徐進

摘要：智能電網(wǎng)是電力行業(yè)長久發(fā)展的方向，其是由全球電力企業(yè)和電力研究機構(gòu)提出來的，其目的是為了應對電力行業(yè)面臨工業(yè)化向信息化轉(zhuǎn)變的新挑戰(zhàn)，應對全球環(huán)境能源危機的問題。智能電網(wǎng)是一種智能交流，它把電力系統(tǒng)作為對象，從輸配電到用戶的各個環(huán)節(jié)都使用最新的控制技術(shù)、管理技術(shù)和信息技術(shù)，運用科學的方法對電力生產(chǎn)、傳輸和使用進行系統(tǒng)的優(yōu)化。本文對智能電網(wǎng)的特征、發(fā)展、研究現(xiàn)狀和建設目標進行了介紹，對建設過程中所需的先進技術(shù)和可能遇到的阻礙進行了分析，對智能電網(wǎng)的建設用戶側(cè)和輸配電網(wǎng)側(cè)的相關(guān)問題進行了討論。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);智能電表;電網(wǎng)通信技術(shù)

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

1.智能電網(wǎng)概述

1.1 智能電網(wǎng)的定義和特征

當前對智能電網(wǎng)雖然沒有具體的定義，但智能電網(wǎng)在電力用戶峰荷的時間段里可以優(yōu)化其用電量、實現(xiàn)并網(wǎng)運行方式、達到節(jié)約能源的作用已經(jīng)被人們所熟知。智能電網(wǎng)統(tǒng)是傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡的智能升級，其能夠使系統(tǒng)優(yōu)化運行、保證系統(tǒng)的安全、提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、處理分布式電源產(chǎn)生的并網(wǎng)運行問題。

1.2 智能電網(wǎng)的發(fā)展歷程

智能電網(wǎng)的發(fā)展是從二十世紀八十年代開始的逐漸發(fā)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(fā)明的無線控制器。2006年，IBM公司、全球電力科研機構(gòu)、電力企業(yè)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(tǒng)，升級變電站，支持電源并網(wǎng)運行，來實現(xiàn)城市電網(wǎng)的智能化。同年9月，Google與通用電氣聯(lián)合發(fā)表聲明開發(fā)新能源為美國建立智能電網(wǎng)。2009年2月，我國專家組在北京驗收了華北電網(wǎng)公司安全防御和發(fā)電控制系統(tǒng)的智能電網(wǎng)項目[1]。

1.3智能電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀和相關(guān)政策

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

2.建設智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)和障礙

2.1關(guān)鍵技術(shù)

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

2.2建設智能電網(wǎng)的主要阻礙

建設智能電網(wǎng)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(wǎng)需要解決有關(guān)規(guī)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(yè)運作模式和系統(tǒng)運行模式的能力。

3.用戶側(cè)智能電網(wǎng)的建設

3.1智能電表

智能電表是智能電網(wǎng)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(shù)據(jù)、雙向通信、停電監(jiān)測、竊電監(jiān)測、控制用戶設備、遠程維護升級。其連續(xù)通信功能可以當做需求側(cè)管理的接口實現(xiàn)對需求側(cè)的實時管理操作，還可以用于電力系統(tǒng)中的實時監(jiān)控。

3.2 AMI

AMI作為智能電網(wǎng)的基礎設施，其組成部分包括智能電表、通信系統(tǒng)和電表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。智能電表按照需求和已經(jīng)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(shù)據(jù)。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(wǎng)運行的控制。

4.智能輸配電網(wǎng)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(wǎng)的核心，結(jié)合智能化的EMS、DMS、SCADA、虛擬電廠（virtual power plant，VPP）等技術(shù)來實現(xiàn)準確的預測和交易與調(diào)度、快速安全穩(wěn)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(quán)責作為依據(jù)，將分層分區(qū)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(wǎng)

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

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

4.3智能變電站

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

智能變電站的局域網(wǎng)和自動恢復能力的通信網(wǎng)絡要求智能變電站不能中斷數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，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(tǒng)一。全球定位系統(tǒng)的PMU在電力系統(tǒng)的廣泛大量運用，形成了電網(wǎng)的WAMS。WAMS通過高速通信網(wǎng)絡，為廣域電網(wǎng)運行狀態(tài)的在線同步測量、相量數(shù)據(jù)的匯總和電網(wǎng)全局電壓穩(wěn)定性在線同步監(jiān)測創(chuàng)造了條件。變電站用PMU取代傳統(tǒng)的遠程終端單元（CRT）、通過GPS信號獲得的測量參數(shù)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(shù)據(jù)管理可以減少通信數(shù)據(jù)的流量。

5.結(jié)語

智能電網(wǎng)是以高級技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用為基礎，通過智能監(jiān)測技術(shù)、智能仿真技術(shù)、高級計算技術(shù)結(jié)合智能分析工具和友好的可視化方法，將電網(wǎng)建設成為順應時代發(fā)展、安全、穩(wěn)定、堅強的智能電網(wǎng)，因此做好信息時代的智能電網(wǎng)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(wǎng)建設要點分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2013（18）

[2]齊佳鑫. 智能電網(wǎng)的研究與應用[J].電氣開關(guān).2011（03）

[3]李建芳，盛萬興，孟曉麗，宋曉輝. 智能配電網(wǎng)技術(shù)框架研究[J].能源技術(shù)經(jīng)濟.2011（03）