2024新型并网主体主动接入配电系统的配用电安全管控技术研究报告

武汉大学 WUHANUNIVERSITY 新型并网主体主动接入配电系统的配用电安全管控技术 王波武汉大学 2024年6月1日 n 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 目录 CONTENT 研究背景及关键问题配网侧安全一主动感知 设备本体安全一多物理场成像 四用户侧安全风险一平面立体全息 五结语 2 配电系统的新形态 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 高渗透分布式资源并网巨量分布式柔性负荷适应终端能源电力转型发展的存在瓶颈接入要求高配套机制政策相对滞后 分布式资源接入需求快速增长 丰 柔性负荷主体突破亿量级 规划、管理模式驱需调整 配电网承载力不足 + 多时标、离散连续混合特征复杂 市场化机制尚不完善 个 配电网由电能配送网络演化为分布式资源高渗透接入、柔性负荷参与互动的新型局域电力系统 3 分布式资源及柔性负荷接入带来的安全问题，一一以分布式光伏反送电为例"Cn 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 配电域客户域 10kV环网箱 出线开关分界开关 智能换相开关 低压 无功补偿装面 - 用户表箱 微电网综合能源系统 变压器 10KV/380V 智能断路器分布式电源充电站（柱） 用户侧反送电 丰①网侧安全稳定问题·Q②设备本体安全问题③涉电检修安全问题 现有规定并网点电压限额在工频耐涉网保防孤岛保 单户户均配变容量85%-110%额定电压压护护 并网！已超 容量 户均用电负荷相关试验未严格开展，部分设备“ 带病接网 并网点反送电风险直接威胁检修人 电压越限、反向重过载问题出设备烧毁等突出身安全 4 分布式资源及柔性负荷接入带来的安全问题一一以分布式光伏反送电为例 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 网侧涉网安全问题一一调峰压力大 为保证分布式光伏的全额消纳 ①峰峰誉加带来显著冲击 火电机组出力集中式新能源以北京为例压至最低全停 电动汽车充电与负荷晚高峰时段 国网山东电力高度重赞 2022年正月午间负荷低谷时段，集中式新能 持续3小时左 右的尖峰负荷 占全市用 预计2025年，充电负荷峰值达到288万电 源和10干伏及以上光伏全部停运调峰、火电机组千瓦负荷高峰10 深度调峰，才基本满足电力平衡需求。 的% 负荷“峰上加峰”现象将更加严重 5 分布式资源及柔性负荷接入带来的安全问题-一以分布式光伏反送电为例on 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 设备本体安全问题 设备反向重过载 单户 户均配变容量 低压光伏户均装机容量30.5千瓦 并网容量 已远超2023年户均配变容量3.4千伏安 户均用电负荷户均用电负荷仅 1.1千瓦 山东、河南、浙江、江苏、安徽、 河北等六家省份 发生台区反向重/过载1.7万台 近年来累计烧毁配变1180台 国家电网公司设备部《现代智慧配电网建设思路与关键技术思考》，2023-11 6 分布式资源及柔性负荷接入带来的安全问题一一以分布式光伏反送电为例 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 设备本体安全问题 设备电压双向越限 《光伏发电系统接入配网技术规定》（GB/T29319-2012) 并网点电压限额在85%-110%额定电压 缺乏有效监管，为追求利益最大化 调高260~290伏 周边过电压 出口电压限值烧损用电设备 国家电网公司设备部《现代智慧配电网建设思路与关键技术思考》，2023-11 7 分布式资源及柔性负荷接入带来的安全问题一一以分布式光伏反送电为例 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 用户侧涉电人身安全问题 检修安全风险高 62 70 工频耐压涉网保护防孤岛保护60 53 起数死亡人数 相关试验未严格开展，部分设备“带病接网 504344 3940 38 3738 4035 32 30 30 居民触电安全事故统计：20 据国家统计局数据显示我国因触电而造成的死亡10 人数年均超过8000人。