智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應用

田蘊琦

摘要：本文從智能電網(wǎng)內(nèi)涵著手，對智能電網(wǎng)中的及時反饋與控制系統(tǒng)、分布式能源接入及無功補償關(guān)鍵技術(shù)進行分析，研究了智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應用方向。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);應用方向

中圖分類號：TM76? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1007-9416（2018）10-0000-00

近年來，電網(wǎng)不斷吸收工業(yè)化及信息技術(shù)發(fā)展成果，大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進技術(shù)在電網(wǎng)中實現(xiàn)了集成應用，智能電網(wǎng)的發(fā)展是大勢所趨。相較于國外來說，我國智能電網(wǎng)的起步較晚，了解智能電網(wǎng)的內(nèi)涵及其關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要。基于以上，本文簡要分析了智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)勢。

1 智能電網(wǎng)內(nèi)涵

所謂智能電網(wǎng)，從本質(zhì)上來講，就是一個完全自動化的供電網(wǎng)絡，整個供電網(wǎng)絡上的用戶和節(jié)點，都受到實時的監(jiān)控，同時能夠有效保證發(fā)電廠與用戶端電器之間電流和信息的流動。智能電網(wǎng)有著清潔、高效、自愈性及互動性的特點，其智能化的實現(xiàn)依賴于各種傳感器，通過傳感器來實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀況、設備狀態(tài)及環(huán)境特征的實時監(jiān)控[1]。

從技術(shù)角度來看，可從三個方面理解智能電網(wǎng)的內(nèi)涵：（1）利用傳感器實時監(jiān)控智能電網(wǎng)發(fā)電、輸配電及供電關(guān)鍵環(huán)節(jié)和設備具體運行情況;（2）通過網(wǎng)絡系統(tǒng)收集整合獲得的監(jiān)控數(shù)據(jù);（3）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的客觀評價，最終實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行的優(yōu)化管理。

2 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 及時反饋與控制系統(tǒng)

智能電網(wǎng)中應用了先進的通信技術(shù)，這就保證了信息反饋的及時性。完善的通信系統(tǒng)能夠保證智能電網(wǎng)控制管理的靈活性、動態(tài)性和實時性，通過及時反饋，智能電網(wǎng)能夠連續(xù)不斷的自我監(jiān)測，并優(yōu)化校正，從而保證了智能電網(wǎng)的自愈性。此外，利用通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等還可以監(jiān)測各種擾動，實現(xiàn)潮流分配，有利于將事故扼殺在搖籃中，從而保證智能電網(wǎng)運行的安全性。先進的控制技術(shù)是智能電網(wǎng)運行的關(guān)鍵所在，如一些智能電網(wǎng)中引入專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍職能，可以實現(xiàn)智能電網(wǎng)的自動控制，行動執(zhí)行在秒一級水平甚至之上，進一步優(yōu)化了智能電網(wǎng)的治愈的實時特性，從而保證電網(wǎng)運行的可靠性。

2.2 可再生能源和分布式能源的接入

分布式能源包含分布式發(fā)電和分布式儲能兩個部分，前者主要的發(fā)電技術(shù)包括太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電、海洋能發(fā)電、地熱發(fā)電、燃料電池發(fā)電等等，后者的儲能裝置主要包括飛輪儲能、超導儲能和蓄電池儲能。智能電網(wǎng)的核心在于構(gòu)建具備智能判斷和自動調(diào)節(jié)功能并實現(xiàn)對多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)管理的網(wǎng)絡系統(tǒng)，分布式能源接入技術(shù)是其中的關(guān)鍵所在。要想實現(xiàn)上述不同種類的分布式電源在智能電網(wǎng)配電網(wǎng)絡中并發(fā)運行，需要保證系統(tǒng)的安全性和靈活性，保證各項參數(shù)滿足雙向潮流需要。分布式電源接入技術(shù)則能夠有效解決上述問題，構(gòu)建一次能源（以氣體燃料為主）和二次能源的梯度化利用模式，由此分片布置能源的運輸和利用，能夠有效改善傳統(tǒng)電網(wǎng)因長距離運輸損耗過大的問題，有效提升了電網(wǎng)的靈活性。此外，一旦電網(wǎng)中心系統(tǒng)遭遇破壞，分布式電源則可形成微型、智能化、信息化的電能供應網(wǎng)絡，有著應急供電功能，這對于保障智能電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性有著重要意義[2]。

2.3 無功補償技術(shù)

在電力系統(tǒng)遠距離電能運輸過程中，無功功率增加問題較為凸顯，而智能電網(wǎng)中的無功補償技術(shù)則能夠有效緩解這一問題。無功補償技術(shù)能夠在同一電路實現(xiàn)容性功率負荷和感性功率負荷的并聯(lián)，在兩種負荷之間，電能量能夠靈活轉(zhuǎn)換。容性負荷能夠?qū)崿F(xiàn)對感性負荷的無功補償，一般來說，合理的功率因數(shù)補償為0.95。智能電力設備工作的過程中，需要同時從電源獲得有功功率和無功功率，在電網(wǎng)運行時，如果無功功率供不應求，則智能電力設備無法建立正常的電場，難以維持工作，進而導致電壓下降，給整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來影響。從實際情況來看，發(fā)電機、高壓輸電線等提供的無功功率難以滿足要求，此時應用無功補償技術(shù)就顯得十分重要，不僅能夠滿足大用戶無功功率需求，還能夠保證智能電網(wǎng)中智能電力設備的平穩(wěn)運行。

