智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及其與傳統電網(wǎng)的比較

摘要：介紹智能電網(wǎng)的特點(diǎn)以及我國發(fā)展智能電網(wǎng)的豳要性，從信息技術(shù)、量測技術(shù)、設備技術(shù)、控制技術(shù)、決策支持技術(shù)等方面分析發(fā)展智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，并對比分析了智能電網(wǎng)與傳統電網(wǎng)的區別。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；傳統電網(wǎng)；
隨著(zhù)市場(chǎng)化改革的推進(jìn)、數字經(jīng)濟的發(fā)展、氣候 變化的加劇、環(huán)境監管要求日趨嚴格與國家能源政 策的最新調整，電力網(wǎng)絡(luò )與電力市場(chǎng)、電力用戶(hù)之間 的協(xié)調和交換越來(lái)越緊密，電能質(zhì)量水平要求逐步 提高，可再生能源等分布式發(fā)電資源數量不斷增加， 氣候變化初露端倪，以單向通信、集中發(fā)電、輻射狀 拓撲網(wǎng)絡(luò )為特點(diǎn)的傳統網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)難以支撐如此多的 發(fā)展要求，面I臨著(zhù)越來(lái)越多的挑戰[1圳。為了解決這 些問(wèn)題，必須在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度 等環(huán)節逐步實(shí)現智能化，建設智能電網(wǎng)體系。

1我國智能電網(wǎng)的特點(diǎn)

由于國情、發(fā)展階段及資源分布的不同+，我國的 智能電網(wǎng)與美國的智能電網(wǎng)在內涵、發(fā)展方向等方 面有顯著(zhù)的區別。美國智能電網(wǎng)的建設側重于配電 側和用戶(hù)側，重點(diǎn)研發(fā)可再生能源和分布式電源并 網(wǎng)技術(shù)，電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)協(xié)調運行技術(shù)以及電網(wǎng)與 用戶(hù)的雙向互動(dòng)技術(shù)。我國智能電網(wǎng)是在建設堅強 電網(wǎng)的基礎上，以建設距離長(cháng)、容量大等輸電特征的 特高壓電網(wǎng)為核心，包含電力系統的發(fā)電、輸電、變 電、配電、用電和調度共6個(gè)環(huán)節，具有信息化、數字 化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能技術(shù)特征。并重點(diǎn)關(guān)注智 能輸電領(lǐng)域，結合特高壓建設與運營(yíng)，提升駕馭大電 網(wǎng)安全運行的能力r同時(shí)統籌配電網(wǎng)智能化建設工 作，逐步建設獨具特色的智能電網(wǎng)[3訓?？傊?，我國 的智能電網(wǎng)是一個(gè)涉及多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域的戰略 性概念，發(fā)展智能電網(wǎng)必須以通信技術(shù)為基礎、量測 技術(shù)為手段、設備技術(shù)為支撐、控制技術(shù)為方法、支 持技術(shù)為導向，循序漸進(jìn)的開(kāi)展。

2智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2．1 智能化信息技術(shù)
智能化信息技術(shù)貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電、用 電、調度各環(huán)節，是智能電網(wǎng)建設的重要內容和堅強 支撐。
基于智能電網(wǎng)的信息技術(shù)具有三大特征：
一 是數字化程度更高，內含各種智能的傳感器、電力設 備、控制系統、應用系統等，連接更多的設備，深化發(fā) 電、輸電、變電、配電、用電和調度環(huán)節的數據采集、 傳輸、存儲和利用；
二是利用面向服務(wù)架構體系 (Service-Oriented Architecture，SOA)整合相關(guān)業(yè) 務(wù)數據和應用，建立統一的信息平臺，自動(dòng)完成數據 和應用的整合，實(shí)現全部業(yè)務(wù)系統的集成[51；
三是深 入應用生產(chǎn)管理、人力資源、電力營(yíng)銷(xiāo)、調度管理等 輔助決策數據，構建一個(gè)數據集中、業(yè)務(wù)整合、符合 模型標準、應用可擴展的輔助分析系統，實(shí)現生產(chǎn)、 營(yíng)銷(xiāo)、調度、人財物等業(yè)務(wù)數據的集中存儲、統一管 理、系統分析，形成智能決策，滿(mǎn)足跨業(yè)務(wù)系統的綜 合查詢(xún)，為管理決策層提供有效的數據分析服務(wù)。

