智能電網(wǎng)安全運(yùn)營(yíng)的問題及對(duì)策

李璨

摘 要：隨著智能電網(wǎng)安全運(yùn)行控制技術(shù)的成熟，基于智能輸、配電及電能質(zhì)量的安全保障與可靠高效運(yùn)行管理的智能電網(wǎng)及相關(guān)配套領(lǐng)域的前沿技術(shù)應(yīng)用，變得極為重要。本文結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及高速雙向信息數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的智能電網(wǎng)的全面運(yùn)用，通過對(duì)建立可靠安全運(yùn)營(yíng)環(huán)境下的智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)預(yù)警信息高速處理模式分析，提出智能電網(wǎng)安全運(yùn)營(yíng)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 輸配電 安全運(yùn)營(yíng) 對(duì)策

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（c）-0039-02

1 智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)重點(diǎn)問題

智能電網(wǎng)涵蓋電力生產(chǎn)的發(fā)電、輸電、配電和用電全過程，主要包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)區(qū)域網(wǎng)的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、需求側(cè)及所涉的發(fā)電、輸、變電、調(diào)度、配電、用電多個(gè)環(huán)節(jié)。在目前對(duì)智能電網(wǎng)有關(guān)的研究中，關(guān)注的重點(diǎn)問題主要集中在特高壓電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、直流電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)以及輸變電系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)高效，智能調(diào)度與廠網(wǎng)兼容交互的協(xié)調(diào)集成，需求側(cè)分布式智能負(fù)荷運(yùn)行控制與用戶用電管理開放、診斷及自愈，以及大數(shù)據(jù)預(yù)警信息高速處理的可靠質(zhì)量等方面。

2 智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)策略

智能電網(wǎng)運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)及信息通信技術(shù)，通過廣域參數(shù)動(dòng)態(tài)量測(cè)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)，電網(wǎng)協(xié)調(diào)防御、實(shí)時(shí)預(yù)警信息處理和控制，電力交互自我監(jiān)測(cè)和分配，運(yùn)用削峰、填谷，補(bǔ)償校正，優(yōu)化電網(wǎng)用電方式，來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)精益化運(yùn)行與集中監(jiān)控、電網(wǎng)負(fù)荷精細(xì)化調(diào)度與集中管理、電網(wǎng)智能化運(yùn)行與集中維護(hù)。

2.1 智能電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控策略

通過采集監(jiān)測(cè)各種擾動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行，進(jìn)行現(xiàn)地SCADA以及快速的診斷與實(shí)時(shí)補(bǔ)償，完成智能電網(wǎng)云平臺(tái)數(shù)據(jù)的高速、雙向、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取、驗(yàn)證、分析，以及運(yùn)維保護(hù)、遠(yuǎn)程控制與管理。通過先進(jìn)的監(jiān)測(cè)電網(wǎng)參數(shù)量測(cè)技術(shù)，對(duì)影響電能質(zhì)量的脈沖跳（閃）變涌流、頻率漂移、負(fù)荷諧波電流變化、電壓峰谷突變、三相電網(wǎng)不平衡等影響電網(wǎng)電能運(yùn)行、供電安全策略及電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，評(píng)估電網(wǎng)設(shè)備控制及電網(wǎng)的完整性的電能質(zhì)量狀況，連接多種超值超限監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備，以滿足對(duì)智能電網(wǎng)工作運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理要求。通過電能相位關(guān)系、功率因數(shù)補(bǔ)償、輸變電線路變壓器負(fù)荷、電能消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析及快速處理，實(shí)時(shí)預(yù)警可能影響電網(wǎng)安全運(yùn)行、導(dǎo)致電網(wǎng)故障的系統(tǒng)狀態(tài)，并由智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)確按照所設(shè)定的技術(shù)與管理方案，快速恢復(fù)到運(yùn)行的正常工作狀態(tài)，從而能實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的自愈。

2.2 智能電網(wǎng)安全策略

2.2.1 智能電網(wǎng)安全設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)采用抵御電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)、電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行二次優(yōu)化主站一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與電網(wǎng)智能運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)等，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信息通信技術(shù)集成及饋線自動(dòng)化等任務(wù)，同時(shí)結(jié)合智能電網(wǎng)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理信息處理與運(yùn)行監(jiān)控、配網(wǎng)地理信息采集處理等功能。

智能電網(wǎng)通常應(yīng)用連接多個(gè)電源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下的自愈。當(dāng)出現(xiàn)故障或發(fā)生其他的問題時(shí)，在電網(wǎng)設(shè)備中的先進(jìn)的傳感器確定故障并和附近的設(shè)備進(jìn)行通信，以切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外的可靠的電源上，提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。同時(shí)，傳感器還有檢測(cè)故障前兆的能力，在故障實(shí)際發(fā)生前，將設(shè)備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會(huì)及時(shí)地發(fā)出預(yù)警信息。

