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“鉆石型”配電網的“上海樣板” 精巧、自愈、互保打造世界一流城市配電網

2019-12-02
來源:北極星智能電網在線

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  “十三五”期間,國家電網有限公司大力推動世界一流城市配電網建設。今年,公司圍繞“三型兩網、世界一流”戰略目標,加快實施世界一流城市配電網管理提升行動。“安全可靠、優質高效、綠色低碳、智能互動”的城市配電網全力支撐京津冀、長三角等世界級、國家級城市群高速發展。本報今起推出“解碼世界一流城市配電網”系列報道,為高質量推進城市配電網建設提供樣本。

  受益而不覺,失之則難存,潤物細無聲中,如今,電在人們生產生活中的重要性越來越突出。作為基礎設施的配電網,如何匹配城市發展、產業升級、人民生活的用電需求?2017年,國家電網有限公司作出建設世界一流城市配電網的工作部署——用4年左右時間,在包括上海在內的10個城市基本建成具備“安全可靠、優質高效、綠色低碳、智能互動”特征的世界一流城市配電網,全力支撐經濟發展,服務社會民生,為公司配網發展方式轉變和運營管理水平提升積累經驗、提供示范。

  3年間,成效已顯。11月10日,第二屆進博會圓滿落幕。無論是之前的燈光秀,還是進博會期間“六零三確保”的保電落實,都展示了上海這個國際化大都市配電網的可靠性。精巧、堅強的“鉆石型”配電網,不僅讓這個不夜城的燈光更璀璨,更為長三角一體化發展提供了強大的“能量引擎”。

  精巧 向有限空間要效益

  有著140年用電歷史的上海,城市與配電網可以說是“老”派的。而作為中國經濟最有活力的城市之一,上海對配電網的要求也逐漸提高。如何在“老”城區建設堅強智能的“新”電網,是國網上海市電力公司一直思考的問題。

  在寸土寸金的上海,沒有大拆大建的前提下,國網上海電力“螺螄殼里做道場”,成功探索建設以“鉆石”命名的配電網。靠著它,上海有了與國際化大都市相匹配的世界一流配電網。

  所謂“鉆石型”配電網,是指目前上海電網打造的以10千伏開關站為核心節點、雙側電源供電、配置自愈功能的雙環網結構。“鉆石型”配電網具有“全互聯、全電纜、全斷路器、全自愈”的技術特征,在供電可靠性和負荷轉供能力方面具有顯著的優勢。

  “鉆石型”配電網因網絡拓撲結構酷似鉆石造型而得名,而且“鉆石”的意象也完美地詮釋了未來電網的發展理念——鉆石無比的堅強度是電網規劃的核心追求,鉆石精巧的切割工藝是電網建設的最佳參照,鉆石恒久的生命力是電網運營的最終目標。

  作為電網規劃領域內一項具有前瞻性的探索,上海的“鉆石型”配電網目前已經從藍圖化為現實,并在一系列先行先試中取得了令人振奮的成效。

  2018年,國網上海電力充分結合上海市中心區域架空線入地及合桿整治,按照“鉆石型”接線原則精心設計網格化規劃策略,在西虹橋地區架空線入地工程中規劃建設了10座開關站并同步配置自愈系統,形成了4個高可靠性的“小鉆石”,推動該區域電網供電可靠性達到“五個9”以上,圓滿完成首屆進博會保電任務。

  “鉆石型”配電網在西虹橋地區的成功試點,也為推進泛在電力物聯網和堅強智能電網“兩網融合”打下了堅實的物理基礎。今年,隨著泛在電力物聯技術的深度推廣應用,西虹橋地區“鉆石型”配電網的可靠性優勢進一步顯現,供電可靠性比肩東京、新加坡等國際先進城市,達到世界一流水準。

  “上海建設‘鉆石型’配電網與良好的基礎條件密不可分,我們已經做到了10千伏開關站全覆蓋,而這個架構就是以10千伏開關站為核心節點。”國網上海電力發展部規劃二處處長石方迪解釋說。經過近20年的多輪改造,上海10千伏配電網已逐步固化了“以開關站為核心節點”的發展模式,并形成了一定的建設規模,在此基礎上只需通過新建或改接開關站間線路,即可實現向“鉆石型”配電網升級。

  正是因為秉承這種向有限的空間資源要效益的規劃理念,在基本完成空間布局的上海中心城區打造“鉆石型”配電網才顯得更具現實意義。

  自愈 從智慧保電到智慧供電

  再精巧的結構設計也不意味著一勞永逸。對于一個世界一流城市配電網來說,真正考驗它的是應對故障時的堅強程度。而“鉆石型”配電網最大的特點,正是遇到故障時更強的“自愈能力”。