2．2 智能化通信技術(shù)

建立高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統是實(shí)現 智能電網(wǎng)的基礎，一方面，智能電網(wǎng)的數主護和控制都需要通信系統的支持；另一方面，建立以 電網(wǎng)和通信緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò )是智能電網(wǎng)的目標和主 要特征。高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統使智能 電網(wǎng)成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)信息和電力交換互動(dòng)的大 型基礎設施，可以提高電網(wǎng)供電的可靠性和資產(chǎn)的 利用率，繁榮電力市場(chǎng)，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而 提高電網(wǎng)自身的價(jià)值。以通信技術(shù)為基礎的智能電 網(wǎng)通過(guò)連續不斷地自我監測和校正，并利用先進(jìn)的 信息技術(shù)，實(shí)現電網(wǎng)各系統的自愈功能。通信系統 還可以監測各種擾動(dòng)，并進(jìn)行補償，重新分配潮流， 避免事故的擴大。

2．3 智能化量測技術(shù)

智能化量測技術(shù)是實(shí)現智能電網(wǎng)的手段。參數 量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部分，可以獲得相 關(guān)數據并將其轉換成數據信息，提供給智能電網(wǎng)的 各個(gè)系統使用。智能化量測技術(shù)可以評估電網(wǎng)設備 的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計的讀取，防止 竊電、緩減電網(wǎng)阻塞等?；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛?將有更多的功能，除了可以計量不同時(shí)段的電費外， 還可儲存電力公司下達的高峰電力價(jià)格信號及電費 費率，并通知用戶(hù)實(shí)施的費率政策，用戶(hù)可以根據費 率政策，自行編制時(shí)間表，自動(dòng)控制電力的使用。

2．4智能化設備技術(shù)

智能電網(wǎng)將廣泛應用先進(jìn)的設備技術(shù)，以提高 輸配電系統的性能。智能電網(wǎng)中的設備將充分應用 材料、超導、儲能、電力電子和微電子技術(shù)等方面的 最新研究成果，以提高功率密度、供電可靠性、電能 質(zhì)量和電力生產(chǎn)的效率。通過(guò)采用新技術(shù)以及在電 網(wǎng)和負荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)，來(lái)提高電能 質(zhì)量；通過(guò)應用和改造各種各樣的先進(jìn)設備，如基于 電力電子技術(shù)和新型導體技術(shù)的設備，來(lái)提高電網(wǎng) 輸送容量和可靠性。配電系統中需要引進(jìn)新的儲能 設備和電源，同時(shí)應利用新的網(wǎng)絡(luò )結構，如微電網(wǎng)。

2．5 智能化控制技術(shù)

智能化控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和 預測電網(wǎng)狀態(tài)，并確定和采取適當的措施以消除、減 輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動(dòng)的控制方法。智 能化控制技術(shù)將優(yōu)化輸電、配電和用戶(hù)側的控制方 法，實(shí)現電網(wǎng)的有功功率和無(wú)功功率的合理分配。 智能化控制技術(shù)的分析和診斷功能，將引進(jìn)預設的 專(zhuān)家系統，在專(zhuān)家系統允許的范圍內，采取自動(dòng)控制 措施，而且措施的執行將在秒一級水平上，這一自愈 電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。先進(jìn)的控 制技術(shù)需要一個(gè)集成的高速通信系統以及對應的通 信標準，以處理大量的數據。先進(jìn)控制技術(shù)將支持 分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應用軟件。 先進(jìn)控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動(dòng)作信號，而且 也為運行人員提供信息。

2．6智能化決策支持技術(shù)

