淺談智能電網實現的若干關鍵技術問題

摘 要：隨著對電力能源需求量以及供電可靠性要求越來越高，僅依靠當前電力系統已無法完全滿足，發展經濟、清潔的智能電網已經成為一大發展趨勢。本文闡述了實現智能電網的幾大關鍵技術。

關鍵詞：智能電網 技術 分布式能源 開放式通信系統

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098x(2011)12(a)-0000-00

1 智能電網實現關鍵技術分析

1.1分布式能源智能管理系統

所謂分布式能源主要指的是在用戶端安裝的實現能源綜合利用的系統，本系統是由分布式電源、分布式儲能系統、熱電聯產系統以及負荷側能量管理系統四部分構成的。分布式能源將會在很大程度上提高電網結構、能量、信息交換以及控制方面的難度，對此需要對以下幾方面內容加以思考：①分布式能源運行管理優化，分布式電源能源具有間歇性，要想維持電網運行的穩定性和安全性要借助實時且精準的發電機負荷預報，此外，作為分布式能源儲能形式之一的大量混合動力汽車電池，也會產生新的負荷，所以，需要將監控及調度汽車電池作為一大重點；②分布式能源接入標準及規劃方案。在現有標準基礎之上，從容量、數量以及類型角度考慮分布式電源給電網造成的影響，以完善現有標準，此外，分布式電源會導致能源雙向流動現象，所以需要對分布式電源的種類、安裝位置以及容量進行全面合理規劃和設計；③對現有電網保護系統進行改造，確保網絡拓撲重構的靈活性，有效控制故障的影響范圍，同時可以利用鏈接使對其他部分的供電恢復正常；④對輸電成本高，并且對電能質量具有較高要求的用戶集中區域，實現分布式電源利用效率最大化的途徑是按照微網形式將分布式能源接入電網。微網技術的實現必須解決以下幾方面的問題：微網與大電網在高滲透率下的協調作用機理；內部協調及控制各種分布式電源等。

近年來全球移動通信系統GSM網運用GPRS引入分組交換技術，實現與Internet 連接，構成移動互聯網通信。不僅發揮了傳輸成本低、擴展性好、適應性強和設備維護方便等優勢，還大大提高了移動終端數據傳輸速率。因此，自動抄表系統選擇無線公網與移動互聯網的通信方式，作為抄表、故障定位、配變監測及負荷管理等系統通信的無線數據傳輸新通道。

系統由數據服務器、抄表前置機、數據管理機和營業收費機組成。采用C／S加 B／S式網絡架構，在intranet及internet 技術支持下，完成從抄表數據收集到電費收取過程的管理。①數據服務器對數據庫進行統一管理，以保證系統運行高效及數據的完整和安全; ②抄表前置機（通訊工作站）的能與集中器和管理表計進行無人值守的全天候不間斷通訊，并對抄收數據實施科學管理。其采用 Visual C++工具開發，使通訊更為高效和可靠; ③數據管理機（管理終端）具有系統設置、權限分配、電量結算、數據維護及數據分析等功能。其采用快速應用程序開發工具，不僅具有良好的用戶界面，還能降低開發和維護成本; ④營業收費機面向用電用戶，進行電費收繳、用戶查詢和報表打印等操作。其采用的IE或NetScape 瀏覽器和ASP，使用戶的查詢與交費更加便捷。

利用電力線載波網PLC、光纖與同軸電纜網HFC、固定電話網PSTN和無線移動網GSM/GPRS/CDMA等通信網絡，可將智能電表的部分功能從接入層上移到網絡層和數據管理平臺層，將智能電表采樣和存儲的電能數據信息實時傳輸到用電信息管理系統，并通過數據共享和綜合分析，實現用電管理部門對異地用電信息的實時測量和監控。

1.2 高度集成的開放式通信系統

具體而言，智能電網通信系統需要重點解決的問題主要有：（1）開放式數據通信，智能電網必須確保不同企業、部門之間實現完全意義上的信息資源共享；（2）完善的通信標準，現有的SCADA數據采集系統、需求側能量管理以及電力市場操控等將會受到智能電網的影響，所以要對現行通信標準進行必要的修訂和完善；（3）智能電網中信息網絡與相關物理設備可以集成為一體。

1.3 智能儀表體系及需求側管理

智能電網發電側及用戶側都需要安裝數字化儀表，高級智能儀表體系的形成需要實現以下技術：①提供足夠的電網數據信息給電網調度、運行及規劃部門，使相關工作人員了解電網運行狀態，提供管理可靠性；②以電網用電信息為依據，對用戶用電量進行實時計價，實現真正意義上的需求側管理；③對于系統故障，可以實現迅速檢測，且設備開斷可以通過遠程控制實現；④對電力系統設備狀況進行評價，確保設備有效利用，控制成本。

2.4 監控軟件及輔助決策體系

先進監控軟件及輔助決策系統的實現需要對以下幾方面的內容進行深入細致研究：①將集中式及分布式監控系統有機結合起來。在智能電網中，需求側管理的實現以及電子儀表智能化的實現，分布式監控系統需要具備的功能有：對當地數據進行收集和分析；確定在與上級或其他分布式系統進行通信需要的數據；依據計算結果直接做出當地控制措施的決策；②多代理系統的應用。所謂多代理系統就是指將數個代理予以結合，合作完成系統任務的控制方法。鑒于代理本身的自治性、社會性以及反應性，對代理系統的關注程度越來越高；③高級可視化界面及運行決策支持。在過濾并分析數據的基礎上，借助高級的可視化界面可以按照不同的層次將相關數據清晰的展示出來，使運行工作人員可以從整體到局部了解電網實時運行狀態，同時予以必要的決策輔助支持，例如事故預想以及預警工具等，從而提供完善的決策輔助體系；④預測電力系統運行趨勢，對于智能電網而言，其必備功能之一就是預測及預報，無論是針對大規模發電設備、分布式電源發電量，還是在用戶側負荷狀況所展開的預測，在維持復雜電力系統的穩定性方面都發揮著極為關鍵的作用。在一定意義上講，所掌握的關于未來運行的信息量越多，做出的規劃也就越完善，所作出的針對潛在危險采取的預防性措施也就越及時。

3 結語

隨著社會的進步，經濟的發展，社會對電力能源需求量越來越大，對供電可靠性要求也越來越高，單憑傳統電力系統已經無法應對，在此背景下，發展經濟、安全、清潔、靈活的智能電網已經成為時代發展的必然趨勢。智能電網的實現，需要解決好分布式能源智能管理系統、高度集成開放式通信系統、智能儀表體系及需求側管理、監控軟件及輔助決策體系等關鍵問題，從而為實現智能電網提供有利的軟件及硬件支持。

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