電網(wǎng)智能化建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)分析

杜星辰

【摘 ?要】電網(wǎng)智能化建設(shè)是電網(wǎng)現(xiàn)代化建設(shè)的核心，需要在傳統(tǒng)的輸配電網(wǎng)絡(luò)中，將數(shù)字技術(shù)、信息化技術(shù)等較多的前沿技術(shù)融入到輸配電系統(tǒng)中，其主要目的是為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠、環(huán)保、高效發(fā)展。因此，對(duì)電網(wǎng)智能化建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析有著非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)智能化;建設(shè);關(guān)鍵技術(shù)

1引言

2009年5月，國家電網(wǎng)公司宣布將建設(shè)智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)技術(shù)貫穿于電力供應(yīng)的整個(gè)環(huán)節(jié)，包括發(fā)電、輸電、配電、變電、用電等環(huán)節(jié)，涉及新能源開發(fā)與利用、高壓輸電、智能調(diào)度、智能數(shù)字變電站、分布式電源接入及交互的用電體驗(yàn)等專業(yè)層面。經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、交互的用電形態(tài)將極大地改變現(xiàn)有的用電營銷管理模式，全新的智能營銷技術(shù)及管理將隨之而生。在此背景下，如何進(jìn)行城市電網(wǎng)規(guī)劃，以滿足智能化的要求，具有現(xiàn)實(shí)意義。

2電網(wǎng)智能化概述

電網(wǎng)智能化包括兩個(gè)層面：首先是設(shè)備智能化，通過在傳統(tǒng)電氣設(shè)備上采用先進(jìn)的傳感技術(shù)、量測技術(shù)和控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化。這里的智能化包括設(shè)備自身能夠感知運(yùn)行狀態(tài)和健康狀態(tài)，能夠通過“主動(dòng)報(bào)告”被感知，而且還可以受遠(yuǎn)方操作而被控制，類似傳統(tǒng)的“四遙”。然后再通過先進(jìn)的通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，形成電力物聯(lián)網(wǎng)。由于電網(wǎng)設(shè)備包羅萬象，分布十分廣泛，所以又被稱為“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”。其次是電網(wǎng)智能化。形成電力物聯(lián)網(wǎng)以后，我們在不同程度地運(yùn)用“云大物移智”（即云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用和人工智能技術(shù)），對(duì)電網(wǎng)的智能化運(yùn)行控制和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化。廣義的智能電網(wǎng)建設(shè)，涉及發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五大環(huán)節(jié)，包括清潔友好的發(fā)電、安全高效的輸變電、靈活可靠的配電、多樣互動(dòng)的用電、智慧能源與能源互聯(lián)網(wǎng)、全面貫通的通信網(wǎng)絡(luò)、高效互動(dòng)的調(diào)度及控制體系、集成共享的信息平臺(tái)、全面覆蓋的技術(shù)保障體系9個(gè)領(lǐng)域的內(nèi)容。

3電網(wǎng)智能化建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1電網(wǎng)智能控制中心

3.1.1可視化與自動(dòng)跟蹤技術(shù)

可視化與自動(dòng)跟蹤技術(shù)就是利用圖像處理、自動(dòng)跟蹤技術(shù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式變化進(jìn)行三維視頻和自動(dòng)跟蹤，可以達(dá)到在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)安全隱患的目的，其特點(diǎn)是清楚、直觀、一目了然，在故障情況下還會(huì)給我們提供消除隱患的控制措施，起到很好的輔助決策作用，保證配電網(wǎng)的安全性和可靠性。

3.1.2配電數(shù)據(jù)采集與故障監(jiān)控技術(shù)

