智能電網(wǎng)運行中的問題及其發(fā)展趨勢

張軍

摘 要：經(jīng)濟與社會的發(fā)展為人們生活提供了便利的條件，尤其智能電網(wǎng)的運用更是滿足人們對電力的更高需求。智能電網(wǎng)的建設促使我國電網(wǎng)運行朝向信息化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，自動處理和隔離運行中的故障，提升運行效率、安全性、以及穩(wěn)定性。本文將對智能電網(wǎng)進行深入的分析，闡述運行過程中存在的問題，智能電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢，以及智能電網(wǎng)的運用等問題。加深對問題的了解，進而有針對性的提升智能電網(wǎng)運行效率，強化電網(wǎng)運行質量。

關鍵詞：智能電網(wǎng)；運行效率；發(fā)展趨勢；電力系統(tǒng)

中圖分類號：F426.61 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0113-02

智能電網(wǎng)是當前電力行業(yè)發(fā)展的主要方向，其具有高效、集成、穩(wěn)定等優(yōu)點。通過科學信息技術以及現(xiàn)代電力設備在電力系統(tǒng)運行中的應用，以打造信息化、自動化、互動化的智能電網(wǎng)結構。但由于電網(wǎng)系統(tǒng)十分復雜，在運行過程中難免會出現(xiàn)各種問題，影響電網(wǎng)運行的質量，難以發(fā)揮智能電網(wǎng)的價值。因此要深入分析問題出現(xiàn)的原因，有針對性地提出解決對策，打造全信息、全智能、全自動的運行模式，滿足當前社會對電網(wǎng)運行的基本需求，為電網(wǎng)未來發(fā)展提供理論基礎。

1 智能電網(wǎng)基本內容

現(xiàn)代社會對電力的需求不斷增加，而智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的運用也越來越廣泛。電網(wǎng)調度系統(tǒng)是智能電網(wǎng)中的主要部分，有效提升電網(wǎng)運行效率，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化運行。在實際運行過程中，綜合利用信息技術、通信技術等形成綜合性網(wǎng)絡，通過多方面的有效配合，有效提升電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、便利性。與傳統(tǒng)電網(wǎng)運行方式比較，智能電網(wǎng)的運用更加安全可靠，實現(xiàn)了發(fā)電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)之間的平衡，發(fā)揮電網(wǎng)積極作用，強化電網(wǎng)調度能力，以及對電氣設備的監(jiān)控能力，是電網(wǎng)發(fā)展的新革命[1]。

智能電網(wǎng)運行中需要依賴多個關鍵技術。電網(wǎng)在線預警和安全防御技術是其中之一，我國近年來的電網(wǎng)系統(tǒng)中不斷提升該技術的運用范圍。隨著不同地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)之間的密切聯(lián)系，電網(wǎng)運行方式越來越復雜，要不斷提升電網(wǎng)系統(tǒng)全局化的建設能力。而智能電網(wǎng)的優(yōu)勢在于，所建立的智能決策以及在線預警系統(tǒng)能夠形成自動感知、診斷、預防以及應對的安全監(jiān)測系統(tǒng)。在電網(wǎng)運行過程中可實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時監(jiān)控，及時預防、發(fā)現(xiàn)各種故障，并順利解決。有效提升電網(wǎng)運行的安全能力、抵御風險的能力。實現(xiàn)電網(wǎng)自動調度、自動調整輸電容量，降低運行成本。除此以外，還包括一體化智能應用支持技術?？蓪㈦娋W(wǎng)運行過程直觀的展現(xiàn)在管理人員面前，建立可視化平臺，以人機交換之方式了解電網(wǎng)運行狀態(tài)，分析事故原因，及時維修。

2 智能電網(wǎng)運行中存在的問題

2.1 裝置與元件配置相對落后

智能電網(wǎng)運行中需要眾多先進的元件設備，利用元件設備傳輸相應的智能化操作命令，提升智能電網(wǎng)的抗干擾能力。但我國當前所使用的智能化電網(wǎng)測量裝置、元件配置等基礎設備的質量相對落后，難以滿足電網(wǎng)實際需求，在運行過程中無法及時傳遞指令，降低電網(wǎng)運行質量。

2.2 通信方式相對落后

智能電網(wǎng)中包含通信技術、信息技術等多個領域。但我國眾多山區(qū)的通信技術相對落后，也造成電網(wǎng)實際運行中受到各種外界因素的影響，并逐漸蔓延至電網(wǎng)各個區(qū)域中，導致智能電網(wǎng)運行故障。在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，可采用光速傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，但對于?jīng)濟不發(fā)達地區(qū)，將難以為智能電網(wǎng)的建設提供物質基礎。

