試探面向智能電網(wǎng)的智能電力設(shè)備技術(shù)與應(yīng)用

摘 要：智能電力設(shè)備技術(shù)是在模塊設(shè)計的背景下，為滿足智能電網(wǎng)對電量數(shù)據(jù)存儲和傳說安全可靠的需要，廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的一種=技術(shù)，為此本文對智能電網(wǎng)和智能電力=設(shè)計技術(shù)的相應(yīng)要求進(jìn)行了闡述，并對其設(shè)計及實現(xiàn)進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 智能電力設(shè)備技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0136-01

配電網(wǎng)智能化已經(jīng)成為我國電網(wǎng)建設(shè)的重點，伴隨低碳經(jīng)濟的不斷深入和可持續(xù)發(fā)展的總戰(zhàn)略要求，電力工業(yè)也必然會從經(jīng)濟、環(huán)保、科學(xué)的軌道上快速邁進(jìn)，而配電網(wǎng)“智能”便是最鮮明的特征之一。因此，在供電安全和低碳節(jié)能的大趨勢下，有必要對智能電力設(shè)備技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以提高智能電網(wǎng)的智能化監(jiān)控管理水平，進(jìn)而為確保智能電網(wǎng)的安全可靠運行奠定堅實基礎(chǔ)。

1 基于智能電網(wǎng)特點的智能電力設(shè)備技術(shù)要求

智能型電網(wǎng)的智能化特征十分明顯，具體表現(xiàn)在以下幾方面：（1）智能電網(wǎng)的運行安全有了較好保障，因為其主要功能即保證電網(wǎng)穩(wěn)定可靠，以及抵御攻擊的自愈功能；（2）智能電網(wǎng)兼容和集成特征明顯，其發(fā)電資源可兼容，其信息系統(tǒng)采用集成方式；（3）智能電網(wǎng)實現(xiàn)了用戶的交互式，以及電腦質(zhì)量的高度優(yōu)化，同時，其還對電力市場的協(xié)同功效也不言而喻，為供電企業(yè)在很大程度上節(jié)約了資本支出，提高了供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

在上述智能電網(wǎng)特征中，最為重要的莫過于其自愈功能，其好壞程度直接影響電網(wǎng)智能化程度的深淺。要確保電網(wǎng)的自愈功能實現(xiàn)，先進(jìn)的控制技術(shù)是前提，而要確保控制技術(shù)的有效實現(xiàn)，IED等智能電力設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用便成為了最初也是最重要的基礎(chǔ)條件，加之智能電網(wǎng)其他標(biāo)志性功能的實現(xiàn)，要有效確保這些功能可正常進(jìn)行，就必須在配電網(wǎng)底層設(shè)置覆蓋率高的“配電網(wǎng)控制節(jié)點”。

總之，在智能電網(wǎng)背景下，IED設(shè)備是其基礎(chǔ)和前提，而與之密切相關(guān)的智能電力設(shè)備技術(shù)主要內(nèi)容如下：（1）其必須包括量測、傳感的可觀測技術(shù)；（2）其必須對觀測狀態(tài)進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制；（3）其必須實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的提升，并采用嵌入式自主處理技術(shù)；（4）其必須具有明顯的自適應(yīng)和自愈功能。IED設(shè)備利用新興傳感和測量技術(shù)將電網(wǎng)實時信息通過各類集成通信（光纖、無線、電力載波寬帶等）與控制技術(shù)、決策支持進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并能準(zhǔn)確執(zhí)行上層信息。

2 智能電力設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 設(shè)備硬件

智能電力設(shè)備使用的是全不銹鋼機箱，采用模塊化的系統(tǒng)設(shè)計，機架內(nèi)緊密集成者控制模塊、通信模塊、電源模塊幾部分。為更好地了解智能電力設(shè)備技術(shù)，本文對控制系統(tǒng)和軟件實現(xiàn)的方法分別進(jìn)行了闡述。

