智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析及主要應(yīng)用分析

夏 飛

（國網(wǎng)江蘇省電力公司 信息通信分公司，江蘇 南京 210024）

智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析及主要應(yīng)用分析

夏 飛

（國網(wǎng)江蘇省電力公司 信息通信分公司，江蘇 南京 210024）

在“互聯(lián)網(wǎng)+”“工業(yè)4.0”的推動下，智能電網(wǎng)采用了大量新技術(shù)作為其關(guān)鍵技術(shù)，使其應(yīng)用得到了進(jìn)一步的發(fā)展。文章在列舉了智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)后，詳細(xì)介紹了目前智能電網(wǎng)的主要應(yīng)用。

智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；主要應(yīng)用

“互聯(lián)網(wǎng)+”“工業(yè)4.0”技術(shù)的發(fā)展，推動著智能電網(wǎng)、新能源技術(shù)的發(fā)展。文獻(xiàn)[1-3]討論了智能電網(wǎng)、能源網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相互融合的模式和發(fā)展前景，文獻(xiàn)[4]提出了建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)想。結(jié)合文獻(xiàn)[5-6]對智能電網(wǎng)基本特征分析，可以發(fā)現(xiàn)無論何種發(fā)展模式，實(shí)質(zhì)上都是以智能電網(wǎng)為核心的發(fā)展、融合思路。據(jù)此，本文首先列舉了當(dāng)前智能電網(wǎng)所采用的關(guān)鍵技術(shù)，然后著重分析了智能電網(wǎng)的主要應(yīng)用。

1 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析

智能電網(wǎng)的概念自提出來以后，就存在多種定義，但總體上都是強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)的智能化。這種智能化是建立在當(dāng)代高速、穩(wěn)定、智能的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的。如圖1所示，應(yīng)用先進(jìn)的感知和測量技術(shù)、先進(jìn)的電網(wǎng)部件、先進(jìn)的控制方法以及智能的決策支持技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等各環(huán)節(jié)的智能、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)境友好的目標(biāo)。目前世界各國都很重視智能電網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用，相關(guān)智能電網(wǎng)技術(shù)也我國的電力行業(yè)不斷得到應(yīng)用，其中與電網(wǎng)控制系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)主要有：信息通信技術(shù)、感知和測量技術(shù)、電網(wǎng)控制技術(shù)。

圖1 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

國家電網(wǎng)公司自建的傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋到了所有110（66）kV以上電壓等級變電站，并正在逐步延伸至35 kV變電站；自2011年開始，國家電網(wǎng)公司逐步開始建設(shè)終端通信接入網(wǎng)，通過自建光纜傳輸網(wǎng)、電力線載波、230 MHz通信系統(tǒng)、電力無線虛擬專網(wǎng)、2G/3G/4G無線公網(wǎng)等多種通信方式，承載了調(diào)度、基建、運(yùn)檢、營銷、物資等電力業(yè)務(wù)，并成立相應(yīng)的信息通信專業(yè)公司從事相關(guān)工作。智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的具體信息通信技術(shù)包含：云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、泛在網(wǎng)技術(shù)等。

國家電網(wǎng)公司近10年來不斷致力于智能電網(wǎng)的建設(shè)，2008年年底啟動了用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)。雖然部分網(wǎng)省的電力公司自20世紀(jì)90年代末就開始了用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)，但是新的用電信息采集系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)時(shí)全國用采系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀和應(yīng)用需求，深入研究了用采系統(tǒng)中有關(guān)主站、采集設(shè)備、安全防護(hù)、計(jì)量表計(jì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)接口等技術(shù)，制定了包括主站、終端、計(jì)量表計(jì)、組網(wǎng)技術(shù)、通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)體系，確定了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，形成了用采系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案，研制了安全接入平臺，開展了試點(diǎn)和推廣建設(shè)，國網(wǎng)江蘇省電力公司僅2016年就使用采集終端接近200萬個。具體感知和測量技術(shù)包括：互操作技術(shù)、雙向計(jì)量技術(shù)、用電信息智能分析與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、信息安全技術(shù)等。

國家電網(wǎng)公司多年來依照“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的原則保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，但伴隨智能電網(wǎng)、分布式電源、新能源發(fā)電、特高壓交直流輸電工程的投運(yùn)，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、電網(wǎng)運(yùn)行特性更加復(fù)雜、運(yùn)行控制日益增加，同時(shí)信息安全、工控安全的重要性不斷增加，為此國家電網(wǎng)公司等單位開展多項(xiàng)智能電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用。目前，國內(nèi)的電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)包括：全過程、多尺度、精細(xì)化仿真技術(shù)，在線實(shí)時(shí)仿真技術(shù)、大規(guī)模混合仿真技術(shù)、在線分析與控制技術(shù)、特高壓系統(tǒng)電網(wǎng)構(gòu)建及安全穩(wěn)定控制技術(shù)、集中協(xié)調(diào)與分散自治運(yùn)行控制技術(shù)等。

2 智能電網(wǎng)主要應(yīng)用分析

2.1 智能電網(wǎng)終端交互技術(shù)

