新型電力系統(tǒng)、智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是以電網(wǎng)為基礎平臺，增強電力系統(tǒng)資源優(yōu)化配置能力，提升電網(wǎng)智能化水平。

集控中心的大屏幕上，全產(chǎn)線虛擬仿真實現(xiàn)了從產(chǎn)品設計、生產(chǎn)計劃到快速運維的全流程數(shù)字化；

智能型全自動開關柜

智能裝備采用了新一代信息技術。

隨著信息的快速發(fā)展，當前形成了新一代信息技術。

主要有四個特點：

1、從互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展到物聯(lián)網(wǎng)技術，

2、從虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展到增強現(xiàn)實技術，

3、從網(wǎng)格計算技術發(fā)展到云計算技術，

4、從機器學習技術發(fā)展到深度學習技術，

形成了幾個典型的綜合交叉領域，包括工業(yè)互聯(lián)、混合現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、人工智能等。

智能裝備指具有感知、分析、推理、決策、控制功能的機械裝備。它是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和深度融合。

隨著越來越多的風電、太陽能、儲能、“車網(wǎng)互動”在配電端接入電網(wǎng)，以及電熱氣網(wǎng)互聯(lián)互通，配電網(wǎng)正逐漸成為電力系統(tǒng)的核心，與連接能源生產(chǎn)、轉換、消費的關鍵環(huán)節(jié)?？梢哉f，未來以電力為核心的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)所有要素，包括智能樓宇、智能園區(qū)、智慧工廠、智慧城市等都和配電網(wǎng)密切相關。

新型電力系統(tǒng)

新型電力系統(tǒng)五大特征，即聚焦清潔低碳，推動形成清潔主導、電為中心的能源供給和消費體系；聚焦安全充裕，加強支撐性和調節(jié)性電源建設；聚焦經(jīng)濟高效，提升電力系統(tǒng)整體運行效率；聚焦供需協(xié)同，推動多形態(tài)、多要素、多主體協(xié)調互動、動態(tài)平衡；聚焦靈活智能，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智慧化。

配電網(wǎng)是區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)建設的核心環(huán)節(jié)，需要進一步提升配電網(wǎng)數(shù)字化、智能化水平，引領多能耦合互補、多源聚合互動，培育新業(yè)態(tài)、創(chuàng)造新價值，從技術、功能、形態(tài)上推動配電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)轉型升級。

一、智能型全自動開關柜發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的電網(wǎng)開關設備通過實現(xiàn)簡單自動化的模式，已經(jīng)無法滿足電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展新需求，智能化的電網(wǎng)機器人正成為行業(yè)發(fā)展的重中之重。智能環(huán)網(wǎng)柜開關機器人可以通過集成視覺、狀態(tài)傳感器，準確識別故障，對崗位自主進行跟蹤，自動避讓人，實現(xiàn)人機協(xié)作。

智能環(huán)網(wǎng)柜重點解決下面四個技術問題：

（1）高靈敏度小電流故障檢測

（2）設備“五防”安全控制

（3）電網(wǎng)節(jié)點方向控制

（4）電網(wǎng)電纜分段帶電操作

通過對12kV等級的開關柜性能的優(yōu)化，提高了環(huán)網(wǎng)柜的安全操作性能。全自動智能型開關柜因其優(yōu)異的操控性能，智能化操控優(yōu)勢和逐漸成熟的技術指標成為智能電網(wǎng)建設領域的發(fā)展趨勢。

