智能电网核心技术的探讨

智能电网核心技术的探讨

王 原 米肇丰 王丽媛 马晓博 张迎亭

国网天津城南供电公司 天津 300210

【摘要】未来的电网是能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电能供应。发展智能电网，有助于提高能源利用效率，减小环境污染，促进节能减排，实现可持续发展；同时能够保证供电的安全性与可靠性，降低输电网的电能损失，减少用户的电费支出。可见，智能电网是国民经济和电力工业技术发展的必然结果。

通过对智能电网相关资料的学习，本文就智能电网的核心技术做以探讨。

【关键词】智能电网 核心技术

1引言

随着市场化改革推进，数字经济发展，气候变化加剧，环境监管要求日趋严格以及各国能源政策的调整，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。为此人们提出了智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。

智能电网就是把最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合，形成一个新型电网，实现电力系统的智能化。智能电网可以提高能源效率，减少对环境的影响，提高供电的安全性和可靠性，减少输电网的电能损耗。

通过对智能电网的学习，归纳其核心技术如下几点：

2通信技术

实现智能电网的基础是建立高速、双向、实时、集成的通信系统。因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样接入到用户，这样就形成了紧密联系的电网和通信两张网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。

高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。

高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征-----自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。

在这一技术领域主要有2个方面的技术要点，一是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网各元件之间能够进行网络化的通信；二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备以及应用系统之间实现无缝的通信，即信息在这些设备和系统之间能够得到完全的识别，实现设备和设备之间，设备和系统之间、系统和系统之间的相互操作功能。这就需要电力公司、设备制造部门厂家以及标准制定机构通力合作，才能实现通信系统的互联互通。

3测量技术

参数测量技术是智能电网基本的组成部分。用先进的参数测量技术获得数据，并将其转换成相关信息，以供智能电网的各个方面使用。用其评估电网设备的健康状况和电网的完整性、进行表计的读取、输入营销领域、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。

未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是能使电力公司和用户进行双向通信的智能固态表计。

对于电力公司来说，参数测量技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持，包括功率因数、电能质量、相位关系、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所有。

4设备技术

智能电网需要应用系统先进的设备技术，极大地提高输、配电系统的性能。未来的智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。

未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备，来提高电网输送容量和可靠性。配网系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。

5控制技术

先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法，这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法，并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件（参数测量技术），提供及时和适当的相应（集成通信技术；先进设备技术）并且对任何事件进行快速的诊断（先进决策技术）。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。

未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在“秒”一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其他软件。

5.1收集数据和检查电网元件

5.2分析数据

5.3诊断和解决问题

5.4执行自动控制的命令

5.5为运行人员提供信息和决策

6支持技术

决策支持技术将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员一目了然的克理解的信息，因此动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术用来帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题。

在许多情况下，系统运行人员做出决策的实践从小时缩短到分钟，甚至到秒，这样智能电网需要一个广阔的、无缝的、实时的应用系统、工具和培训，以使电网运行人员和管理者能够快速的做出决策。

6.1可视化

决策支持技术利用大量的数据并将其裁剪成格式化的、时间段和按技术分类的最关键的数据给电网运行人员，可视化技术将这些数据展示位运行人员可以迅速掌握的可视的格式，以便运行人员分析和决策。

6.2决策支持

决策支持技术确定了现有的、正在发展的以及预测的问题，提高决策支持的分析，并展示系统运行人员需呀的各种情况、多种的选择以及每一种选择成果和识别的可能性。

6.3调度员培训

利用决策支持技术工具以及行业内认证的软件的动态仿真器将显著的提高系统调度员的技能和水平。

6.4用户决策

需求响应系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使用户能够决定如何以及何时购买、储存或生产电能。

6.5提高运行效率

当决策支持技术与现有的资产管理过程集成后，管理者和用户就能够提高电网运行、维修和规划的效率和有效性。

结束语：

智能电网是对电网未来发展的一种愿景，即以包括发电、输电、配电、储能和用电的电力系统为对象，应用数字信息技术和自动控制技术，实现从发电到用电所有环节信息的双向交流，系统地优化电力的生产、输送和使用。

参考文献

【1】刘振亚.智能电网技术.北京：中国电力出版社，2010.

【2】刘振亚.智能电网知识问答.北京：中国电力出版社，2010.

【3】国家电力调控中心.电网调控运行人员实用手册.北京：中国电力出版社，2013.

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