智能電網(wǎng)骨干技術(shù)以及應(yīng)用分析

張 鵬，高 青

1.山西省電力公司檢修公司1000kV 特高壓長(zhǎng)治站，山西長(zhǎng)治 046000

2.國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)治通信公司，山西長(zhǎng)治 046000

當(dāng)前我國(guó)電力事業(yè)飛速發(fā)展，來(lái)源于多個(gè)方面的力量都成為電力事業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)。這其中不僅僅包括了相應(yīng)專業(yè)領(lǐng)域中多項(xiàng)電力技術(shù)的層出不同和逐漸成熟，相關(guān)其他技術(shù)，諸如監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及人工智能等也都成為推動(dòng)智能電網(wǎng)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域的重要助力；與此同時(shí)，更為重要的是，對(duì)于我國(guó)的供電系統(tǒng)而言，更大的覆蓋地域范圍以及在電力生產(chǎn)和輸送過(guò)程中所產(chǎn)生的龐雜設(shè)備，都從客觀上要求著實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的管理。在這樣的背景之下，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)（Smart Power Grids），即電網(wǎng)的智能化，美國(guó)能源部曾經(jīng)定義其為：“一個(gè)完全自動(dòng)化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠監(jiān)視和控制每個(gè)用戶和電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，保證從電廠到終端用戶整個(gè)輸配電過(guò)程中所有節(jié)點(diǎn)之間的信息和電能的雙向流動(dòng)。”歐洲技術(shù)論壇則將這一概念描述為“一個(gè)可整合所有連接到電網(wǎng)用戶所有行為的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，以有效提供持續(xù)、經(jīng)濟(jì)和安全的電力。”在國(guó)內(nèi)，相對(duì)權(quán)威的定義方式當(dāng)屬中國(guó)科學(xué)院電工研究所的定義，該組織將智能電網(wǎng)表述為“以包括各種發(fā)電設(shè)備、輸配電網(wǎng)絡(luò)、用電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備的物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)化與智能控制技術(shù)等與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。”

電工研究所的定義中可以明確看出智能電網(wǎng)的若干特征。首先在于其可觀測(cè)性，即能夠有效獲取到電網(wǎng)工作過(guò)程中參與工作的電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，以及相關(guān)的線路工作數(shù)據(jù)；其次在于其可控性，即能夠針對(duì)電網(wǎng)中的設(shè)備展開必要的調(diào)節(jié)；其三則是自動(dòng)化，重點(diǎn)關(guān)注整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)綜合平衡和優(yōu)化，以及對(duì)于突發(fā)狀況的調(diào)整和自愈等，除此以外，自動(dòng)告警以及必要的趨勢(shì)預(yù)測(cè)等功能也會(huì)隨著相應(yīng)的計(jì)算技術(shù)的逐步成熟而納入到智能電網(wǎng)的相關(guān)職能屬性中來(lái)。

2 智能電網(wǎng)的核心技術(shù)討論

從技術(shù)角度看，參與到智能電網(wǎng)中的骨干技術(shù)主要包括空間信息技術(shù)、云計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及作為基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)以及安全技術(shù)幾個(gè)方面。

