智能電網(wǎng)技術(shù)在機(jī)場供電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

楊燦安

（首都機(jī)場集團(tuán)公司北京建設(shè)項目管理中心，北京 100621）

1 智能電網(wǎng)技術(shù)在機(jī)場供電系統(tǒng)中的應(yīng)用必要性

智能電網(wǎng)技術(shù)，即構(gòu)建現(xiàn)代化智能電網(wǎng)的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，包括集成的高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)和控制決策系統(tǒng)技術(shù)等。以上技術(shù)通過靈活組合，能夠提供可觀可控、安全可靠、自愈和節(jié)能環(huán)保的技術(shù)特性，其經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性遠(yuǎn)非傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)可比擬。智能電網(wǎng)技術(shù)能覆蓋從電廠到用戶終端的整個電力網(wǎng)絡(luò)，且經(jīng)濟(jì)實用，是未來電力技術(shù)的重點發(fā)展方向。將智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)場供電系統(tǒng)中，可以充分發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，使工作人員能夠全面掌握機(jī)場供配電網(wǎng)絡(luò)的運行情況，提高機(jī)場供電的安全可靠性，提升機(jī)場能源的利用效率，助力機(jī)場實現(xiàn)“智慧、平安、人文、綠色”的發(fā)展目標(biāo)。由此可見，在機(jī)場供電系統(tǒng)中應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)，意義重大且很有必要。

2 智能電網(wǎng)技術(shù)在機(jī)場供電系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

2.1 智能電網(wǎng)技術(shù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)建立中的應(yīng)用

機(jī)場的供電區(qū)域廣，電力設(shè)備多，線路長，電力系統(tǒng)中還存在不同等級的電壓，要想對電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)管，必須建立一個科學(xué)、完善的電力監(jiān)控系統(tǒng)。應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)可以構(gòu)建一個雙層架構(gòu)的機(jī)場電力監(jiān)控系統(tǒng)：第一層為設(shè)備監(jiān)控層，第二層為現(xiàn)場執(zhí)行控制層。主要由以下幾部分組成。

第一部分為電力監(jiān)控設(shè)備，包括電力設(shè)備保護(hù)裝置、變電站監(jiān)控儀表裝置、變壓器監(jiān)控裝置、直流屏等等，此類裝置能夠幫助系統(tǒng)實現(xiàn)危險警報、遠(yuǎn)程實時監(jiān)控以及異常提醒的功能。第二部分為環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，通過紅外裝置、感煙感溫探測器等設(shè)備實時監(jiān)測變電站的濕度和溫度變化，對環(huán)境的安全狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。第三部分為智能照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對變配電站的燈光進(jìn)行智能控制，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)、門禁聯(lián)動開關(guān)、手動開關(guān)等功能。第四部分為視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用IP 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)裝置，實現(xiàn)無人值守監(jiān)控，技術(shù)人員通過計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控即可。第五部分為指紋刷卡考勤巡查系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過刷卡或者指紋識別的方式，讀取工作人員的考勤信息或者巡查信息，確保巡查工作的落實。第六部分為IP 網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)重要的變配電現(xiàn)場與監(jiān)控中心之間的實時語音通信功能。

將以上各部分的監(jiān)控信息整合到控制和決策系統(tǒng)，即形成了強(qiáng)大的電力監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了對電網(wǎng)進(jìn)行實時監(jiān)控以外，還可以對電網(wǎng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行有效的診斷和隔離，并對沒有發(fā)生故障的區(qū)域進(jìn)行持續(xù)供電，極大地減少故障的影響面，降低供電故障對機(jī)場運營的影響。

