ABB电器控制设备有限公司，2016 11 ABB户外产品智能方案开创 …

© ABB| Slide 1

ABB户外产品智能方案开创配网改造新时代

刘烨，产品经理，厦门ABB电器控制设备有限公司，2016年11月

November 7, 2016

© ABB| Slide 2November 7, 2016

智能电网坚强智能电网阶段性建设目标

智能配电变电站

智能输电变电站

智能输电变电站

智能配电变电站

接入电网的可再生能源

电网储能装置

核电厂

安装CCS的燃煤和燃气电厂

天然气传输 CO2 运输与封存

潮汐发电

H2 production –electrolysis

Direct H2production –

Gen IV

H2 production –electrolysis

Direct H2production –

Gen IV生物燃料

发电

氢能生产 –电解

直接氢能发电 –Gen IV

嵌入式可再生能源

自动故障隔离

故障定位

传感器智能开关风电

风电厂发电

输配电

CHP/ 区域供热网络, 直

流微网

嵌入式储能装置

光伏太阳能

供热泵

智能传感器

智能建筑

智能住宅

故障定位高度隔热的住宅结构

光电式屋顶

关于使用和成本的室内数据

需求侧管理

分布式发电

微型发电

§ 三个阶段:

2009~2010规划试点阶段2011~2015全面建设阶段2016~2020引领提升阶段

§ 五个内涵:

