智能电网的发展现状以及相关 控制技术的应用

李建军

国网洪洞县供电公司 山西省临汾市 041600

摘 要：21世纪，智能电网已成为全球电力工业发展领域的核心内容，引领电网发展方向。它促进可再生能源发展、实现节能减排，属于新型电力技术，具有经济性、可靠性等特点，被广泛应用到全球先进国家电网建设中。随着电力电子、计算机、电子通信等技术不断发展，智能电网将成为电力工业重要发展方向。文章主要阐述智能电网的概念，介绍智能电网所包含的组成机构，分析智能电网关键技术，勾勒未来智能电网的技术框架。

关键词： 智能电网；组成结构；技术；现状；发展

0 引言

智能电网是以物理电网为基础(我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与电网高度集成而形成的新型电网,开启电网行业发展的新时代[1]。它具有安全可靠，经济稳定的特性，同时减少对环境的污染，提升供电安全与可靠性，减少电能损耗等。为此，需要全面而客观地分析我国智能电网技术现状，采取可行的措施加以优化完善，促使智能电网不断向前发展，成为世界电网发展的新趋势。

1 智能电网的含义

智能电网是一个全新的、智能的电力生产传输管理系统。智能电网可以在最短的时间内监控和协调电力的工作，通过数据的实时上传了解和计算电力的供给，优化电力负荷的分配，使各个方面的电力设备高效协同运行。

2 智能电网的组成结构

智能电网主要由4部分组成:1)高级测控体系;2)高级配电运行(Advanced Distribution Operation，ADO);3)高级输电运行(Advanced Transmission Operation，ATO);4)高级资产管理(Advanced Asset Manage-ment，AAM)[2]。

高级测控体系(AMI)主要功能是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行。AMI是许多技术和应用集成的解决方案，主要包括:智能电表、通信网络、计量数据管理系统(MDMS)、用户室内网(HAN)。

高级配电运行(ADO)的技术组成和主要功能有:1)高级配电自动化;2)高级保护与控制;3)配电网快速仿真与模拟;4)新型电力电子装置;5)DER运行;6)AC/DC微网运行;7)带有高级传感器的运行管理系统。

高级输电运行(ATO)强调阻塞管理和降低大规模停运的风险，其技术组成和功能如下:1)变电站自动化;2)输电的地理信息系统;3)广域测控系统;4)高速信息处理;5)高级保护与控制;6)模拟、仿真和可视化工具;7)高级的输电网络元件;8)先进的区域电网运行。

高级资产管理(AAM)需要在系统中装设大量可以提供系统参数和设备(即资产)运行状况的高级传感器，通过优化资产使用的运行、规划输配电网、基于条件的维修、工程设计与建造、顾客服务、工作与资源管理、模拟与仿真等七个流程实现。

3 智能电网关键技术的应用现状

3.1 测控

测控设备和通信设备相辅相成，前者侧重于实时、准确地测量和就地处理各种电气量和非电气量，后者侧重于实现高速、大容量的实时动态信息交互[3]。

3.2 通讯系统

智能电网系统必须要实时监测分析当前系统状态，识别故障早期征兆并做出准确的预测，及时作出相应处置，整合集成资产管理以及电网生产运行平台，为电网的建设、运维、规划提供信息服务。

3.3 智能调度及防护系统

在智能电网必须以调度技术为核心，提升中心控制系统对全部电网的有效控制能力，整合、分配电网资源，为实现高效、规范的管理、调度电网系统奠定了坚实的基础。实现调度智能化要对新能源、分布式能源、微网、储能等并网运行控制技术和需求侧响应模型深入研究，建立起先进、安全、可靠的智能调度体系，协同电力系统保护和控制、紧急控制系统、解列控制系统、区域稳定控制系统、恢复控制系统等的综合防御体系，实现预防大面积连锁性的故障。

3.4 特高压输电与智能线路

1000千伏及以上交流或±800千伏直流输电称为特高压输电，我国目前已建成“三横三纵”特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程，初步建成世界一流的坚强电网。到2020年，国家电网将完成“五纵五横一环网”特高压交流，以及27回特高压直流的建设。在智能线路的基础设施方面，HVDC、特高压、高温超导以及FACTS等技术将会投入使用，从而能让电路获取较高的输电电容，提升电能质量。

3.5 电能储存

电能的生产离不开各种能源的开采和生产，在能源转换的过程中具备广泛的节能空间，这也是智能电网在电力行业应用的重要原因。在电力的分布中包含发电和能量储存两大内容，目前应用最为广泛的就是分布型电源，有效的利用能源来保障供电的安全性，在某种程度上更有利于大气环境的保护。智能电网的建设也面临着恶劣的地质环境和长距离的制约，这也是目前智能电网普及工作中的难点。

