智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)分析

王鵬

摘 要：智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的快速、高效、安全運(yùn)行具有巨大的影響作用。因此，該文以智能電網(wǎng)為研究對(duì)象，以其建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)為研究目標(biāo)。首先，對(duì)智能電網(wǎng)的基本內(nèi)涵和特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹；其次，重點(diǎn)對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和研究。研究發(fā)現(xiàn)：智能電網(wǎng)通信技術(shù)、先進(jìn)的傳感與測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的控制技術(shù)以及先進(jìn)的電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)都起著關(guān)鍵性的作用，希望通過(guò)該研究能夠?yàn)槲覈?guó)電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 建設(shè) 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0033-02

作為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚囊环N能源，電能不僅是支撐全國(guó)人民生活、學(xué)習(xí)以及工作所需要的能源，而且還對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用。因此，在全球能源不斷衰減的背景下，智能電網(wǎng)得到了空前關(guān)注。另外，由于我國(guó)人口基數(shù)大，對(duì)電能的需求十分緊迫，所以當(dāng)前我國(guó)面臨的一項(xiàng)重大議題就是進(jìn)一步提高電網(wǎng)的可靠性，而探究智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)就成為這一議題的重要環(huán)節(jié)。

1 智能電網(wǎng)概述

所謂智能電網(wǎng)，其指的利用先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)的完全自動(dòng)化，使得電力系統(tǒng)的整體性能得到有效改善和提升，并且能夠有效保證電流從電廠到用戶(hù)端之間的雙向流動(dòng)，此外通過(guò)該電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控每一個(gè)用戶(hù)和節(jié)點(diǎn)的目的。基于現(xiàn)代輸配電網(wǎng)，智能電網(wǎng)是在高速集成的雙向通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行建立的，其在建設(shè)過(guò)程中主要應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、傳感和測(cè)量、自動(dòng)化控制、電網(wǎng)設(shè)備以及智能決策等技術(shù)。另外，智能電網(wǎng)利用實(shí)時(shí)全景信息技術(shù)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)了與用戶(hù)的良好互動(dòng)，同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)災(zāi)變的防護(hù)能力，最終使得電網(wǎng)運(yùn)行具備較高的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及高效性。

智能電網(wǎng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）智能電網(wǎng)具有自愈功能，其對(duì)電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行具有直接影響，這同時(shí)也是它的一個(gè)顯著特征。所謂自愈功能，指的就是對(duì)于電網(wǎng)損害來(lái)說(shuō)，智能電網(wǎng)能夠在不用人為或者少量人為干預(yù)的情況下，隔離那些存在問(wèn)題的元器件，盡可能地減少其對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行的影響，并使電力網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常運(yùn)行。另外，智能電網(wǎng)還不能夠通過(guò)連續(xù)評(píng)估自測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力元器件以及局部網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)和分析。（2）智能電網(wǎng)具有兼容特性，能夠接入可再生能源，例如，風(fēng)力發(fā)電以及太陽(yáng)能發(fā)電等，能夠容納不同類(lèi)型電源，適應(yīng)微電網(wǎng)和分布式發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行，滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化的用電需求。（3）智能電網(wǎng)具有交互特性，其將用戶(hù)作為電力系統(tǒng)的組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶(hù)設(shè)備和行為的高效互動(dòng)，促進(jìn)用戶(hù)發(fā)揮積極作用，最終獲得經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多方面的效益。（4）智能電網(wǎng)具有較強(qiáng)的協(xié)調(diào)性，其能夠與批發(fā)電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，從而能夠根據(jù)市場(chǎng)需求來(lái)調(diào)整電力系統(tǒng)的規(guī)劃，促進(jìn)電力運(yùn)行以及管理水平的提升，進(jìn)而提高電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)效率。（5）智能電網(wǎng)的高效性和優(yōu)質(zhì)性。應(yīng)用先進(jìn)的信息和監(jiān)控技術(shù)，智能電網(wǎng)使得設(shè)備和資源的使用效率得以?xún)?yōu)化，而整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和運(yùn)行也隨之得到進(jìn)一步優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)成本的有效降低以及資產(chǎn)利用效率的提升。（6）智能電網(wǎng)的集成特性。智能電網(wǎng)采用統(tǒng)一的平臺(tái)和模型來(lái)進(jìn)行管理和運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了管理上的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化以及精細(xì)化。

2 智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 智能電網(wǎng)通信技術(shù)

