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云計算如何應用于智能變電站

DQZHAN訊:云計算如何應用于智能變電站
2014年3月31日,《2014全球智能電網建設分布式能源及技術儲備展覽會暨高峰論壇》在國家會議中心舉行,在下午舉行的主題為“智能變配電與電能測量管理”的演講環節。北極星電力網整理許繼集團**專家薄志謙演講。全文如下:
薄志謙:各位領導,各位專家,非常高興有機會跟大家交流,我們許繼集團想要做的工作和已經取得的一定的結果。非常高興在兩天的大會的下午還有這么些聽眾,所以我講起來也比較激動。
我的報告的題目大家可以看到,智能變電站的云計算應用。這個報告云計算我們的合作伙伴主要是IBM,對這個非常感興趣。為什么提出這個題目?很多業主要知道,怎么搞云計算了?許繼集團技術中心成立了云計算研究的團隊,團隊把這項任務,負責技術指導業務交給我了,我們團隊有很強大的力量,但是都是學計算機的精英,電力應用這一塊我是專家,發揮一下作用。說的不對,請大家批評指正。
我的報告分幾塊,云計算與電力系統應用,電力二次設備,面向智能變站應用和工程應用舉例。
云計算電力系統應用我要介紹云計算的概述,介紹一下云計算及其服務特征,云計算是一種新的用戶體驗和新的業務模式,是一種基礎架構管理和服務交付方法。大家可以看到共有的特性和詳細的信息,這一塊盡管本人沒有做過太深入研究,我合作伙伴大家知道,IBM國家大家,是云計算的發起大家之一。
這塊我不一一給大家讀了,浪費大家時間。
用不用云計算有什么不同?大家看到這些例子,通過云計算的虛擬化、標準化、自動化能夠達到更高的資源使用率、集中的規模經濟等等,容易獲取靈活的定價等等一系列,用耿紹完成更多,大幅度降低企業資本投資和運維成本,更高的服務質量和突破性的活力和降低風險。
云計算的不同部署模式大家知道有私有云、公有云,有不同的模式,私有云和混合云等等,內外兼修、成本轉換、提升IT價值。云計算產業鏈情況,復雜的生態系統,多贏共贏的模式,大家都知道這幾個標準的應用方式。
云計算的電力系統應用重點介紹一下,云計算在智能電網中具有廣闊的應用空間和范圍,在電網建設、運行管理、**接入、實時監測、海量存儲、智能分析等方面能夠發揮巨大作用,全方位應用于智能電網的發、輸、變、配、用和調度等各個環節。將云計算技術引入電網數據中心,將顯著提高設備利用率,降低數據處理中心能耗,扭轉服務器資源利用率偏低與信息壁壘問題,**提升智能電網環境下海量數據處理的效能,效率和效益。
存儲密集型、計算密集型應用系統提供相應的解決方案。同時突破傳統的負荷檢測方法,合理利用能源。
這是云計算平臺,基于國家電網一個研究。這是由研究提出的架構,云計算架構的電力云的層級結構,分層的。這樣可以避免網絡阻塞等等。它是一個多層的服務集合,目前正在研究開發的資源云、生產云、決策云等等。
目前為止跟電力相關的研究有如下研究,有國家重大項目,咱們各個大學國家電網、南方電網等等的研究項目,這塊就不一一給大家念了。
電力二次設備就是我們要應用的地方,這一塊分兩塊,智能變電站設備與系統,新能源風光接入。
智能變電站二次設備主要有保護裝置、測控裝置、錄波裝置等等,二次設備通過電壓互感器或電流互感器與一次設備相連對一次設備進行控制、調節、保護和測控。此外還有通訊裝置、后臺機、電度表、消防、監控、故障錄波器、故障定位、諧波監測、小電流接地選線,GPS對時鐘、五防機等。
一個一個介紹我們的輔助二次設備。其中一個大家都知道,我們配電網系統中心點不節地和不直接接地,這是長時間的歷史問題,我大學畢業就接觸過這個問題。當時咱們華北電大的一位老師做這個工作,我的老師也提出這個課題,我當時一聽腦袋就大了,找了一個比較容易的仿真、控制,這個事確實做不來,這些年很多工作,華北電大也是其中一家,很多家做了很多工作,這塊我就不詳細念了。方法等等都是不同的廠家,研發機構有不同的原理和不同的裝置,基本上是這么幾個原理。
故障檢測,廣域故障定位也是歷史問題,基于行波原理的輸電線路故障測距技術億其故障定位的準確性和使用的邊界性大大縮短了線路故障后因尋線工作帶來的停電時間。
因為我在長沙理工大學兼職,也很榮耀,我不是發明單位。廣域故障行波故障保護,是我1995年的一篇文章,我在國內還講了一個文章,當時一位老師說就這么簡單?要跟我探討一下,采樣怎么采,裝置怎么做,我就提了一個理念。我當時做出*快的采樣,噪聲保護、暫態保護四個芯片,很貴一塊板子,十萬塊錢,采到二百千赫,這個需要一兆赫,現在可以了。大家可以想到我做的時候,說一個題輸入進去啟動就算了,玩三天回來以后結果錯了,一看參數錯了。現在是幾秒鐘就實現了,有幸回顧歷史,大家公認的廣域保護文章是1996年,而且它是以控制為主的,我說我們這個文章是1995年出來的,真正有保護的新算法,不再我說了。
另外諧波監測與電能質量分析,實時的監測電能質量越來越重要,新能源接入很多專家都講了,諧波電能質量分析儀等等,不同廠家,不同原理在很多地方應用。
變電站電器設備狀態在線監測,不浪費大家更多的時間,也是非常重要的,在變電站里是非常重要的設備和系統。