智能型全自動環(huán)網(wǎng)柜的開關結構與常規(guī)環(huán)網(wǎng)柜相同，主要包括真空斷路器跳閘開關和三工位隔離負荷開關兩種。

二、南網(wǎng)設備集成檢測技術要求

南方電網(wǎng)確定出四種標準化（成套設備）全自動開關柜型（一次設備）

10kV SF6全絕緣斷路器柜（含戶外開關箱）自動化成套設備

10kV 常壓密封空氣絕緣斷路器柜（含戶外開關箱）自動化成套設備

10kV SF6全絕緣負荷開關柜（含戶外開關箱）自動化成套設備

20kV SF6全絕緣真空斷路器柜自動化成套設備

南方電網(wǎng)標準化全自動開關柜型（二次設備）

架空型故障指示器

配電自動化饋線終端（FTU）

配電自動化站所終端（DTU）（集中式）

三、新型智能化全自動開關柜設計

智能開關根據(jù)安裝的位置不同派生出四種柜型，每一種柜型的差異導致柜體在設計和安裝時的布置和操作順序不同，但是在設計開關與安全聯(lián)鎖時都必須滿足電力安全工作規(guī)范和相關的產(chǎn)品標準。

1、智能環(huán)網(wǎng)柜-設計

1）、智能開關柜一次設備主要包括斷路器、隔離開關、負荷開關、高壓熔斷器、避雷器、分支電纜等；

2）、二次設備由電壓、電流傳感器，測量終端設備。

3）、成套設備是將傳統(tǒng)的配電開關分散的元件集成整合為一體。

2、配電自動化站所終端（DTU）按照功能不同分為四種型號

10kV（20kV） SF6全絕緣斷路器柜（含戶外開關箱）自動化成套設備(出線保護）

10kV（20kV） 常壓密封空氣絕緣斷路器柜（含戶外開關箱）自動化成套設備（分段隔離）

10kV（20kV） SF6全絕緣負荷開關柜（含戶外開關箱）自動化成套設備（回路聯(lián)絡）

20kV（10kV） SF6全絕緣真空斷路器柜自動化成套設備（出口進線保護）

3、智能型配電自動化站所終端

智能終端產(chǎn)品是智能技術的產(chǎn)品化，主要體現(xiàn)在機器學習、安全監(jiān)控、自動化控制、計算機技術、精密傳感技術等的綜合應用；對提升電網(wǎng)傳統(tǒng)設備的智能化，必定要借勢新一代人工智能，賦予傳統(tǒng)開關柜設備以更高智慧。新一代智能環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品與裝備以知識工程為核心，以自感應、自適應、自學習和自決策為顯著特征。

4、全自動成套開關柜必須“五防”安全聯(lián)鎖

根據(jù)電力安全五防聯(lián)鎖的相關規(guī)定，設計制造了不同柜型聯(lián)鎖操作結構，在自動化操作過程中進行動態(tài)對比，設計了四種操控模式，通過大量現(xiàn)場“五防”操控試驗和調整，提高智能型全自動環(huán)網(wǎng)柜的電氣性能。
防止誤入帶電間隔，即只有電纜隔室不帶電且處于接地狀態(tài)時，工作人員才能打開電纜室門對電纜室進行安裝或維護。

電氣五防功能是電力生產(chǎn)安全的重要舉措之一，其設計原則是：凡是可能引起誤操作的電氣開關設備，均需安裝防誤裝置和防誤電氣閉鎖回路。

5、智能化環(huán)網(wǎng)柜

智能環(huán)網(wǎng)柜配備了針對開關電操變位、五防安全控制、誤操作干涉、高靈敏性故障監(jiān)測、后期維護保養(yǎng)、網(wǎng)絡動態(tài)平衡性及語音導航等智能化功能，可以自行監(jiān)控環(huán)網(wǎng)柜運轉狀態(tài)，并進行自主反饋，從而大幅度提高開關柜運行效率及安全性。

智能環(huán)網(wǎng)柜技術產(chǎn)品化可大大改善操作者的作業(yè)環(huán)境，減輕工作強度，增強操作人員的安全性；提高作業(yè)質量和工作效率；一些危險場合或重點施工應用得到解決；提高開關柜的自動化程度及智能化水平，使其環(huán)保、節(jié)能；通過智能化實現(xiàn)故障狀態(tài)診斷，提高了設備的可靠性，降低了維護成本，增強了產(chǎn)品的競爭力。

