論智能電網關鍵技術的分析與探討

【摘 要】為了迎接電力行業由工業化向信息化轉變的新挑戰，本文首先介紹了智能電網的概念.闡述了智能電網的內涵和特點，總結了智能電網技術在國內外的研究現狀與發展狀況，并對實現智能電網在網絡拓撲、通信系統、計量體系、需求側管理、智能調度、電力電子設備、配電自動化、分布式電源接入等領域需要解決的關鍵技術問題進行了較為詳盡的討論。

【關鍵詞】智能電網；關鍵技術；分析與探討

引言：

電網是經濟社會發展的重要基礎設施，近年來，電網安全穩定運行的客觀環境正在發生巨變。電網負荷快速增長.大區電網互聯初步形成，電力市場運行因素對電網運行的影響日益顯現，加之受全球氣候變化的影響.極端氣候事件的出現會更加頻繁，冰災、水災、風災、熱浪以及地質災害造成的影響會越來越嚴重.這些都對電網安全穩定工作提出了諸多新挑戰。

為了解決電力行業遇到的上述問題，全球電力企業和研究機構提出了“智能電網”的未來電網發展理念.并積極推動其建設和發展。但是截至目前，智能電網還處于初期研究階段，國際上尚無統一而明確的定義。由于發展環境和驅動因素不同，不同國家的電網企業和組織都在以自己的方式來理解智能電網，對智能電網進行研究和實踐，各國智能電網發展的思路、路徑和重點也各不相同。因此智能電網概念

本身也在不斷發展的中。

1、智能電網的特點

盡管各國根據自身的國情對智能電網建設有著不同的重點和目標，但是智能電網建設的驅動都是基于市場、安全、電能質量和環境因素，其特征可歸結為：自愈、兼容、交互、協調、高效、優質、集成。

1.1 自愈

自愈是智能電網的一個突出特征，也是電網安全可靠運行的重要保證。它是指對于無論來自外部還是來自內部的對電網的損害。無需或僅需少量人為干預.實現電力網絡中存在問題元器件的隔離或使其恢復正常運行。盡可能小地對系統正常運行產生影響。通過進行連續的評估自測，智能電網可以檢測、分析、響應甚至恢復電力元件或局部網絡的異常運行。

1.2兼容

支持風電和太陽能發電等可再生能源的正確、合理的接入，適應分布式發電和微電網的并網運行。做到“即插即用”，可以容納包含集中式發電在內的多種不同類型電源甚至是儲能裝置.滿足用戶多樣化的電力需求。

1.3交互

電網在運行中與用戶設備和行為進行交互，將其視為電力系統的完整組成部分之一.可以促使電力用戶發揮積極作用.實現電力運行和環境保護等多方面的收益，使需求側管理的功能更加完善，實現與用戶的交互和高效互動。

1.4協調

與批發電力市場甚至是零售電力市場實現無縫銜接。有效的市場設計可以提高電力系統的規劃、運行和可靠性管理水平，電力系統管理能力的提升促進電力市場競爭效率的提高。

1.5高效

引入最先進的信息和監控技術，優化設備和資源的使用效益.可以提高單個資產的利用效率，從整體上實現網絡運行和擴容的優化。降低其運行維護成本和投資。

1.6優質

在數字化、高科技占主導的經濟模式下，電力用戶的電能質量能夠得到有效保障.實現電能質量的差別定價。

1.7集成

實現電網信息的高度集成和共享。采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精細化管理。

2、智能電網的關鍵技術

2.1 堅強、靈活的網絡拓撲

堅強、靈活的電網結構是未來智能電網的基礎。我國能源分布與生產力布局很不平衡.為了緩解此現狀所帶來的不利影響，我國制定了“西電東送”的政策，并開展了特高壓聯網工程、直流聯網工程、點對點或點對網送電等工程的實施建設。如何進一步優化特高壓和各級電網規劃成為需要解決的關鍵問題。隨著電網規模的擴大、互聯大電網的形成，電網的安全穩定性與脆弱性問題越來越突出。對主網架結構的規劃設計要求也相應地提高了。只有靈活的電網結構才能應對冰災、戰爭等突發災害性事件對電網安全的影響。

