智能配電監(jiān)控管理系統

一 我國智能配電監(jiān)控行業(yè)現狀

隨著經濟的發(fā)展，對現代建筑或工礦企業(yè)的智能化要求越來越高。然而，能源管理中電能源的管理卻遜色于對水和汽的管理，一直困繞著諸多用戶，為了解決這一問題，產生了智能配電監(jiān)控管理系統（以下簡稱“系統”）。

能源管理信息化/自動化在企業(yè)信息管理系統中站有舉足輕重的地位，這也是由能源在企業(yè)生產運營中的重要性所決定的。能源是所有現代企業(yè)賴以生存的基礎性資源和前提條件，同時又是一項重要的成本開支，這些特點又以電力能源表現的最為普遍、最為鮮明。

目前項目的設計多是本著技術先進，可靠，靈活的原則，在對系統做了詳盡分析的基礎上實施的設計。此系統多采用網絡化的集散設計架構，在充分利用開關本體功能的基礎上，實現技術領先的“三遙”（高壓配電系統的遙信、遙測和遙控）或“兩遙”（低壓配電系統遙測和遙信）的控制配電系統。設計方案在高/低壓的一、二次側運用具有靈活輔助觸點的高質量開關，功能強大的高精度網絡型電力儀表及等先進的智能組件，在監(jiān)控系統方面以計算機網絡為硬件平臺，以網絡化的圖形監(jiān)控軟件為工具。既考慮了組件的先進性與可靠性，又把IT領域成熟先進的技術納入到智能配電系統來。

實現對電力的自動化監(jiān)視與控制，實施智能化配電監(jiān)控系統可以有效保障供電可靠性和供電品質，為連續(xù)性的自動化生產提供保證；有利于合理安排生產計劃，優(yōu)化負荷分配，節(jié)約電力成本以及檢修成本；提高維護人員工作效率，減小勞動強度，節(jié)約人力資源。以上諸方面在企業(yè)生產運營過程中可以產生直接的經濟效益，同時它又在加強企業(yè)管理水平，提高員工技術素質，加強企業(yè)軟件環(huán)境建設方面都會產生巨大的推動作用?！〗陙恚瑥膰鴥韧馄髽I(yè)的發(fā)展來看，越是自動化程度高，科技含量高的產業(yè)或項目，對電力的依賴也就越強，隨之電力監(jiān)控系統/智能配電系統的重要性也就日益凸顯了。

配網自動化是以新的自動化配電設備為基礎，集計算機技術，自動控制技術，數據通信技術，數據庫技術及相關電力系統技術于一身的信息管理系統。我國目前約有一百個城市的供電企業(yè)建設了配網自動化系統，由于我國建設的配網自動化系統不少是試驗性工程，功能受到了考核，但系統的穩(wěn)定性、可靠性、實用性有待考驗。同時，國內城市配網饋線自動化率不足10%。但國外配網自動化發(fā)展較快，日本有58%的配電線路實現了自動化，韓國這個比率達到了45%，德國更是高達56%，國內智能配電監(jiān)控行業(yè)市場空間巨大。

《國家電網公司農網“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》已經明確指出，“十一五”期間“完成農網配網自動化建設技術導則、模式及標準化設計規(guī)范的制定。每個?。ňW）公司建成2－3個縣城配電網自動化試點工程”。因此，“十一五”期間，電力自動化設備市場需求結構會發(fā)生明顯變化：除了每年用于保護及變電站自動化系統大約40億外，剩下至少60億投資將全部用于配網自動化系統、調度自動化系統等方面。所以，保護及變電站自動化市場規(guī)模將有所下降，而配網自動化等產品市場將呈現快速甚至爆發(fā)式增長態(tài)勢。

二 我國智能配電監(jiān)控行業(yè)競爭格局

智能配電監(jiān)控行業(yè)產品主要包括新型自動跟蹤補償消弧線圈及選線成套裝置、智能高壓大功率變頻調速系統、分布式企業(yè)級電氣監(jiān)控與能量管理系統以及電力信息化系統等，產品廣泛應用于電力、大中型工業(yè)企業(yè)、市政建設、基礎設施等領域。

消弧選線成套裝置屬于輸配電設備中的一次設備和二次設備相結合的電力電子綜合類設備，未來行業(yè)需求巨大。一方面，今后新增變電站將逐步安裝消弧選線成套裝置，原已安裝該產品的電網也因電網改造帶動新需求。另一方面，隨著中國重工業(yè)化進程的加快，石油、化工、鋼鐵、礦山、電氣化鐵路等主要耗能行業(yè)的大型企業(yè)供電系統需要升級擴張，也將逐步采取消弧選線成套裝置技術。

