智能電網概述

丁永瀚 徐柳飛

摘要：本文簡單介紹智能電網的定義、特征、構成、關鍵技術發展和關鍵器件，以期對相關從業人員的工作有所幫助。

關鍵詞：智能電網；概述

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

引言

隨著電力事業的發展，智能電網建設越來越受到人們的重視，本文就針對智能電網的幾個簡單概念加以概述。

一、智能電網的定義

智能電網是在現有電力基礎設施中嵌入計算機程序和雙向通訊技術的電力傳輸、分配網絡。智能電網使用感應、嵌入式處理器以及數字通訊技術來實現以下功能：可視化（能夠精確衡量并能夠通過肉眼觀測）；可控化（能夠實現人工操控和優化）；自動化（能夠自我適應和自我修復）；集成化（與現有系統完全兼容，同時還能接入其他類型能源的電力）。智能電網將為各種先進的低碳技術提供一個應用平臺。智能電網將嵌入式智能化通訊設備配置在電廠至終端用戶的連接線路上。到目前為止，智能電網的大多數討論集中在智能儀表和先進的計量設備上，這些設備被用來精確計量和傳送家庭或辦公用電數據。如果將智能儀表等同于智能電網，則會引發歧義。從整體角度來看，實際情況是：智能儀表只是電力傳輸網絡中的一個節點，用來計量和傳輸電力流量和質量數據。

二、智能電網系統的特點

智能電網系統具有以下五大特點：

1、.堅強的特點

當電網出現大的擾動與大的故障的時候，依然可以保證對于用戶的正常供電，也不會造成大面積的停電類事故；即使遭遇自然災害或者極端的氣候條件，甚至直接的外力破壞，這一系統依然可以保證整個電網的順利運轉；在電力信息的安全保障方面能力出色。

2.、自愈的特點

可以實現實時的與在線的，甚至連續性的安全評估與分析，具有很高的預警與防控的能力，還能做到故障診斷的自動化、故障隔離的自動化與系統自我恢復的自動化。

3、兼容的特點

可以允許可再生能源得以有序而合理地進行接入，并且能夠很好地適應分布式電源與微電網的接入，從而實現和用戶間的交互工作與高效互動的目的，最終使得用戶多樣化的電力需求得到滿意，并提供相應的增值服務。

4、經濟的特點

能夠支撐電力市場的正常運營與電力交易的順利開展，并實現合理配置資源，降低電網的損耗，提高能源的利用效率。

5、集成的特點

支持電網信息的高度集成化與共享化，使用統一化的平臺與模型來實現相關的標準化工作、規范化程序與精益化的管理。

三、構成智能電網的組成部分

智能電網在結構上，由數據采集、數據傳輸、信息集成、分析優化、信息展現五大部分組成。

1、數據采集部分

在實時的進行數據采集工作時，智能電網可以有效地擴展監視控制和數據采集系統(SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA)的數據采集的范圍與數量，并提高電網的“可視化”效果。智能電網的實時采集的數據主要涵蓋三方面的內容：電網運行的數據、設備狀態的數據與客戶計量的數據。

2、數據傳輸部分

在整個智能電網系統中，總是需要傳輸設備狀態的實時數據與客戶計量的大量數據。對如此龐大數據進行傳輸需要采用基于開放標準的數字通信網系統，也就是基于IP的實時數據的傳輸方式。具體進行基于IP的實時數據傳輸工作時，所有的后臺系統將會通過相關的訂閱方式來直接地獲取到所需的數據，這樣就能很大程度上減少數據通道的巨大壓力，防止在實時系統與管理系統間造成需要開發多個數據接口的問題，有助于實現實時數據的共享。

3、信息集成部分

需要集成的信息包括自動化系統的實時數據、電網公司內部管理應用系統產生的管理數據、外部應用系統數據。為了實現企業級的信息集成，需要建立企業信息集成總線，實現應用系統之間的數據流動，各應用系統的數據集成到統一的分析數據倉庫。

4、分析優化部分

分析優化是智能電網的核心內容，是電網智能化的根本體現，有利于支持電網企業的業務改進與創新。智能電網根據信息集成程度，將分析優化分為四個層次：實時事件、閾值、通知、屏幕顯示、郵件、傳呼；指標計算、趨勢分析；數據分析、事件的實時或事后診斷處理、數據挖掘；高級優化、業務建模和規劃、決策支持。

