智能電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)及關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電網(wǎng)管理工作者應(yīng)積極、主動(dòng)地掌握智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)合理調(diào)度，從而確保電網(wǎng)的穩(wěn)定、正常運(yùn)行。基于此，文章分析了智能電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的重要性，并提出幾點(diǎn)建議，希望能夠推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；自動(dòng)化建設(shè)；關(guān)鍵技術(shù)；電力系統(tǒng)；智能技術(shù)；控制技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM73 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.073

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，各個(gè)領(lǐng)域都對(duì)電力系統(tǒng)提出了新的要求，要求電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性應(yīng)進(jìn)一步提高。為了能夠確保電能能夠滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的多樣化需求，電力行業(yè)應(yīng)完善和改革智能電能關(guān)鍵技術(shù)，在加強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的安全性上，從而為電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行奠定下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化概述

智能電網(wǎng)調(diào)動(dòng)自動(dòng)化其實(shí)質(zhì)是綜合利用智能技術(shù)、控制技術(shù)和傳感測(cè)量技術(shù)等，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)、監(jiān)控自動(dòng)化、集成化等功能，在網(wǎng)絡(luò)信息共享下，保障電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展情況進(jìn)行綜合分析，將電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)與信息技術(shù)充分融合，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化。

2 智能電網(wǎng)的特征

2.1 自愈特征

在這里所講的“自愈”，是在系統(tǒng)中將有問題的元件隔離出來，并在人為不干預(yù)的狀況下，使系統(tǒng)迅速地恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)中，從而提高供電服務(wù)。從真實(shí)狀況上來講，自愈就是智能電網(wǎng)中的“免疫系統(tǒng)”，在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中，自愈是其主要特征之一。智能配電網(wǎng)自愈技術(shù)在加強(qiáng)智能電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性上發(fā)揮了積極的作用，減少了停電時(shí)間。

2.2 在線監(jiān)測(cè)特征

在高速通信網(wǎng)絡(luò)中，智能電網(wǎng)能夠快速對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)獲取，在最佳的時(shí)間內(nèi)找到哪臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了問題，并對(duì)此設(shè)備快速維修，使設(shè)備重新處于正常穩(wěn)定運(yùn)作狀態(tài)中。另外，先進(jìn)的、科學(xué)的信息技術(shù)會(huì)提供出很多數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)集成到現(xiàn)存企業(yè)系統(tǒng)中，從而不斷提高企業(yè)的在線監(jiān)測(cè)能力，進(jìn)一步對(duì)設(shè)備運(yùn)行和維修進(jìn)行優(yōu)化。

3 智能電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中幾項(xiàng)技術(shù)探討

3.1 電力電子裝置和系統(tǒng)技術(shù)

3.1.1 分布式能源。分布式能源的英文縮寫為DER，主要指的是除了發(fā)電廠之外所能獨(dú)立運(yùn)行的發(fā)電機(jī)設(shè)備。與發(fā)電廠所提供的電能相比較而言，DER系統(tǒng)無需借助其他設(shè)備的輔助而實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。DER的表現(xiàn)形式是多樣的，比如一些清潔、可再生能源都屬于此類。隨著該方面技術(shù)的不斷發(fā)展，燃料電池也是DER未來的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1.2 智能電子裝置（IED）。這是由處理器的組合而形成的系統(tǒng)，可以由同種或者由多種處理器組成，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送等多種功能。

