智能配電監(jiān)控管理系統(tǒng)簡介

一 我國智能配電監(jiān)控行業(yè)現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對現(xiàn)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(chǎn)生了智能配電監(jiān)控管理系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）。

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

目前項(xiàng)目的設(shè)計(jì)多是本著技術(shù)先進(jìn)，可靠，靈活的原則，在對系統(tǒng)做了詳盡分析的基礎(chǔ)上實(shí)施的設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)多采用網(wǎng)絡(luò)化的集散設(shè)計(jì)架構(gòu)，在充分利用開關(guān)本體功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)先的“三遙”（高壓配電系統(tǒng)的遙信、遙測和遙控）或“兩遙”（低壓配電系統(tǒng)遙測和遙信）的控制配電系統(tǒng)。設(shè)計(jì)方案在高/低壓的一、二次側(cè)運(yùn)用具有靈活輔助觸點(diǎn)的高質(zhì)量開關(guān)，功能強(qiáng)大的高精度網(wǎng)絡(luò)型電力儀表及等先進(jìn)的智能組件，在監(jiān)控系統(tǒng)方面以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為硬件平臺(tái)，以網(wǎng)絡(luò)化的圖形監(jiān)控軟件為工具。既考慮了組件的先進(jìn)性與可靠性，又把IT領(lǐng)域成熟先進(jìn)的技術(shù)納入到智能配電系統(tǒng)來。

實(shí)現(xiàn)對電力的自動(dòng)化監(jiān)視與控制，實(shí)施智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)可以有效保障供電可靠性和供電品質(zhì)，為連續(xù)性的自動(dòng)化生產(chǎn)提供保證；有利于合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)化負(fù)荷分配，節(jié)約電力成本以及檢修成本；提高維護(hù)人員工作效率，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源。以上諸方面在企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營過程中可以產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)它又在加強(qiáng)企業(yè)管理水平，提高員工技術(shù)素質(zhì)，加強(qiáng)企業(yè)軟件環(huán)境建設(shè)方面都會(huì)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用?！〗陙?，從國內(nèi)外企業(yè)的發(fā)展來看，越是自動(dòng)化程度高，科技含量高的產(chǎn)業(yè)或項(xiàng)目，對電力的依賴也就越強(qiáng)，隨之電力監(jiān)控系統(tǒng)/智能配電系統(tǒng)的重要性也就日益凸顯了。

配網(wǎng)自動(dòng)化是以新的自動(dòng)化配電設(shè)備為基礎(chǔ)，集計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)及相關(guān)電力系統(tǒng)技術(shù)于一身的信息管理系統(tǒng)。我國目前約有一百個(gè)城市的供電企業(yè)建設(shè)了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，由于我國建設(shè)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)不少是試驗(yàn)性工程，功能受到了考核，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、實(shí)用性有待考驗(yàn)。同時(shí)，國內(nèi)城市配網(wǎng)饋線自動(dòng)化率不足10%。但國外配網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展較快，日本有58%的配電線路實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，韓國這個(gè)比率達(dá)到了45%，德國更是高達(dá)56%，國內(nèi)智能配電監(jiān)控行業(yè)市場空間巨大。

《國家電網(wǎng)公司農(nóng)網(wǎng)“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》已經(jīng)明確指出，“十一五”期間“完成農(nóng)網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則、模式及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范的制定。每個(gè)?。ňW(wǎng)）公司建成2－3個(gè)縣城配電網(wǎng)自動(dòng)化試點(diǎn)工程”。因此，“十一五”期間，電力自動(dòng)化設(shè)備市場需求結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生明顯變化：除了每年用于保護(hù)及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)大約40億外，剩下至少60億投資將全部用于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)等方面。所以，保護(hù)及變電站自動(dòng)化市場規(guī)模將有所下降，而配網(wǎng)自動(dòng)化等產(chǎn)品市場將呈現(xiàn)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(chǎn)品主要包括新型自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈及選線成套裝置、智能高壓大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)、分布式企業(yè)級(jí)電氣監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)以及電力信息化系統(tǒng)等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、大中型工業(yè)企業(yè)、市政建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域。

消弧選線成套裝置屬于輸配電設(shè)備中的一次設(shè)備和二次設(shè)備相結(jié)合的電力電子綜合類設(shè)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(chǎn)品的電網(wǎng)也因電網(wǎng)改造帶動(dòng)新需求。另一方面，隨著中國重工業(yè)化進(jìn)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(tǒng)需要升級(jí)擴(kuò)張，也將逐步采取消弧選線成套裝置技術(shù)。