6、智能環(huán)網(wǎng)柜在深圳電網(wǎng)中得到應用

新一代智能終端對電網(wǎng)接地故障精準檢測，智能環(huán)網(wǎng)柜的自適應能了得到驗證。小電流故障自感應是對微弱信號的智能感應、感知和識別的技術。故障電流傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足暫態(tài)故障信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。自感應是智能環(huán)網(wǎng)柜必備的自適應、自學習和自決策的基礎。

四、智能設備定義及安裝調試:

智能設備是傳統(tǒng)電氣設備與計算機技術、數(shù)據(jù)處理技術、控制理論、傳感器技術、網(wǎng)絡通信技術、電力電子技術等相結合的產(chǎn)物。

1、電氣設備一二次融合技術

智能環(huán)網(wǎng)柜(intelligentdevice)是指任何一種電網(wǎng)開關設備具有計算處理能力的設備、器械或者機器。智能環(huán)網(wǎng)柜的功能必須具備靈敏準確的感知功能、正確的思維與判斷功能以及行之有效的執(zhí)行功能。

2、智能環(huán)網(wǎng)柜功能

智能預測：在電網(wǎng)發(fā)生間歇性電弧單相接地后，由于最初的電流比較小，小于保護定值變電站檢測不到，如果不能被及時發(fā)現(xiàn)就會引起更大的故障。

智能環(huán)網(wǎng)柜重點解決下面四個技術問題：

（1）高靈敏度小電流故障檢測

（2）設備“五防”安全控制

（3）電網(wǎng)節(jié)點方向控制

（4）電網(wǎng)電纜分段帶電操作

智能運維：智能環(huán)網(wǎng)柜是集成了更多傳感器的小型化設備。占用空間少安裝操作方便，綜合設備性能配套齊全（簡單、方便）能夠有效提升目前配電自動化設備的安全水平

基于一二次融合的智能成套環(huán)網(wǎng)開關柜裝置技術研究，綜合一二次戶外結構設計、接口設計、電源設計等，具有良好戶外運行特性和推廣價值。

3、開關柜分合閘操作主要10項功能。

（1）箱門被打開提示報警；

（2）PT外電電源檢測；

（3）柜體氣壓過低檢測報警；

（4）后備電源的蓄電池電壓欠壓檢測閉鎖；

（5）故障禁止操作自動閉鎖保護；

（6）遠方、本地信息按回路轉換；

（7）分、合閘電流潮流方向的同向檢測；

（8）接地刀檢測；

（9）相過流故障檢測、接地故障檢測

（10）斷線/缺相、三相不平衡、相序自動檢測。

4、結構設計、定制化制造

（1）優(yōu)化設備序列，簡化設備類型尺寸，規(guī)范技術標準，推行功能模塊化、接口標準化，提高設備通用性、互換性;同時又保持人工操作習慣的一致性。

（2）兼顧環(huán)境協(xié)調，采用技術成熟、少(免)維護、具備可擴展功能的設備; 提升設備本體智能化水平成為發(fā)展的趨勢，（3）推行功能一體化設備;采用先進物聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代傳感和信息通信等技術，實現(xiàn)設備、通道運行狀態(tài)及外部環(huán)境的在線監(jiān)測，提高預警能力和信息化水平。

（4）定制化制造：智能環(huán)網(wǎng)柜成套設備在傳統(tǒng)的手動操作的開關柜在工廠流水線加裝使用了人工智能技術、高精度傳感器技術，實現(xiàn)自動化設備人機互動的一體化控制，并能實時對設備運行狀態(tài)、電流參數(shù)、電壓質量進行采集和實時監(jiān)控。借助嵌入式算法模擬分析判斷，從而實現(xiàn)在制造過程中進行整體下線測試。

