新型电力系统下的配电数字化技术及应用

本书结合浙江电网配电数字化体系建设成果，深入介绍配电侧新型电力系统下的配电自动化与数字化技术，使相关专业人员了解掌握配电数字化相关技术，提升新型配电自动化技术和管理水平。内容含：低压侧终端的配网数字化建设、中压侧终端的配网数字化建设、中低压侧主站的配电自动化数字建设、配网数字化的通信技术、配网数字化的加密技术及安全防护、新型电力系统下的配网数字化建设实例、发展与展望等。

随着新型电力系统的发展，配电网物理形态发生了深刻变化，目前的配电自动化系统越来越难以满足新形势的发展要求。这主要表现在技术支撑手段尚不足以满足业务需求，系统标准化和信息交互的一致性有待细化，基础应用功能实用化水平需要提高，配电网应用分析软件适应性不强，系统对大容量分布式新能源的接入能力需要提升，缺乏服务化接口应用难以解耦等。随着国家新能源政策的实施，分布式电源、微网、电动汽车接入配电网越来越多，对配电网短路电流、继电保护、电压控制、负荷分配等功能提出了更高的要求。 现有配电自动化系统主要针对传统的单向能量流的模式设计，而对大量分布式电源接入后双向能量流的模式支撑不足，需要加快配电数字化平台的研究与开发，加快推进配网透明化建设，突出提升保民生供电能力和新型电力系统支撑能力，助力“双碳”战略目标落实落地。国网设备配电〔 2022〕 131号文《国网设备部关于印发配电自动化实用化提升工作方案的通知》的发布，进一步巩固配电自动化建设成效，提升配电自动化实用化水平，更好地支撑配电网运行监测、运维检修、故障处置，提高配电网精益化运维和数字化管控能力，保障能源清洁低碳转型和电力安全可靠供应，为配电产业发展提供了新的方向和机遇。 海量分布式新能源和多元负荷接入后，配电网发展呈现高比例分布式新能源、电力电子设备规模化接入和交直流互联的新特征，亟待运用数字化手段，保障源网荷储智能互动需求，但目前配电网数字化转型仍有诸多难点需要研究攻关：配电网自动化实用化水平有待提升，自动化终端布点需要优化，数据采集能力不足，信息物理平台需要迭代升级，尚未实现配电网“可观测”，难以支撑数据的实时交互、电网故障的精准控制、电力设备的高效调节；配电网数字模型需要完善，尚未实现新主体“可描述”，对微能源网、虚拟电厂等缺乏仿真分析能力，制约了新型用电负荷互动；数字化应用场景有待拓展，尚未实现各类要素“可调控”，需要进一步探索适用于主配微协同的调度运行体系、各类新业务的技术管理支撑体系。 在数字化可调可控上取得突破，进一步赋能配网智慧高效发展。数字电网是配电网的“神经网络”，是促进主配微协同、源网荷储互动的重要支撑。通过加强配电网信息物理系统研究，融合调度自动化、配电自动化和新型负荷管理等系统，打造源网荷储协同控制平台。构建智慧感知体系，优化配电终端布点，通过“最小化采集”和“数字系统计算推演”，实现配电网透明感知。深化多种通信技术融合应用，形成配电网智慧通信与智慧物联网络。搭建全网统一设备模型，依托企业级实时量测中心，实现跨专业信息同源共享，着力推动配电网运行、业务管理从传统的人工决策向智能感知、数字驱动的精准决策转变。 通过数字化来支撑新型配电业务，数字化层面应具备云原生、数模原生、多业务融合等数字原生的特征。由于天然的多业务融合、多流程贯通需求，新型配电数字化从设计之初就需要摆脱传统企业信息化思维，基于“管、云、边、端”的数字化架构，既需要保证云安全，又需要实现开放式接入、海量信息交互、管理控制一体化、多业务模块融合等。云原生不是把本地的自动化系统或信息系统搬到云端，这是“假云化”，而是从系统设计开始就具备云化架构的特征。应一开始就考虑“一次录入、全局使用”，并在模型设计优化的前提下实现数模原生，避免“数据同源”的弊端，杜绝先有数据，再进行同源维护的问题。统一数模不仅覆盖供电服务，还就综合能源业务同步建模，比如在设备对象模型中，应考虑公用配电设备、用户配电设备、用户能源设备、各类负荷设备的统一运维需求，实现基于统一数据模型和数据源的多业务数字化融合与相互协调，做到专业融合、流程贯通、综合研判、统一调度。

第一章概述..........................................................................................1 第二章配电自动化主站的数字化建设 .................................................. 4 一、业务中台技术 .............................................................4 二、同源维护套件技术 ....................................................13 三、配网一张图 ..............................................................15 四、Ⅰ区主站技术管理与提升 ..........................................20 五、Ⅳ区主站技术管理与提升 ..........................................41 六、Ⅰ区与Ⅳ区主站贯通技术提升.................................... 61 第三章中压侧终端的配网数字化建设 ................................................ 71 一、Ⅰ区终端的技术管理与提升 .......................................71 二、Ⅳ区终端的技术管理与提升 .......................................87 三、中压侧终端的全寿命周期管理.................................... 90 四、馈线自动化技术 .......................................................98 第四章低压侧终端的配网数字化建设 .............................................. 104 一、台区智能融合终端技术 ............................................ 104 二、配电物联网向下延伸技术 ........................................ 118 三、电动汽车有序充电及 V2G技术 ................................ 125 四、无功管理技术 ......................................................... 130 五、台区互联互济技术 .................................................. 133 六、站房环境监测 ......................................................... 136 第五章分布式电源接入及调控技术 .................................................. 143 一、分布式电源现状 ..................................................... 143 二、光伏发电接入及调控技术 ........................................ 145 三、储能电源接入及调控技术 ........................................ 149 四、其他分布式发电接入及调控技术 .............................. 150 第六章配网数字化的通信技术.........................................................152 一、中压侧通信技术 ..................................................... 152 二、低压侧通信技术 ..................................................... 160 第七章配网数字化的加密技术及安全防护....................................... 167 一、数据加密技术概述 .................................................. 167 二、非对称加密技术 ..................................................... 169 三、对称加密技术——量子加密技术 ............................... 173 四、零信任技术 ............................................................ 177 五、安全防护 ............................................................... 181 第八章新型电力系统下的配网数字化建设实例 ................................ 188 一、源网荷储一体化现代智慧配电网示范区 .................... 188 二、数字化驱动高弹性配电网示范区 .............................. 193 三、亚运保供电示范区 .................................................. 203 第九章发展与展望........................................................................... 211 一、大数据应用——数据分析预防电缆潜伏性故障 ........... 211 二、配网线路行波故障定位技术发展前景........................ 219 三、智能分布式馈线自动化技术发展前景........................ 222