變電站快速仿真與繼電保護整定,也是多年的一個問題,現在逐漸的軟件化,云計算化也被提出來。
另外講一下新能源的接入,這塊我就不念了,風能光伏等新能源發用電存在間歇性、波動性強的特點,接入電網技術性能差和電網諸如諧波等一系列的問題,對風光功率預測和設備預測,這些都是新的問題。
預測系統國家電網要求大規模的風電廠、光伏電站都提供你的預測,做預測的廠家也很多,風電預測、光預測、混合預測等等,這是必須的,在新的短期尤其是超短期預測,有很多的研究成果。
設備運維管理剛才說了,風電廠產生了很多新的設備,這一塊就不說了。我列了一大堆是說明Problems,設備魚龍混雜,種類繁多。相互之間的兼容性差,通訊方式通訊規約紛繁復雜,維護和升級成本昂貴是目前存在的一些問題。
我們試圖把這些問題減少,解決這個問題的話語太大了。我們提出了面向智能變電站和新能源接入的云應用,分幾塊,變電站二次設備云中化,新能源支持云,設備監測與運維管理云。
大家看到未來的電力輸配電系統,看到交流、串補、直流,曹博士剛介紹完。到配電網和分布到電源測、光伏等等,各種負荷儲能等等。這些系統的數據通過光纖網,或者包括配電網側的無線數據送到我們的云服務器,在云服務器里實現一系列的功能。
必要性是各種實現不同功能的二次設備在每個變電站里重復安裝,大量的小容量分布式電源的加入將大大增加設備的數量。
將這些設備的復雜的功能在專門開發的云來來實現將大大的減少設備的投資,通過不斷地提高運的處理能力,減少終端二次設備的負擔,基于大數據按需享受云的強大計算處理能力。
另外不用無休止地對設備進行升級換代來提升處理能力,也不用更新軟件就能實現各種任務處理。
有哪些功能呢?我們認為很重要的是諧波及電能質量分析,基于云計算的諧波診斷系統,包括諧波定位、責任分析、治理等等,我們目前處于分析階段。
故障檢測和診斷,小電流接地選線,在云里是這個算法不行就用那個。
故障準備定位是單端量和廣域行波法的結合。
繼電保護整定及繼承保護系統將來都可以在云里實現。
新能源的接入,大家知道每個風光電站都裝有支持發電功率預測和運維管理的服務器及服務器里面的各種軟件,增加了新能源電站,像這些預測及運維管理等的復雜功能,減少投資。采用新的預測,這個在IBM報告里提及這一塊,做了很多工作,也是我們許繼集團的強項。
預測這一塊采用新的云管理模式,對風電廠采用集中管理服務。光伏預測很多家,有成熟算法,基于云成像儀的是比較成熟的技術,基于光伏的和我講的不是一回事,但是我們在云計算服務器里實現的,比如說實現我們功率預測,在晚上沒有云彩,光伏不發電了還有發電的地方,地球那邊要發電,IBM是國際公司,我們可以國際化,這一塊不浪費了。
設備周期管理,信息融合的管理平臺,這一塊也是我們國家電網非常感興趣的,去年跟南瑞集團專門談了這方面的合作。
*后這一塊是工程應用舉例,這一塊講一下城鄉大規模屋頂的光伏應用,大家知道我原來做報告講了一個城市級分布式建筑光伏電站,這個項目大家知道住建部關心的。城市級我跟我們的合作伙伴,住建部的在錦州市做了試點,幾百個建筑,政府行為,取得了一定經驗。目前感興趣的是新型城鎮化、改善能源結構為目標的重點科技項目示范,探索以媒為主的傳統能源應用結構,綜合治理PM2.5等等,在鄉鎮做項目,為未來的光伏分布應用打下基礎,就是說一個分區化,一個工程至少是上萬戶以上,大家可以看到從城市級光伏應用發展到大規模鄉鎮,這塊有一系列的問題,光伏并網、運行控制等等,電能質量、無功等等都可以在云里實現。大家可以想象一個分布式光伏在這些屋頂附近做一些設備,這些造價不值,如果通過數據在云里把功能做了,能夠為未來大規模普及打下基礎。
這一塊我們也在積極的琢磨,許繼集團是非常感興趣的,也是光伏這一塊十幾個億,但是分布式是即發即用,大家講集中輸送這個事情太復雜了及這個是做超高壓的。發多少當地用,用不了可以往電網考慮,賣給電網,這一塊也是很大一塊是鼓勵未來發展的。
另一個感興趣的是我們研究工程的,基于云計算面向新能源電動汽車接入的,分布式協同交互的互動電網。主要就是說實行負荷發電、預測、廣域定位。基于安裝于物理節點,變電站、變壓器、分布式發電、儲能、用戶的智能交互器,還有來自日本專家的需求側管理互動,裝這些嵌入式的控制節點和采樣,基于微電子技術。能夠實現數據的雙向流動,才能實現互動,電動汽車已經做了,如果一個智能微電網需要新的技術,包括在我們云里很多都可以實現,盡管現在有很多的工作。
舉個例子,現在仿真亂七八糟的,如果都能在云里用周院士開發的東西,標準化了,甚至包括EMS,張教授在這里,考慮一下能夠實現這個,大家能夠標準化來應用,這個我覺得還是有相當前景的,而且對于未來整個的發展是有很大的作用。咱們這些年二次設備是你生產,明天那個倒閉了,原來是上千家,現在逐漸整合到幾十家,現在有幾百家。
結論是廣域數據信息共享,軟件和算法標準化,節省設備投資、占地面積,運維工作量,二次設備架構,新能源提供優化解決方案等等。能不能提高可靠性和**性,這個是一個想法,謝謝大家!

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