5、建設接地故障靈敏檢測系統(tǒng)

配電網(wǎng)接地故障的處理面臨著小電流接地系統(tǒng)故障選線、高阻、弧光、斷線故障診斷與處理等多種技術難題。

對配電網(wǎng)絡感應雷擊過電壓、架空線單相接地故障、地埋電纜弧光接地故障、自恢復瞬時性單相接地故障、重負載啟動時引發(fā)系統(tǒng)中性點電壓振蕩、用戶配電變壓器引起網(wǎng)絡跳閘事故等。

接地故障繼電保護系統(tǒng)不僅僅是精準跳閘，還可實現(xiàn)消弧、抑制過電壓、單相接地選相、選線、故障定位、隔離和自動復歸功能于一體的綜合接地保護系統(tǒng)。

6、安裝調試

（1）借助嵌入式算法模擬分析判斷，從而實現(xiàn)電網(wǎng)過程的自動化控制。

（2）實現(xiàn)機械動作和電氣控制的一致性

（3）設備即插即用，安裝后直接上線運行。

（4）測量終端自帶故障顯示器

（5）（前期）配網(wǎng)自動化方案配置，開關設備匹配、改造技術咨詢，功能與DTU配套結構布局選擇、成本性價比分析、

（6）（可行性研究）智能柜結構設計、開關元件功能設計、DTU柜功能組合設計、上下游產(chǎn)品配套、改造模式組合設計、遠程操控方法設計、

（7）（技術改造性能升級方案）系統(tǒng)升級調試，改造流程制定、線路結構設計，改造線路連接、電機安全控制，工廠化施工、整機組合調試、

五、智能環(huán)網(wǎng)柜系統(tǒng)解決方案

產(chǎn)品方案包括：10-20KV 開關柜自動化成套設備；環(huán)網(wǎng)柜自動化升級技術改造；互聯(lián)網(wǎng)應用及大數(shù)據(jù)平臺開發(fā)；開關柜電操遙控安全控制等級提升。

1、分類

配電網(wǎng)智能化成套開關柜按照功能差異主要分為A/B/C/D 4種。

A起到主電纜線路保護的斷路器/重合器開關柜；

B主電纜分段用的負荷開關柜，只需要分斷正常的負荷電流；

C環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡開關柜，重點核查雙電源合閘對電網(wǎng)的浪涌沖擊；

D終端自動對切線路開關柜，可以快速轉換供電網(wǎng)絡；

這4種開關柜用在自動化配電網(wǎng)絡的不同節(jié)點上，實現(xiàn)各自的重要功能。

2、技術咨詢方案：

柜體結構布局設計、一二次綜合布線，電纜網(wǎng)絡自動化和架空饋線自動化不同的控制模型及控制技術、開關柜功能標準化適當減少開關柜的種類、故障定位技術、標準化施工流程、軟件在線監(jiān)測、系統(tǒng)安全評價，運行方式及保護整定分析、網(wǎng)格式供電方式電網(wǎng)潮流計算等內容。

3、系統(tǒng)安全評價

1）智能電網(wǎng)開關設備向高性能、小型化發(fā)展

2）設備配套應用向新材料，低污染發(fā)展。

3）融合多種傳感器技術向多功能的組合電氣設備發(fā)展

4）產(chǎn)品設計模式從單個設備控制向系列成套設備發(fā)展

5）開關設備生產(chǎn)廠商從提供單體設備向用戶提供整體解決方案方向發(fā)展

6）“互聯(lián)網(wǎng)+”電力裝備工業(yè)融合創(chuàng)新技術大量研發(fā)應用

督促配電自動化設備缺陷消除，降低自動化設備故障率等問題。同時，精確開展配電自動化設備的缺陷統(tǒng)計排查工作，全面追蹤設備故障、異常等運行情況，保障設備缺陷全過程閉環(huán)管理。實現(xiàn)配電自動化全覆蓋任重道遠。