工作环境。工作组专家则跳出欧美具体技术细节的争执,从方法论的高度提出新工作项目,为标准化工作打开了新局面。

2017年2月,IEC SC 8B分布式电能系统分技术委员会获批成立,秘书处设立在中国。其成功的背后是中国电科院配电所专家近四年的默默坚持与付出。

时间回溯到2014年2月,IEC标准管理局(SMB)根据中国提案成立了临时性组织AHG 53微电网特别工作组,由中国专家担任召集人。2014年5月,IEC AHG 53工作正式启动。对于微网这一新兴领域,各国都希望掌控相关标准的制定权,在工作会议上展开了激烈交锋。中国电科院专家在会上缜密论证、据理力争;会外积极开展“外交斡旋”、耐心沟通,对具有合作基础的国家积极争取。2014年11月,AHG 53工作圆满结束。凭借过硬的技术实力、勤勉的工作态度、开放的合作精神,中国电科院专家在赢得各国专家尊重的同时,也顺利推动了IEC SEG 6非传统配电网/微电网系统评估组的成立,并再次受邀担任召集人。

AHG 53及SEG 6的坚实工作让各国充分认识到在微网领域系统性开展标准化工作的重要性,以及中国在该领域深厚的技术积淀,最终赢得了各国对成立IEC SC 8B分布式电能系统的一致支持。





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