ETAP对智慧城市解决方案

一、智慧城市概述



智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长。            智慧城市首先要解决能源问题和排放问题,这是城市发展维继和运行的根本问题。而这是必须靠智能电网来解决的,智能电网作为主要能源的载体,它的智能化解决能效的提高和绿色能源的投入。在未来的生活与经济发展中,能源的利用方式将是智慧生活的主要内容,而这也是智慧城市的重要部分。
智能电网不仅仅是电能输送的载体和能源优化配置的平台,通过能源流与信息流的全面集成与融合,智能电网将成为影响现代社会高效运转的“中枢系统”。可以说,智能电网已不仅关系到电力工业发展本身,也不单带来能源体系的转变,它将通过新兴技术的综合应用和产业结构转型升级的不断加速,促使整个社会生产方式与发展方式的深度转变,进而推动城市智能化并向可持续生态城市转型。



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二、ETAP智能电网管理系统


ETAP智能电网管理系统,是将整个城市电网的GIS地理视图、电气单线图及网络拓扑图集成在一个系统平台上,利用ETAP现有实时模块及最新开发的故障隔离和网络重构、电压/无功优化控制、负荷分配等电网高级分析功能,针对城市电网的一套先进、可靠的实时解决方案,主要用于从省级到市级电网的监测、管理、优化和自动化。

ETAP智能电网管理系统主要包括下面这些功能和特点:

1. 智能、直观且用户友好的多层图形用户界面



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2.标准SCADA系统的全部功能:

◆传统“四遥”功能
◆工作站及Web客户端监测图
◆告警管理系统
◆用户自定义的报表

3.状态估计及负荷分配



电力系统实时运行和控制需要掌握系统的真实运行工况,由于测量和数据通信等方面的原因,得到的数据难免存在误差,甚至出现坏数据,ETAP状态估计能在一定程度上剔除坏数据,准确地实时掌握系统的拓扑结构,提高数据的精度。

4.事件回放和历史分析(Playback)



事件回放可以图形化展示系统的历史存储数据,还可以按照指定的时间间隔动态的回放历史事件,事件回放的主要信息包括:系统拓扑、系统负荷(有功、无功)、状态和负荷估计的结果、发电(有功、无功和机端电压)、潮流(线路、变压器和馈线的功率和电流)以及报警和警告等。

事件回放和历史分析主要用于:(1)分析事故或故障的原因和影响;(2)系统运行方式的改进;(3)各种可能的操作探究;(4)“操作预演”案例的讨论。

5.预测模拟

预测模拟是一个强大的分析工具,通过使用实时和存档数据预测系统对操作员动作和事件的系统响应。例如分析在当前系统运行方式和负荷状况下操作员的动作(例如断路器打开或关闭),或者事件(例如负荷突然增加或系统发生短路故障等),预测系统电压、频率等电能指标的动态变化过程。

在智能电网运行期间可以使用ETAP以下分析模块进行预测模拟,给出故障诊断策略及方案:

◆潮流分析
◆谐波计算
◆最优潮流分析
◆不平衡潮流
◆暂态稳定分析
◆开关操作序列
◆电压稳定分析
◆…

6.短期负荷预测

负荷预测对于城市电网来说是一个理想的工具,它可以准确可靠地预测系统中的未来短期负荷。一个好的预测对电力系统需求侧管理以及根据预测的负荷增长进行调度管理有直接、重要的影响。ETAP负荷预测利用经典的算法将多个输入变量关联在一起,如把预测的天气状况连同仪表端负荷和历史负荷曲线这些数据关联在一起,来构建预测模型。

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7.故障定位、隔离及恢复(FLISR / FMSR)


ETAP实现故障隔离及恢复供电方案是通过强大的网络分析功能,结合现场开关设备状态及电流、电压监测数据,在GIS地理视图上自动定位故障发生点,并提供开关设备控制方案,进行故障区段的隔离,以及非故障区段恢复供电的控制,达到网络重构的目的。

◆依据波形识别和定位故障
◆基于用户断电情况预测定位
◆基于保护设备位置识别隔离点
◆当分析故障时,所有有效的设备信息和实测数据会被考虑。FLISR可以对任何复杂的网络配置进行分析
◆基于多重目标恢复供电:最小功率损耗,最小过负荷,最优电压
◆环形和辐射型系统




8.电压、无功优化和控制(VVOC)



◆同时处理多个目标
◆最优电压分布曲线
◆最小损耗
◆确定电压调节器和开关电容器设定点
◆优化电压调节装置位置
◆环形和辐射型系统


三、ETAP智能电网管理系统在城市电网应用优势

介于上述ETAP智能电网管理系统的强大功能,如果在城市电网中应用ETAP智能电网解决方案,不仅可以有效提高工程师及运行人员的工作效率,同时可以降低网络损耗,为客户提供高效、优质的电能。

 1. 城市电网系统的建模、设计、分析和运行都在一个平台上完成,不仅可以缩短工程周期,同时保证了整个系统数据的连贯性,极大地提高了电气工作人员的工作效率。
 2. ETAP状态估计的应用,可以有效提高城市电网监测的精确度,是对现有SCADA系统的完美补充。
 3. ETAP事件回放功能,通过图形化的回放历史数据,可以有效地对事故和故障的原因和影响进行分析。
 4. 通过ETAP预测模拟工具,不仅可以对运行人员进行操作预演培训,同时利用实时数据进行图形化模拟,能够在操作或事件发生之前预测系统响应,以避免人为操作失误,造成系统停电或设备过载等。
 5. 故障定位、隔离及恢复功能,可以为城市电网工程师提供一套最佳的故障隔离及供电恢复开关操作方案,不仅能最大程度减少断电的用户数量,还可以有效降低系统网络损耗。
 6. 利用实时谐波分析功能,结合各种滤波方案,可以有效降低系统谐波畸变率,提高用户电能质量。

四、 ETAP智能电网应用案例展示

以下是印度诺伊达电力公司(NPCL)使用ETAP智能电网管理系统的实际案例。










1.城市电网系统包含32个变电站,其中有27个新变电站,另外集成了5个已有的变电站自动化系统。
2.所有新的测控单元采用IEC61850规约,而已有的RTUs设备采用IEC104通讯协议。
3.整个城市电网系统是由GIS数据库导入,数据库为CIM格式。
4.该项目采用了ETAP以下高级功能:

状态估计和运行监测
◆城市电网负荷预测
◆通过城市电网网络重构进行负荷平衡
◆电压无功优化控制
◆切负荷应用
◆故障管理和供电恢复
◆开关序列管理
◆故障等级分析及故障计算
◆继电保护