國家智能電網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

鄧娜 干倩倩

摘要：本論文闡述了智能電網(wǎng)的概念、特點(diǎn)和技術(shù)組成，介紹了國內(nèi)外智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，以及我國發(fā)展智能電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)意義。分析了我國智能電網(wǎng)發(fā)展的特點(diǎn)和方向，指出智能電網(wǎng)的發(fā)展需要多種智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，對未來國家智能電網(wǎng)建設(shè)具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);研究現(xiàn)狀;結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1引言

近年來，面對日益增長的資源和環(huán)境壓力，為了解決分布式能源并網(wǎng)問題，在建設(shè)更加安全、可靠、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的電力系統(tǒng)的同時(shí)，許多國家都提出了智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃[1]。智能電網(wǎng)應(yīng)用了電網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)等許多新技術(shù)，覆蓋了發(fā)電、輸電、變電站、配電、電力、調(diào)度、信息等電力系統(tǒng)的各個方面，從而實(shí)現(xiàn)潮流、信息流和業(yè)務(wù)流的高度集成和統(tǒng)一。

2智能電網(wǎng)的技術(shù)組成和功能

2.1先進(jìn)的計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施

先進(jìn)的計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施是其開發(fā)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其主要功能是授權(quán)用戶，允許系統(tǒng)與負(fù)荷建立聯(lián)系，允許用戶支持電網(wǎng)運(yùn)行。它包括智能電表、廣域網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、家庭網(wǎng)絡(luò)、標(biāo)記數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、操作檢查點(diǎn)等。智能電表作為傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)與網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換，其主要功能有小時(shí)計(jì)費(fèi)、電能質(zhì)量檢測、遠(yuǎn)程切換功能和預(yù)付費(fèi)功能。通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電力公司與用戶之間的雙向信息交互，其主要通信方式包括載波、無線方式和RS-485通信方式等[2]。家庭聯(lián)網(wǎng)與用戶門戶交互，使智能電表與可控電氣設(shè)備聯(lián)動，達(dá)到合理用電、降低能耗的目的。適用于計(jì)量和家用設(shè)備的通信方式有：HomePlug技術(shù)和ZigBee技術(shù)。儀表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是一個分析數(shù)據(jù)庫，能夠與其他信息系統(tǒng)交互。其主要功能是對計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行合法性認(rèn)證、編輯和評估，以確保進(jìn)入系統(tǒng)的計(jì)量數(shù)據(jù)是完整、準(zhǔn)確的。

2.2分布式操作系統(tǒng)

傳統(tǒng)配電自動化側(cè)重于對配電線路開關(guān)的自動控制，而分布式操作系統(tǒng)是對所有控制設(shè)備和功能的完全自動化，目的是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的自愈能力。其功能可分為：1）高級配電自動化;2）電壓、無功自動控制系統(tǒng)及電源管理;3）配送信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，需求自動響應(yīng);4）實(shí)時(shí)預(yù)測和控制配電系統(tǒng)狀態(tài);5）分布式能源運(yùn)行;6）配電系統(tǒng)資產(chǎn)管理。

2.3電力傳輸控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能傳輸，重點(diǎn)關(guān)注擁堵管理和降低大規(guī)模中斷的風(fēng)險(xiǎn)。其技術(shù)組成部分是傳輸網(wǎng)兼容技術(shù)和先進(jìn)電網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)。其中，輸電網(wǎng)絡(luò)兼容技術(shù)包括特種高壓輸電技術(shù)、超導(dǎo)電力傳輸技術(shù)和動態(tài)固定傳輸線技術(shù)。傳輸網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)包括廣域測量系統(tǒng)和傳輸設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。

3智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1強(qiáng)大靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

強(qiáng)大、靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。由于我國能源分布和生產(chǎn)力發(fā)展的不平衡，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國正在發(fā)展長距離、大規(guī)模的電力。傳輸和資源配置優(yōu)化。特高壓輸電可提高輸電容量，減少輸電損失，增加經(jīng)濟(jì)輸電距離，在節(jié)省線路走廊面積、節(jié)省項(xiàng)目投資、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有明顯優(yōu)勢。因此，發(fā)展專用高壓電網(wǎng)，建設(shè)電力“高速公路”已成為必然選擇。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，互聯(lián)式大容量電力系統(tǒng)的形成，電網(wǎng)的穩(wěn)定性和脆弱性等安全問題日益突出，對主電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因此，只有靈活的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)才能應(yīng)對冰雪災(zāi)害、戰(zhàn)爭等突發(fā)的災(zāi)難性事件。

