智能电网中电力设备及其技术探析

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[摘 要]全球的电力系统正面临着越来越剧烈的创新和机会，智能电网具有、健康、安全、洁净以及耐用性等优点。因此，智能电网的设立与规划和发展已成为全球电力体系改革与创新的最新前进方向。本文在分析了智能电网的发展进程以及推行过程中的脉络趋向的基础上，剖析了智能电网建设过程中电力设备及其技术的应用，并对其中存在的问题提出了相应的解决措施。

[关键词]智能电网；电力设备；技术探析

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0047-01

0 引言

对于智能电网来说，主要是将一些单元部件整合成具有一定功能的智能化系统，例如智能配电系统、分时电价系统、智能化变电站控制系统等，这些系统都是智能电网的核心组成部分之一，其中所包含的所有电力系统一、二次设备即为智能电网中的电力设备。本文主要针对智能电网中电力设备的发展情况进行介绍，并对电力设备的应用和研发技术进行分析，指出其对我国智能电网发展所起到的重要作用和影响。

1 智能电网特点及其发展趋势

1.1 特点

智能电网的功能特点主要包括：可视性、可操纵性、可变性、非封闭性、安全性、兼容性、可预防性、高效性、安全互、广度覆盖性、节能性等，有减少电力消费端的用电损耗、实时监控系统能够第一时间排查和消除安全隐患、减少电力污染排放、降低耗能损耗、实现电力企业集成管理等优点【1】。

1.2 发展趋势

我国2020年对智能电网的发展要求为在全国范围内搭建起数字智能化、自动化、高效性电网体系。2030年正式建立起能够兼具自愈能力和经济效益最大化的智能电网系统。2009年初，中国国家电网各大机构启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等重要课题的研究，认为我国的智能电网系统应覆盖电力发送、电力协调、连理输送与交变电、电力配置和电力消费等所有相关因素。智能电网的搭建首先应该保证电网的坚固性，只有坚固的电网系统才能够将电力资源与电力供应所消耗的能源有机整合形成最大范围优化能源分配的目的，同时对于电力供给的安全性和可靠性提供了相对有力的保证。

2 智能电力设备的具体构成

2.1 发电设备

智能电网在发电侧中所包含的智能电气设备主要包括可再生能源发电设备，例如风机、光伏等，还有能量转换设备、能量储存设备以及可靠并网接口设备等等。

（1）第一类是各种分布式发电以及可再生能源发电设备，例如太阳能光伏发电、燃料电池、风能发电、微型燃气轮机、地热发电设备、生物质能发电设备和海洋能发电设备等。

（2）第二类主要是自动控制设备和智能保护设备，例如智能分接头变换器、数字型保护继电器以及动态分布式电力控制设备等。

（3）第三类设备主要是各种能量转换设备及装置和储能设备。例如蓄电池、超级电容器、飞轮、高容量储氢、燃料电池、超导储能以及高效率二次电池等。

2.2 输电设备

传统电网在面对大容量远距离输电时存在功耗大、系统可靠性差等问题，此外近些年来，大规模间歇性可再生能源的接入使得系统的稳定性和安全性受到了更大的威胁。智能电网的建设可有效的解决上述问题，智能电网背景下输电系统中所包含的智能电力设备主要包括三类：柔流输电设备、特高压直流输电设备和高温超导技术设备等【2】。

2.3 变电设备

变电设备主要是变电站内所设计的所有一次和二次设备，在智能电网的规划建设下，未来变电站将逐步实现信息的交互和共享，建立起一个信息平台，在此平台基础上实现智能电网所需求的诸多强大的功能。目前已经在建设的主要有智能化变电站，主要是是通过一次设备的智能化、二次设备网络化，并以IEC61850通信协议为基础进行分层构建，从而实现变电站内设备间的信息和数据交互以及共享。智能数字化变电站与传统变电站相比虽然只是在通信模型上发生了改变，但在过程层中却发生了较大的变动，传统变电站中一二次设备之间主要是通过电缆进行连接，而在智能数字化变电站的框架下，上述设备逐步电子式电压、电流互感器，光纤连接，智能化一次设备以及合并单元等设备所替代。