其中空間信息技術(shù)主要包括GIS、GPS 技術(shù)系統(tǒng)，能夠?yàn)橹悄芫W(wǎng)絡(luò)提供足夠的數(shù)據(jù)支持，并且?guī)椭洳杉降臄?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)邏輯化。我國(guó)電力供給網(wǎng)絡(luò)龐大，枝節(jié)繁雜，如果不綜合當(dāng)?shù)氐牡乩頂?shù)據(jù)進(jìn)行考慮，就很難理解網(wǎng)絡(luò)中反饋的數(shù)據(jù)含義。并且相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)庫(kù)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)，還能夠幫助智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)于故障的更為精準(zhǔn)定位，在根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)加強(qiáng)預(yù)測(cè)方面也有著突出貢獻(xiàn)。對(duì)于云計(jì)算而言，當(dāng)前智能電網(wǎng)環(huán)境復(fù)雜，微環(huán)境龐雜，并且很多故障如果不能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)處理就會(huì)造成更大供電損失。因此分布式的數(shù)據(jù)處理環(huán)境已經(jīng)成為發(fā)展的必然。在此基礎(chǔ)上，云計(jì)算為智能電網(wǎng)的計(jì)算在資源上提供了更多可能，尤其是對(duì)于運(yùn)行和監(jiān)控以及數(shù)據(jù)深入處理的智能云技術(shù)，對(duì)改善數(shù)據(jù)擁堵，提升智能電網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)吞吐量都有著極大幫助。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于當(dāng)前的智能電網(wǎng)而言仍然處于不斷滲透的過(guò)程中，這種技術(shù)能夠以人的思維方式使計(jì)算機(jī)理解更多知識(shí)。作為一種能夠賦予計(jì)算機(jī)思考能力的技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟程度，直接關(guān)系著智能電網(wǎng)的智能成熟程度，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越發(fā)達(dá)，智能電網(wǎng)就越能將地理信息與電網(wǎng)工作信息進(jìn)行綜合考慮，就越能發(fā)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)中存在的問(wèn)題。而從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和安全問(wèn)題已經(jīng)相對(duì)成熟，當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集技術(shù)成為了發(fā)展的重點(diǎn)。更發(fā)達(dá)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對(duì)于電網(wǎng)中的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所面臨的環(huán)境數(shù)據(jù)都能夠有效吸收，而更為豐富的數(shù)據(jù)必然會(huì)提供更為堅(jiān)實(shí)的決策基礎(chǔ)，最終提供更為準(zhǔn)確的決策支持，對(duì)于自動(dòng)化的精準(zhǔn)施行也會(huì)有所幫助。

3 智能電網(wǎng)的應(yīng)用特征與結(jié)論

智能電網(wǎng)在應(yīng)用領(lǐng)域與傳統(tǒng)電網(wǎng)有著本質(zhì)區(qū)別。這種以人工智能和高度自動(dòng)化作為突出特征的信息化技術(shù)和供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，從電力的產(chǎn)生到配送以及消費(fèi)，各個(gè)環(huán)節(jié)都有著更優(yōu)的表現(xiàn)。

對(duì)于電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言，我國(guó)幅員遼闊，對(duì)于電力的需求也一直呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，因此對(duì)于電力的生產(chǎn)而言，當(dāng)前也多采用了多種途徑進(jìn)行開展。無(wú)論是常規(guī)的水力發(fā)電或者核電站，還是當(dāng)前較新的風(fēng)力發(fā)電站，都存在有獨(dú)屬于其自身的工作特征和產(chǎn)電量。智能電網(wǎng)的參與，能夠幫助在穩(wěn)定發(fā)電廠運(yùn)行以及調(diào)節(jié)供電能力等方面有著調(diào)整，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)，甚至整個(gè)系統(tǒng)中的穩(wěn)定供電。

而對(duì)于電力的配給角度，更大的配給范圍和更長(zhǎng)的輸電線路，以及在輸電過(guò)程中所面對(duì)更為難多難以確定的環(huán)境因素，都會(huì)成為配電過(guò)程中的安全隱患，單純是系統(tǒng)內(nèi)線損一項(xiàng)，都會(huì)對(duì)配電效果造成不容忽視的影響。智能電網(wǎng)的參與能夠更為精確的確定線路中可能存在的問(wèn)題，并且對(duì)于變電系統(tǒng)的維護(hù)也能夠達(dá)到更高的水平。

從電力消費(fèi)環(huán)境看，智能電網(wǎng)獲取了大量的電力消費(fèi)數(shù)據(jù)，這樣就可能會(huì)從兩個(gè)角度影響電力的消費(fèi)。其一在于幫助各個(gè)消費(fèi)主體形成正確的消費(fèi)觀念和方式方法，在行業(yè)內(nèi)部橫向?qū)Ρ鹊幕A(chǔ)上有的放矢的采取相應(yīng)的宣傳，可以達(dá)到節(jié)能和優(yōu)化電力資源使用的目的。另一個(gè)方面對(duì)于電力消費(fèi)狀況的深入清晰了解，還能夠幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力供給網(wǎng)站發(fā)展規(guī)劃的更多認(rèn)識(shí)，對(duì)于理智發(fā)展有著重要幫助。

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