作為建設(shè)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，通信技術(shù)支撐著電網(wǎng)的通信系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行具有關(guān)鍵影響作用。智能電網(wǎng)如果失去通信技術(shù)，那么就無(wú)法直接獲取有效數(shù)據(jù)，從而無(wú)法保證電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。智能電網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)電網(wǎng)更加廣泛地應(yīng)用到千家萬(wàn)戶(hù)中去，并有利于構(gòu)建與用戶(hù)之間的動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)信息的基礎(chǔ)設(shè)施。另外，智能電網(wǎng)通信技術(shù)采用高速、集成、兼容的開(kāi)放式通信網(wǎng)架，能夠?qū)?shí)時(shí)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而為智能電網(wǎng)的控制中心、控制裝置等提供安全網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)?？傊?，通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠有效提升電力資產(chǎn)的利用率以及供電的可靠性，從而確保電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而促進(jìn)其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2.2 先進(jìn)的傳感與測(cè)量技術(shù)

在智能電網(wǎng)中，電網(wǎng)設(shè)備在線(xiàn)檢測(cè)以及廣域測(cè)量系統(tǒng)都會(huì)應(yīng)用到先進(jìn)的傳感與測(cè)量技術(shù)，因此該文將從這兩個(gè)部分對(duì)該技術(shù)進(jìn)行分析。

2.2.1 電網(wǎng)設(shè)備的在線(xiàn)檢測(cè)

電氣量和非電氣量的監(jiān)測(cè)是電網(wǎng)設(shè)備在線(xiàn)檢測(cè)的兩個(gè)組成部分。首先，對(duì)于電氣量監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，其主要是利用先進(jìn)的傳感器對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，如電流、電壓、功率以及功率因數(shù)等；其次，對(duì)于非電氣量監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，其主要是通過(guò)先進(jìn)的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備中介質(zhì)的壓力、流量以及溫度等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。以上兩個(gè)監(jiān)測(cè)部分都應(yīng)用了傳感與測(cè)量技術(shù)，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)診斷電網(wǎng)設(shè)備的目的，從而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，并為其檢修和管理提供基礎(chǔ)信息。

2.2.2 廣域測(cè)量系統(tǒng)

廣域測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)功角和電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的測(cè)量與計(jì)算，而應(yīng)用先進(jìn)的傳感與測(cè)量技術(shù)，其能夠達(dá)到對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)和分析的目的，并準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)出運(yùn)行的安全性。當(dāng)監(jiān)測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，通過(guò)靈活分區(qū)、切機(jī)以及切負(fù)荷的方式，廣域測(cè)量系統(tǒng)能夠快速制止級(jí)聯(lián)跳閘，并集中監(jiān)視控制發(fā)展到分布協(xié)調(diào)控制，從而使得停電范圍大大縮小。

2.3 先進(jìn)的控制技術(shù)

在智能電網(wǎng)建設(shè)中，先進(jìn)的控制技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的分析、診斷以及預(yù)測(cè)，便于及時(shí)采取措施來(lái)防止和減輕供電中斷情況的發(fā)生。另外，智能電網(wǎng)在以后控制技術(shù)上的應(yīng)用將引入專(zhuān)家系統(tǒng)，達(dá)到智能化、自動(dòng)化的控制，而且能夠秒速實(shí)現(xiàn)決策和執(zhí)行，從而使得電網(wǎng)運(yùn)行的效率以及可靠性得到大大提升。例如，引入分布式智能多代理技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)需求的及時(shí)響應(yīng)，并達(dá)到分散協(xié)調(diào)控制變電站和輸配電線(xiàn)路的目的。

2.4 先進(jìn)的電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)

作為智能電網(wǎng)建設(shè)的物理基礎(chǔ)，先進(jìn)的電網(wǎng)一次設(shè)備技術(shù)在當(dāng)前主要包括超導(dǎo)技術(shù)、電力電子技術(shù)以及再生能源發(fā)電和運(yùn)行等技術(shù)。對(duì)于超導(dǎo)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)大容量低耗能輸電；對(duì)于電力電子技術(shù)來(lái)說(shuō)，其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠大大增強(qiáng)輸配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可控性；對(duì)于再生能源發(fā)電和運(yùn)行技術(shù)來(lái)說(shuō)，其不僅能夠有效解決風(fēng)能、太陽(yáng)能以及地?zé)崮艿刃履茉匆鸬陌l(fā)電頻率不穩(wěn)的問(wèn)題，而且還能夠大大提升我國(guó)電網(wǎng)的供電量，并促進(jìn)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。另外，新型儲(chǔ)能設(shè)備技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用也是當(dāng)前我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)中的研究熱點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

世界人口的不斷增長(zhǎng)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了對(duì)能源的需求，而能源供應(yīng)危機(jī)則成為全球所面臨的重要問(wèn)題之一。在這種背景下，智能電網(wǎng)的建設(shè)備受?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)注，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的建設(shè)不僅能夠優(yōu)化電網(wǎng)供電結(jié)構(gòu)，而且還能夠緩解能源不足的問(wèn)題，因此，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)智能電網(wǎng)的分析和研究。

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