智能電網(wǎng)中的電力設計關鍵技術

李魯鋒

聊城華昌實業(yè)有限責任公司 山東聊城 252000

1 智能電網(wǎng)的定義

智能電網(wǎng)主要是指在供電的時候自動使用新型技術的電網(wǎng)體系，借助特定的手段將計算機信息技術和傳統(tǒng)電網(wǎng)進行有效的銜接，在供電的過程中充分利用通信技術，從而實現(xiàn)電網(wǎng)信息的快速傳遞，使自動化供電成為可能。智能電網(wǎng)可以使電力資源得到整合，不斷提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，使人們的用電需求得到最大程度的滿足[1]。

2 電力工程中智能電網(wǎng)技術優(yōu)勢

2.1 自動水平高

在電力管理控制規(guī)模不斷擴大的背景下，電網(wǎng)整體運行和維護的難度也相應提升，由此造成了設備的監(jiān)管控制工作量增加。在使用了智能化管理技術之后，越來越多先進設備進入到電網(wǎng)管理領域，在提升自動化水平的同時，也使得系統(tǒng)的運維和管理難度降低，同時也導致電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的故障問題具有了自愈功能，充分降低電網(wǎng)故障所產(chǎn)生的危害。

2.2 網(wǎng)絡架構穩(wěn)

在網(wǎng)絡架構穩(wěn)定性受到影響，致使系統(tǒng)的維護工作出現(xiàn)了較大的難度。如果電網(wǎng)網(wǎng)絡架構出現(xiàn)了癱瘓情況，則會為系統(tǒng)的運行和管理帶來難以預估的損失。因此，需要結合實際情況，運用智能電網(wǎng)技術，以高壓供電模式搭建的網(wǎng)絡體系，提高了電網(wǎng)結構的穩(wěn)定性，并且還彌補了區(qū)域范圍內(nèi)存在的能源分布不均衡的問題，為特殊條件下的電能管理提供了保障，也能實現(xiàn)穩(wěn)定能源供應。

3 電力設計技術在智能電網(wǎng)中的應用分析

3.1 能源轉換技術

低碳經(jīng)濟作為未來發(fā)展發(fā)展的主要趨勢，其主要就是對能源轉化技術有效創(chuàng)新以及合理應用，現(xiàn)階段太陽能以及風能等可再生資源的利用是國際上能源轉化的主要研究方向，按照現(xiàn)階段發(fā)展實際情況來看，我國大規(guī)模的并網(wǎng)技術以及光伏發(fā)電技術，因為其運行安全以及穩(wěn)定等是未來電網(wǎng)未來發(fā)展的主要方向。在能源轉化技術方面，我國還處于開始發(fā)展階段，相應的技術研究還不是很成熟，需要對其不斷加大研究和有效應用。我國智能電網(wǎng)建設當中，其中重要的就是需要加強對可再生能源的利用，并且對并網(wǎng)技術需要不斷加大研究。除了需要對能源實現(xiàn)高效應用之外，還需要降低能源的消耗，和對環(huán)境污染的減少，有效實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的有效發(fā)展[2]。

3.2 柔性交流輸電技術

柔性交流輸電技術作為一種綜合性電力技術，是將微處理以及微電子技術、通信技術和控制技術結合而快速控制的交流輸電技術，能夠將交流電網(wǎng)的穩(wěn)定性增強，以此將電力傳輸成本降低。按照目前我國智能輸變電發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，為了能夠確保高電壓和清潔能源的融合，就需要應用柔性交流輸電，以此來對智能電網(wǎng)中相關參數(shù)進行調整和改良，確保電網(wǎng)控制安全穩(wěn)定以及高效。

3.3 高速雙向通信技術

高速雙向通信技術不但能夠確保智能電網(wǎng)的自愈性，還可以將電力安全提升。在智能電網(wǎng)的運行當中，相對于受損區(qū)域做好檢測，并且對其原因合理分析，同時做好智能電網(wǎng)的有效調整和合理分配。例如，若是用電量比較大，可以使用高速雙向通信技術，對電能做好合理分配以及有效調整，以此來對智能電網(wǎng)運行的安全性以及穩(wěn)定性提升。

4 智能電網(wǎng)中的電力設計具體應用

4.1 智能電表的設計

（1）通信網(wǎng)絡。使用固定雙向通信系統(tǒng)，可以將所采集的數(shù)據(jù)信息（包括故障報警和裝置干擾報警）從智能電表中實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，這是全部高級應用的主要基礎。

（2）計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)MDMS。這是作為一種具有分析功能的數(shù)據(jù)庫，采用和AMI 自動數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)進行協(xié)調處理，并且存儲電表的計量值。

（3）用戶室內(nèi)網(wǎng)HAN。通過網(wǎng)關或用戶人口把智能電表和用戶戶內(nèi)可控的電器或裝置連接起來，使得用戶能根據(jù)電力公司的需要積極參與需求響應或電力市場。

（4）提供用戶服務。如分時或實時電價等。

（5）遠程接通或斷開。

4.2 硬件結構設計

其中計量芯片和主機的選擇是關鍵。在智能電表的設計中，專用計量芯片更便于電能和相關電力品質參數(shù)的計算，所以將嵌入式控制器分離出來專門實現(xiàn)管理功能，如通信、費率時段管理、實時電價、存儲管理等。計量芯片選用Maxim 生產(chǎn)的多功能低功耗計量芯片MAXQ3180，主機選用sT 公司生產(chǎn)的STM32FlO7xx 增強型ARM 嵌入式控制器。由于STM32F107 只具有10/100EthemetMAC，所以需外加10/100Mb/s 以太網(wǎng)物理層收發(fā)器DP83848CVV 和RJ45 連接器J0Ol1D21B。這樣智能電表可提供一個以太網(wǎng)通信接口，便于組成分布式通信網(wǎng)絡[3]。

4.3 智能電表的軟件設計

智能電表的軟件主要由監(jiān)控程序、鍵盤掃描程序、顯示程序、設定程序、MAXQ3180 數(shù)據(jù)讀取程序、量程自動校正與功率補償程序、數(shù)字濾波程序、算法程序、實時時鐘程序、分時電價程序、網(wǎng)絡通信程序等組成，采用C++語言編程并進行模塊化設計。

5 結語

在社會經(jīng)濟的發(fā)展中，電網(wǎng)對其有著很大的影響，在傳統(tǒng)電網(wǎng)運行中，若是遇到線路故障，可能會產(chǎn)生相應的安全事故以及電力故障，對于社會生產(chǎn)以及人們的生活有著很大的影響，因此智能電網(wǎng)的發(fā)展非常重要。在對智能電網(wǎng)的設計當中，需要對智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別進行分來，按照實際運行需求和特征做好設計。