智能電網(wǎng)與發(fā)輸變電研究

孫巧英

（山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原030006）

1 智能電網(wǎng)中的輸變電技術(shù)應(yīng)用

1.1 智能變電技術(shù)

一是智能變電站。在電力系統(tǒng)中，變電站的重要地位不容忽視，應(yīng)充分發(fā)揮先進科技的作用與優(yōu)勢，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，對變電站動態(tài)進行實時監(jiān)控，采集自動化信息，使其成為具有計量控制功能的變電站?，F(xiàn)階段，智能變電站的信息采集系統(tǒng)，可被概括為三層設(shè)備與兩層網(wǎng)絡(luò)，如圖1 所示，不同層次的作用不盡相同，關(guān)鍵在于如何確保變電站平穩(wěn)運行。在諸多因素中，新設(shè)備屬于重中之重，如交換機、互感器等，一旦新設(shè)備出現(xiàn)故障，比應(yīng)盡快查明原因，并重啟設(shè)備，如若故障仍然存在，應(yīng)及時通知專門的檢修人員進行維修。當(dāng)智能端出現(xiàn)異常狀態(tài)，可采取相同的維護措施，即先重啟，如若故障未能消除則向?qū)I(yè)技術(shù)人員報修?；ジ衅鞯闹饕饔檬菧y量電力系統(tǒng)內(nèi)部電流與電壓，各項設(shè)備均要借助傳感器獲得信號，再利用采集器分析處理，選擇多用的屏蔽線，發(fā)揮信號傳輸?shù)淖饔?。在明確互感器狀態(tài)后，可通過判斷外形是否完整、接線良好度、是否斷路等探知工作狀態(tài)[1]。

圖1 信息采集系統(tǒng)

二是智能變電技術(shù)。主要分為智能感應(yīng)、信息通訊、同步測量以及控制決策等內(nèi)容。在智能感應(yīng)方面，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較大，為了有效控制系統(tǒng)，應(yīng)從中整體把握，對系統(tǒng)運行動態(tài)與各設(shè)備信息進行測量。在電網(wǎng)應(yīng)用中，無線感應(yīng)器的地位不容小覷，包括溫度、濕度等等，均要按照設(shè)計要求獲取相關(guān)信息；在信息通訊方面，智能電網(wǎng)與現(xiàn)代科技不斷融入，如智能處理技術(shù)、3S技術(shù)等等；通信技術(shù)主要為光纖通信、無線通信，前者的實際應(yīng)用將更加廣泛，在高新技術(shù)逐漸完善下，無線通信應(yīng)進一步發(fā)展，擴大使用范圍。在同步相量測量方面，該技術(shù)可在電網(wǎng)事業(yè)中廣泛應(yīng)用，而GPS 技術(shù)則為精準(zhǔn)同步提供技術(shù)支持，可確保系統(tǒng)中各個站點的電壓或電流實時同步與共享。在電力系統(tǒng)中，變電站為重點所在，同時也是同步測量的最佳點位。在控制決策技術(shù)方面，為確保系統(tǒng)正常運行，應(yīng)對其狀態(tài)進行實時檢測，并準(zhǔn)確分析決策，運用仿真技術(shù)、控制決策等獲取更多參數(shù)信息，一般是依據(jù)變電站內(nèi)的傳感器裝置進行獲取。在智能設(shè)備裝置應(yīng)用中，智能設(shè)備與裝置覆蓋整個智能系統(tǒng)，特別是變電站，內(nèi)部智能設(shè)備最多，具有數(shù)字化、可視化等功能，可充分體現(xiàn)出新技術(shù)的應(yīng)用價值。

1.2 輸電線路維護技術(shù)

我國幅員遼闊，電力資源分布不均，高等級輸電線路集中在偏遠區(qū)域，采用人工巡檢不但工作量且效率低。對此，可采用機器人巡線，采用配備檢測儀器的機器人沿著導(dǎo)線行走，將檢測信息傳遞給地面裝置，由地面裝置負責(zé)分析處理，可有效克服復(fù)雜地形條件與人工因素產(chǎn)生的影響。在開展相關(guān)工作時，檢測信息的預(yù)處理需要引起重視，這是因為隱患樣本圖片的時間跨度較大，此外，復(fù)雜的天氣條件和變化多端的場景，同樣影響著后續(xù)工作的有效性。對檢測信息做去均值處理，可使圖片識別擁有更為理想的魯棒性，歸一化的出發(fā)點，則是確保任意維度信息所處變化幅度相同。歸一化所用公式為：

在式中，x'指代均值，σ 指代標(biāo)準(zhǔn)差。此外，圖像融合的作用，同樣不容忽視?，F(xiàn)階段，被用來對圖像進行融合處理的公式為：

其中，J 指代融合后圖像；Jm1指代濾波去霧圖；R (x,y) 指代MSR 去霧圖；w1、w2指代加權(quán)系數(shù)，二者之和為1。若圖像相似度較高，二者取值均為0.5，如果圖像存在明顯差異，則應(yīng)酌情對取值進行調(diào)整。當(dāng)然，在條件允許的情況下，還可采用無人機巡視，通過無線電遙控的方式控制飛行器進行巡視，此種方式涉及高科技，受區(qū)域范圍的限制，適用于個別區(qū)域或者試點使用。但是，此種線路巡檢技術(shù)巡視速度較快，無需載人、操作簡單、不受氣候因素制約，與機器人巡檢相比可減少資金投入，具有效率高、速度快、潛力大等特點，在未來輸電線路智能維護中擁有廣闊發(fā)展空間。