智能化決策支持技術(shù)將復雜的電力系統數據轉 化為系統運行人員可理解的信息，利用動(dòng)畫(huà)技術(shù)、動(dòng) 態(tài)著(zhù)色技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)以及其他數據展示技術(shù)， 幫助系統運行人員認識、分析和處理緊急問(wèn)題，使系 統運行人員做出決策的時(shí)間從小時(shí)級縮短到分鐘 級，甚至到秒級。

3智能電網(wǎng)與傳統電網(wǎng)的比較

我國的智能電網(wǎng)是在傳統電網(wǎng)的基礎上發(fā)展起 來(lái)的，是以特高壓電網(wǎng)為基礎的多學(xué)科、多領(lǐng)域、多 層次的一種電網(wǎng)模式。智能電網(wǎng)與傳統電網(wǎng)相比有 明顯的完善，主要表現在通信技術(shù)、量測技術(shù)、設備 技術(shù)、控制技術(shù)和決策支持技術(shù)等幾個(gè)方面。智能 電網(wǎng)與傳統電網(wǎng)的比較，見(jiàn)表1。 表1 智能電網(wǎng)與傳統電弼的比較

以上在探討智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎上，對比 分析傳統電網(wǎng)與智能電網(wǎng)在通信技術(shù)、量測技術(shù)、設 備技術(shù)、控制技術(shù)和決策技術(shù)等方面存在的差距。 智能電網(wǎng)相對傳統電網(wǎng)的主要優(yōu)勢在于實(shí)現了電網(wǎng) 與用戶(hù)之間的雙向互動(dòng)，實(shí)現了電網(wǎng)故障的自愈功 能，進(jìn)一步提高了電網(wǎng)供電的可靠性和高效性。在建 設智能電網(wǎng)的過(guò)程中只有不斷深化(下轉第12頁(yè)) •輸出控制接點(diǎn)，或者是智能控制通信口，并采用統一 的通信協(xié)議。

4實(shí)現電能表的智能化應采取的措施

智能電網(wǎng)用電系統需要按照智能用電體系進(jìn)一 步加強建設，使其具有業(yè)務(wù)范圍清晰、業(yè)務(wù)流程通 暢、業(yè)務(wù)處理高效的營(yíng)銷(xiāo)組織模式和標準化業(yè)務(wù)體 系，構筑“用戶(hù)管理與服務(wù)技術(shù)支持平臺”、“用戶(hù)管 理與服務(wù)雙向互動(dòng)平臺”兩大平臺，實(shí)現客戶(hù)服務(wù)全 過(guò)程的信息化管理，建立起標準化、規范化、集約化 的營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)處理平臺。

4．1 依托強大穩固的通信網(wǎng)

傳統的多功能電能表和居民載波電能表只能夠 實(shí)現用戶(hù)用電量的上傳功能，而且目前使用的低壓 電力線(xiàn)載波通信、GPRS無(wú)線(xiàn)通信以及電網(wǎng)自動(dòng)化 的光纖通信也無(wú)法滿(mǎn)足智能電網(wǎng)對智能電能表信息 互動(dòng)的要求。未來(lái)智能電網(wǎng)對通信技術(shù)要求會(huì )更 高，依賴(lài)性將更強，建設支撐廣域、全景實(shí)時(shí)信息的 傳輸系統將成為智能電網(wǎng)的一項重要工作。因此， 必須從戰略高度重視新型信息、通信網(wǎng)絡(luò )體系結構 的研究與試驗工作，必須注重信息與業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)度 及整合度，合理構建信息交互與共享的層次架構，避 免無(wú)謂的，甚至是有害的海量信息操作。同時(shí)，結合 電網(wǎng)自身優(yōu)勢，開(kāi)展基于綜合能源及通信系統體系 結構的研究，構建安全、可靠、穩定、適用、快速的智 能電網(wǎng)信息交互平臺。信息交互平臺必須是堅固 的、靈活的，具備抗攻擊性、自防御性。

4．2 建立更加靈活的電力市場(chǎng)

