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10kV新型網架結構--“雪花網”

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什么是”雪花網“?

圖片

“雪花網”,顧名思義,因該電網的重要節(jié)點聯(lián)結起來的方式與雪花瓣形狀相似。

01優(yōu)勢

安全可靠、經濟高效、綠色低碳、服務優(yōu)質、優(yōu)化互動。

02結構

依托最優(yōu)分段聯(lián)絡技術和分層分群理論,以現(xiàn)有柔性多狀態(tài)開關站和4調光纖縱差保護10千伏線路為基礎,以環(huán)網箱為組網單元,由4座變電站的8條10千伏線路或者3座變電站的6條10千伏線路按照有規(guī)則的聯(lián)絡組成電纜主干網,形成八邊形或者六邊形“雪花網”。其中任意4條線路合環(huán)運行,達到開關全斷路器、通信全光纖、終端全三遙、主干線路全光纖縱差的標準。

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03特點

設備方面:確定以光纜先于電纜敷設的思路,為自動化設備調試爭取時間裕度,確保設備調試的一次性成功。實現(xiàn)電網控制終端、光纖通信終端網、智能融合終端全覆蓋。

搭建了更堅強、易拓展、網格化的能源配置平臺,構建起了交直流系統(tǒng)并存的混合運行方式,能夠抵御新能源不確定特性給電網帶來的負荷沖擊,可適應新能源、儲能、電動汽車等多元化負荷高比例接入電網。

技術方面:成立技術小組就復雜網架結合環(huán)分析、配電變壓器故障研判等技術難題開展技術攻關,克服了光纜縱差保護裝置調試復雜性的高等困難,為快速送電打下堅實基礎

運用網絡自動重構技術、在線合環(huán)計算技術等,實現(xiàn)了負荷靈活轉移,快速自愈,以形態(tài)變化促進功能升級,提升經濟效益,電網承載能力提升近30%。

通過用戶站和系統(tǒng)站的2類數(shù)字化接入,實現(xiàn)配電網“動態(tài)重構”標準策略,為電網數(shù)字化轉型提供示范作用。同時,在部分園區(qū)內主動延伸電網,方便園區(qū)內企業(yè)就近接入,減少用電接入成本,提高園區(qū)招商引資利益。

04演變過程

在電網發(fā)展的最初階段,一般采用輻射式供電。這種結構方式簡單、投資小,但是供電可靠性難以保證,一旦線路中某個節(jié)點發(fā)生故障,將會造成故障節(jié)點之后的線路全部停電。

隨著電網快速發(fā)展,10千伏電網結構逐步升級為現(xiàn)在的單環(huán)網、雙環(huán)網,當某個節(jié)點發(fā)生故障時,故障節(jié)點之后的線路可以由環(huán)網結構中的對側電源供電,這樣大大提高了電網的供電可靠性。

“雪花網”是由10千伏單環(huán)網、雙環(huán)網演變升級而成,是更能適應新型電力系統(tǒng)發(fā)展新需求的10千伏電網新形態(tài)。如果現(xiàn)狀為3組標準站間聯(lián)絡單環(huán)網,再新建3個站內聯(lián)絡,形成三站雪花網結構;如果現(xiàn)狀為2組標準雙環(huán)網,則需要新建2個站間聯(lián)絡、4個站內聯(lián)絡,形成四站雪花網結構。雪花網僅需對現(xiàn)狀網架優(yōu)化調整,不會大拆大建。

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05成效

(1)與傳統(tǒng)電網相比供電可靠率提升至99.99965%,使用效率提升近30%;

(2)靈活智能,可自動感知故障信息、確定故障位置、完成自主修復,保障了電網安全可靠運行;

(3)新能源消納能力比傳統(tǒng)10千伏電網提升近60%。

06應用

天津為我國首個試點并已建設完成的城市。

(1)北辰區(qū)大張莊智慧能源小鎮(zhèn)建設領先示范型“雪花網”,以配電網“動態(tài)重構”、交直流柔性互聯(lián)為核心,開展關鍵技術研究和工程示范應用,精準定位線路故障,以毫秒級速度隔離故障段,實現(xiàn)自愈,優(yōu)化線路結構,實現(xiàn)負荷靈活轉移和清潔能源的便捷接入;

(2)河西區(qū)全運村區(qū)域和濱海新區(qū)中新天津生態(tài)城建設先進適用型“雪花網”,全運村區(qū)域“雪花網”以網格化規(guī)劃、配電網智慧提升、配用電一體化、臺區(qū)微網等關鍵技術為核心,不破壞和顛覆現(xiàn)狀電網,具有投資少、見效快、經濟效益明顯的特點,與全運村配電站房低壓自動化及配電站智能巡檢機器人技術深度融合,實現(xiàn)了區(qū)域智能化運維;

(3)濱海新區(qū)的“雪花網”是天津濱海能源互聯(lián)網綜合示范區(qū)的重點推廣項目,可以發(fā)揮電網集群效率效益,優(yōu)化區(qū)域負荷分配,實現(xiàn)“雪花網”覆蓋范圍與用戶接電需求范圍高度重合,電網規(guī)劃與地區(qū)控制性詳細規(guī)劃、地下電力管道規(guī)劃等相適應,為用戶提供更省時省錢省心的接電服務。

