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智能电网与电子式互感器及电力一次设备在线监测

2012-03-27 17:15
魏丁小陆
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  1.智能电网的发展

  1. 1 《美国复苏与再投资法案》

  2009年2月17日美国总统奥巴马签署了2009年《美国复苏与再投资法案》(American Recovery and Reinvestment Act—ARRA)。此法案规定拨款给美国能源部(Department of Energy-DOE)来支持研发智能电网(smart grid)的经费和示范工程,美国能源部即于2009年4月19日公布了《基金机遇通告》(FOA,(Funding Opportunity Announcementr)),将智能电网示范工程规定如下:①地区示范——核实智能电网技术生存能力和确认智能电网的商务模型。②电力公司电能储存示范——测试费用和收益,检验各种电能储存方法的技术性能,如新型电池、特殊电容器、飞轮、风与光电组合以及压缩空气能量系统等。③同步相量测量示范-建立广域信息网络(即相量测量装置PMU/广域测量系统WAMS)来调度和规划电力系统。

  美国能源部统计,通过对美国电网的智能化改造,预计未来20年内可节省投资近千亿美元。智能电网技术革新将打开电信、电网、电视网等整合的通道,为全球电力、电信产业、通信产业、电视媒体等的改革提供独特的机遇。

  1.2 中国智能电网的研发

  2009年5月21日举行的“2009特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司总经理刘振亚表示,积极发展智能电网已成为世界电力发展的新趋势,到2020年,中国将全面建成统一的坚强智能电网。我国国家电网结合基本国情和特高压实践,确立了加快建设坚强智能电网的发展目标,即加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。国网公司将按照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的原则,在加快建设由1000kV交流和±800kV、±1000kV直流构成的特高压骨干网架,实现各级电网协调发展的同时,分阶段推进坚强智能电网发展。

  按照规划,国家电网公司的智能电网建设将分3阶段:在2010年之前完成规划与试点工作;在2010~2015年大面积推开;到2020年,全面建成统一的坚强智能电网。

  2.坚强智能电网与电子式互感器及电力一次设备在线监测

  2.1自愈性智能电网(Self-Healing Smart Grid)

  目前各大国都逐步建立了特大电网,为保证电网的安全运行,美国、欧盟、俄罗斯、日本、巴西等国先后都在进行智能电网的研究。

  我国特高压骨干网架将由1000kV级交流输电网和±800kV、±1000kV直流直流系统构成。我国地域辽阔,各大区电网互联,大量的西电东送,使国家大电网跨越了几个时区。为保证电网的安全、稳定、可靠运行,对智能电网的研发,则是急迫和至关重要的任务。由于这种跨越几个时区的特大电网存在大面积停电的危险,而这种危险大多涉及调度员处理是否得当的人为因素,如2003年 “8.14”美加大停电事故。为解决此问题,美国电力研究院(EPRI)最先提出以相量测量装置PMU,Phasor Measurement Unit)/广域测量系统(WAMS,Wide Area Measurement System)为基础的突出自愈功能的智能电网概念。它要求对电网节点的电压相角测量快速而准确。20世纪80年代同步相量测量的研究在美国已经开始,并成为广域测量系统的一部分。1996年夏季美国两次大停电事故中,WAMS进行了较全面准确的记录。1997年法国电力公司(EDF,Electric de France)也建设了基于PMU的协调防御控制系统。但是系统动作响应时间却很长,达到1.03s。2003年“8.14” 美加大停电事故更推进了WAMS的建设。只要在全网PMU合理化布点的基础上(满足可观测性),就可对现代化大电网进行静态功角稳定裕度监视;在线扰动识别;分析电网的短路故障、机组振荡与失步和系统电压失稳等;利用实时联络线功率和相对相角等参量的频谱特性(特征频率以及对应的衰减因子)识别系统低频振荡;在系统发生扰动时,实时监视机组间相对功角的暂态过程;进行发电机组进相运行监测;电压动态过程监测与动态稳定预报。以及实现暂态稳定监控等。

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