智能交互終端是電力公司為用電客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的平臺，該平臺首先采集用電客戶的用電情況，然后將經(jīng)過分析處理的數(shù)據(jù)提供給客戶，以便客戶實(shí)時(shí)掌握自身的用電情況。通過該平臺，電力公司可以更方便地聯(lián)絡(luò)客戶，為客戶提供更個性化的服務(wù)，提升服務(wù)品質(zhì)。該智能終端通過多種網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和業(yè)務(wù)融合，例如借助該平臺的用電信息采集系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)站、微信、短信等方式向用戶顯示實(shí)時(shí)用電信息、用電方式、停電通知、告警信息、電價(jià)政策等內(nèi)容。智能交互終端可以對用戶用電設(shè)備進(jìn)行不間斷監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)客戶受電裝置隱患和不規(guī)范用電行為，并以“隱患整改通知書”等書面形式通知客戶；同時(shí)客戶也可以更加及時(shí)地掌握自身用電情況，調(diào)整用電行為，節(jié)省費(fèi)用，提高用電體驗(yàn)。部分終端設(shè)備還具備可視化的功能，可在電力企業(yè)和用電客戶之間進(jìn)行視頻溝通。

2.2 智能變電站

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等計(jì)算機(jī)技術(shù)在智能變電站的應(yīng)用，在變電站內(nèi)部使得數(shù)據(jù)信息得到統(tǒng)一處理，監(jiān)控全站的運(yùn)行情況，對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測，并輔助運(yùn)行檢修人員進(jìn)行控制；在不同變電站之間、變電站與調(diào)度中心之間使得其互動能力得到提高，信息反映更加迅速、網(wǎng)絡(luò)控制能力更強(qiáng)。

2.3 分布式新能源智能微網(wǎng)

隨著近些年分布式新能源的大發(fā)展，國家電網(wǎng)公司不僅建設(shè)了特高壓交直流線路用來傳輸光能、風(fēng)能、水電等，還廣泛地應(yīng)用新能源智能微網(wǎng)來應(yīng)對新能源發(fā)電量不穩(wěn)定的問題。智能微電網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)，解決了光能、風(fēng)能、水電等各類新能源并入電網(wǎng)的難題，能將風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能、智能電網(wǎng)等發(fā)用電部位結(jié)合在一起進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)保障電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 智能用電信息采集系統(tǒng)

智能用電信息采集系統(tǒng)的智能采集終端能夠?qū)米儔浩?、大用戶變壓器和低壓居民用戶的用電信息進(jìn)行自動采集，并實(shí)時(shí)將采集數(shù)據(jù)上傳至主站。主站系統(tǒng)對用電客戶的電能量、負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和計(jì)費(fèi)，主站能夠?qū)χ悄懿杉K端的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行在線診斷。智能用電信息采集系統(tǒng)的主要特征如下：

（1）主站下發(fā)指令到采集終端，規(guī)定各類控制定值，實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶用電情況；（2）智能采集終端根據(jù)指令執(zhí)行本地功率閉環(huán)控制、本地電量閉環(huán)控制；（3）智能采集終端根據(jù)指令執(zhí)行催費(fèi)告警、主站遙控、保電、停電、控制解除等控制命令，引導(dǎo)用戶合理有序用電；（4）智能采集終端間根據(jù)業(yè)務(wù)需要采用多種通信技術(shù)，可以多種速率的信息傳輸；（5）研發(fā)安全接入平臺，實(shí)現(xiàn)采集終端與主站、電能表及終端之間數(shù)據(jù)的安全無縫傳輸。

3 電力機(jī)器人

電力機(jī)器人近些年來發(fā)展迅速，主要用于變電站內(nèi)部的運(yùn)檢工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像識別技術(shù)的發(fā)展，電力機(jī)器人能夠按照規(guī)定的路線巡視變電站內(nèi)的各種設(shè)備，并且憑借機(jī)器人靈活的控制方式、不受天氣因素影響等優(yōu)點(diǎn)，電力機(jī)器人能夠進(jìn)一步提高智能變電站內(nèi)的工作效率。同時(shí)伴隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，電力機(jī)器人的工作也將不限于巡檢工作，今后將更多地承擔(dān)起檢修任務(wù)。

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、新能源技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)可能會出現(xiàn)與多種網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)、能源網(wǎng)）融合的趨勢，智能電網(wǎng)只有結(jié)合多種新技術(shù)，不斷推廣關(guān)鍵應(yīng)用，不斷完善智能電網(wǎng)建設(shè)，提供安全、穩(wěn)定、綠色的電力能源，才能不斷推動經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。

[1]董朝陽，趙俊華，文福拴，等.從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng):基本概念與研究框架[J].電力系統(tǒng)自動化，2014（15）：1-11.

[2]王明俊.智能電網(wǎng)與智能能源網(wǎng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010（10）：1-5.

[3] 李立浧，張勇軍，陳澤興，等.智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合的模式及其發(fā)展前景[J].電力系統(tǒng)自動化，2016（11）：1-9.

[4]劉振亞.全球能源互聯(lián)網(wǎng)[M].北京：中國電力出版社，2015.

[5]常康，薛峰，楊衛(wèi)東，等.中國智能電網(wǎng)基本特征及其技術(shù)進(jìn)展評述[J].電力系統(tǒng)自動化，2009（17）：10-15.

[6]劉炬，周璇.智能diagram安全性分析與對策[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（12）：156.

Analysis of key technology of smart grid and main application

Xia Fei
（Information and Communications Branch of State Grid Jiangsu Electric Power Company, Nanjing 210024, China）

In the“Internet +”,“4 industry”promotion, smart grid uses a large number of new technologies as its key technology, so itsapplication has been further developed. After illustrating the key technology of smart grid, this paper makes a detail introduction to the main application of smart grid.

smart grid; key technology; main application

夏飛（1981— ），男，江蘇句容，本科，工程師；研究方向：網(wǎng)絡(luò)通信。