柔性多狀態(tài)開關

01定義

柔性多狀態(tài)開關是一種安裝在配電網中、連接兩條或多條饋線并調整饋線間功率流動的新型電力電子裝置,是提升配電網運行控制效能的重要調控手段。

02意義

其關鍵技術的突破將促進配電網更為有效的應對用電需求多樣化、分布式電源接入規(guī)?;⒊绷鲄f(xié)調控制復雜化等嚴峻挑戰(zhàn)。

03特點

與常規(guī)開關相比,柔性多狀態(tài)開關不僅具備通和斷兩種狀態(tài),增加了功率連續(xù)可控狀態(tài),且沒有傳統(tǒng)機械式開關動作次數(shù)的限制,兼具運行模式柔性切換、控制方式靈活多樣等特點,可避免常規(guī)開關倒閘操作引起的供電中斷、合環(huán)沖擊等問題,還能緩解電壓驟降、三相不平衡現(xiàn)象,促進饋線負荷分配的均衡化和電能質量的改善。

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04成效

現(xiàn)已研制了緊湊化、模塊化、可靈活配置預制艙式裝置樣機,有效提升裝置故障自清除能力和功率密度,減少占地面積2/3以上;

提出了基于負荷矢量聚類和網絡等值的配電網靈活性評價體系,創(chuàng)建了復雜配電網基于靈活性分區(qū)的柔性多狀態(tài)開關接入方式集生成以及計及運行于一體的聯(lián)合優(yōu)化配置方法,實現(xiàn)了復雜配電網柔性多狀態(tài)開關選址范圍的全覆蓋,優(yōu)化決策時間減少了45%以上;

提出了基于多端潮流靈活調控和多狀態(tài)平滑切換的柔性多狀態(tài)開關穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和集群調控策略,攻克了配電網柔性互聯(lián)調控技術難題,實現(xiàn)了配電網常態(tài)化閉環(huán)運行,線路可用率提高到100%。

05應用

當前,柔性多狀態(tài)開關裝置已經在浙江省杭州市大江東產業(yè)集聚區(qū)成功并網試運行,解決了因電壓幅值和相位差異,相鄰供區(qū)無法直連互供的實際瓶頸問題。該三端/10兆瓦柔性多狀態(tài)開關示范工程僅通過一個標準模塊化、集裝箱式的柔性多狀態(tài)開關站,實現(xiàn)了3條饋線功率的主動精準控制,有效提升兩個10千伏供區(qū)與20千伏供區(qū)之間相互支援的潮流轉供能力。

滿足了所在供區(qū)高新科技企業(yè)對供電可靠性、電能質量的定制化需求,節(jié)省了新增交流饋線與調整供區(qū)設置的擴容投資與征地成本

06難點

接入模式的難點在于選址定容。現(xiàn)有的柔性多狀態(tài)開關接入方法多為在配電網薄弱處直接替代聯(lián)絡開關,使配電網達到功率平衡,但對接入的數(shù)量和容量沒有較多的研究。作為配電網應對擾動的評估指標,靈活性可以為柔性多狀態(tài)開關接入配電網提供參考依據(jù)。對靈活性不足、靈活性充足等節(jié)點采用區(qū)別化的優(yōu)化改善措施,實現(xiàn)面向配電網實際工程需求的柔性多狀態(tài)開關選址定容方案。

光纖縱差保護

01定義

差動保護:在線路兩側裝設同型號、同變比、性能完全一樣的電流互感器,電流互感器的二次回路接入相應的微機保護的采樣端子上,對端過來的光纖直接接到裝置上對應的光口上,注意跳纖的收發(fā)

光差保護:光差保護實際上就是一種差動保護,不過將兩側的電氣量先轉換成數(shù)字信號后,再通過光纖進行雙側通訊,對兩側的電氣量進行比較而構成的保護。光差保護采用分相電流差動元件作為快速主保護,并采用PCM光纖或光纜作為通道,使其動作速度更快,因而一般應用在很重要的線路中作為主保護,并且可以保護線路的全長。

縱差:是比較被保護設備各引出端電氣量(例如電流)大小和相位的一種保護。

02與其他差動保護的差異

(1)光纖差動保護采用分相電流差動元件作為快速主保護,并采用PCM光纖或光纜作為通道,使其動作速度更快,因而是短線路的主保護。

(2)所采用的通道形式不同??v聯(lián)保護的通道一般有以下幾種類型:

a.電力線載波縱聯(lián)保護,也就是常說的高頻保護,利用電力輸電線路作為通道傳輸高頻信號;

b.微波縱聯(lián)保護,簡稱微波保護,利用無線通道,需要天線無線傳輸;

c.光纖縱聯(lián)保護,簡稱光纖保護,利用光纖光纜作為通道;

d.導引線縱聯(lián)保護,簡稱導引線保護,利用導引線直接比較線路兩端電流的幅值和相位,以判別區(qū)內、區(qū)外故障。


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