建設信息時代的智能電網

徐進

摘要：智能電網是電力行業長久發展的方向，其是由全球電力企業和電力研究機構提出來的，其目的是為了應對電力行業面臨工業化向信息化轉變的新挑戰，應對全球環境能源危機的問題。智能電網是一種智能交流，它把電力系統作為對象，從輸配電到用戶的各個環節都使用最新的控制技術、管理技術和信息技術，運用科學的方法對電力生產、傳輸和使用進行系統的優化。本文對智能電網的特征、發展、研究現狀和建設目標進行了介紹，對建設過程中所需的先進技術和可能遇到的阻礙進行了分析，對智能電網的建設用戶側和輸配電網側的相關問題進行了討論。

關鍵詞：智能電網;智能電表;電網通信技術

隨著數字化、網絡化信息時代的到來，電力行業面臨著新的時代挑戰。在過去，電網建設使用的技術一直跟不上其他工業的先進步伐。通信技術、信息技術、數字化技術的發展，對電網的供電服務提出了更高的質量要求。當前電網的利用系數低浪費了很多的固定資產投入，提高投資建設的利用率是電力企業的重要目標。為了解決上述電力行業面臨的諸多問題，智能電網便應用而生。智能電網是一種技術總稱，是現代化、智能化的電力網絡，本文對信息時代智能電網的建設進行了分析和介紹。

1.智能電網概述

1.1 智能電網的定義和特征

當前對智能電網雖然沒有具體的定義，但智能電網在電力用戶峰荷的時間段里可以優化其用電量、實現并網運行方式、達到節約能源的作用已經被人們所熟知。智能電網統是傳統電力網絡的智能升級，其能夠使系統優化運行、保證系統的安全、提高系統的穩定性、處理分布式電源產生的并網運行問題。

1.2 智能電網的發展歷程

智能電網的發展是從二十世紀八十年代開始的逐漸發展的。2001年意大利電力公司改造并安裝了智能電表。到2005年，坎貝爾發明的無線控制器。2006年，IBM公司、全球電力科研機構、電力企業在防止大面積停電和快速恢復供電等方面做出很大貢獻。2008年美國科羅拉多州的波爾德通過建立新測量系統，升級變電站，支持電源并網運行，來實現城市電網的智能化。同年9月，Google與通用電氣聯合發表聲明開發新能源為美國建立智能電網。2009年2月，我國專家組在北京驗收了華北電網公司安全防御和發電控制系統的智能電網項目[1]。

1.3智能電網的研究現狀和相關政策

各個國家為電網系統的發展采取相關政策和計劃。艾塞爾能源計劃將幫助美國第一個智能電網城市Boulder的智能電網成為高速、實時具有智能變電站和用戶能量控制系統的雙向通信系統。美國政府將建立智能電網研究組和聯邦智能電網課題組，計劃在未來三年建成一個新的電力智能網。歐洲也提出了歐洲技術綱領（ETP）等相似計劃，研究重點是分布式發電和微電網。2009年1月，我國財政部和科技部發布了《節能與新能源汽車示范推廣管理暫行辦法》，2月，國家電網公司提出以“深化兩個轉變，建設堅強的中國智能電網”為主題的發展目標。

2.建設智能電網的關鍵技術和障礙

2.1關鍵技術

當前智能電網建設采用的技術主要有集成通信技術、傳感器和計量技術、高級交互界面和決策技術、高級控制技術以及其它高級應用技術。

2.2建設智能電網的主要阻礙

建設智能電網有以下阻礙。第一，電力公司需要考慮智能設備的投資和收益。第二，用戶的用電情況和模式等隱私在AMI向用戶提供實時電價的時候被記錄下來，因此容易導致用戶隱私泄露。第三，建設智能電網需要解決有關規約標準的制定的問題。最后，電力公司需提高自身短時間改變商業運作模式和系統運行模式的能力。

3.用戶側智能電網的建設

3.1智能電表

智能電表是智能電網建設的起動項目和重要基礎設備，其安裝在用戶處，用于采集數據、雙向通信、停電監測、竊電監測、控制用戶設備、遠程維護升級。其連續通信功能可以當做需求側管理的接口實現對需求側的實時管理操作，還可以用于電力系統中的實時監控。