國內消弧選線成套設備的擴張速度相對較快，目前大部分市場都被掌握該產品核心技術的國內制造商占有。近年三年來國內60%以上的市場份額由思源電氣和智光電氣占有，2006年兩家公司所占的市場份額達到了64%。智光電氣在這個市場上的份額基本穩(wěn)定在24%左右，在國內僅次于思源電氣排名第二。消弧選線成套設備產品毛利率基本保持穩(wěn)定，但是因為加工模式，經營規(guī)模等方面的差異，與思源電氣相比，智光電氣毛利率相差超過27%。(資料來源：拓撲道咨詢事務所《中國消弧選線設備裝置細分市場研究報告》)

電氣監(jiān)控與能量管理系統近3年的銷售增長迅猛，廣泛應用在電力、大中型工業(yè)企業(yè)、市政建設、基礎設施等領域。從行業(yè)競爭來看，目前擁有自主研發(fā)能力和品牌的主要廠商，在國內的市場份額約占44%左右，主要品牌廠商有：施耐德電氣（中低壓智能單元、保護測控裝置）、金智科技、珠海萬力達電氣股份有限公司（中壓保護測控裝置、企業(yè)變電站自動化）、蘇州智能配電自動化有限公司（電廠低壓電動機保護控制器）、上海華建電力設備有限公司（石化行業(yè)低壓保護控制器）、智光電氣（品種齊全、一體化解決方案）等；另外還有大量無自主產品或品牌的系統集成商，大約占市場份額40%左右，其它廠商占據16%左右的份額。

三 我國智能配電監(jiān)控行業(yè)發(fā)展趨勢

智能配電監(jiān)控行業(yè)存在如下發(fā)展趨勢：

1 高壓直流輸電技術發(fā)展很快

高壓直流輸電技術的主要優(yōu)點是：適用于長距離輸電；不增加系統的短路容量；便于實現兩大電力系統的非同期聯網運行和不同頻率的電力系統的聯網；利用直流系統的功率調制能提高電力系統的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運行的交流輸電線的輸電能力。直流輸電線路的造價低于交流輸電線路，但其換流站造價卻比交流變電站高得多。一般認為架空線路超過600～800km，電纜線路超過40～60km，直流輸電較交流輸電經濟。隨著高電壓大容量晶閘管及控制保護技術的發(fā)展，換流設備造價逐漸降低，直流輸電近年來發(fā)展較快。

從“十一五”到2020年，我國規(guī)劃新建的高壓直流輸電工程有十多項。在國外兩端直流輸電已經是比較成熟的技術，而且，已經研究出多端直流輸電技術，現在已有三端直流輸電在加拿大運行。還有輕型直流輸電也在發(fā)展中，國外已在研究與應用輕型直流輸電(ABB公司稱為HVDCLight，西門子公司稱為HVDCPlus)。輕型直流輸電系統，它采用GTO,IGBT等可關斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中等容量的直流輸電工程在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關斷的器件組成換流器，由于采用可關斷的電力電子器件，可以免除換相失敗的問題，對受端系統的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(海上石油平臺、海島)的供電，今后還可用于城市配電系統，并用于接入燃料電池、光伏發(fā)電(PhotovoltaicPowerGeneration)等分布式電源。

目前，國內超高壓直流輸電工程換流站設備主要是ABB公司和西門子公司提供的，國內西電公司等已經在引進技術，進行國產化工作?，F在新建的直流輸電線路又比較多，這也就要求加快高壓直流輸電設備國產化的進程。

2 關于柔性交流輸電系統技術(FACTS)

關于柔性交流輸電技術(也稱靈活交流輸電技術)是基于電力電子技術與現代控制技術對交流輸電系統的阻抗、電壓、相位實施靈活快速調節(jié)的輸電技術，能改善交流輸電系統的可控性、輸送容量和穩(wěn)定性。

柔性交流輸電系統技術(FACTS)被稱為電力系統控制技術的“第二次硅的革命”的一個產物。電網發(fā)展和大型互聯電網運行對電力系統潮流及其穩(wěn)定性控制的需要加上電力電子技術的進步，大大推進了全新的輸電技術——柔性交流輸電系統技術的發(fā)展和應用。

3 緊湊型輸電技術，通過減少輸電線路的相間距離，改變排列，從而降低線路的電抗，增加容抗，在線路額定電壓不變的條件下，提高額定自然功率，這是一種比較經濟的提高超高壓交流輸電能力的輸電技術。1999年我國華北建成一條500kV緊湊型試驗輸電線(昌平——房山)長85km,子導線采用六分裂結構(如6x240mmz)，圓環(huán)的直徑為750mm，相間采用倒三角排列，相間距離6.7m，導線對地距離10m，走廊寬度16m，自然功率比常規(guī)線路提高了1/3，緊湊型輸電線路應在線路的適當位置安裝并聯電抗器，并且電抗器的容量應該是可控的，以便可以根據線路的負載變化使系統的無功潮流達到動態(tài)平衡，保證電網的動態(tài)穩(wěn)定性。這種緊湊型輸電線路所用的可控電抗器是目前需要自主化生產的關鍵設備。

4 氣體絕緣輸電線路(GIL)