配電數(shù)據(jù)采集與故障監(jiān)控技術(shù)是對(duì)配電網(wǎng)各個(gè)電網(wǎng)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面信息的收集及故障監(jiān)控。在智能配電網(wǎng)中引入配電數(shù)據(jù)采集與故障監(jiān)控技術(shù)主要利用利用光纖、無線與載波把等對(duì)配電網(wǎng)的各個(gè)電網(wǎng)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行全方位覆蓋，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)傳輸、配網(wǎng)信息和配網(wǎng)業(yè)務(wù)的一體化。利用這一技術(shù)有利于配電網(wǎng)絡(luò)故障問題的順利解決。如果配電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，與故障相關(guān)的數(shù)據(jù)可以被收集在時(shí)間，然后反映到實(shí)際的員工，通過收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析和搜索相關(guān)的監(jiān)測信息的工作人員，工作人員可以進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)故障的分析，從而促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.1.3虛擬電廠

虛擬電廠主要是指分布式電力管理系統(tǒng)監(jiān)督和優(yōu)化一定數(shù)量的分布式電機(jī)和可控制負(fù)荷的有效集合，在發(fā)展過程中本質(zhì)上是一種新型電廠管理運(yùn)行模式，在具體運(yùn)行過程中，虛擬電廠通過打造仿真數(shù)學(xué)模型能夠?qū)?fù)雜的電源信息變得更加簡單，從而為相關(guān)人員管理電網(wǎng)提供重要的信息支持。在應(yīng)用的過程中，虛擬電廠能夠?qū)τ脩粜枨?、系統(tǒng)負(fù)荷情況、發(fā)電信息等進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測，利用預(yù)測的結(jié)果制定出科學(xué)合理的最優(yōu)化發(fā)電計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的合理把控，不斷優(yōu)化光伏發(fā)電的調(diào)度難度，減少電力信息使用對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)帶來的沖擊。

3.1.4調(diào)度和交易功能

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化交易和調(diào)度對(duì)于提升電網(wǎng)的智能化水平非常關(guān)鍵。主要的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)信息披露、電網(wǎng)協(xié)調(diào)、機(jī)組調(diào)度及數(shù)據(jù)管理的智能化。其中信息披露主要是在監(jiān)管條例及相關(guān)保密措施的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)智能化電網(wǎng)的發(fā)電計(jì)劃、網(wǎng)間交易、購電成本等相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)有效的智能化披露。電網(wǎng)協(xié)調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)電網(wǎng)的智能化協(xié)調(diào)。電網(wǎng)調(diào)度智能化主要是以各個(gè)信息為基礎(chǔ)，在對(duì)所有信息進(jìn)行分類匯總的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損管理、校核安全及節(jié)能調(diào)度等方面的優(yōu)化。數(shù)據(jù)管理智能化主要的關(guān)鍵技術(shù)在于對(duì)電力交易數(shù)據(jù)、檢修技術(shù)、預(yù)測參數(shù)、電網(wǎng)拓?fù)?、機(jī)組狀態(tài)處理等方面信息的智能化。

3.2智能變電站關(guān)鍵技術(shù)

智能變電站在實(shí)際的運(yùn)行當(dāng)中，通過先進(jìn)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站的智能化、數(shù)字化發(fā)展。智能變電站憑借其自身強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息的自動(dòng)監(jiān)測。隨著信息技術(shù)不斷的發(fā)展與進(jìn)步，在很大程度上推動(dòng)著智能變電站的智能化發(fā)展。而一次設(shè)備智能化，能夠確保智能變電站取得良好的應(yīng)用效果。同時(shí)，隨著電子互感器的逐漸推廣與普及，促進(jìn)了智能變電站相關(guān)設(shè)備的數(shù)字化。不但可以簡化安裝流程，而且還能簡化設(shè)備的檢修流程。

3.2.1自愈控制技術(shù)

針對(duì)智能配電網(wǎng)運(yùn)行中控制難度大的問題，若能加強(qiáng)自愈控制技術(shù)的使用，可滿足智能配電網(wǎng)自動(dòng)控制方面的要求，優(yōu)化控制方式，增強(qiáng)相應(yīng)控制工作的落實(shí)效果。同時(shí)，通過對(duì)自愈控制技術(shù)科學(xué)使用，可在滿足配電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求的前提條件下，優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)及方式，并通過對(duì)可再生能源的高效利用，降低配電網(wǎng)系統(tǒng)能耗，確保智能配電網(wǎng)運(yùn)行中所涉及資源整合利用狀況的良好性。