2.4 配电设备

智能电网在配电网方向的表现主要是未来配电网的高度自动化，以便适应未来分布式能源以及其他智能配电设备的大量接入，未来配电网中功率将出现双向流动的形式，而智能配电网的高度自动化也为配电网的监控更为方便。智能配电网主要是基于先进的传感量测技术对数据进行高效的采集，然后通过现代化通信网络进行传输，实现配电网的全方位、实时的监控与控制，所以其中所涉及到的设备多种多样。例如在智能配电网中所构建的数据通信网络，将包括载波设备、无线设备和光纤等各种设备和先进技术；对于数据采集系统方面，所涉及的则有电能质量实时监测设备，电力系统在线状态监测与故障诊断设备，各种各样的光、电子传感器以及电缆温度检测器等。

2.5 用电设备

智能电网在用电侧的具体目标是实现用户间的有效互动，促进电力市场实现彻底、完全的竞争机制，使得用户侧可完全实现信息和能量的双向交换，并且可实现对实时变动的用电电量和分时电价的变动信息，用电设备主要包括智能表计、数据量测设备和智能通信设备三类。、

3 智能电力设备技术

3.1 现代电力电子技术

未来智能电网的发展过程中，由于有大量的分布式能源和新能源的接入，对输电系统的安全稳定运行必然将产生巨大的影响，为了提高系统运行的稳定性和安全性以及达到节能降损的目的，大量的电能都必须进过电力电子设备的处理之后才可以接入大电网。智能电网在建设过程中将会大量的使用到现代电力电子技术以及电力电子设备，在发电和输电的方面讲，电力电子设备的应用将提高电能质量以及发电效率；从配用电的方面上讲，则可以有效的实现节能降损，提高用电效率等目的。

现代电力电子设备和技术的应用主要包括在电源、新能源、电机、电力系统等方面的应用，其中在电源方面的应用主要有便携式电源、电力操作电源和储能装置；在新能源方面，则主要是在风力发电、光伏发电和燃料电池等方面的应用；在电机方面的应用主要包括变频器、软启动器、同步励磁装置等；在电力系统方面的应用主要有FACTS、HVDC、D-FACTS等；此外还有微网系统、电动汽车、传感与测量等方面的应用【3】。

3.2 储能技术

传统电力系统中电能的发输变配用都是在同一时间完成的，电能是无法储存的。而储能技术的研究与发展为解决这一问题提供了方案。储能技术的应用也比较广泛，例如风能和太阳能等间歇性能源由于其波动性对电力系统的影响十分严重，而储能电池的接入可以极大的降低其波动性，使其对电网的运行更加友好；此外负荷的削峰填谷也可以通过储能设备来实现，主要是在负荷低谷时充电，在高峰负荷时放电来实现削峰填谷的目的。典型的储能设备分为两种，能量型设备主要是蓄电池；功率型设备主要有超级电容器，飞轮等。

4 结语

我国国民经济的迅速发展和人民群众生活水平的不断提高给我国智能电网的建设提供了广阔的发展机遇和发展空间，作为具有极大潜力的电力设备及技术在我国现代电网的建设中起着十分重要的作用。本文通过对智能电网的特点和发展趋势、电力设备及技术在智能电网中总体运用和具体技术的应用等进行了详细的分转换和利用效率具有十分重要的作用。

参考文献

[1] 王方方，高赐威.智能电网的技术内容及比较[J].高科技与产业化.2009（05）：45-46.

[2] 肖世杰.构建中国智能电网技术思考[J].电力系统自动化.2009（09）：112.

[3] 李军锋.关于构建智能电网技术标准的思考[J].中国科技产业.2010（05）：123.