3.6 智能电网需求侧管理

需求侧管理是指通过采取有效措施,引导电力用户优化用电方式,提高终端用电效率,优化资源配置,改善和保护环境,实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动的总称。需求侧管理的2个基本目标是:①通过推行高效设备改造或节能建筑减少总能源的使用;②通过改变用电方式进行负荷整型,移峰填谷。

3.6.1 能效项目

能效项目是指电力公司采取经济、政策手段,鼓励用户采用先进技术、先进工艺、先进设备提高用电效率,减少电力电量消耗而进行的活动。中国目前各地区开展的能效电厂项目就是典型的能效项目。

3.6.2 节省能源

节省能源是指通过行政措施或媒体宣传,使用户改变传统的工作、生活习惯模式,以达到降低能耗的目的。相比较于能效项目,它的典型特点是不需要资金和人员支持,只需要通过行政措施或媒体在全社会形成一种节能环保的风气。

3.6.3 需求响应

需求响应项目[4]往往与电力市场化相关,是指电力用户根据价格信号或通过激励,改变自己固有习惯(wonted)用电模式的行为。需求响应项目的执行效果和收益直接与电力市场的开放程度相关,需要有系统性的双向通信、传感和测量技术支持,由于引入了市场的调节机制,其节能、负荷整型效果是最好的。

3.7 继电保护系统

随着电网朝向智能化发展，继电保护系统也开始使用先进的信息化技术和数字化技术，更好地对智能电网起到保护作用。和传统电网中最大的差异就是即使电网处于无人操作的情形，继电保护系统仍能就电网出现的故障进行及时的识别，并且及时将故障进行隔离，对电网进行修复。它能够做好将整个电网的信息和数据的共享，便于智能电网能够有效控制电网的不同设备，出现故障可以同时发出连跳指令与设备之间断开关联的指令，不会使电网出现大面积的电力障碍[5]。

4 智能电网未来的发展趋势

4.1 坚固、稳定的网络结构

根据我国现阶段的能源分布现状来说，能源的调配和电力的输送都迫切要求提高电能输送质效、降低成本、环境友好，智能电网是将来电力行业发展的必然趋势。

4.2 先进的通信系统

电力企业的资源分配和运行平台管理都离不开智能电网的调控，因此在引用通信系统的同时，也应该加强智能电网的安全性和实用性。

4.3 智能管理

智能电网能够快速对收集到的信息进行整合和处理，将原有的电网模式与通信系统结合，使用通信系统为电力的调控与分配进行服务，进行实时运行管理。

4.4 快速仿真的决策技术

快速仿真系统与模拟系统包括自愈系统、风险评估以及高级软件系统，为智能电网提供预测和技术支持，改善电网安全性、稳定性以及运行的效率。

4.5 知识性综合决策支持

智能电网系统将面临更加复杂、指数性增长的数据，如何从大量的信息中获取、分享、管理、发布和利用知识资源，进而实现宽领域、多层次的知识资源共享型的智能电网知识管理系统，这是未来最大难题，必须实现电力流、业务流、信息流的融合，实现基于知识的智能电网运行与控制。

5 结束语

伴随中国经济社会的转型，电网建设与发展也应该与时俱进，智能电网将会是未来电力发展的必然趋势。智能电网建设将会面临更多难题，涉及电网企业整个业务流程和管理模式，业务变革和管理变革要先行，深入探讨和研究相关政策和发展战略，立足我国现阶段智能电网现状，促进智能电网在未来社会经济发展中发挥更大作用。下一代智能电网是信息化与传统工业化融合的崭新产物，在全球资源逐渐稀缺的今天，必将带来一场令人欣喜的革命。

参 考 文 献

[1]余东明．对智能电网技术现状与发展趋势探讨［J］．科技视界．2013，6(08)：117-119.

[2]余贻鑫．面向21世纪的智能配电网［J］．南方电网技术研究．2006，2(6)：13－16．

[3]林宇锋，钟金，吴复立．智能电网技术体系探讨［J］．电网技术．2009，33(12)：8－14．

[4]李扬, 王蓓蓓, 宋宏坤.需求响应及其应用.电力需求侧管理．2005，6(5)：13-18.

[5]王志强．面向智能电网的继电保护系统重构[J].中小企业管理与科技 上旬刊．2014，11：173-174.

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