0 2017年2018年2019年2020年2021年2022年 2017-2022年电力安全事故统计 并网点反送电风险直接威胁检修人身安全国家电网公司设备部《现代智慧配电网建设思路与关键技术思考》，2023-11 8 分布式资源及柔性负荷安全管控的指导意见 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 如何适应“源网荷储”协调互动的新型电力系统多主体，多诱因下的生产安全？ 国家能源局文件 组织开展电化学储能 国化发表全【2018】35号虚拟电厂、分布式光伏 国家能源局关于印发《电力安全生产行动计划等新型并网主体涉网安 （2018-2020年））的通知 全研究，加强“源网荷储” 经信委（二作委）会国电力安全生广费员会#成员单价：安全共治，推进非常规 不新关外全国电力发全产水平，保际务力来航安全建实路行和地为可新保医，依委中华人限共和民安全生产法）（中华人民共衣 序定等文 电力系统安全风险管控重点任务落实 新型并网主体接入带来的安全问题一一难点在哪？ 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 分布式资源及柔性负荷的接入地点随机、接入时间不确定 分布式资源及柔性负荷等都是网外资源，具有强随机不可控性 网外资源设备数据获取困难、跨域调控 新型并网主体都是跨域“网外设备”自前安全管控技术手段够吗？如何无感主动式安全管控？ 10 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 目录 ONTENT 研究背景及关键问题配网侧安全一主动感知 设备本体安全一多物理场成像 四用户侧安全风险一平面立体全息 五结语 11 新型并网主体能否像电子设备上网一样即插即用？ 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 互联网OSI七层、TCP/IP五层模型配用电数据模型的“结构映射 此三层在TCP/IP组中是一个应用层 应用层 四层应用层 针对特定应用的协设（如，电子邮件协议E-mBil、远程登录协议 充电桩并网、分布式电源发送电、综合能源协同、 配网故障检修. (、HTTP、SSH、FTP协议 applicationlayer SSH.文件传输协议FTP、网络清求热✯HTTP 表示层设备固有的据格式与网络标准数据格式之间的转换（接受不同语义层面向业务的语义解析 的信息，加文字流，图像、声音等 presentationlayer 会话层负责建立和断开通倡连接，以及数据的分制等数据想关的管理。（何时述立连接？问时斯开注接？以及保持多久的 会话层模型注册、会话、注销 sessionlayor 有了MAC地和P拍止，我们还需要一个客款，走 TCP、UDP协议 传输层到供境个重广（进程）使用（比加是个即天还是货 我就科“端口“传输层”的功能，就是建立“端口划端MQTT注册报文、服务接口. MAC地址+IP地址+端口号 transportlayer 比之下，“网络层“的功能是建立“主机到主机“的适们和增口，我们就能实现望库之间的交流。 ③IP协议网络层 引进一会新的地址，使得我们能够区分不同的计算勇千同 统一物模型模型发现、互译、兼容、映时 MAC地址+IP地址 networklayer 一个子网络。这赛地址就叫微网络地址"（IP地址）。 4以太网 数据链路层单纯的0和1没有任何意义必须规定解读方式：多少个电信号算 的上方，确定了0和1的分组方式 dutalinkioyer一组？每个俱号位有间蕊义？这就地“接言“的功能，它在“实体层独立物模型101、103、104、IEC6185090-X、IEC6180 8-X、SG-CIM、GB/T27000.... 的电编号 线路、无线电、光纤物理展把电脑连接起来的物理手段，可以用光缆、电镜，双绞续、无续电MAC地址（网卡圈有）phsicatlayer波等方式，它主要规定了网络的一业电气特性，作用是负资传送0和1 源、网、荷、储物理实体 物理实体台区融合终端、低压智能开关.… :12 关键技术2-新型并网主体协议互译技术（自注册） 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 随机并网主体协议怎么最小调试量的转换（互译）？