智能电网建设的探讨

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摘要：智能电网是以实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目标，它作为世界电网的共同趋势，世界各国根据各自的国情及电力工业特点提出了智能电网的定义。传统电网已难以支撑现代社会发展的要求，智能电网的提出符合快速发展的现代社会对电力的需求。 本文主要从智能电网与传统电网的差异、智能电网的主要技术组成与功能来探讨智能电网的建设。

关键词：智能电网主要技术配电运行

中图分类号：U665.12文献标识码：A文章编号：

1 前言

智能电网是一个完整的信息架构和基础设施体系， 实现对电力客户、 电力资产、 电力运营的持续监视。与传统的电网相比， 智能电网进一步扩展对电网的监视范围和监视详细程度， 整合各种管理信息和实时信息， 为电网运行和管理人员提供更全面、 完整和细致的电网状态视图，并加强对电力业务的分析和优化， 改变过去那种基于有限的、 时间滞后的信息进行电网管理的传统方式， 帮助电网企业实现更精细化和智能化的运行和管理。

2智能电网与传统电网的差异

2.1智能电网：

即为将信息技术、通讯技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网,它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗等多个优点。智能主要体现在:可观测--量测、传感技术;可控制--对观测状态进行控制;嵌入式自主的处理技术;实时分析--数据到信息的提升;自适应;自愈等。

2.2传统电网：

是一个刚性系统,电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性,致使电网没有动态柔性及可组性;垂直的多级控制机制反应迟缓,无法构建实时、可配置、可重组的系统;系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余;对客户的服务简单、信息单向;系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享。

目前虽然局部的自动化程度在不断提高,但由于信息的不完善和共享能力的薄弱,使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的,不能构成一个实时的有机统一整体,所以整个电网的智能化程度较低。随着经济的发展，当前电网与社会需求所产生的矛盾问题越来越突出，如何节能、降耗以及高效地使用电力资源是当前亟需考虑的问题。

智能电网优点：

与传统电网相比,人们设想中的智能电网将进一步拓展对电网全景信息(指完整的、正确的、具有精确时间断面的、标准化的电力流信息和业务流信息等)的获取能力,以坚强、可靠、通畅的实体电网架构和信息交互平台为基础,以服务生产全过程为需求,整合系统各种实时生产和运营信息,通过加强对电网业务流实时动态的分析、诊断和优化,为电网运行和管理人员提供更为全面、完整和精细的电网运营状态图,并给出相应的辅助决策支持,以及控制实施方案和应对预案,最大程度地实现更为精细、准确、及时、绩优的电网运行和管理。

与传统电网相比,智能电网将进一步优化各级电网控制,构建结构扁平化、功能模块化、系统组态化的柔性体系架构,通过集中与分散相结合,灵活变换网络结构、智能重组系统架构、最佳配置系统效能、优化电网服务质量,实现与传统电网截然不同的电网构成理念和体系。

3 智能电网的主要技术组成与功能

按产业链划分，智能电网主要由4大模块组成：高级量测体系；高级配电运行；高级输电运行；高级资产管理。

各部分的技术组成见图2.1，用不同的灰度来区分，其中每一部分都有许多新技术需要研究与开发。

图2.1智能电网的技术组成与功能

3.1 高级量测体系（AMI）：AMI主要功能是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行。AMI是许多技术和应用集成的解决方案，其技术组成和功能主要包括：

1）智能电表：：可以定时或即时取得用户带有时标的分时段的（如15 min，１h等）或实时（或准实时）的多种计量值，如用电量、用电功率、电压、电流和其他信息；事实上已成为电网的传感器。

2）通信网络：采取固定的双向通信网络，能把表计信息（包括故障报警和装置干扰报警）接近于实时地从电表传到数据中心，是全部高级应用的基础。

3）计量数据管理系统（MDMS）：这是一个带有分析工具的数据库，通过与AMI自动数据收集系统的配合使用，处理和储存电表的计量值。

4）用户室内网（HAN）：通过网关或用户入口把智能电表和用户户内可控的电器或装置（如可编程的温控器）连接起来，使得用户能根据电力公司的需要，积极参与需求响应或电力市场。

5）远程接通或断开。

3.2高级配电运行（ADO）：如图2.1所示，ADO的技术组成和功能主要包括：高级配电自动化；高级保护与控制； 配电快速仿真与模拟； 新型电力电子装置； DER运行；AC/DC微网运行；运行管理系统（带有高级传感器）。