2.3 認識不足

智能電網(wǎng)中包含信息科學、計算機科學、人力科學等眾多知識，在發(fā)展智能電網(wǎng)的過程中要提升對各種知識的學習能力，以及認識能力。但在實際運行中，人們對智能電網(wǎng)的認知存在誤區(qū)，難以全面掌握智能電網(wǎng)的運行規(guī)律以及方式，阻礙智能電網(wǎng)的發(fā)展[2]。

3 優(yōu)化智能電網(wǎng)運行的有效舉措

3.1 構建一體化信息平臺

推動智能電網(wǎng)建設的發(fā)展中必須依靠電力系統(tǒng)的信息規(guī)劃平臺。以當?shù)仉娋W(wǎng)的實際運行情況為基礎，構建一體化信息平臺，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)優(yōu)勢收集各種運行數(shù)據(jù)，并對此進行分析。通過信息平臺了解信息資源的實際需求，并合理分配，按需分配。借助現(xiàn)代基礎設施與軟件，打造集成度較高的一體化運行信息平臺。并在建設過程中不斷提升信息平臺的傳輸、存儲、處理、以及集成功能，以滿足智能電網(wǎng)運行的需求。

3.2 提升研發(fā)能力

科技時代需要大量的信息技術支持，而智能電網(wǎng)的運行與發(fā)展需要智能化技術的推動。我國智能電網(wǎng)建設正處在初級階段，在信息技術與電網(wǎng)技術結合的過程中，還有很大的上升與發(fā)展空間。因此，應不斷提升與智能電網(wǎng)相關的技術與應用。如變頻逆變技術、儲能技術、在線監(jiān)測技術、超導技術等各種先進的信息技術。同時，要提升我國電網(wǎng)研發(fā)的創(chuàng)新能力。以人才培養(yǎng)計劃為基礎，通過校園與企業(yè)的聯(lián)合發(fā)展，為企業(yè)輸送新鮮的血液與活力。提升企業(yè)技術研發(fā)團隊人員的綜合素質，提升研發(fā)能力。

3.3 提升電網(wǎng)建設智能化

電網(wǎng)智能化運行主要以兩方面為切入點。其一，保證電網(wǎng)調度的智能化。實現(xiàn)電網(wǎng)調節(jié)控制系統(tǒng)的平行化設置，讓多個服務對象之間相互溝通。并實時監(jiān)控電網(wǎng)運行的狀態(tài)，實現(xiàn)自動調峰。有效控制電網(wǎng)實際運行的情況，以數(shù)據(jù)形式記錄下來，利用智能電網(wǎng)的分析功能強化監(jiān)控分析能力。其二，要加強用戶管理的智能化建設。根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)運行的狀況，以平衡法、電流平衡法等多種技術優(yōu)勢，打造全智能化的用戶管理體系，提升用戶辦理業(yè)務的便捷性[3]。

3.4 高度集成建設

業(yè)務集成是智能電網(wǎng)運行的基礎，在規(guī)劃過程中要強調電網(wǎng)建立全周期的管理，協(xié)調好電網(wǎng)建設過程中效率、效益、安全等之間的關系，采取有效舉措促進電網(wǎng)經(jīng)濟價值最大化。同時，要不斷提升智能電網(wǎng)的集成體系，將信息管控、技術、運行、安全防護等各種功能集中起來，以規(guī)范化形式推進智能電網(wǎng)的發(fā)展。

4 智能電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢

4.1 可再生能源發(fā)電功率預測

未來智能電網(wǎng)的發(fā)展將朝向高比例可再生能源方向，以風電、光伏等作為成熟的發(fā)電能源之一，波動性與隨機性較強。而隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，對可再生能源發(fā)電波動等海量、高維、多源數(shù)據(jù)的分析與探測，應實現(xiàn)多時間尺度、全面的感知與預測。傳統(tǒng)淺層的預測模型風能以及光照數(shù)據(jù)期間的預測性能較差，因此在未來的發(fā)展中應引進改進預測模型。如基于DBN的預測模型，可有效體提取風速以及光伏數(shù)據(jù)等信息，了解其非線性結構以及不變特性，實現(xiàn)預測風電與光伏功能的基本目的。而借助CNN的預測方式，可對豐富的光照數(shù)據(jù)進行分析，有效提升對光伏功率預測的準確性。

4.2 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的評估

電力系統(tǒng)規(guī)模隨著科技的發(fā)展不斷壯大，動態(tài)特點也越來越明顯，其中魯棒性、安全性、復雜性等之間的矛盾也越來越突出，人們對系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性能提出了更高的要求。而以此為基礎，人工智能電網(wǎng)的發(fā)展也將朝向系統(tǒng)平穩(wěn)評估的方向。傳統(tǒng)機器學習方法多以“先提取特征，再分類評估”的方式，將二者區(qū)分看待。且在提取特征時也更加依靠人工經(jīng)驗來解決復雜的問題。但智能電網(wǎng)的發(fā)展，可采用深度學習的方式，借助深層模型的學習功能，自己提取數(shù)據(jù)并完成分析工作，評估工作。這種運行方式將特征提取與分類統(tǒng)一起來，一步完成評估分析工作。