SF6氣體絕緣輸電線路的輸送容量要大于電纜輸電線路，可地面和地下敷設，而且造價要低于電纜線路，目前世界上一些主要輸配電制造企業(yè)都已研制成氣體絕緣輸電線路。

5 高溫超導輸電

美國能源部和南方電線公司合作的一個高溫超導項目為100ft(lft=0.3048m),3相電力電纜系統。未來的十年是高溫超導(含發(fā)電機、變壓器、電動機、電纜等)市場發(fā)展和材料產業(yè)化的十年。據預測，2010年和2020年，世界超導市場將分別達到300億美元/年和2440億美元/年。

6 高集成、緊湊型、智能化的輸配電設備緊湊型的輸配電設備最有代表性的就是使用在高壓、超高壓系統的氣體絕緣開關設備(GIS),敞開式的組合開關設備，以及使用在中壓系統的充氣柜(C-GIS)、充氣環(huán)網柜等。為適應現代變電站小型化和自動化的發(fā)展需要，已經出現了將一次設備(如斷路器、隔離開關、接地開關、電流和電壓互感器、避雷器等)和二次設備(智能型的保護、測量和監(jiān)控系統)組合在一起的高集成、緊湊型輸配電設備，如ABB公司的PASS系統，西門子公司的HIS系統等。國外已經研制成采用電纜繞制(定子)的高壓發(fā)電機(國外稱為Powerformer，這種發(fā)電機的輸出電壓為132kV或更高，目前常規(guī)的大容量發(fā)電機的輸出電壓為20kV)，這樣，可不需要升壓變壓器就能將電能送出，大大簡化了電廠的升壓站。超高壓直流輸電的換流站設備和柔性交流輸電設備也是實現高壓、超高壓大容量電能轉換、控制和數字化監(jiān)控技術的完美集成。在現代電力系統的自動化監(jiān)控系統中，設備層面上的各個輸配電設備都將成為計算機監(jiān)控系統的終端設備，實現與變電站的間隔層、站控層以及網絡管理層之間的信息交換。輸配電設備的高可靠性、免維護、智能化、可通信、在線監(jiān)控和遠程故障診斷將是發(fā)展趨勢。

7 新型的靈活、可靠的智能配電系統

未來的配電系統能夠根據各個不同的用戶的需要，提供多品質的“靈活”、“可靠”、“敏捷”、“完美”的電能服務；用戶也可以自由地選擇電力品質、種類和供應者。系統中有完善的分布電源和蓄能系統，保證不間斷供電；完善的需求側管理和信息的實時雙向傳輸等等。目前配電管理自動化系統(DMS)是發(fā)展非常快的領域，包括配電系統的SCADA、負荷控制、故障自動隔離、無功自動補償、用電管理和設備管理等。

8 注重輸配電設備環(huán)保性能

要注重產品的環(huán)保性能，特別要重視少用SF6氣體(因為SF6氣體會產生溫室效應)，國外已開始使用氮氣、部分氮氣和部分SF6氣體的混合氣體來代替SF6氣體等方案。接觸器等觸頭不使用銀鎬合金(即銀氧化鎬,AgCdO，現國外已用銀氧化錫，AgSnO2代替)等問題。(資料來源：拓撲道咨詢事務所《中國消弧選線設備裝置細分市場研究報告》)

《關于報廢電子電氣設備指令)及《關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令)明確要求從2006年7月1日起要確保投放市場的新電子和電氣設備不包括鉛、汞、鎬、六價鉻、聚澳二苯(PBB)和聚澳聯苯(PBDE)六種有害物質。所以，在低壓電器和繼電器的觸頭材料中凡使用含錦的，如銀氧化福的，都要逐步采用不含鎬成分的觸頭。

降低電力變壓器、電抗器的噪音的問題，研制和使用低噪音的風機、油泵，研制低噪音的電抗器等，注重輸配電設備的電磁兼容的研究。注意變電站設備的景觀設計和協調問題等。

第一，傳統配電柜使用指針式儀表或者數顯式儀表，只能有限的監(jiān)測配電柜參數，滿足基本的需要，智能配電柜采用高集成度，高可靠性的計算機主板，全面的監(jiān)測系統的各項運行參數，并通過HMI綜合顯示，降低了對配電柜的空間占有，提高了配電柜的容積率。

第二，傳統的配電柜只具備配電管理的功能，將電源分配到負載機柜上；而智能配電柜，除了配電管理外，還具有運行管理與安全管理的功能，有效的提高了整個配電系統的可靠性，降低了風險。

第三，傳統配電柜支持的回路少，整體占地面積大；智能配電柜采用高精度高集成的模塊，提高了柜體的容積，支持較多的回路，減少了占地面積。

2020年6月2日，《工業(yè)車輛―安全監(jiān)控管理系統》發(fā)布。

2020年12月1日，《工業(yè)車輛―安全監(jiān)控管理系統》實施。