3 智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應用方向

3.1 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)在諸多領(lǐng)域都實現(xiàn)了良好應用，隨著信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用也成為了可能，智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的電力設備和相關(guān)設施從傳統(tǒng)工程設計轉(zhuǎn)為計算機輔助設計。人工智能技術(shù)的應用有利于縮短新產(chǎn)品和系統(tǒng)生產(chǎn)周期，提升智能電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和安全性。此外，自動繼電器、自動斷路器等自動化設備之間的協(xié)同合作也依賴于智能控制，提升系統(tǒng)控制的邏輯性和處理能力，從而實現(xiàn)對智能電網(wǎng)電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

3.2 集成通信技術(shù)

在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)中，可應用多種通信技術(shù)，設置開放式的通訊網(wǎng)絡，可實現(xiàn)對智能電網(wǎng)的動態(tài)化監(jiān)控，同時能夠確保功率的交互性，保障智能傳感器、保護系統(tǒng)等運行的安全，從而為智能電網(wǎng)提供一個靈活的網(wǎng)絡控制平臺。

3.3 決策支持和可視化技術(shù)

決策支持系統(tǒng)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)一些問題和發(fā)展動態(tài)的實時化檢測，通過知識庫和科學方法，對相關(guān)問題進行分析，不僅能夠保障系統(tǒng)運行安全，還可以將系統(tǒng)運行實時情況和具體選擇方式提供給系統(tǒng)使用者。可視化技術(shù)的應用即對不同信息進行處理，為使用者提供直觀的可視化信息，從而提升發(fā)電企業(yè)工作效率，為相關(guān)決策的制定提供依據(jù)。面對海量信息，電力調(diào)度中心的數(shù)據(jù)分析和顯示系統(tǒng)越來越受到關(guān)注，可視化應用逐漸成為了智能電網(wǎng)建設的重要組成部分。可視化技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N業(yè)務數(shù)據(jù)和信息號根據(jù)主題協(xié)同顯示，充分利用高分辨率的大屏幕，將視頻信息、圖文信息和數(shù)據(jù)信息清晰呈現(xiàn)，從而提升各個業(yè)務系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性和互動性[3]。

3.4 參數(shù)量測技術(shù)

參數(shù)量測技術(shù)也是智能電網(wǎng)未來技術(shù)應用的主要趨勢，其能夠強化系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取能力和轉(zhuǎn)換能力，并將處理后的信息應用到智能電網(wǎng)中，為系統(tǒng)相關(guān)設備安全運行及電網(wǎng)完整性評估工作提供依據(jù)。參數(shù)量測技術(shù)的應用能夠提供真實、可靠、全面、準確的信息資源，包括功率使用情況、關(guān)鍵設備溫度信息、電能質(zhì)量情況等等，這對于智能電網(wǎng)的優(yōu)化建設和可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

3.5 在線預警和安全防御技術(shù)

近年來，我國電網(wǎng)系統(tǒng)建設規(guī)模越來越廣泛，不同地區(qū)之間電網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)系日漸緊密。但需要注意的是，這也提升了我國電網(wǎng)系統(tǒng)的復雜化程度。相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)，智能電網(wǎng)的建立融入了在線預警系統(tǒng)，自動感知、自動診斷等安全檢測技術(shù)的應用成為大勢所趨，對于保障智能電網(wǎng)安全運行有著積極的意義。在線預警和安全防御技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)和電路的實時監(jiān)控，提升預警效果，從而及時處置各種緊急事故。

4 結(jié)語

綜上所述，智能電網(wǎng)建設是我國乃至全世界未來電力工程發(fā)展的主旋律，作為智能電網(wǎng)建設的重要基礎，及時反饋與控制技術(shù)、分布式電源接入技術(shù)、無功補償技術(shù)等也將得到進一步的應用。而在未來的發(fā)展過程中，智能化、可視化、動態(tài)化等成為了智能電網(wǎng)的未來發(fā)展趨勢。在各項技術(shù)日漸成熟的背景下，未來智能電網(wǎng)的將會得到更好的發(fā)展。

參考文獻

[1] 王繼業(yè)，馬士聰，仝杰，等.中日韓電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展及趨勢分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2016，（2）：491-499.

[2] 馮慶東.國內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展分析與展望[J].智能電網(wǎng)，2013，（1）：17-23.

[3] 楊亮.智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及核心標準概述[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2012，（7）：179-180.

Key Technologies and Applications of Smart Grid

TIAN Yun-qi

（Shandong Tai'an No. 1 Middle School ， Tai'an Shandong? 271000）

Abstract： Starting from the connotation of smart grid， this paper analyses the key technologies of timely feedback and control system， distributed energy access and reactive power compensation in smart grid， and studies the application direction of key technologies in smart grid.

Key words： smart grid; key technology; application direction