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)化的通用互聯(lián)技術(shù)（UIT）。考慮到標(biāo)準(zhǔn)化的通用互聯(lián)技術(shù)所具有的相關(guān)特性，因此在對(duì)其進(jìn)行大力開發(fā)與應(yīng)用中應(yīng)設(shè)置其相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)體系，從而將其的有效性得以最大限度地發(fā)揮出來，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。標(biāo)準(zhǔn)化的通用互聯(lián)技術(shù)可使DER與終端用戶都能在所屬區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)模式，方便用戶之間的溝通。UIT的功能較為全面，既包含功率調(diào)節(jié)與保護(hù)功能，又能對(duì)負(fù)荷控制進(jìn)行有效調(diào)節(jié)等功能。當(dāng)前，在UIT方面的研究已經(jīng)初見成效，一些類似技術(shù)已應(yīng)運(yùn)而生，隨著科技發(fā)展浪潮的不斷推進(jìn)，新技術(shù)、新理念層出不窮，新一代UIT設(shè)備也將會(huì)得到空前發(fā)展，在技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域方面互聯(lián)裝置是其中值得關(guān)注的地方。互聯(lián)裝置屬于一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，它的主要作用是對(duì)電能進(jìn)行分配，并可充當(dāng)電網(wǎng)接口的作用，在技術(shù)層面上互聯(lián)裝置較為獨(dú)立，無需借助其他設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)地功能，可在不同的DG設(shè)備上加以應(yīng)用。通常情況下，互聯(lián)裝置有兩個(gè)主要模塊：一是能量承載裝置（PCD）；二是智能電子裝置（IED）。這兩個(gè)模塊之間所使用的接口均需使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，而且要實(shí)現(xiàn)隨插隨用的作用。UIT設(shè)備接口如圖1所示：

3.1.4 配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要來源于高級(jí)傳感器所產(chǎn)生的參數(shù)，但其中的困難在于對(duì)于電壓和電流的信息配電系統(tǒng)不能很好采集。ADA所需的數(shù)據(jù)來源比較苛刻，必須是具有監(jiān)控功能的設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這是因?yàn)槠渲饕獣?huì)給避雷針和熔斷器進(jìn)行電力分配，而這兩者都必須具有監(jiān)控功能。智能傳感器具有良好的性能，可以綜合多種功能來提升自身系統(tǒng)，還可產(chǎn)生通信技術(shù)，而且可以接受多種數(shù)據(jù)收入形式并且準(zhǔn)確進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，比如可以很好地處理電流和電壓的波形，以此得到多種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3.2 高級(jí)讀表體系的管理

在管理高級(jí)讀表體系中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)督控制電網(wǎng)與用戶用電信息，并運(yùn)用最安全、最經(jīng)濟(jì)的輸配電方式為終端客戶輸送電能，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)配置和運(yùn)用電能。因此，提高電網(wǎng)的智能化，電力供應(yīng)機(jī)構(gòu)應(yīng)明確了解用戶用電規(guī)律，從而對(duì)用電供應(yīng)和用電需求有著很好的平衡，找到二者的平衡點(diǎn)。所以在其他國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)中，通常都以建立起高級(jí)量測(cè)體系為準(zhǔn)入點(diǎn)。高級(jí)讀表體系由計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、用戶端智能電表等組合而成，在最近幾年來，為了能夠強(qiáng)化需求側(cè)管理，已經(jīng)將高級(jí)讀表體系延入到用戶住宅室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中。在這樣的狀況下，這些智能電表結(jié)合實(shí)際需求，設(shè)計(jì)出計(jì)量間隔，并具有很強(qiáng)的通信功能，可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，支持遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程接通等。

3.3 智能調(diào)度技術(shù)

在建設(shè)智能電網(wǎng)中，智能調(diào)度作為其中心環(huán)節(jié)，調(diào)度智能化是在擴(kuò)展當(dāng)前現(xiàn)有調(diào)度控制中心功能，智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)作為研究和建設(shè)智能調(diào)度的中心，也是在全面調(diào)高資源優(yōu)化配置的能力。調(diào)度智能化的主要目的在于構(gòu)建起廣域同步信息的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和緊急控制的新技術(shù)，從而對(duì)系統(tǒng)元件進(jìn)行統(tǒng)一的保護(hù)。另外，在實(shí)際工作中，對(duì)有關(guān)工作人員的職業(yè)素養(yǎng)和技能技術(shù)也提出了更高的要求，要求有關(guān)工作者應(yīng)不斷提高自身的技能技術(shù)，轉(zhuǎn)變思想觀念，與時(shí)俱進(jìn)地提高技能技術(shù)，在具體工作中嚴(yán)格要求自身，按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行要求，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作。

