基于智能電網(wǎng)及其電站自動(dòng)化探討

陳云繼（中國長江電力股份有限公司，湖北宜昌443000）

基于智能電網(wǎng)及其電站自動(dòng)化探討

陳云繼（中國長江電力股份有限公司，湖北宜昌443000）

電力工程建設(shè)始終是我國現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容，隨著近幾年來我國用電量的持續(xù)升高，穩(wěn)定供電已經(jīng)成為了電力企業(yè)的工作重點(diǎn)。智能電網(wǎng)及其電站自動(dòng)化是電力企業(yè)確保電網(wǎng)可靠運(yùn)行的重點(diǎn)，在確保電力供應(yīng)穩(wěn)定方面有著重要的作用。所以，應(yīng)該更深一步提高對于智能電網(wǎng)及其電站自動(dòng)化的認(rèn)識，從而確保供電穩(wěn)定性。

智能電網(wǎng)；電站；自動(dòng)化

1 引言

電網(wǎng)是一個(gè)整體，電能從生產(chǎn)到輸送再到使用，各個(gè)環(huán)節(jié)的總量時(shí)刻都在發(fā)生著變化。由于電能具有不可儲存的特性，所以在電網(wǎng)系統(tǒng)中的電能在任何時(shí)刻都必須保持平衡，即發(fā)多少電的同時(shí)就必須用多少電，否則電網(wǎng)所供應(yīng)的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就難以符合國家規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)。根據(jù)電能生產(chǎn)總量和使用總量必須保持瞬時(shí)平衡的特點(diǎn)，如果整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)沒有統(tǒng)一規(guī)范的組織、嚴(yán)格的管理和科學(xué)的調(diào)度，電網(wǎng)根本無法安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以電網(wǎng)調(diào)度是電力系統(tǒng)中的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是電網(wǎng)調(diào)度發(fā)展的一種全新模式。當(dāng)前電能是人類生產(chǎn)生活過程中不可缺少的能源，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)成為電力行業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的一個(gè)必然選擇，智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)具有環(huán)保性能好、安全可靠系數(shù)高、節(jié)能效果顯著、自愈能力強(qiáng)等優(yōu)質(zhì)特性，因此，智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化是未來電網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢和方向。

2 智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

智能電網(wǎng)工作紛繁復(fù)雜，多種操作、多項(xiàng)功能、多類情況會在短時(shí)間共同出現(xiàn)，這就需要調(diào)度做出及時(shí)、正確、準(zhǔn)確地反應(yīng)，因此，自動(dòng)化系統(tǒng)就成為智能電網(wǎng)功能穩(wěn)定、安全運(yùn)行的前提?？陀^地看自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)綜合體系，智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集體系、數(shù)據(jù)傳輸體系、數(shù)據(jù)加工分析體系和信息決策體系等關(guān)鍵子系統(tǒng)，是穩(wěn)定智能電網(wǎng)，自動(dòng)化進(jìn)行電力調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。在智能電網(wǎng)工作系統(tǒng)性越來越強(qiáng)、復(fù)雜度越來越高的今天，自動(dòng)化的電力調(diào)度系統(tǒng)就成為必然，智能電網(wǎng)可以通過自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對調(diào)度信息的采集，形成正確的智能電網(wǎng)指令，高效傳輸智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并對智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化、智能化地分析，通過智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用做到對電力運(yùn)行與調(diào)度情況的掌握，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)自動(dòng)化、最優(yōu)化的運(yùn)營，初步達(dá)到了電力系統(tǒng)化、智能化、自動(dòng)化發(fā)展的體系建設(shè)和功能建設(shè)目標(biāo)，圖1是變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖1 變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能變電站一次設(shè)備智能化部分組件：

通過在現(xiàn)有運(yùn)行一次設(shè)備（變壓器、開關(guān)設(shè)備等）上外掛或內(nèi)嵌監(jiān)測傳感器，結(jié)合就地化安裝的智能組件，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化改造。一次設(shè)備智能化簡化了變電站二次回路設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)可靠性，并為狀態(tài)檢修奠定了基礎(chǔ)，如圖2所示。

3 智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

建立調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，逐漸減少高消耗、高污染的能源使用量，從而提高清潔、可再生能源利用率。智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)具有十分強(qiáng)大的優(yōu)質(zhì)特性（見圖3）。

圖2 智能組件的有機(jī)結(jié)合

圖3 智能電網(wǎng)自動(dòng)化的特點(diǎn)

3.1 超強(qiáng)的自愈性

智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有超強(qiáng)的自愈性，保障電網(wǎng)能夠安全可靠運(yùn)行。系統(tǒng)可以在無人操作的情況下，自動(dòng)對電網(wǎng)中的問題進(jìn)行修正和解決，從而消除潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患。智能電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)可以持續(xù)地進(jìn)行檢測，通過自動(dòng)診斷修復(fù)功能來操作防爆控制系統(tǒng)，操作準(zhǔn)確方便，這一功能是傳統(tǒng)電網(wǎng)所不具備的。

3.2 強(qiáng)大的兼容性

智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有強(qiáng)大的兼容性，能夠?qū)㈦娔芄?yīng)、環(huán)?？茖W(xué)有機(jī)地結(jié)合起來。當(dāng)客戶用電負(fù)荷過高時(shí)，智能電網(wǎng)可以通過自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行合理的資源配置，從而減輕電網(wǎng)負(fù)荷過高的壓力。智能電網(wǎng)通過調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以使多種能源發(fā)出的電能接入電網(wǎng)系統(tǒng)，特別是風(fēng)能、太陽能等清潔可再生能源，對于節(jié)能減排環(huán)境保護(hù)具有重大意義。此外，智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以消除電網(wǎng)擾動(dòng)的不利影響，大大提高電能的質(zhì)量，有效保障電力系統(tǒng)的供電可靠性。