3.2智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)

高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的智能電網(wǎng)通信技術(shù)必須具備以下特點(diǎn)：第一，具有雙向、實(shí)時(shí)性、可靠性等特點(diǎn)。出于安全考慮，理論上，通信系統(tǒng)應(yīng)采用電力通信網(wǎng)，與公網(wǎng)隔離。第二，技術(shù)先進(jìn)，可以承載智能電網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來業(yè)務(wù)拓展。三是具有自主知識產(chǎn)權(quán)，具有電力業(yè)務(wù)定制開發(fā)能力和智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)可擴(kuò)展性。

3.3參數(shù)測量和需求側(cè)管理

在未來，智能電網(wǎng)將采用雙向通信的智能計(jì)量，實(shí)現(xiàn)多種功能，包括可以測量每天不同時(shí)間的用電量和不同日期的總用電量，還可以為用戶個人定制最適宜用電套餐，并通知用戶執(zhí)行該用電套餐的費(fèi)率。還可以讓用戶對自己的套餐打分，根據(jù)時(shí)間表為內(nèi)部用戶制定用電自動化的使用策略。因此，廣域測量系統(tǒng)應(yīng)該是電力監(jiān)測系統(tǒng)的一個重要發(fā)展方向。在未來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，智能電表也可以作為互聯(lián)網(wǎng)路由器，基于其終端用戶促進(jìn)通信的一體化，整合寬帶業(yè)務(wù)和電視信號的傳輸。

3.4智能調(diào)度技術(shù)和廣域保護(hù)系統(tǒng)

智能調(diào)度是智能電網(wǎng)的重要組成部分，智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支撐體系是智能調(diào)度研究和建設(shè)的核心，是提升調(diào)度系統(tǒng)控制大電網(wǎng)、優(yōu)化資源配置能力、風(fēng)險(xiǎn)防范能力、科學(xué)的決策管理，靈活高效的監(jiān)管和市場部署。智能調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)包括：1）快速仿真建模;2）智能預(yù)警技術(shù);3）優(yōu)化調(diào)度技術(shù);4）防控技術(shù)、事件處理和事件恢復(fù)技術(shù)（如智能故障識別與恢復(fù)）;5）智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);6）調(diào)度決策可視化技術(shù)。它還包括應(yīng)急指揮系統(tǒng)和先進(jìn)的配電自動化及相關(guān)技術(shù)，其中先進(jìn)的配電自動化系統(tǒng)包括系統(tǒng)監(jiān)控、配電系統(tǒng)管理功能以及與用戶的交互（如負(fù)荷管理、計(jì)量和實(shí)時(shí)定價(jià)）。

3.5電力電子技術(shù)

電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電力進(jìn)行變換和控制的一種調(diào)制解調(diào)器技術(shù)，其節(jié)能效果可達(dá)10% - 40%，并減少了機(jī)電設(shè)備的體積，同時(shí)能夠達(dá)到最佳的效率。目前，半導(dǎo)體功率器件朝著高壓、高容量的方向發(fā)展，電力電子行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)了以SVC為代表的柔性交流傳動技術(shù)。y，高壓直流輸電為代表的新型超高壓技術(shù)，高頻為代表的電氣驅(qū)動技術(shù)，智能開關(guān)為代表的斷路同步技術(shù)，以及以靜態(tài)無功發(fā)生器（SVG）和動態(tài)電壓恢復(fù)器為代表的自定義電源技術(shù)等。

結(jié)論

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境問題日益突出，人們對網(wǎng)絡(luò)可靠性的要求也不斷提高，對服務(wù)質(zhì)量的需求也更加多樣化，同時(shí)對電力效率的要求也有了明顯提高。

參考文獻(xiàn)

[1]聶永剛，石國星.智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求和場景分析研究[J].中國設(shè)備工程，2021（22）：23-25.

[2]孫志超.智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析[J].中國信息化，2021（11）：58-59.

作者簡介：

鄧娜;女;湖北武漢;1983年12月;漢族;本科;政工師;國網(wǎng)武漢供電公司人才開發(fā)中心;研究方向電力教育培訓(xùn)。

干倩倩，女，湖北武漢，1979年.7月，漢族，本科，高級工程師，國網(wǎng)武漢供電公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所，電力綜合管理。