2.2開放、標準、集成的通信系統

智能電網的發展對網絡安全提出了更高的要求，智能電網需要具有實時監視和分析系統目前狀態的能力：既包括識別故障早期征兆的預測能力，也包括對已經發生的擾動做出響應的能力，其監測范圍將大范圍擴展、全方位覆蓋，為電網運行、綜合管理等提供外延的應用支撐。而不僅局限于對電網裝備的監測。

2.3高級讀表體系和需求側管理

智能電網的核心在于構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一入網和分布式管理的智能化網絡系統.可對電網與用戶用電信息進行實時監控和采集.且采用最經濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現對電能的最優配置與利用，提高電網運營的可靠性和能源利用效率。所以電網的智能化首先需要電力供應機構精確得知用戶的用電規律，從而對需求和供應有一個更好的平衡。因此目前國外推動智能電網建設。一般以構建高級量測體系為切入點。

高級讀表體系由安裝在用戶端的智能電表、位于電力公司內的計量數據管理系統和連接它們的通信系統組成，近來。為了加強需求側管理，又將其延伸到用戶住宅內的室內網絡（HAN）。這些智能電表能根據需要設定計量間隔，并具有雙向通信功能，支持遠程設置、接通或斷開、雙向計量、定時或隨機計量讀取。同時.高級讀表體系為電力系統提供了系統范圍的可觀性。不但可以使用戶參與實時電力市場，而且能夠實現對諸如遠程監測、分時電價和用戶側管理等的更快和準確的系統響應，構建智能化的用戶管理與服務體系.實現電力企業與用戶之間基本的雙向互動管理與服務功能以及營銷管理的現代化運行。

隨著技術的發展。將來的智能電表還可能作為互聯網路由器。推動電力部門以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業務或傳播電視信號的整合。

2.4智能調度技術和廣域防護系統

智能調度是智能電網建設中的重要環節。調度的智能化是對現有調度控制中心功能的重大擴展，智能電網調度技術支持系統則是智能調度研究與建設的核心，是全面提升調度系統駕馭大電網和進行資源優化配置的能力、縱深風險防御能力、科學決策管理能力、靈活高效調控能力和公平友好市場調配能力的技術基礎。調度智能化的最終目標是建立一個基于廣域同步信息的網絡保護和緊急控制一體化的新理論與新技術，協淵電力系統元件保護和控制、區域穩定控制系統、緊急控制系統、解列控制系統和恢復控制系統等具有多道安全防線的綜合防御體系智能化調度的核心是在線實時決策指揮，目標是災變防治，實現大面積連鎖故障的預防。

2.5高級電力電子設備

電力電子設備可以實現電能質量的改善與控制，為用戶提供電能質量滿足其特定需求的電力.同時它們也是能量轉換系統的關鍵部分。所以電力電子技術在發電、輸電、配電和用電的全過程中均發揮著重要作用?，F代電力系統應用的電力電子裝置幾乎全部使用了全控型大功率電力電子器件、各種新型的高性能多電平大功率變流器拓撲和DSP全數字控制技術，包括可控硅并聯電抗器、多功能固態開關、智能電子裝置（IEDs）、靜止同步補償器（STATCOM）、有源濾波器（APF）、動態電壓恢復器（DVR）、故障電流限制器（FCL）以及高壓直流輸電（HVDC）所用裝置和配網用的柔性輸電系統裝置（如SVC和D—Statcom）等。

3、結束語

發展智能電網是一項長期的系統工程，由于不同國家能源及電網情況不同，應根據自己國情，在國家宏觀調控政策下，建設既要滿足近期需求，又要適應未來要求的智能電網。本文介紹了智能電網的發展背景、定義和特征、應用和發展現狀，詳細討論了智能電網的關鍵技術，希望可以對智能電網的了解和研究有所幫助。

參考文獻：

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