智能化電力管理系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

丁立波 龐亮

摘 要：智能電力管理系統(tǒng)優(yōu)化了電網(wǎng)運(yùn)行，讓電力運(yùn)行更具穩(wěn)定性和持續(xù)性，提高了電能的利用效率;智能電力管理系統(tǒng)使得整個(gè)電網(wǎng)在智能的監(jiān)管模式下大大提高了安全性和操控性。因此智能化電力管理是未來電力系統(tǒng)管理的發(fā)展方向，也必將給電力行業(yè)帶來革新和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能化;電力管理系統(tǒng);供配電

現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展代表著人類進(jìn)步的歷程。從十八世紀(jì)人類開始探索電的存在，到二十一世紀(jì)電力行業(yè)發(fā)展的今天，電成為了人類發(fā)展進(jìn)程中革命性的突破;從德國西門子研制成世界第一臺工業(yè)用發(fā)電機(jī)，到如今多種模式的發(fā)電、輸電和配電格局，電成為了人類走向光明的一盞引路燈。

隨著時(shí)間的遷移、科技的發(fā)展，邏輯運(yùn)算能力和智能分析的快速成長，電力行業(yè)中每一個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)歷著快速的變革和創(chuàng)新。傳統(tǒng)配電網(wǎng)整個(gè)輸配電線路需要花費(fèi)大量的人力物力的投入，而且電力有效利用率偏低，整體電網(wǎng)控制分散，不便于管理。但智能化逐漸與電力系統(tǒng)相結(jié)合，使得電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)便利。智能電力管理系統(tǒng)對電網(wǎng)也越來越重要，并成為今后電力行業(yè)發(fā)展的趨勢。

1.智能化電力管理系統(tǒng)的功能和應(yīng)用

智能電網(wǎng)被稱為“電網(wǎng)2.0”，它基于高速穩(wěn)定的通信，通過先進(jìn)可靠的監(jiān)測技術(shù)，使用高級的邏輯算法提供持續(xù)、經(jīng)濟(jì)和安全的電力。近年來，國家對新能源尤為重視，新能源逐步發(fā)展壯大，電力發(fā)展也受到全世界的青睞。國家電網(wǎng)在“十二五”計(jì)劃中投資5000億元，電網(wǎng)中大型能源基地與主要負(fù)荷中心連接，建成“三橫三縱”的特高壓骨干網(wǎng)架和13回長距離支流輸電工程，初步建成世界一流的智能電網(wǎng)。 國家電網(wǎng)還發(fā)布了《堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》，是智能電網(wǎng)的引領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)，為中國智能電網(wǎng)管理發(fā)展拓寬道路，并奠定基礎(chǔ)。

常規(guī)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和供配電網(wǎng)絡(luò)組成。其中供配電主要采用高壓進(jìn)線，經(jīng)過變壓器變電，然后逐級配電的模式，高壓用電多為10 千伏，低壓用電多為0.4千伏。以成套配電柜進(jìn)行終端電源供電，每一套配電柜與上端進(jìn)線柜組成一套供電系統(tǒng)，配電柜內(nèi)有真空斷路器、空氣斷漏器或者塑殼式斷路器，為下端用電負(fù)載供電，每個(gè)供電回路又配有相應(yīng)的控制回路，來實(shí)現(xiàn)配電供電過程中的控制和保護(hù)功能。智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)，就是運(yùn)用信息采集系統(tǒng)以通訊方式采集電網(wǎng)中電力參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，上傳至上位機(jī)，上位機(jī)通過電網(wǎng)管理系統(tǒng)軟件以邏輯運(yùn)算形式進(jìn)行高級計(jì)算，然后下達(dá)命令給終端，從而實(shí)現(xiàn)控制終端的方式，整個(gè)過程均通過計(jì)算機(jī)完成，無需人為操作。

電網(wǎng)的智能化管理主要體現(xiàn)于電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、電能質(zhì)量的分析和電能的合理分配。以羅克韋爾公司研制的電力管理系統(tǒng)PEMS（Power management system）為代表，綜合了電力網(wǎng)絡(luò)大部分智能化的功能，如：電網(wǎng)監(jiān)測、回路控制、變壓器控制、發(fā)電機(jī)控制、同期并網(wǎng)控制、電能管理、智能減負(fù)荷等。PEMS管理系統(tǒng)應(yīng)用于大型用電場所和獨(dú)立性比較強(qiáng)的無人管理系統(tǒng)，我國海洋石油建設(shè)大部分使用此系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)了高端智能的管理，并提高了海洋石油作業(yè)的工作效率。