高级配电自动化是为了实现系统实现自愈，电网应具有灵活的可重构的配电网络拓扑和实时监视、分析系统目前状态的能力。

高级保护与控制后者既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对已经发生的扰动做出响应的能力。而在系统中安放大量的监视传感器并把它们连接到一个安全的通信网上去，是做出快速预测和响应的关键。

快速仿真与模拟（fast simulation and modeling，FSM）是ADO的核心软件，其中包括风险评估、自愈控制与优化等高级软件系统，为智能电网提供数学支持和预测能力，以期达到改善电网的稳定性、安全性、可靠性和运行效率的目的。

配电快速仿真与模拟（DFSM）需要支持4个主要的自愈功能：网络重构；电压与无功控制；故障定位、隔离和恢复供电；当系统拓扑结构发生变化时继保再整定。

3.3高级输电运行（ATO）：

ATO强调阻塞管理和降低大规模停运的风险，ATO同AMI，ADO和AAM的密切配合实现输电系统的（运行和资产管理）优化。

输电网是电网的骨干，ATO在智能电网中的重要性勿容质疑，其技术组成和功能如下：变电站自动化；输电的地理信息系统；广域量测系统；高速信息处理；

高级保护与控制；模拟、仿真和可视化工具；

高级的输电网络元件，如电力电子（灵活交流输电，固态开关等）、先进

的导体和超导装置； 先进的区域电网运行，如提高系统安全性适应市场化和改善电力规划和设计的规范与标准（特别注意电网模型的改进，如集中式的发电模型以及受配电网络和有源电力用户影响的负荷模型）。

3.4高级资产管理（AAM）

AMI、ADO和ATO同AAM的集成将大大改进电网的运行和效率。实现AAM需要在系统中装设大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器并把所收集到的实时信息进行如下过程集成：优化资产使用的运行；输、配电网规划；基于条件（如可靠性水平）的维修；工程设计与建造；顾客服务；工作与资源管理； 模拟与仿真。

4 智能电网的建设

电网作为极为复杂的人工系统,涉及到社会、经济、技术、管理的诸多层

面。 基于电网发展和技术发展的客观规律, 智能电网的建设,既要考虑国家发展战略、国家能源政策及产业布局、国家宏观经济发展预期、社会经济的刚性需求、电网架构的成熟度、特殊运营条件下的供电应对及电力储备等,还要考虑综合经济效益、电网安全可靠、环境保护、可持续发展、附加增值服务及溢出价值回报等。因此智能电网建设需要关注以下几个研究方向

4.1坚强实体电网

实体电网作为智能电网的物理载体,是实现智能电网的基础。一个坚强的特高压电网是未来智能电网的基础。

4.2智能电网装备

信息是智能电网的基础支撑,信息的获取需要大量的智能装备来支持。智能电网的装备不仅涵盖传统二次系统的测控、保护、安全稳定控制等装置,还将包括传统一次系统的智能电器、静止补偿装置、固态开关、优质低价和高容量的储能装置等。同时结合电网自身优势,开展基于综合能源及通信系统体系结构(IECSA)的研究,构建安全、可靠、稳定、适用、快速的智能电网信息交互平台。

4.3电源电网协调

随着社会经济的快速发展,在国家骨干电网的支撑下,未来智能电网既要适

应大型电源基地的接入,还要适应各类分布式电源与保安电源的接入;除了考虑分层分区的电源接入,还要考虑分散式接入。

未来智能电网在规范电源接入技术要求和功能后,将具备稳定、无缝、无扰、自动地接入电源的能力,以及迅速、有序、低扰、安全地解列电源的能力。同时,智能电网的建设应考虑电力网与其他能源网(如天然气网络、能源资源输送网络等)相结合,系统配套,构成坚固、互补、灵活的国家能源战略互补体系

4.4双向互动供电

从用户端来说,个性化、需求化、灵活的电能需求将可以得到实现;自有、

富余、投资性电能可以用于电网补充、调配和应急。

从电网侧而言,可以实时掌握电能需求、即时掌控负荷分配、预估系统安全稳定、有效调配电能资源、合理引导用户节电、快速应对突发风险、切实提高投资效益。

5 结束语

智能电网建设，必须遵循当地的规划实施。既要立足于目前处于发展的现实，又要兼顾未来成熟期的前景；既要满足近期的需求，又要适应未来的要求。