3.3 較好的交互性

智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有較好的交互性，可以對電網(wǎng)設(shè)計(jì)方面存在的不足和問題進(jìn)行修復(fù)和完善。充分利用建立在用戶端的接口，通過人機(jī)互動(dòng)、人機(jī)聯(lián)動(dòng)和模擬等技術(shù)手段，使電能的供應(yīng)和使用能夠進(jìn)行信息互換，從而更好地配置電力系統(tǒng)的資源，有力保障電力系統(tǒng)的供求平衡。

3.4 較強(qiáng)的集成功能

智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有較強(qiáng)的集成功能，可以將各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行良好地融合，使各系統(tǒng)間的信息和資源實(shí)現(xiàn)共享。并且，信息控制和系統(tǒng)優(yōu)化等功能可以進(jìn)行規(guī)范化處理，從而能夠整體分析電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。

4 智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的改進(jìn)

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國電力系統(tǒng)已經(jīng)日趨完善，我國電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)瞄準(zhǔn)智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，通過對其相關(guān)完善更好地為我國電力系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)。在我國當(dāng)前情況下的電力系統(tǒng)中，由于相關(guān)智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)沒有具體的國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這就造成了我國電力企業(yè)中存在多種智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，并且每個(gè)系統(tǒng)都有著自身的優(yōu)勢。

針對我國智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀，為了更好地使用該系統(tǒng)保障我國電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我國需要在電力系統(tǒng)中同時(shí)使用多種智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。通過這種辦法，可以使得不同系統(tǒng)間進(jìn)行互補(bǔ)，更好的為我國電力系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)。此外，在電力系統(tǒng)的某個(gè)智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，由于有多個(gè)系統(tǒng)的存在，這就使得相關(guān)突發(fā)事件的危害能夠降到最小，確保了出現(xiàn)問題后我國電力系統(tǒng)仍舊正常運(yùn)行。

4.1 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的信息化發(fā)展

信息是智能電網(wǎng)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確、完整的信息加工、分析和應(yīng)用是智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能所在。進(jìn)行智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合建設(shè)要從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的時(shí)空特征和系統(tǒng)特點(diǎn)出發(fā)，將信息、數(shù)據(jù)的采集功能，因素分析能力進(jìn)行整合，提高智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，提高智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的功能性。智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)需要大量的信息交流作為基礎(chǔ)，通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化需要信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)作為支撐，今后智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)要設(shè)立、豐富通信架構(gòu)和信息體系，使智能電網(wǎng)中各類指令、各種信息在網(wǎng)絡(luò)中得到快速、準(zhǔn)確地傳遞，形成大數(shù)據(jù)、多層面的通信能力，以快速地溝通和流暢地交換擴(kuò)大數(shù)字和信息資源的功能與外延，以保障智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定性、感知性和功能性的提升。

4.2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化發(fā)展

當(dāng)前人工智能和專家決策機(jī)制在智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中有了初步地應(yīng)用，取得了提高智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)功能性，提升了智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)準(zhǔn)確性，增加智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定性的效果，并且由于智能化技術(shù)具有內(nèi)生性和構(gòu)建化的特點(diǎn)，使得智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中智能化發(fā)現(xiàn)成為根本的趨勢與方向。今后的智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)要立足于智能化系統(tǒng)、智能化技術(shù)、智能化網(wǎng)絡(luò)、智能化管理等相關(guān)體系的建設(shè)，要在智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中建立控制網(wǎng)絡(luò)、協(xié)調(diào)單元、決策機(jī)制，使智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠應(yīng)對調(diào)度過程中各種操作和各類問題，達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)智能化發(fā)展的保障。

4.3 智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展趨勢

隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化的發(fā)展趨勢在我國各行各業(yè)中都有所體現(xiàn)，智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中也不能例外。為了實(shí)現(xiàn)我國國家電網(wǎng)的數(shù)字化，我國相關(guān)專家、學(xué)者近年來開展了無數(shù)的相關(guān)研究，用以促使我國電網(wǎng)數(shù)字化發(fā)展。如果智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，我國相關(guān)電力部門的決策就可以極大程度的提升其準(zhǔn)確性，將對我國電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到較好的保護(hù)作用。

5 結(jié)語

綜上所述，智能電網(wǎng)走智能化的道路，實(shí)施自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)是電力工作與電力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方向，要在新時(shí)期繼續(xù)以智能電網(wǎng)的實(shí)際工作為導(dǎo)向，推進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)多樣化、系列化建設(shè)，在滿足智能電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行、管理、調(diào)控等功能目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)施系統(tǒng)進(jìn)一步地更新和換代，做出智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)深入地探索，使智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在效率、功能、體系上的優(yōu)勢進(jìn)一步挖掘，建立智能電網(wǎng)的新機(jī)制，形成電力智能化、自動(dòng)化發(fā)展建設(shè)的全面支撐。

[1]謝筱囡.智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].科技傳播（理論研究），2012（20）.

[2]馬韜韜，郭創(chuàng)新，曹一家，等.電網(wǎng)智能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010（9）.

[3]樹 華，韓建偉，劉志昂.智能電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].科技傳播，2014（19）.

TM76

A

2095-2066（2016）34-0036-02

2016-11-23

陳云繼（1971-），男，工程師，本科，主要從事水電檢修工作。