智能微電網技術中的應用

(中北大學 山西 太原 030051)

由于21世紀人類社會普遍共識：發展低碳經濟、建設生態文明、實現可持續發展的理念要求。能源革命的人任務自然的顯現出來，而這一任務要求著我們應該做到：恰當的分配能源、創新發展新式能源、維護能源穩定問題、適應對各式環境的變換、符合國家的環保要求。而當今的電力網由發電、輸電、變電、配電、用電這一系列的環節有機的結合在一起形成，一次發電側和二次用電側組成的集合。

一、智能微電網的概念

由EPRI對智能電網的定義：一個由眾多自動化的輸電和配電系統構成的電力系統，以協調有效和可靠的方式實現所有的智網運作，具有自愈功能，處理緊急情況；快速反應電力系統和用戶需電側的要求；局有機械智能的輸電結構，可實現快速、有效、便捷的信息流，為二次側用戶提供適合、安全的電力能源供給。

二、智能電網的基礎技術

(一)傳感與測試技術

智能電網技術的信息基礎，從信息的技術上講，應該是集計算機、能源、測控、傳感器、儀器等高新產業的共同作用，也是電力電子技術，信息網絡技術、測控傳感技術、電力安全技術的組合，對于新式發電輸電配電結構有著革命性的推動影響。智能電網的傳感與測量技術也是由先進的傳感技術、相角測量單元、廣域測量系統、智能電表與智能家電的有機合成。而先進的傳感技術依賴著不同的傳感器：電流傳感器、電壓傳感器、超高頻傳感器、風速傳感器。由于發電側的電壓電流都是非常大的，一般的電表根本無法承受，所以在一次側的電壓電流的測量就需要互感器來進行轉換。而智能電網要求的互感器也不僅僅需要其高低壓的完全隔離、體積小重量輕、無鐵芯不存在磁飽和問題，更需要適應電力系統數字化、智能化和網絡化的需要。

(二)相角測量單元

對于海量的數據，由于電力調度人員不能觀察，我們可以采用相角測量單元進行支路電流的準確計算，如正弦交流電路，已知兩個節點的電壓相角(時間正選波零時刻的角度)，但是計算支路電流也需要對時間的精度要求非常高，不然會引起不同大小的誤差。而PMU通過對電網的時時定位和精確計算，可以實現在輸電過程中不同處的信息測量和數據同步采集，以極大的降低安全風險，提高電網配電的穩定水平和傳輸能力。

如下圖是PUM的一般結構。

圖一 相角測量單元

(三)廣域測量系統。

由PUM子站、調度主站和國家電力數據通信網組成。采用相角測量技術，通過GPS的精準定位功能，再由調度中心的數據處理和分析，實現對整個智能電網的時時數據采集和處理。監控模塊對電網的動態過程進行監視哥管理；運用計算機的應用程序，及時有效的運行和處理電網故障時的參數，對系統在PUM布點數目較多的情況下，可利用子站的數據分析定位和分辨系統故障和器件的損壞部分。人員通過調度站的工具，可以抓取顯示界面電網任意區域的動態圖像，對實地圖像的畫面進行遠距離的分析和勘察。

(四)智能電表與智能家電

傳統的人工抄表純在著：數據不夠精確，不能提供用戶的需求量，浪費大量的時間，于是這要求智能電網對電表和家電的智能化也有了更高的要求。當今的智能電表有著能耗低：采用低耗的電器器件，每個電表的消耗大概只有0.5W左右，而在用戶過多的時候采用集中式電表，消耗便更低；功能強大：采用先進的電子技術，半自動化采集HHU紅外感應抄表，可以連接入網，將用戶的信息就地側取，再就地傳送實現遠距離的精準測量，再通過計算機技術的控制管理對于電網中用戶側的用電量的時時分析可以做出對于不同參數的修改，來滿足不同的要求。

三、智能電網的電力安全

(一)視頻監控的防護

運用微計算機視覺和結構的智能視頻識別系統技術，可以在當前的抓拍視頻中智能的觀察處理、計算分析，篩選出其中關鍵有效的信息。智慧電力解決方案可以使得分部分散的電力電網進行集中的處理，在最快的時間感知安全問題，提出實際的操作方案和大局統籌管理，可以在問題出現前進行有效的預防，對于可能出現的問題提前做出預選方案；在問題出現后，根據已有的數據庫和已經提出的方案中篩選，找出最便捷和可執行的方案，或者對問題進行現場的分析在做出有效處理；在問題解決后，按照人工智能的技術進行學習和數據網絡的建立，收錄此種問題的情況，以便下次問題出現時可以盡快的二次處理。

(二)虛擬專用網技術

為了實現智能電網中框架的安全處理，在子站的控制機和主站的控制系統之間建立一種內部的虛擬通信網絡。當有外網需要或者試圖進入兩者之間時，必須通過子站或者總站的網絡允許，否者會被拒絕入網，于是這種技術在智能電網的營運可以保障在數據傳輸時的安全性。在建立VPN網絡結構時，站內人員如果需要對某個電網的子站進行數據傳遞，就要求對于不同的子站有著不同的軟硬件的配備。

(三)綜合評估的診斷

根據電網當地當時的各種信息的采集，調用運行參數、狀態性能指標、閾值界限，進行在線遠程處理。如評估某個變壓器的繞組溫度，分析其壽命的用度和老化，在其未發生故障前進行危險的排除。根據電網中各個器件的負荷數據，結合電壓電流的特性曲線，在緊急時刻進行過載保護，以降低風險損失。