2.2 智能電網(wǎng)技術(shù)在變電站建設(shè)中的應(yīng)用

變電站作為機(jī)場供電系統(tǒng)中的核心組成部分，其建設(shè)質(zhì)量與整個供電系統(tǒng)的運行效率休戚相關(guān)。利用智能電網(wǎng)技術(shù)，可以構(gòu)建三層架構(gòu)的機(jī)場變電站系統(tǒng)：第一層為過程層，主要由一次設(shè)備、合并單元、智能終端以及智能設(shè)備組成，該層主要實現(xiàn)變電站的電能傳輸、轉(zhuǎn)換、測量以及控制等相關(guān)功能；第二層為間隔層，主要由測控裝置、機(jī)電保護(hù)裝置以及故障錄波裝置等二次設(shè)備組成，該層主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的間隔保護(hù)；第三層為站控層，包括通信系統(tǒng)、站域控制系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)以及對時系統(tǒng)等，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制和測量工作，同時還具有同步相量采集、信息保護(hù)管理、操作閉鎖、監(jiān)視控制等多種功能。

在機(jī)場變電站的建設(shè)中，智能化一次側(cè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化二次側(cè)技術(shù)最值得應(yīng)用。智能化一次側(cè)系統(tǒng)包括智能高壓開關(guān)以及電子互感器裝置。智能高壓開關(guān)是一種性能非常出色的控制設(shè)備，是由傳感器、執(zhí)行器以及電子裝置組成，能夠幫助系統(tǒng)實現(xiàn)事故診斷以及運行監(jiān)測功能，而電子互感器裝置則能夠?qū)χ蝹鹘y(tǒng)互感器中存在的飽和缺陷。網(wǎng)絡(luò)化二次側(cè)技術(shù)是通過應(yīng)用數(shù)字通訊手段實現(xiàn)電信號的傳遞，由于采用光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬電纜作為傳輸?shù)慕橘|(zhì)，該信號傳輸方式能夠有效規(guī)避二次電纜交直流串?dāng)_的發(fā)生。此外，還可以在機(jī)場的變電站中加入巡視機(jī)器人。機(jī)器人設(shè)備帶有可見光監(jiān)測裝置和紅外熱像儀設(shè)備，能夠代替工作人員對高壓設(shè)備進(jìn)行檢測，快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部損傷和熱缺陷等，既可大大減輕工作人員的廠內(nèi)巡視壓力，又能有效提升巡視工作的整體效率。

2.3 智能電網(wǎng)技術(shù)在設(shè)備檢測中的應(yīng)用

要想保證供電網(wǎng)絡(luò)安全可靠地運行，各類供電設(shè)備必須處于良好的運行狀態(tài),因此，電力設(shè)備的檢測工作至關(guān)重要。智能電網(wǎng)檢測技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備檢測的范疇，不僅僅局限于供電設(shè)備的監(jiān)測，而是全方位覆蓋，不但實現(xiàn)生產(chǎn)全過程中電網(wǎng)實時信息的獲取、整合、分析和共享，還能給出相應(yīng)的控制方案、應(yīng)急預(yù)案及決策輔助。

基于智能電網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備檢測，是以設(shè)備的實際工作狀態(tài)為依據(jù)，通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測手段、可靠性評價手段以及壽命預(yù)測手段，判斷設(shè)備狀態(tài)，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢作出判斷，是“帶電檢測、在線監(jiān)測、停電驗修試驗”三位一體的檢測模式。其中比較成熟，且適合機(jī)場供電系統(tǒng)應(yīng)用的有油色譜分析、紅外測溫、局放檢測、鐵心電流檢測、紫外成像檢測、容性設(shè)備絕緣檢測、氣體泄漏檢測等帶電檢測技術(shù)和變壓器油色譜監(jiān)測、套管絕緣監(jiān)測、開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、容性設(shè)備和避雷器監(jiān)測、電力電纜分布式光纖測溫等在線監(jiān)測技術(shù)。

2.4 智能電網(wǎng)技術(shù)在機(jī)場照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

對于機(jī)場而言，公共照明是供電網(wǎng)絡(luò)的一大終端，特別是路燈及機(jī)坪高桿燈，更是能耗大戶，此類照明裝置分布區(qū)域廣，維護(hù)管理工作難度也較高。通過采用智能照明遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，可以有效提升照明管理效率，節(jié)省運營成本并且節(jié)能降耗。該系統(tǒng)能夠?qū)φ彰餮b置進(jìn)行區(qū)域化管理，同時還能結(jié)合天氣情況和光照強(qiáng)度對燈光的亮度和設(shè)備的開關(guān)進(jìn)行合理調(diào)整，主要有以下幾方面的功能。

