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用上量子通信技术,配网更安全

国家电网报 发布时间:2021-11-10 09:24:14 作者:王亁鹏 李爽

  10月31日20时左右,位于浙江省绍兴市柯桥区的10千伏东安线发生故障。绍兴供电公司调度主站系统成功断开B1014智能开关,合上B1047智能开关,故障区域被有效隔离,非故障区域立即恢复供电。依托量子通信技术,此次遥控操作在无运维人员到场的情况下,实现配网线路故障自动分段隔离,将配网故障处置时间从小时级降到秒级。

  目前,新能源大规模并网,智能化终端设备大量接入,电力系统对通信技术的依赖程度日益增强。而量子通信传输速度快,准确性、安全性高,契合电网需求。绍兴供电公司与技术供应商合作,在现有的安全架构基础上,开展“量子+”电力全业务验证,让量子通信技术为配网运维服务。

  配网负荷调节更柔性

  电力需求侧响应存在海量资源,常规的需求侧响应面临信息汇聚和调节能力不足的难点,特别是感知大量、分散的客户侧负荷。

  10月11日10时,绍兴供电公司开展“量子+”电力用户侧负荷的集群控制场景验证,通过调度主站系统发令,将位于上虞区e游小镇和柯桥区马鞍供电所的两个空调集群下所有空调制冷系统的温度统一设定成26摄氏度。系统发出指令后,集群下空调陆续响应,1分30秒后,各台空调的运行温度均调整到了26摄氏度,此时空调集群即时功率下降55%。

  今年迎峰度夏期间,绍兴电网负荷达到919万千瓦,其中降温负荷约占15%。为确保设备不重载运行,常需要运维人员到现场调整配网运行方式。通过设备量子化改造后,调度主站系统对线路和设备的负载实时感知能力提升,同时可有效节省光纤敷设和运维成本。

  以变电站负荷均衡为目标,当调度主站系统监测到两个变电站的负荷差值超过5000千瓦时,内置的控制策略会自动计算线路的最佳分段点,一键执行开关分合,实现两个变电站的负荷柔性调节,避免设备重载运行,同时提升电网资源利用率,减少主变压器增容等方面的投资。

  “此次验证后,我们将加大与政府机关、产业园区、家电生产厂家的合作力度,将更多的智能家电接入到调度主站系统,在客户无明显感知的情况下,压降尖峰时段用能,提高客户侧能效水平。这对提升全社会综合能源效率意义重大。”绍兴供电公司市场营销部负责人胡泳说。

  新能源消纳更有保障

  国庆长假期间,由于分布式光伏发电出力大于负荷,位于绍兴市上虞区的卧龙分布式光伏10千伏专线出现倒送主变压器的情况。调度主站系统监测到该专线功率倒送后,立即提示调度人员利用预设的控制策略进行一键式操作,将卧龙分布式光伏1960千瓦倒送功率切换到附近的公用线供电,实现分布式能源的就地消纳。

  目前,绍兴地区分布式能源装机容量达110万千瓦,预计到2025年将达252万千瓦。分布式光伏装机容量快速增长加大了现有主变压器、线路增容改造压力。而且由于光伏发电出力的不确定性,潮流及电压波动也会随新能源装机增长而加剧,难以实现光伏电量就地消纳。

  绍兴供电公司在光伏发电设备的逆变器上加装量子客户终端设备,利用量子通信技术把分布式光伏的实时出力信息接入到调度主站系统,从主站端一键远程调节光伏发电的出力、频率和电压,验证分布式光伏参与电网运行调节甚至在电网故障条件下作为独立电源微网运行的可行性。

  全业务应用更广泛

  10月30日,在220千伏袍兴变电站智能巡检机器人正通过红外测温、可见光拍摄等方式采集数据,并对数据进行深度分析。目前,绍兴供电公司共有变电站智能巡检机器人115台。此前,巡检机器人的信息数据都汇集在专用网络中,在数据传输、任务设置等环节,存在无线通信链路安全隐患。

  针对这一问题,绍兴供电公司利用量子密钥为主站和终端间无线传输的数据信息加密,增强了数据传输的安全性,并利用新型物联网量子网关,实现信息的高带宽快速接入和交互。

  在此基础上,绍兴供电公司进一步与技术供应商合作,实现量子加密设备的小型化。“我们最初采用的智能开关体积和功耗较大,开关厂家为此特意定制了开关的二次终端箱。目前,我们已研制出量子芯片内嵌式终端,整体功耗明显下降,且体积压缩近50%。”胡泳介绍。

  此前,绍兴电网超过4000个智能开关由于信息安全方面的考虑,仅能用于故障定位,分合操作仍需人工执行。经过量子化改造后,智能开关具备遥控和馈线自动化功能,将在配网故障处置中发挥更大作用。

  目前,绍兴供电公司已完成无人机、电缆在线监测、移动机器人、分布式光伏、智能开关等9类设备全业务的量子化改造和实际验证,覆盖营销、配网、调控等各个专业。

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