我國文獻中，關于深度學習中的SAE、DBN、CNN模型有著深入的研究，并已經(jīng)運用在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性評估工作中。關于大數(shù)據(jù)以及深度學習的電力系統(tǒng)故障狀態(tài)評估方法的研究也較多，增強了模型的泛化能力，為智能電網(wǎng)未來發(fā)展提供了理論基礎[4]。

4.3 控制與優(yōu)化

電力系統(tǒng)運行過程十分復雜，輸入、輸出的數(shù)據(jù)維數(shù)較多，關聯(lián)性也較強，在控制與優(yōu)化方面存在有一定難度。因此，未來電力系統(tǒng)發(fā)展中要深度學習，強化學習能力，提升遷移能力，進而實現(xiàn)優(yōu)化與控制電力系統(tǒng)的根本目的。目前，我國在深度學習與強化學習理論方面有著較深的造詣，提出電網(wǎng)切機控制策略，以深度CNN提取特征，研究控制策略。同時，還將深度神經(jīng)網(wǎng)絡的預測機制應用在選擇機制中，提升算法對系統(tǒng)的認知能力。并構建知識遷移體系，提出知識遷移算法以實現(xiàn)信息的提取，優(yōu)化控制功能。

4.4 電力故障與無人巡檢

電力系統(tǒng)故障中，傳統(tǒng)方法多以人工特征提取，以及人工經(jīng)驗判斷的方式為主，嚴重增加故障分析的復雜性以及不確定性。尤其在和處理復雜故障以及大型網(wǎng)絡故障期間，難以適用。在未來的發(fā)展中，智能電網(wǎng)將以深度學習的方法了解數(shù)據(jù)內在的結構，將在運行過程中學習到的特征信息與模型建立相結合，減少人為分析的不確定性以及傳統(tǒng)特征提取所帶來的復雜特點。同時，深度學習還有效解決傳統(tǒng)方法對經(jīng)驗的嚴重依賴，具有較強的通用性以及自適應能力。

對于電力系統(tǒng)故障的診斷研究，提出DBN層數(shù)指標，用于輸電線路的航拍圖像故障識別。而CNN對圖像樣本信息訓練學習具有較大優(yōu)勢，對局部信息故障定位能力較強。

與此同時，在日后的發(fā)展中將進一步增強無人巡檢能力。借助智能巡檢機器，或無人機巡檢機器，促使無人巡檢實現(xiàn)規(guī)范化、智能化的發(fā)展。智能巡檢在未來智能網(wǎng)絡的發(fā)展中將具有重要意義，將智能巡檢機器人與多種檢測儀器結合在尤其，實現(xiàn)近距離的觀察設備，繼而提升巡檢的準確性與科學性[5]。

例如，無人機與高清攝像儀的結合，將具有高度精準定位以及自動識別檢測的優(yōu)勢。無人機可以飛到幾十米的高空中，并利用高清變焦攝像頭，對電力設備拍照。而在系統(tǒng)中增加深度學習的圖像識別方法，智能識別監(jiān)控對象。我國對區(qū)域CNN算法的研究，大大增強無人機巡檢圖像的精準挖掘能力，而聯(lián)合深度學習的隨機森林分類算法，又提升設備圖像識別方法，較比常規(guī)算法可提升6.8%-12%的準確率。

5 結語

綜上所述，本文主要分析了優(yōu)化智能電網(wǎng)運行的有關舉措，得出應構建一體化信息平臺，要提升研發(fā)能力，如變頻逆變技術、儲能技術、在線監(jiān)測技術、超導技術等各種先進技術。要提升電網(wǎng)智能化建設能力，以平衡法、電流平衡法等多種技術優(yōu)勢，打造全智能化的用戶管理體系。在未來的發(fā)展中，智能電網(wǎng)將提升可再生能源發(fā)電功率預測的能力，加大對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性評估效果，深入研究各種學習算法，并提升電力故障分析能力，無人機巡檢等各種能力。將現(xiàn)代信息技術與電力技術結合起來，增強無人機巡檢的精準度，提升對圖像的分析能力。

參考文獻

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[2]徐磊，王庭鈞.智能家居APP在基于大數(shù)據(jù)架構的智能電網(wǎng)可視化平臺中的應用[J].中國新通信，2018，20（17）：97.

[3]鄧美琴，李博，李歡，宮雨.基于Delphi-AHP模型的電網(wǎng)發(fā)展及生產(chǎn)經(jīng)營綜合評價研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2018，8（11）：20-23.

[4]潘帆.智能電網(wǎng)趨勢下的信息網(wǎng)絡智能化建設問題探究[J].機電信息，2016（30）：119-120.

[5]趙剛.關于電力調度運行中的調度安全風險及防護措施[J].建材與裝飾，2016（15）：206-207.