首先，是主動詢問功能，系統(tǒng)能對監(jiān)控范圍內(nèi)所有照明設(shè)備的電流、電壓、開關(guān)狀態(tài)以及具體用電量等進(jìn)行自動監(jiān)測，并自動回傳監(jiān)測數(shù)據(jù)。其次，主動控制功能，系統(tǒng)控制中心可以對控制區(qū)域內(nèi)的任何一套照明設(shè)備進(jìn)行控制和相關(guān)參數(shù)的調(diào)整。再者，自動控制功能，系統(tǒng)能按照四季的變化，對照明設(shè)備的開關(guān)時間進(jìn)行自動調(diào)整。最后，報警功能，如果照明設(shè)備出現(xiàn)通信故障、電量不足或者沒有按時執(zhí)行開關(guān)指令等情況，系統(tǒng)控制中心會接收到警報信息。此外，還有顯示功能，在系統(tǒng)的電子地圖上，每套照明設(shè)備的實際狀態(tài)和重要參數(shù)都會實時顯示出來。

2.5 智能電網(wǎng)技術(shù)在“光伏+機(jī)場”上的應(yīng)用

一般情況下，機(jī)場建設(shè)場址地勢開闊，而且航站樓、停車樓等建筑具有面積可觀的屋面系統(tǒng)，非常適合建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目。然而，光伏發(fā)電具有間歇性、波動性等特點，接入電網(wǎng)后需要進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，方可安全穩(wěn)定運行。一方面，光伏發(fā)電并網(wǎng)要求電網(wǎng)具備適應(yīng)性和安全穩(wěn)定控制能力，電網(wǎng)調(diào)度需要統(tǒng)籌市電和光伏發(fā)電資源，使全網(wǎng)的功率供給與需求達(dá)到實時動態(tài)平衡，并滿足安全運行標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，為了降低光伏并網(wǎng)帶來的安全穩(wěn)定風(fēng)險，需要光伏發(fā)電具備基本的接入與控制要求。

智能電網(wǎng)技術(shù)對光伏電站在接入電網(wǎng)后的有功功率控制、功率預(yù)測、無功功率、電壓調(diào)節(jié)、低電壓穿越、運行頻率、電能質(zhì)量、模型和參數(shù)、通信與信號、接入電網(wǎng)測試等方面均作出了具體的規(guī)定，解決了光伏發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)化接入、間歇式電源發(fā)電功率精確預(yù)測以及運行控制技術(shù)等問題，使大規(guī)模光伏能源的科學(xué)合理利用得以實現(xiàn)。得益于智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電在國內(nèi)很多大型機(jī)場都已有所應(yīng)用。比如，首都機(jī)場GTC 停車樓屋頂采光帶上建有2400m2的光伏發(fā)電項目；深圳寶安機(jī)場有國內(nèi)容量最大的機(jī)場光伏發(fā)電項目；上海浦東機(jī)場的光伏建筑一體化項目現(xiàn)可產(chǎn)生足夠的清潔能源，用以滿足機(jī)場停車設(shè)施和裝卸設(shè)備的需求，其本身還可為機(jī)場戶外的空調(diào)設(shè)備進(jìn)行遮陽。

3 結(jié)語

綜上所述，將智能電網(wǎng)技術(shù)引入機(jī)場供電系統(tǒng)中，能提高供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，為機(jī)場的安全運營提供有力支撐，能提高管理人員的工作效率，降低工作強(qiáng)度，能更好地利用清潔能源，實現(xiàn)節(jié)能減排，在打造“智慧機(jī)場、平安機(jī)場、人文機(jī)場、綠色機(jī)場”四方面均有很大的促進(jìn)意義。