智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

李魯鋒

聊城華昌實(shí)業(yè)有限責(zé)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(shù)的電網(wǎng)體系，借助特定的手段將計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行有效的銜接，在供電的過程中充分利用通信技術(shù)，從而實(shí)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(jì)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(shù)優(yōu)勢

2.1 自動水平高

在電力管理控制規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，電網(wǎng)整體運(yùn)行和維護(hù)的難度也相應(yīng)提升，由此造成了設(shè)備的監(jiān)管控制工作量增加。在使用了智能化管理技術(shù)之后，越來越多先進(jìn)設(shè)備進(jìn)入到電網(wǎng)管理領(lǐng)域，在提升自動化水平的同時，也使得系統(tǒng)的運(yùn)維和管理難度降低，同時也導(dǎo)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(luò)架構(gòu)穩(wěn)

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，致使系統(tǒng)的維護(hù)工作出現(xiàn)了較大的難度。如果電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)出現(xiàn)了癱瘓情況，則會為系統(tǒng)的運(yùn)行和管理帶來難以預(yù)估的損失。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況，運(yùn)用智能電網(wǎng)技術(shù)，以高壓供電模式搭建的網(wǎng)絡(luò)體系，提高了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且還彌補(bǔ)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定能源供應(yīng)。

3 電力設(shè)計(jì)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析

3.1 能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

低碳經(jīng)濟(jì)作為未來發(fā)展發(fā)展的主要趨勢，其主要就是對能源轉(zhuǎn)化技術(shù)有效創(chuàng)新以及合理應(yīng)用，現(xiàn)階段太陽能以及風(fēng)能等可再生資源的利用是國際上能源轉(zhuǎn)化的主要研究方向，按照現(xiàn)階段發(fā)展實(shí)際情況來看，我國大規(guī)模的并網(wǎng)技術(shù)以及光伏發(fā)電技術(shù)，因?yàn)槠溥\(yùn)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(zhuǎn)化技術(shù)方面，我國還處于開始發(fā)展階段，相應(yīng)的技術(shù)研究還不是很成熟，需要對其不斷加大研究和有效應(yīng)用。我國智能電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中，其中重要的就是需要加強(qiáng)對可再生能源的利用，并且對并網(wǎng)技術(shù)需要不斷加大研究。除了需要對能源實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)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(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展[2]。

3.2 柔性交流輸電技術(shù)

柔性交流輸電技術(shù)作為一種綜合性電力技術(shù)，是將微處理以及微電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)結(jié)合而快速控制的交流輸電技術(shù)，能夠?qū)⒔涣麟娋W(wǎng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，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(yīng)用柔性交流輸電，以此來對智能電網(wǎng)中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)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(shù)

高速雙向通信技術(shù)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(yùn)行當(dāng)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(diào)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(shù)，對電能做好合理分配以及有效調(diào)整，以此來對智能電網(wǎng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性提升。

4 智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計(jì)具體應(yīng)用

4.1 智能電表的設(shè)計(jì)

（1）通信網(wǎng)絡(luò)。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(shí)時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，這是全部高級應(yīng)用的主要基礎(chǔ)。

（2）計(jì)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(jìn)行協(xié)調(diào)處理，并且存儲電表的計(jì)量值。

（3）用戶室內(nèi)網(wǎng)HAN。通過網(wǎng)關(guān)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(yīng)或電力市場。

（4）提供用戶服務(wù)。如分時或?qū)崟r電價等。

（5）遠(yuǎn)程接通或斷開。

4.2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

其中計(jì)量芯片和主機(jī)的選擇是關(guān)鍵。在智能電表的設(shè)計(jì)中，專用計(jì)量芯片更便于電能和相關(guān)電力品質(zhì)參數(shù)的計(jì)算，所以將嵌入式控制器分離出來專門實(shí)現(xiàn)管理功能，如通信、費(fèi)率時段管理、實(shí)時電價、存儲管理等。計(jì)量芯片選用Maxim 生產(chǎn)的多功能低功耗計(jì)量芯片MAXQ3180，主機(jī)選用sT 公司生產(chǎn)的STM32FlO7xx 增強(qiáng)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(luò)[3]。

4.3 智能電表的軟件設(shè)計(jì)

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(shè)定程序、MAXQ3180 數(shù)據(jù)讀取程序、量程自動校正與功率補(bǔ)償程序、數(shù)字濾波程序、算法程序、實(shí)時時鐘程序、分時電價程序、網(wǎng)絡(luò)通信程序等組成，采用C++語言編程并進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

在社會經(jīng)濟(jì)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(yùn)行中，若是遇到線路故障，可能會產(chǎn)生相應(yīng)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(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別進(jìn)行分來，按照實(shí)際運(yùn)行需求和特征做好設(shè)計(jì)。