2 智能電網(wǎng)的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用功能

圖2 自動檢查子系統(tǒng)分工

（1）自動檢查。在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，智能電網(wǎng)支持遠程數(shù)據(jù)傳遞，在應(yīng)用中通過相關(guān)監(jiān)控設(shè)備，便可對供電系統(tǒng)實施全面監(jiān)控，可通過主機操作界面，對供電系統(tǒng)實施自動化檢查。在檢驗過程中，結(jié)合系統(tǒng)中各方面問題，對是否出現(xiàn)隱患進行排查，如若發(fā)現(xiàn)問題，智能電網(wǎng)將會及時做出反應(yīng)，上報故障信息，由供電單位采取措施予以解決，并在故障發(fā)生前進行預(yù)防和排除?，F(xiàn)階段，自動檢查所依托系統(tǒng)已趨于完善，主要分為技防、人防和物防系統(tǒng)，三者的分工如圖2 所示。

（2）自動查詢。在智能電網(wǎng)應(yīng)用中，能夠自動查詢系統(tǒng)故障所在，在設(shè)備安裝中進行最優(yōu)選擇，也可探尋最為合適的供電線路。除此以外，在故障解決方面，智能電網(wǎng)還可監(jiān)控供電系統(tǒng)，在故障排除時實現(xiàn)自動化，這樣便可有效排除故障，為供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行創(chuàng)造有利條件，及時解決此類問題[2]。

（3）自動求解。在電力技術(shù)應(yīng)用中，最為關(guān)鍵是便是復(fù)雜問題的妥善處理，智能電網(wǎng)可達成智能化調(diào)度目標(biāo)，有效管理電力系統(tǒng)，憑借最低成本規(guī)劃電網(wǎng)，在電力系統(tǒng)應(yīng)用中，智能電網(wǎng)可自動尋找問題最佳解決方式，提高利用效率。

（4）自動執(zhí)行。智能電網(wǎng)具有智能化特點與較強的抗干擾能力。在數(shù)據(jù)傳輸中，可結(jié)合實際情況進行分析，迅速做出反應(yīng)。針對所需解決的故障問題，也可借助智能系統(tǒng)進行解決，使人類需求得以滿足。

2.2 人工智能

在電力系統(tǒng)中設(shè)置大量智能裝置與設(shè)備，可涵蓋電力站發(fā)電、變電、輸電與配電等多個環(huán)節(jié)。智能化設(shè)備注重數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與功能一體化發(fā)展，應(yīng)在傳統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上拓展延伸，與高科技相結(jié)合，在更廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮價值。對于電力系統(tǒng)來說，變電站周圍環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備安全防范等十分關(guān)鍵，對此，可采用安防視頻進行監(jiān)控。當(dāng)前，人工智能在電網(wǎng)監(jiān)控中的應(yīng)用并非單純的電力設(shè)備以及周圍環(huán)境監(jiān)控，還深入到設(shè)備內(nèi)部，針對設(shè)備運轉(zhuǎn)情況、數(shù)據(jù)信息等進行監(jiān)控。此外，由電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)實需求對門禁、消防系統(tǒng)等進行控制，及時發(fā)送預(yù)警信號，針對突發(fā)事件保存監(jiān)控錄像，有效彌補以往監(jiān)控系統(tǒng)的漏洞，使智能電網(wǎng)監(jiān)控成為電力系統(tǒng)運行的最強輔助。

2.3 儲能技術(shù)

當(dāng)前，電力產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴展，用電量激增，為確保用戶用電安全，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性提出更高要求。當(dāng)前智能設(shè)備低成本存儲電能，減少輸電損耗，提高輸電效率。同時，分布式電源的布局可改變傳統(tǒng)電源帶來的影響，促進智能電網(wǎng)配電轉(zhuǎn)換，儲能技術(shù)的應(yīng)用為電力系統(tǒng)高效運行提高切實保障，成為減少電能損耗的重點所在。低成本儲能技術(shù)的應(yīng)用可促進電力技術(shù)水平的提升，保證電力持續(xù)運轉(zhuǎn)，擴大智能電網(wǎng)范圍，產(chǎn)生更高的收益。因掌握核心技術(shù)與設(shè)備，使數(shù)字化技術(shù)發(fā)展成為智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)型要點。但新能源開發(fā)仍要攻克許多難關(guān)，才可獲得更加安全穩(wěn)定的電能與成熟的技術(shù)支持。

綜上所述，當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展已經(jīng)成為主流趨勢，其作用與價值不容小覷。要想使智能電網(wǎng)在電力規(guī)劃中可持續(xù)應(yīng)用，便要對其進行深層優(yōu)化，充分突顯其應(yīng)用優(yōu)勢。對此，應(yīng)對智能輸電技術(shù)、變電技術(shù)與線路維護技術(shù)等進行全面研究和完善，推進國內(nèi)電網(wǎng)事業(yè)的深入發(fā)展。