國內(nèi)消弧選線成套設(shè)備的擴(kuò)張速度相對較快，目前大部分市場都被掌握該產(chǎn)品核心技術(shù)的國內(nèi)制造商占有。近年三年來國內(nèi)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(dá)到了64%。智光電氣在這個(gè)市場上的份額基本穩(wěn)定在24%左右，在國內(nèi)僅次于思源電氣排名第二。消弧選線成套設(shè)備產(chǎn)品毛利率基本保持穩(wěn)定，但是因?yàn)榧庸つＪ?，?jīng)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?fù)涞雷稍兪聞?wù)所《中國消弧選線設(shè)備裝置細(xì)分市場研究報(bào)告》)

電氣監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)近3年的銷售增長迅猛，廣泛應(yīng)用在電力、大中型工業(yè)企業(yè)、市政建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)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(nèi)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(hù)測控裝置）、金智科技、珠海萬力達(dá)電氣股份有限公司（中壓保護(hù)測控裝置、企業(yè)變電站自動(dòng)化）、蘇州智能配電自動(dòng)化有限公司（電廠低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器）、上海華建電力設(shè)備有限公司（石化行業(yè)低壓保護(hù)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(chǎn)品或品牌的系統(tǒng)集成商，大約占市場份額40%左右，其它廠商占據(jù)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(shù)發(fā)展很快

高壓直流輸電技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：適用于長距離輸電；不增加系統(tǒng)的短路容量；便于實(shí)現(xiàn)兩大電力系統(tǒng)的非同期聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和不同頻率的電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)；利用直流系統(tǒng)的功率調(diào)制能提高電力系統(tǒng)的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運(yùn)行的交流輸電線的輸電能力。直流輸電線路的造價(jià)低于交流輸電線路，但其換流站造價(jià)卻比交流變電站高得多。一般認(rèn)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(jīng)濟(jì)。隨著高電壓大容量晶閘管及控制保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，換流設(shè)備造價(jià)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(xiàng)。在國外兩端直流輸電已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)，而且，已經(jīng)研究出多端直流輸電技術(shù)，現(xiàn)在已有三端直流輸電在加拿大運(yùn)行。還有輕型直流輸電也在發(fā)展中，國外已在研究與應(yīng)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(tǒng)，它采用GTO,IGBT等可關(guān)斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個(gè)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(guān)斷的器件組成換流器，由于采用可關(guān)斷的電力電子器件，可以免除換相失敗的問題，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統(tǒng)(海上石油平臺(tái)、海島)的供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)，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(nèi)超高壓直流輸電工程換流站設(shè)備主要是ABB公司和西門子公司提供的，國內(nèi)西電公司等已經(jīng)在引進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國產(chǎn)化工作?，F(xiàn)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(shè)備國產(chǎn)化的進(jìn)程。

2 關(guān)于柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)(FACTS)

關(guān)于柔性交流輸電技術(shù)(也稱靈活交流輸電技術(shù))是基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓、相位實(shí)施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)，能改善交流輸電系統(tǒng)的可控性、輸送容量和穩(wěn)定性。

柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)(FACTS)被稱為電力系統(tǒng)控制技術(shù)的“第二次硅的革命”的一個(gè)產(chǎn)物。電網(wǎng)發(fā)展和大型互聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行對電力系統(tǒng)潮流及其穩(wěn)定性控制的需要加上電力電子技術(shù)的進(jìn)步，大大推進(jìn)了全新的輸電技術(shù)——柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

3 緊湊型輸電技術(shù)，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(jīng)濟(jì)的提高超高壓交流輸電能力的輸電技術(shù)。1999年我國華北建成一條500kV緊湊型試驗(yàn)輸電線(昌平——房山)長85km,子導(dǎo)線采用六分裂結(jié)構(gòu)(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(dǎo)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(yīng)在線路的適當(dāng)位置安裝并聯(lián)電抗器，并且電抗器的容量應(yīng)該是可控的，以便可以根據(jù)線路的負(fù)載變化使系統(tǒng)的無功潮流達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，保證電網(wǎng)的動(dòng)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(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)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(shè)，而且造價(jià)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(dǎo)輸電