智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)的主要功能：

①智能化電網(wǎng)管理系統(tǒng)通過電力儀表和通訊設(shè)備對電網(wǎng)參數(shù)及電網(wǎng)發(fā)電與耗電設(shè)備情況進(jìn)行監(jiān)測，并為電網(wǎng)分析和控制做充分準(zhǔn)備。監(jiān)視發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)，主要包含電氣參數(shù)的監(jiān)測，工況監(jiān)視以及累計(jì)運(yùn)行時(shí)間等。系統(tǒng)除了對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，還實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)視，保持通訊網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

②智能化電網(wǎng)管理系統(tǒng)對用電情況進(jìn)行監(jiān)測，通過報(bào)表和實(shí)時(shí)曲線顯示一段時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)的用電需求量，以此建立能源使用的基準(zhǔn)線。通過基準(zhǔn)線和實(shí)時(shí)曲線的比對，反應(yīng)當(dāng)時(shí)電網(wǎng)的用電和發(fā)電情況。測量和記錄能源的使用情況，識別高峰周期需求周期與設(shè)備運(yùn)行相關(guān)的消耗。對電網(wǎng)使用質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析電網(wǎng)電能質(zhì)量，然后反饋報(bào)警或者減載信號。進(jìn)行成本核算，分析各設(shè)備、各平臺和系統(tǒng)的能源費(fèi)率，確定能源花費(fèi)流向，體現(xiàn)智能化的經(jīng)濟(jì)性。

③智能化電網(wǎng)管理系統(tǒng)通過對整個(gè)電網(wǎng)情況的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行集中實(shí)時(shí)分析和處理，進(jìn)行相應(yīng)的信息反饋。對下端負(fù)載情況實(shí)時(shí)調(diào)整，比如：電網(wǎng)的同期并網(wǎng)、有功無功調(diào)節(jié)、負(fù)載減載策略等。對下端用電負(fù)載用電情況合理分析，如出現(xiàn)電路故障，可進(jìn)行智能減載，然后對用電回路進(jìn)行故障分析，直至故障解決，重新恢復(fù)各個(gè)負(fù)荷的用電，整個(gè)過程均通過上位機(jī)的邏輯分析并下達(dá)指示命令，自動控制終端進(jìn)行分合閘等控制操作。讓電網(wǎng)持續(xù)平穩(wěn)供電，降低人為操作故障，并提高用電安全。

智能電力網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)體現(xiàn)了人類對電力網(wǎng)絡(luò)管理的智能化需求，體現(xiàn)了在智能化發(fā)展下人類前進(jìn)的步伐，也體現(xiàn)了電力網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的前景。

2.智能化電網(wǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展為依托，逐步完善智能化。目前國內(nèi)和國際大品牌公司Siemens、ABB、AB、Schneider，分別推出自主研發(fā)的智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)，如PMS/PEMS/DMS等等，讓智能化的電網(wǎng)管理快速成長。

從智能一次電氣元件方面，對斷路器、接觸器、變頻器增加智能化模塊，讓每個(gè)元件都能獨(dú)立通訊，并連接至網(wǎng)絡(luò)，研發(fā)者把電網(wǎng)管理系統(tǒng)以APP形式安裝在管理者的手機(jī)上，讓管理者可以脫離地域限制，只要有手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)就可以對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，真正的實(shí)現(xiàn)智能化管理。

3.智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展方向

未來智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展必將是多元化、實(shí)用型和超智能化的。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，智能化的逐步完善，智能化和超智能化的過度，超智能電網(wǎng)將完全脫離人為的程序編寫，系統(tǒng)自助模擬專家的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)，針對電網(wǎng)實(shí)際情況實(shí)時(shí)設(shè)定和改寫程序。系統(tǒng)還將進(jìn)行自身的故障檢測，并能對自身錯(cuò)誤和故障自我分析，然后進(jìn)行自我修正。讓系統(tǒng)更加適應(yīng)突變的情況。

隨著科技的發(fā)展，電力的智能化終將引領(lǐng)人類步入一個(gè)全新的時(shí)代。

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