3.2 AMI

AMI作為智能電網的基礎設施，其組成部分包括智能電表、通信系統和電表數據管理系統。智能電表按照需求和已經設定的方式，通過多種通信設備來測量、收集和分析用戶的用電數據。用戶可以利用分布式電源裝置自由選擇用電時間，積極參與電網運行的控制。

4.智能輸配電網絡的建設

4.1智能控制中心

智能控制中心是整個智能電網的核心，結合智能化的EMS、DMS、SCADA、虛擬電廠（virtual power plant，VPP）等技術來實現準確的預測和交易與調度、快速安全穩定分析等功能。在研究的過程中，將不同級別控制中心的需求和權責作為依據，將分層分區作為原則，有針對性對國家各個省、市和地方的控制中心功能進行設計。

4.2智能輸配電網

智能輸電網是電力傳輸通道，是電力系統安全、穩定運行的前提，輸電網關系著發電和用電的供需平衡。當前，輸電網存在很多的問題，而且伴隨輸電電壓等級的升高電磁環境很容易影響輸電走廊的生態平衡。建設輸電網智能化可以從潮流控制技術、降低輸電損耗、設備監測和故障隔離這三個方面進行[2]。

智能配電網直接面向用戶，可以對用戶的供電質量起到控制和保障的作用。目前配電網的自動化程度遠低，能源損耗高，配電系統是用戶停電的主要原因，所以配電網智能化成為建設智能電網的重要環節。智能配電網以現代測控、通信和信息為技術基礎是配電自動化的升級。有所區別的是智能電網允許分布式電源的接入和微網技術的應用，注重系統接口的開放性、一致性，而且一次、二次設備是否協調也屬于一個重要要求。除了上述智能技術，IP通信網絡、VPP和定制電力等技術也是建設智能配電網的關鍵技術。

4.3智能變電站

智能變電站是輸電和配電的集結點，是電力系統中重要的電力設施。智能變電站以高度集成化、數字化、信息化和標準統一化為方向，在綜合自動化的基礎上進行提高和發展。變電站集成化先進的集成電路和計算機技術使保護和測控裝置更加小型集成化，通信、數據存儲及處理能力更強。智能變壓器可以利用監視和斷路器監視系統監視分析變壓器油中氣體、有載分接開關和記錄斷路器動作次數、絕緣油的絕緣情況等。智能變電站的數字化平臺能夠自治運行，同時，智能開關設備以及智能裝置的開發應用也加快了智能變電站的數字化[3]。

智能變電站的局域網和自動恢復能力的通信網絡要求智能變電站不能中斷數據采集和監控系統，需要有容納有線和無線通信應用的平臺。用智能傳感器和智能控制回路連接變電站層、間隔層和過程層，從而使智能變電站通信標準達成統一。全球定位系統的PMU在電力系統的廣泛大量運用，形成了電網的WAMS。WAMS通過高速通信網絡，為廣域電網運行狀態的在線同步測量、相量數據的匯總和電網全局電壓穩定性在線同步監測創造了條件。變電站用PMU取代傳統的遠程終端單元（CRT）、通過GPS信號獲得的測量參數都有高精度的時間戳。在智能感應器和智能測量單元中使用一些計算功能和可視化水平的數據管理可以減少通信數據的流量。

5.結語

智能電網是以高級技術在電力系統中的應用為基礎，通過智能監測技術、智能仿真技術、高級計算技術結合智能分析工具和友好的可視化方法，將電網建設成為順應時代發展、安全、穩定、堅強的智能電網，因此做好信息時代的智能電網建設工作具有重要作用。

參考文獻：

[1]鄭釗. 基于信息時代的智能電網建設要點分析[J].企業技術開發.2013（18）

[2]齊佳鑫. 智能電網的研究與應用[J].電氣開關.2011（03）

[3]李建芳，盛萬興，孟曉麗，宋曉輝. 智能配電網技術框架研究[J].能源技術經濟.2011（03）