3.4 高級(jí)電力電子設(shè)備

在改善和控制電能質(zhì)量過程中，電力設(shè)備發(fā)揮了重大的作用，為用戶提供電能質(zhì)量的基礎(chǔ)上，還能滿足用戶需求的電力，因此電力電子技術(shù)在發(fā)電、輸電、配電等各項(xiàng)環(huán)節(jié)中發(fā)揮著不可代替的作用。電力系統(tǒng)應(yīng)用電力電子裝置已運(yùn)用了新型的多電平大功率變流器拓?fù)?、全?shù)字控制技術(shù)等，進(jìn)而促使電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

3.5 高級(jí)配電自動(dòng)化

監(jiān)視和控制系統(tǒng)、配電系統(tǒng)管理等功能，都是高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能之一。通過和智能電網(wǎng)各個(gè)部分協(xié)同、穩(wěn)定的運(yùn)行，高級(jí)配電自動(dòng)化不但能夠?qū)ο到y(tǒng)監(jiān)視進(jìn)行改善，同時(shí)還能降低網(wǎng)速和加強(qiáng)資產(chǎn)使用率，所以高級(jí)配電自動(dòng)化需要更為復(fù)雜的、專業(yè)的控制系統(tǒng)。

3.5.1 系統(tǒng)各元件需要設(shè)置在開放式通信體系結(jié)構(gòu)中。

3.5.2 將其使用由分布式計(jì)算的局部實(shí)施分布式控制。

3.5.3 運(yùn)用傳感器、分布式計(jì)算主體，快速反映電力交換系統(tǒng)的擾動(dòng)，確保將影響降到最低。某監(jiān)控地下配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示：

在局部分布式控制概念中，在全配電系統(tǒng)層面上，依據(jù)分布式配電中心實(shí)際情況，在中央配電控制中心內(nèi)，將各個(gè)配電系統(tǒng)與微處理器實(shí)現(xiàn)很好的嵌入，但對(duì)微處理器的類型有著要求，應(yīng)是智能電力裝置微處理器。

3.6 接入分布式能源

分布式能源中具有分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能兩種，其分布式發(fā)電技術(shù)中包括多種技術(shù)，如太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)等。在分布式能源中，其配電網(wǎng)與負(fù)荷中心靠近，對(duì)擴(kuò)展電網(wǎng)需求進(jìn)一步降低了，并加強(qiáng)了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，被廣泛應(yīng)用在各大領(lǐng)域中。在國(guó)內(nèi)，太陽能和風(fēng)能發(fā)電方式大多數(shù)都在一些沙漠地區(qū)，并大容量地統(tǒng)一進(jìn)行開發(fā)，雖然不會(huì)受到地理位置的影響，但是會(huì)受到天氣因素的影響，并具有很強(qiáng)的間歇性、波動(dòng)性，會(huì)沖擊著供電的可靠性，當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)很難集中開發(fā)和利用可再生能源，在這樣的實(shí)際情況下，應(yīng)進(jìn)一步解決這些可再生能源大規(guī)模開發(fā)不確定性和開發(fā)間歇性的問題，從而確保電力大規(guī)模和大范圍的接入，但結(jié)合我國(guó)電力現(xiàn)狀而言，想要解決此問題，還有很多工作要做。

4 結(jié)語

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)下，人們對(duì)電能使用程度越發(fā)增大，在這樣的情況下，對(duì)電能使用需求也越發(fā)加大，這就要求電力行業(yè)應(yīng)進(jìn)一步完善智能電網(wǎng)技術(shù)，在建設(shè)智能電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，對(duì)有關(guān)新技術(shù)進(jìn)行深入研究，在智能電網(wǎng)建設(shè)中針對(duì)性地引用，從而滿足現(xiàn)代人們和工業(yè)用電的實(shí)際需求，進(jìn)一步提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：高松州（1985-），男，廣東揭陽人，廣東電網(wǎng)揭陽普寧供電局中級(jí)工程師，研究方向：電能質(zhì)量。

（責(zé)任編輯：小 燕）