3.2.2配電網(wǎng)絡(luò)模型

系統(tǒng)完全符合IEC61970/IEC61968標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)模型維護(hù)的原則，基于CIM規(guī)范的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的定義，完全解決了生產(chǎn)管理系統(tǒng)的平滑數(shù)據(jù)交換和一致性。不同接口模式下的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。驗(yàn)證的關(guān)鍵問題確保了分銷網(wǎng)絡(luò)核心模型的嚴(yán)格性，并且通過信息交互總線來管理系統(tǒng)配電生產(chǎn)。為了避免設(shè)備編碼認(rèn)知引起的模型添加和刪除的模糊性以及系統(tǒng)交互中的不同使用范圍，并解決系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)分析之間的容錯(cuò)問題，設(shè)備代碼檢查匹配機(jī)制介紹。如果發(fā)生異常更改，則檢查并匹配現(xiàn)有代碼。取消模型設(shè)備的異常刷牙：如果正常更改，則不會(huì)更正，并繼續(xù)原始添加和刪除模型設(shè)備。

3.2.3在線故障仿真關(guān)鍵技術(shù)

在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，容易引起兩個(gè)或兩個(gè)以上的接地短路，進(jìn)一步損害系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此有必要盡快發(fā)現(xiàn)并排除故障。在傳統(tǒng)的單相接地故障定位過程中，配電網(wǎng)絡(luò)一般采用逐線牽引和停止的方法來確定故障線路。選擇故障線后，工作人員被送到現(xiàn)場查找故障位置，然后排除故障，另一個(gè)方面，也可以確保測試態(tài)的實(shí)效性。

3.3智能線路關(guān)鍵技術(shù)

線路作為電網(wǎng)智能化建設(shè)的關(guān)鍵，在電網(wǎng)智能化建設(shè)中，必然需要實(shí)現(xiàn)線路智能化。

3.3.1基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)

在電網(wǎng)智能化建設(shè)過程中，更多的高溫超導(dǎo)技術(shù)、特高壓技術(shù)等會(huì)應(yīng)用到整個(gè)電網(wǎng)建設(shè)中，大大提升整個(gè)線路的輸電容量。

3.3.2智能檢修與遠(yuǎn)程監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

在傳統(tǒng)的供電線路檢修過程中，人員實(shí)地檢修是主要的檢修方式，人力消耗非常大，同時(shí)安全性較差。而在電網(wǎng)智能化建設(shè)過程中，可以將配電網(wǎng)中整個(gè)線路的設(shè)備狀態(tài)、絕緣情況、實(shí)際功率、電壓與電流大小等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)利用相關(guān)的信息技術(shù)對(duì)線路的狀態(tài)進(jìn)行檢修，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)故障定位，對(duì)于出現(xiàn)的冰雪覆蓋能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)融化等。

4結(jié)束語

綜上，全面推進(jìn)電網(wǎng)智能化建設(shè)已經(jīng)成為了整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的必然選擇，同時(shí)，通過電網(wǎng)智能化建設(shè)較好地提升了整個(gè)電網(wǎng)的智能化水平，但是其包含的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)非常多，這就需要電力企業(yè)從自身實(shí)際情況出發(fā)，加強(qiáng)電網(wǎng)智能化建設(shè)研發(fā)力度，進(jìn)一步提升電網(wǎng)智能化建設(shè)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃飛，宋璇坤，周暉，韓柳，李金超，肖智宏.基于效果與基礎(chǔ)互動(dòng)的電網(wǎng)智能化水平綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，4411：142-148.

（作者單位：國網(wǎng)晉中供電公司）