美國能源部和南方電線公司合作的一個(gè)高溫超導(dǎo)項(xiàng)目為100ft(lft=0.3048m),3相電力電纜系統(tǒng)。未來的十年是高溫超導(dǎo)(含發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電纜等)市場發(fā)展和材料產(chǎn)業(yè)化的十年。據(jù)預(yù)測，2010年和2020年，世界超導(dǎo)市場將分別達(dá)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(shè)備緊湊型的輸配電設(shè)備最有代表性的就是使用在高壓、超高壓系統(tǒng)的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(GIS),敞開式的組合開關(guān)設(shè)備，以及使用在中壓系統(tǒng)的充氣柜(C-GIS)、充氣環(huán)網(wǎng)柜等。為適應(yīng)現(xiàn)代變電站小型化和自動(dòng)化的發(fā)展需要，已經(jīng)出現(xiàn)了將一次設(shè)備(如斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等)和二次設(shè)備(智能型的保護(hù)、測量和監(jiān)控系統(tǒng))組合在一起的高集成、緊湊型輸配電設(shè)備，如ABB公司的PASS系統(tǒng)，西門子公司的HIS系統(tǒng)等。國外已經(jīng)研制成采用電纜繞制(定子)的高壓發(fā)電機(jī)(國外稱為Powerformer，這種發(fā)電機(jī)的輸出電壓為132kV或更高，目前常規(guī)的大容量發(fā)電機(jī)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(shè)備和柔性交流輸電設(shè)備也是實(shí)現(xiàn)高壓、超高壓大容量電能轉(zhuǎn)換、控制和數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)的完美集成。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，設(shè)備層面上的各個(gè)輸配電設(shè)備都將成為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與變電站的間隔層、站控層以及網(wǎng)絡(luò)管理層之間的信息交換。輸配電設(shè)備的高可靠性、免維護(hù)、智能化、可通信、在線監(jiān)控和遠(yuǎn)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(tǒng)

未來的配電系統(tǒng)能夠根據(jù)各個(gè)不同的用戶的需要，提供多品質(zhì)的“靈活”、“可靠”、“敏捷”、“完美”的電能服務(wù)；用戶也可以自由地選擇電力品質(zhì)、種類和供應(yīng)者。系統(tǒng)中有完善的分布電源和蓄能系統(tǒng)，保證不間斷供電；完善的需求側(cè)管理和信息的實(shí)時(shí)雙向傳輸?shù)鹊?。目前配電管理自?dòng)化系統(tǒng)(DMS)是發(fā)展非常快的領(lǐng)域，包括配電系統(tǒng)的SCADA、負(fù)荷控制、故障自動(dòng)隔離、無功自動(dòng)補(bǔ)償、用電管理和設(shè)備管理等。

8 注重輸配電設(shè)備環(huán)保性能

要注重產(chǎn)品的環(huán)保性能，特別要重視少用SF6氣體(因?yàn)镾F6氣體會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng))，國外已開始使用氮?dú)?、部分氮?dú)夂筒糠諷F6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(xiàn)國外已用銀氧化錫，AgSnO2代替)等問題。(資料來源：拓?fù)涞雷稍兪聞?wù)所《中國消弧選線設(shè)備裝置細(xì)分市場研究報(bào)告》)

《關(guān)于報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令)及《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)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(shè)備不包括鉛、汞、鎬、六價(jià)鉻、聚澳二苯(PBB)和聚澳聯(lián)苯(PBDE)六種有害物質(zhì)。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(fēng)機(jī)、油泵，研制低噪音的電抗器等，注重輸配電設(shè)備的電磁兼容的研究。注意變電站設(shè)備的景觀設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)問題等。

第一，傳統(tǒng)配電柜使用指針式儀表或者數(shù)顯式儀表，只能有限的監(jiān)測配電柜參數(shù)，滿足基本的需要，智能配電柜采用高集成度，高可靠性的計(jì)算機(jī)主板，全面的監(jiān)測系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，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(tǒng)的配電柜只具備配電管理的功能，將電源分配到負(fù)載機(jī)柜上；而智能配電柜，除了配電管理外，還具有運(yùn)行管理與安全管理的功能，有效的提高了整個(gè)配電系統(tǒng)的可靠性，降低了風(fēng)險(xiǎn)。

第三，傳統(tǒng)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(tǒng)》發(fā)布。

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