并网主体如何边-端注册、登记随机新型并网 传输、校验（自注册）？主体即插即用 目标：实现配电网中海量随机新从信息流角度出发，智能解析异构 难点：不固定的模型协议怎么解析 型并网主体的可观，保障系统“接 得住” 碎片化的数据模型，并提取自描述注册序列是较为合适路线 注册序列怎么一致性校验？ 边绿侧媒大模型轻量化压方法 发起注册注册报文包括：终端ID、文件版本号、文件修改版本号、稀喷化）（示像模型） 井登录文件特征码以及终端IP。（客存值能精量虚化） 智能融合终端与注册设备之间建立注册通道，注册设备作 建立注册为客户端，智能融合终端作为服务端。 子擦型 通道客模恋数多模态大模型 配置链接通道后，智能融合终端向注册设备主动召唤模型（电气车场码器） 链接传输文件，并通过HPLC、微功率无线等通道下装至注册设备。 报文 大语言模型 →进行文件格式及内容校验，通过则自动加载并复位链路低秩分解冻结 校验注册失败则记录失败原因，待延时重新发起注册连接，对已注册 接入设备进行一致性校验，不一致则等待配置确认，一致则注册 过程完成，完成终端接入。匹配芋习对比学习 并网设备自注册过程及轻量化互译技术路线 14 关键技术3-配用电跨域业务语义解析技术 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 配电域和用电域的具体业务源-网一荷一储多场克业务如何自动化生成？智慧化互操作 从信息物理融合角度出发，“真正”梳 目标：实现配电网中多业务主体理配用电业务场景步聚流程和业务资难点：业务流程如何通用化语义理 的协同可控，保障系统“管得好”源，理解业务流程的数据语义，交又解？业务流程如何贯通？ 应用数字化技术是较为合适路线 样产而向配用电跨试封识的文解坛更卫场景描述业务需求贯通 2023年6月30日／ 充电桩报装并网申请下周三武汉大学电气学武汉大学工学部专变#1/ 院门口安装慢充武汉大学电气学院！ 充电桩井网 2023年6月24日／ 用户投诉用电问题 今天下午至榜晚武汉大学工武汉大学工学部专变#1！ 学部三教临时停电武汉大学电气学院/ 临时停电 m配电设备故障诊断 2#配电变压器综合监控模块2#配电变压器！ 损坏 综合监测模块！ 损坏 15 关键技术4-配用电端-边/边-边协同技术及智能终端 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 能终端？ 从云-边协同如何分层分群边-边/边-边？如何研发自主可控具备软件定义能力的智智慧化互操作 目标：实现配用电跨域的资源共从终端智能化芯片化角度出发，软难点：边边如何互连互通？如何真 享和业务功能灵活部署，保障系硬件资源协同挖掘，业务功能IP核 正自主国产？ 统“管得好” 化，是较为合适路线 配电云平台 4G/5G/光纤 台区 边边边交互监控络药 高速高教波通信 端国重版台区智能终端采用全国产芯片的核心板 会站分段开关环网箱 配电侧用户侧采用国产CPU、自主内核操作系统的台区智能终端 16 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 目录 ONTENT 研究背景及关键问题配网侧安全一主动感知 设备本体安全一多物理场成像 四用户侧安全风险一平面立体全息 五结语 17 新型并网主体本体能否非接触式进行不可见安全隐患辨识？ 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 产成像方票优化基于量阵列映射的声光热多物理场融合成像技术 安全风险发生时： 基于时序声依压的像至 高指度缺陷定位方据 视觉方式检基于影像解译的电力设备内部风险定位及智识别技术 集成式边好 1包含 测效果有限成你书置 外部声（可过热快陷 听声/超声） 红外热成俊图 光（可见光）电缆久快陷模型的边锈移恤 红外热感你模组面向用电设备风险检查的多物理场风险解译及预警装置研制 热、电、磁等物 理场发生变化品微电热 可必光成保模纠 设备缺防格测装置研发流程牌形成装宵 用电设备安全险惠采集装置多物理场成像多源图像分析及工持智能装备制 声-光-热多物理场融合的全息成像 18 关键技术1--高性能传感技术 武汉大学 WUHANUNIVERSITY 大规模、多类型数据采集装置 智能电表读数 设备