5、信息展現部分

通過門戶系統，能夠從多個數據源獲取數據，將經過分析優化處理后的信息，以用戶定制的門戶和儀表盤方式呈現給用戶。

四、智能電網的關鍵技術發展

（一）智能電網的關鍵技術

智能電網關鍵技術主要包括：分布式能源的智能管理系統、先進監控軟件和輔助決策體系、高度集成的開放式通信系統、新型的電網元件技術、高級的職能儀表體系和需求側管理。

1、分布式能源的智能管理系統

分布式能源是比單純的分散式電源，即單純的聯合循環電站，更高效的系統。分布式能源是智能電網天然的合作伙伴，因為它不僅能夠保障大電網的安全，而且具有強大的調峰功能。分布式能源主要特征有三點：一是靠近需求，以用戶自用為主，避免能源的遠距離傳輸，通常接入低壓配電網。二是節能環保，能效高（天然氣冷熱電三聯供能效達到70%以上）。三是裝機規模小，裝機容量通常為千瓦級、兆瓦級。概括起來就是“高能效、低排放、小型化”，其中自用為主、就近消費是分布式能源最本質的特征。其關鍵技術包括：分布式能源的運行管理優化、分布式能源的接入標準和規劃方案、新的保護方法和技術、分布式能源微網(MicroGrid)接入大電網技術。

2、高質量的監控軟件與高質量的輔助性決策體系

現今實施電網監控時，通常會使用名為EMSSCADA系統的軟件和它的擴展功能。這樣進行數據采集時，速度會比較慢，采集的信息容量也很有限，并且在線進行分析的能力也較差、是很難正確預測出電網的運行趨勢的、所以實際控制運行時依然有借助人腦的經驗。因此這種落后的處理方式已經無法適應現今復雜多變的電力系統的工作實際了。

然而智能電網的研發成功，卻可以全面地監控到電網內的全部節點情況、線路情況與設備情況，使用最先進的計算機的優化算法，來采集數據、組織數據與分析電網中的海量數據，并且可以在這樣的基礎之上建立其相應的輔助決策系統，為相關操作人員提供最佳的解決方案，進而實現整體電網的實時的動態管理工作。其中關鍵的技術包括有：分布式與集中式監控系統相結合、多代理系統MAS(Multi-AgentSystem)、高級的可視化界面和運行決策支持、電力系統運行趨勢的預測。

3、高度集成的開放式通信系統

為了能夠更好地保證實時監視與控制電網的正常運行，清晰地掌握電網的狀態，預防事故的出現與及時地清除相關故障，智能電網還應當具有高速的、雙向的數字化的通信系統。遍布在整個電網的通信設備把信息在各種測量裝置、控制設備和執行元件之間進行相互的傳遞，來保證電網安全、可靠、經濟地運行。其關鍵技術包括：開放式的數據通信、完備的通信標準、數據通信網絡與智能設備的高度集成。

4、新型的電網元件技術

智能電網要廣泛應用先進的設備技術，極大地提高輸配電系統的性能。新材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術方面的最新研究成果將被允許運用到未來智能電網的設備中，從而提高功率密度、供電可靠性和電能質量以及電力生產的效率。未來智能電網將主要應用三個方面的先進技術：電力電子技術、超導技術以及大容量儲能技術。通過采用新技術和在電網和負荷特性之間尋求最佳的平衡點來提高電能質量。通過應用和改造各種各樣的先進設備，來提高電網輸送容量和可靠性，如基于電力電子技術和新型導體技術的設備。配電系統中要引進許多新的儲能設備和電源，同時要利用新的網絡結構，如微電網。

5、高級的智能儀表體系和需求側管理

除了預付費和準確計量、數據統計等基本功能外，高智能電能表的廣泛應用，能夠把我們帶入一個嶄新的智能化生活空間，一個家庭安裝智能電表后，該智能電表會自動讀取這個家庭所使用的所有的電器信息，使電表和電器之間能夠實現數據通信和實時信息交換。智能電表和家電實現互聯之后，就會出現雙向的信息交流，智能電表首先自動讀取每個電器的用電信息，然后將讀取的信息傳給變電站，變電站再繼續把信息傳給電力公司的數據通信中心。電力公司與用電家庭之間的信息也是雙向通信的，電力公司掌握了終端用戶的電力使用情況后，根據電力供應和需求之間的情況采取行動，做出適當調節。關鍵技術包括：海量電網數據信息采集，優化供電可靠性和資產管理；智能儀表用電量實時計價，不同時段電價計價；系統故障快速檢測；電力系統設備評估等。

（二）智能電網的關鍵器件

智能電網仍處于初期起步階段，重點集中在量測技術、通信技術、電子設備和控制設備上。

結束語

綜上所述，智能電網擁有著其他系統無法比擬的優點。因此，我們有理由相信智能電網將會讓我們的生活變得更加便利、安全。

參考文獻

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