坚强可靠经济高效清洁环保透明开放友好互动


配电网络庞大而复杂的网络

§ 采用自动的故障定位，故障区段隔离，非故障区段转供和快速修理以降低停电时间，提高供电可靠性

§ 提高小电流接地系统单相接地故障检测准确率

§ 探索配电网的综合自动化，以主动接入可再生能源、储能和新型负荷，并为日益面临双向潮流的配电网提供保护

§ 提高配电网可观可控性

驱动因素


配网改造目标与现状《2015~2020配电网建设改造行动计划》

根据能源局发布《配电网建设改造行动计划》的目标为：

§ 供电可靠性大幅提高：中心城区：99.97%；城镇：98.79%；农村：97%

§ 满足新能源、分布式电源接入，推动智能电网建设与互联网深度融合

§ 采用节能环保设备，促进资源节约与环境友好

目标方案

传统现有方案针对不同区域采用相应配网自动化系统方式：

§ 中心城区：采用三遥终端实现集中式馈线自动化与智能分布式馈线自动化

§ 城镇：三遥或二遥集中馈线自动化；二遥动作分界开关；无通信就地多重合分布式

§ 农村：采用故障指示器方式进行故障定位

配电自动化建设主要问题及其挑战：

§ 运行可靠性较低，设备在线率低，馈线自动化利用率低，供电可靠性提高未达预期，配电终端水平参差不齐，

§ 无法实现对小电流接地系统单相接地故障的准确判断，供电可靠性大大降低

§ 无法自适应满足新能源及分布式电源接入要求

问题

© ABB| Slide 5

ABB智能配网方案特点

ABB最先进及高效的生产和加工流程的生产厂房

• 采用ABB智能分布式解决方案，故障隔

离和网络重构供电恢复时间可达到毫秒级，大大减少停电时间

• 采用ABB智能分布式解决方案，满足未

来新能源和分布式电源接入配电网，助力构建全球能源互联网

• 生产环节无污染排放，绝大多数材料可降解回收，促进资源节约和环境友好

• 采用ABB智能分布式解决方案，适用于不同网络拓扑结构，供电可靠性可达到99.999%

• 采用ABB多频导纳接地保护方案，可靠检测单相接地故障，故障检测准确率可达到99%

ABB智能方案可应用于：• 中心城市：• 城镇：• 农村：

ABB智能配网方案


ABB智能配网方案体系

分布式解决方案本地解决方案站控解决方案

• 提高供电可靠性

• 无需搭建通讯和后台系统

• 易于扩展和维护

• 本地馈线自动化方案

v 电流计数型方案

v 电压时间型方案

v 电压时间型-电流型混合方案

• 用户分界开关方案

• 极大提高供电可靠性

• 支持新能源和分布式电源接入

• 无需搭建通讯和后台系统

• 易于扩展和维护

• 智能分布式馈线自动化方案

• 分布式能源接入方案


• 实时监控配电网络

• 集中式馈线自动化方案（DMS）

• 三双电源自动切换方案

客户价值

方案种类

持续帮助客户提升方案价值


配电自动化方案电流计数型方案

客户价值

在辐射型网络中，采用检测电流信号作为逻辑判断原理，可实现

§ 供电坚强可靠可以完成故障定位、隔离与非故障区域恢复供电

§ 经济高效无需架设通讯系统，在1分钟之内可实现网络重构和恢复功能

§ 易于扩展和维护支持分阶段的建设，方便检修


配电自动化方案电压时间型-电流型混合方案

客户价值

在复杂多分支网络中，用混合型原理将故障隔离在某一分支范围内，从而

§ 供电坚强可靠极大缩小故障停电区域，完成故障定位、隔离与非故障区域负荷转供

§ 经济高效无需架设通讯系统，在1分钟之内可实现网络重构和恢复功能

§ 易于扩展和维护支持分阶段的建设，方便检修


配电自动化方案用户分界开关方案

客户价值

作为馈线与客户负荷之间的分界，分界开关在客户侧故障发生时可以跳闸，从而避免故障对主馈线的影响

§ 供电坚强可靠采用多频导纳接地保护，实现用户侧故障的快速隔离，单

相接地故障检测准确率高达99%

§ 经济高效. 可以在毫秒级隔离单相接地故障，以使其它用户不受到影响。

分界断路器

分界断路器


配电自动化方案传统小电流接地故障检测分析

中压电网80%的故障类型为单相小电流接地故障

故障类型

传统方法永久性故障接地燃弧或间歇性接地高阻燃弧或间歇性接地

工频检测法工频电流信号特征不显著，难于准确判断方向

工频电流信号特征不显著，难于准确判断方向

工频电流信号特征不显著，难于准确判断方向

谐波检测法谐波信号源不确定，系统依赖谐波信号源不确定，系统依赖谐波信号源不确定，系统依赖

暂态检测法暂态信号衰减无法检测暂态信号衰减无法检测暂态信号衰减无法检测

传统配电自动化仍然无法有效解决单相接地故障难题


配电自动化方案多频导纳接地故障检测技术

+90 deg

-90 degTilt angle

0 deg

REVERSE

REVERSE FORWARD

FORWARD

Re(Yo)

Im(Yo)

Yosum_CPS

_

_

各种接地故障类型先进的接地故障检测算法可靠的故障方向确定

永久性接地故障

弧光或间歇性接地故障

高阻抗接地故障

准确故障检测率：99%


多频导纳接地故障检测技术全面的故障类型验证

间歇性弧光接地验证高阻抗间歇性弧光接地


多频导纳接地故障检测技术全面的故障类型验证

瞬时接地故障验证永久性接地故障验证


多频导纳接地故障检测技术小电流接地选线应用

U 0

UL1

UL2

UL3

I0 I0

I0

ABB集成方案

U0

UL1

UL2

UL3 保护保护保护

选线装置

I0 I0

I0

传统小电流系统

一体化功能集成保护

主要功能:

§ 创新多频导纳接地保护提供可靠准确的小电流接地选线功能

§ 基本保护、控制、测量等功能

§ 完全的IEC 61580通信

REF615

客户价值:

§ 节省成本，不需要额外投入传统小电流系统装置

§ 99%可靠检测，供电可靠性提高


多频导纳接地故障检测技术配网自动化应用

智能FTU/DTU

REF615

EFDIR: 智能分布式接地故障检测、隔离及供电恢复处理

GOOSE

方向接地故障检测





I0 I0

正向正向反向接地故障检测

接地故障隔离

供电恢复

重要技术优势:

§ 使用ABB小电流故障检测技术可以准确检测不仅仅相间故障，而且可靠检测单相小电流接地故障，快速隔离故障区域，快速网络重构恢复供电

客户价值:

§ 大大提高配网自动化的可靠使用率

§ 提高供电可靠性


多频导纳接地故障检测技术智能分布式馈线自动化方案

特性分析

SCADA高可靠处理，无主站

毫秒级极速自

愈冗余通信网络

易维护，易扩展

分布式自治处理，性能极高

§ 无需要主站（只需可选的SCADA）高可靠分布式自治处理

§ 极速处理，自愈时间毫秒级

高可靠性冗余光纤通信

§ GOOSE点对点通信，3ms通信时延

§ 高可靠性冗余HSR通信网络

§ 经济设备自环网络，无需交换机

适用任何网络架构，面向未来应用

§ 自适应新能源和分布式电源接入网络

调试简单，工程标准化，维护简单

§ 数字化测试，标准工程交付

FTU/DTU基于HSR高可靠的GOOSE网络

交换机


配网自动化方案智能分布式馈线自动化方案

客户价值

变电站B

GOOSE GOOSE GOOSE GOOSE GOOSE GOOSE

保护动作时间100ms time 100ms

100ms100ms 100ms 100ms 100ms 100ms 100ms

区内故障，保护跳闸

通过打开开关，而隔离故障段

区外故障，闭锁保护

通过合到其他电源，而实现非故障段负荷转供

转供

通过智能控制设备之间的配合，实现可靠而快速的故障隔离和非故障区域恢复。

供电坚强可靠、经济高效.


配网自动化方案集中控制方案

以太网自愈光纤环网以太网自愈光纤环网

Ethernet TCP/IP

第三层：远方配电调度监控主站层

第二层：变电站 / 开关站层

第一层：监控单元层

配调主站系统

以太网交换机

COM600子站系统

FTU/DTU

工业以太网交换机

…

馈线1 馈线2

…

基于主站的配电自动化集中控制方式

• 全面实现配电SCADA、馈线自动化、调控一体化、配网高级应用、配电网自愈分析、配网运行仿真、经济运行等

• 为配电网可靠运行提供决策支持

• 基于IEC61968/61970标准开发，支持标准化的信息交互

客户价值


配网自动化方案总结

电流计数型/混合型方案：

§ 客户价值


• 降低成本投入

• 方便系统升级

§ 系统配置

用户分界开关方案：

§ 客户价值



• 提高单相接地故障检测准确率


§ 系统配置

智能分布式馈线自动化方案：

§ 客户价值

• 极大提高供电可靠性

• 支持新能源和分布式电源接入



§ 系统配置

集中控制方案：

§ 客户价值

• 实时监控配电网络状态

• 电网数据信息共享

• 支持标准化的信息交互

§ 系统配置

PVB-S NXB

CT PT

REF615 PVB-S NXB

CT PT

REF615 PVB-S NXB CT PT

REF615 以太网络

PVB-S NXB CT PT

REF615 子站系统主站系统

Documents

ABB电器控制设备有限公司，2016 11 ABB户外产品智能方案开创 …