（1）控制系統(tǒng)。

智能電力設(shè)備的控制系統(tǒng)模塊主要負(fù)責(zé)開關(guān)控制，以及對故障電流進(jìn)行監(jiān)測和測量，然后根據(jù)所采集到的電流和電壓數(shù)值，計算其相應(yīng)的參數(shù)。在對執(zhí)行設(shè)備控制時，需要對相關(guān)的狀態(tài)信號進(jìn)行采集，比如開關(guān)的狀態(tài)、接地刀閘的狀態(tài)等等，應(yīng)注意的是，一切DI量必須都采取光電隔離措施。智能電力中的IED設(shè)備負(fù)責(zé)①接收、執(zhí)行，以及遙控復(fù)歸指令，其包括本地和遠(yuǎn)端的閉鎖和切換控制功能；②實現(xiàn)開關(guān)實時操控，在輸入、輸出的回路中使用安全而嚴(yán)密的防護(hù)措施，以實現(xiàn)防干擾、防誤動的目的，確保模塊的穩(wěn)定系和安全性；③交流失電時，智能電力設(shè)備應(yīng)具備對開關(guān)實施3次以上分合操作功能，同時具備對輸出短路、過熱、過壓等情況實施保護(hù)的功能；④遙控模塊采取三級遙控模式，即遙控對象的預(yù)置、返校及執(zhí)行3個級別；⑤當(dāng)設(shè)備的單模塊或單插件發(fā)生故障時，其不會對其它模塊的正常運行造成影響，同時其要具有可熱插拔，可在線擴充的功能。

電壓采集通過電壓測量模塊接入供電電源來獲取，可測量50 Hz或60 Hz的單相或三相電壓，它基于基波成分測量。剩余電壓的測量取三相電壓的內(nèi)部和。頻率基于單相測量電壓RMS。功率是基于線電壓U21和U32以及相電流I1和I3得出。采用2個瓦特計方式測量三相三線線路的有功和無功功率。有功和無功電能基于基波成分的測量，可分別計算2個方向的累積電能，當(dāng)電源故障時，保留累積值。

（2）軟件的實現(xiàn)。

軟件的實現(xiàn)是通過內(nèi)嵌的WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器，將數(shù)據(jù)以HT-ML的格式予以顯示的過程，它是重要狀態(tài)量變位信息得以快速主動上報，以及時間記錄，故障識別的渠道和保證。其主要顯示畫面包括以下幾部分內(nèi)容：①監(jiān)視畫面，其包含所有狀態(tài)量，以及測量值；②控制畫面，其對斷路器（開關(guān)）的“開”或“合”命令予以控制和命令計數(shù)；③診斷畫面，及對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲或讀取并予以存檔；④維護(hù)畫面，包括軟件升級，參數(shù)下載等；⑤參數(shù)畫面，即包括通信配置參數(shù)，規(guī)約協(xié)議參數(shù)，以及測量值和檢測參數(shù)等。

2.2 智能電力設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）實時數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù)。

實時數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù)是針對全電量而言，其是由相電流、相（線）電壓、頻率、功率（有功/無功/視在）、功率因數(shù)、電能（有功/無功）等及部分組成。其過程即將電流和電壓二次信號進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，在得出正確一次值的同時對故障電流的發(fā)生予以監(jiān)控，在根據(jù)電流電壓的向量計算，計算其它相應(yīng)的電力參數(shù)。

（2）執(zhí)行設(shè)備控制技術(shù)。

執(zhí)行設(shè)備即對智能電網(wǎng)中的中、高壓開關(guān)進(jìn)行“開”或“合”操作的一次設(shè)備。實踐中，工作人員通過對其靈活而有效的控制，以確保智能電網(wǎng)自愈性和自適應(yīng)性功能的實現(xiàn)。

（3）數(shù)據(jù)存儲、交換及信息安全技術(shù)。

由上述可知，智能電網(wǎng)對智能電力設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲、交換及信息安全都提出了較高的要求。因此，IED智能電力設(shè)備必須滿足重要參數(shù)的失電保存，關(guān)鍵數(shù)據(jù)或狀態(tài)的快速上報，以及饋線短路故障或事件SOE的快速反應(yīng)處理功能。

（4）多通信接口技術(shù)。

現(xiàn)今，智能電力設(shè)備的通信接口越來越多樣化，能夠滿足外部環(huán)境的需要。主要包括以下幾種：①RS-232、RS-485及以太網(wǎng)通信接口都是現(xiàn)在比較常見的接口；②對于使用公網(wǎng)通信的終端設(shè)備而言，則需要客戶根據(jù)實際情況，具體問題具體分析，進(jìn)行合理配置，比如配置GPRS或CDMA等通信模塊；③對于使用光纖、載波等通信方式的監(jiān)控系統(tǒng)，則必須根據(jù)光纖、載波的頻率，配備相對應(yīng)的通信設(shè)備。

3 結(jié)語

綜上所述，智能電網(wǎng)的建設(shè)是電力系統(tǒng)的一次重要變革，是電網(wǎng)未來的發(fā)展方向。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)和相關(guān)研究的深入，為確保智能電網(wǎng)運行的安全和可靠，對智能電力設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用還須不斷探索。

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