電源與電網(wǎng)是電力系統不可分割的有機組成部 分，兩者的發(fā)展共同受宏觀(guān)經(jīng)濟政策、負荷變化、環(huán) 保約束等因素的影響。只有電源和電網(wǎng)協(xié)調一致、 均衡發(fā)展，才能實(shí)現社會(huì )資源的優(yōu)化配置，進(jìn)而實(shí)現 社會(huì )效益最大化。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，在國 家骨干電網(wǎng)的支撐下，未來(lái)智能電網(wǎng)既要適應大型 電源基地的接入，還要適應各類(lèi)分布式電源與保安 電源的接人，所以除考慮分層分區的電源接入，還要 考慮分散式接入。同時(shí)，未來(lái)的智能電網(wǎng)在規范電 源接入技術(shù)要求和功能后，將具備穩定、無(wú)縫、無(wú)擾、 自動(dòng)接入電源的能力，以及迅速、有序、低擾、安全地 解列電源的能力。電網(wǎng)對電源側的管理除指令性調 度外，應建立起一個(gè)市場(chǎng)經(jīng)濟的電量交易系統，電網(wǎng) 和發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)實(shí)時(shí)上網(wǎng)電價(jià)更加經(jīng)濟的實(shí)施電網(wǎng)調 度，提高發(fā)電廠(chǎng)和電網(wǎng)經(jīng)濟效益，這就需要智能電能 表計量、記錄發(fā)電廠(chǎng)實(shí)時(shí)電量、電費，并完成實(shí)時(shí)雙 向傳輸的功能。

4．3 調動(dòng)用戶(hù)積極開(kāi)展節能工作

智能電能表實(shí)現了電網(wǎng)企業(yè)與電網(wǎng)用戶(hù)之間的 信息交互、需求交互、和諧共贏(yíng)，使得社會(huì )效益最大 化。從用戶(hù)側來(lái)說(shuō)，個(gè)性化、需求化、靈活的電能需 求將可以得到實(shí)現，積極利用自身的余能建設環(huán)保 型的分布式電源，將自有、富余、投資性電能用于電 網(wǎng)補充、調配和應急。智能電能表讓用戶(hù)隨時(shí)了解 自己的用電記錄、當時(shí)的供電情況和費率信息，便于 及時(shí)采取適當節電措施，自覺(jué)參與節電節能工作，如 使用智能電能表對用電進(jìn)行分時(shí)控制，減少用電高 峰時(shí)的用電量，增大用電低谷時(shí)的用電量，以減少總 的電費。在智能電網(wǎng)實(shí)行階梯電價(jià)時(shí)，用戶(hù)可以根 據自己的用電情況，改變用電需求，平滑社會(huì )對供電 量增長(cháng)的需求。在供電量供不應求時(shí)，用戶(hù)用電量 超過(guò)合同規定用電量時(shí)可以實(shí)行更高電價(jià)計算電 費，使用戶(hù)減少對電力能源的需求；在供電量供過(guò)于 求時(shí)，用戶(hù)用電量超過(guò)合同規定用電量時(shí)可以實(shí)行 更優(yōu)惠電價(jià)計算電費，鼓勵用戶(hù)增加對電力能源的 需求，減少社會(huì )對電力投資的浪費。

5 結束語(yǔ)

通過(guò)使用智能電能表可以使電網(wǎng)、發(fā)電廠(chǎng)和用 戶(hù)之間實(shí)現信息互動(dòng)，使智能電網(wǎng)的先進(jìn)計量系統 對遠程監測、分時(shí)電價(jià)和用戶(hù)側管理等作出更快、更 準的系統響應，調動(dòng)電網(wǎng)各個(gè)組成機構自覺(jué)地參與 節電、節能工作，實(shí)現電網(wǎng)的最大經(jīng)濟效益。 本文責任編輯：齊勝濤 (上接第5頁(yè)) 認識傳統電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的差距，逐漸找出建設智 能電網(wǎng)的突破口、切入點(diǎn)，才能少走彎路，確保建設 智能電網(wǎng)的順利進(jìn)行。