  “遇到故障時,它是秒級反應的。曾經浦東電網出現過一次跳閘,但在調度沒反應過來的時候,它就已經‘自愈’了,客戶完全沒有感覺。”國網上海電力設備部配電處專責盛慧說。

  燈閃一下的時間里,“鉆石型”配電網便完成了故障識別與非故障自愈。“鉆石型”配電網將接線模式從傳統的以環網站為核心變為以開關站為核心,并以國網上海電力組織開發的自愈系統取代傳統的配電自動化系統,可以實現就地采集信息,遠方自動執行自愈策略,從而將故障處理時間由分鐘級壓縮至秒級。同時,由于采用不同變電站雙側電源供電方式,其負荷轉供能力達100%。憑借這種靈活可控的負荷轉供性能,“鉆石型”配電網可以滿足檢修方式下“N-1”安全校核,從而有效減少計劃檢修及施工停電時間,大幅提升供電可靠性。

  “鉆石型”配電網在西虹橋地區的成功試點,為推進泛在電力物聯網和堅強智能電網“兩網融合”打下了堅實的物理基礎。有了保電試點的先行先試,國網上海電力按照“鉆石型”接線原則精心設計網格化規劃策略,已經在100多千米的道路架空線入地工程中,以見縫插針、騰籠換鳥的方式新建及改造開關站61座,構建了18組雙環網。

  “首屆進博會我們應用了泛在電力物聯網理念,比如智能井蓋就取得了良好成效。進博會結束后,我們開始逐漸在全市推廣。今年,我們進一步提高設備的智能化水平,將人工智能技術與專業結合起來,使設備具有了簡單的判斷能力。”盛慧說。

  11月3日10時,輸電通道監拍系統監測到松江區泗涇鎮一條輸電通道下,有吊車在路燈桿旁施工。系統自動拍照后,將照片傳到后臺。10時5分,在附近的上海電力檢修公司輸電中心運維一班班長胡心剛已趕到現場并制止吊車施工。系統通過自主識別、智能預警、智慧聯動等一系列人工智能技術,提前發現并避免了一次可能發生的外破事故。

  作為“世界會客廳”,上海每年舉行多場國際活動,保電基本成為常態。今年,國網上海電力一級保電任務累計達288天。當一件非常態的事情成為常態時,必須要將非常態的手段常態化,由智慧保電向智慧供電邁進。

  這就要求配電網逐漸向智能化發展。上海已投運配電自動化故障處理模式,包括智能分布式饋線自動化和集中式故障處理。目前,國網上海電力已完成生產大區配電主站部署,經6568臺配電終端實現5537條線路配電自動化覆蓋;建成省級管理大區配電主站,經5954臺配電終端實現5645條線路配電自動化覆蓋,配電自動化覆蓋率77.94%。

  互保 為長三角一體化發展打造能量引擎

  11月19日,國家發改委正式發布《長三角生態綠色一體化發展示范區總體方案》,從基礎設施體系、人才資質互認共享、財稅分享機制等幾方面對示范區提出要求。電網作為基礎設施,為騰飛的城市群高質量發展注入源源不斷的動力。

  早在5月,長三角電力一體化行動已經發端,不僅供電服務“跨省一網通辦”,配電網也打破地域限制,加大區域間的“互濟互保、互聯互通、互供互備”。

  9月20日,受臺風“塔巴”影響,浙江省嘉善地區刮起了11至12級大風,多處線路出現電桿斷桿、傾斜,造成30個公變、4個客戶專變失電。但俞匯村村民陸瑞新并沒有感受到停電的影響:“周末宅在家里,電器照樣用得好好的。”

  原來,就在“塔巴”來襲幾天前,9月10日,上海聯絡浙江的10千伏青浦—嘉善互聯工程建成投運。在“互濟互保、互聯互通、互供互備”機制下,當天俞匯村用了9小時31分的“上海電”。

  電力一體化大大提升了長三角區域內終端客戶的供電可靠性。目前,上海青浦與江蘇吳江交界區域跨省10千伏互聯工程正在加緊建設。青浦、吳江、嘉善三地邊界區域10千伏電網聯通后,將形成線路末端聯絡、負荷轉供靈活、網架結構堅強的一體化配電網。

  作為上海打造世界一流城市配電網的重要方向,“鉆石型”配電網在城市乃至區域電網規劃和發展中的引領效應將愈加顯現。“下階段,國網上海電力將結合新建居民小區供電配套工程和非居民業擴工程,持續推進核心開關站布點選擇,在中心城區配電網逐步形成‘鉆石型’接線。”石方迪說,未來,結合《長三角一體化發展2019年電力行動計劃》,西虹橋地區將全面推廣建設“鉆石型”配電網,并推動在長三角地區深化應用,助力區域供電可靠性進一步提升,為長三角一體化發展打造新的能量引擎。


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