2.2.2 智能電網(wǎng)安全運(yùn)行技術(shù)途徑

通過接入電網(wǎng)系統(tǒng)的無線信息通信、大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)配網(wǎng)線路與配電終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電線路的電壓、電流，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行管理所需的工作運(yùn)行參數(shù)、當(dāng)前設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)變等。通過遙信、遙測(cè)、遙控，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)及配電設(shè)備運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)信息分析、處理與運(yùn)營(yíng)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制故障信息的報(bào)警與負(fù)荷開關(guān)的自動(dòng)控制，以集中化配網(wǎng)管理、智能化優(yōu)化配電運(yùn)行。對(duì)配網(wǎng)與配電設(shè)備運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)超差、超限及其他故障，則通過配電自動(dòng)故障報(bào)警、自動(dòng)快速故障區(qū)域隔離、故障部位自動(dòng)查找以等，配合電力運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理人員有效監(jiān)控電網(wǎng)工作運(yùn)營(yíng)，對(duì)確定的配網(wǎng)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找并判明故障原因，采取最優(yōu)的故障隔離，通過遠(yuǎn)程控制開關(guān)，按照事先確定的故障處置預(yù)案，運(yùn)用電網(wǎng)重配及轉(zhuǎn)移負(fù)荷等措施，有效控制可能出現(xiàn)的跳閘及斷網(wǎng)故障，對(duì)已造成的故障盡可能通過遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的轉(zhuǎn)移接續(xù)，保障電網(wǎng)線路及設(shè)備的高可靠、高質(zhì)量運(yùn)行。

2.3 智能電網(wǎng)電能質(zhì)量管控策略

2.3.1 電能質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》（GBT 12325-2003）《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（GB/T 15945-1995）《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》（GBT15543-2008）《電能質(zhì)量電壓允許波動(dòng)和閃變》（GB 12326-1990）和《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB 14549-93）等5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，重要負(fù)荷的電能質(zhì)量參數(shù)主要包括三個(gè)方面：（1）電壓和電流偏差：過電壓、欠電壓；電壓跌落、電壓突升；電壓波動(dòng)和負(fù)序、閃變與電壓暫降。（2）頻率偏差：頻率偏差；非線性負(fù)荷導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生諧波、間諧波；三相不對(duì)稱。（3）供電連續(xù)性：瞬時(shí)斷電、暫時(shí)斷電、持續(xù)斷電。

2.3.2 電能質(zhì)量管控途徑

智能電網(wǎng)通過監(jiān)測(cè)和執(zhí)行電能質(zhì)量從“標(biāo)準(zhǔn)”到“優(yōu)質(zhì)”的電能質(zhì)量等級(jí)劃分，應(yīng)用先進(jìn)的感測(cè)設(shè)備技術(shù)和控制方法，優(yōu)化決策支持系統(tǒng)技術(shù)，減少由于開關(guān)涌流、諧波源、閃電和線路故障引起的電能質(zhì)量的擾動(dòng)，限制用戶負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)，降低潮流阻塞，有效解決不同發(fā)電形式的接入、用電側(cè)和電網(wǎng)的智能化用電，以及不同用戶對(duì)不同電能質(zhì)量等級(jí)的需求，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，改善電能質(zhì)量，確保電網(wǎng)的電能質(zhì)量等級(jí)，達(dá)到可靠、高效運(yùn)行目標(biāo)。

2.4 智能電網(wǎng)供電服務(wù)策略

智能電網(wǎng)供電系統(tǒng)以保障用戶對(duì)電力需求及安全運(yùn)用為基本出發(fā)點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中通過保障電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率，提升優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)效能。主要采取以下策略。

（1）通過轉(zhuǎn)移或減少電力高峰需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電能力與用戶用電需求間的平衡。

（2）通過降低電網(wǎng)線損及提升調(diào)峰運(yùn)營(yíng)的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，獲得較高的效費(fèi)比。

（3）通過對(duì)用戶供電與電力使用制定優(yōu)選預(yù)案，結(jié)合大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算，通過實(shí)時(shí)、雙向、高速處理的通信系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前的用戶電力系統(tǒng)工作狀況與電力使用服務(wù)管理情況以及電力消費(fèi)的成本等按照預(yù)案進(jìn)行有效可靠的平衡運(yùn)行。

（4）通過對(duì)供電服務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲得及數(shù)據(jù)分析，在線自我評(píng)估并可靠預(yù)測(cè)正在發(fā)展可能導(dǎo)致電網(wǎng)供電中斷的問題，執(zhí)行決策支持控制算法，限制或調(diào)整電力供應(yīng)可能造成的中斷，確保可靠的供電服務(wù)運(yùn)用。

3 結(jié)語

綜上可知，隨著智能電網(wǎng)安全運(yùn)行控制技術(shù)的成熟，智能電網(wǎng)及相關(guān)配套領(lǐng)域的前沿技術(shù)應(yīng)用，成為構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)及實(shí)現(xiàn)全球能源的平衡高效安全發(fā)展的基礎(chǔ)保障。在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸變電、消納以及實(shí)現(xiàn)大規(guī)模不同系統(tǒng)能源與常規(guī)電源接近的可調(diào)度運(yùn)行和控制技術(shù)創(chuàng)新等方面具有決定性、根本性的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋蕙慧，于國(guó)星，曲延濱，等.Web of Cell體系——適應(yīng)未來智能電網(wǎng)發(fā)展的新理念[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，41（15）：1-9.

[2] 王雁雄，李彥生.基于模型中心與云計(jì)算的智能配電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2017（7）：150-151，155.

[3] 趙良.適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)價(jià)模型與方法[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.