智能配電網的技術發展綜述

梁奎 王鵬

摘 要：智能電網是國內外電網發展的必然趨勢，對智能電網的含義及其特點進行闡述。不僅對國外智能電網的發展和建設情況的總結，而且對我國電網進行智能化建設而需要突破的技術進行了介紹。

關鍵詞：智能電網；通信測量；控制；突破

智能電網的建設以經濟發展為基礎，為了滿足社會需求，并且是先進科學技術發展到一定程度的必然產物，更是綠色、環保、可持續發展的必然結果。在國際電力技術論壇中智能電網這一全新的概念一經提出，便被世界各國的電力行業精英關注。到目前為止現已經有非常多的國內外學術研究團隊在進行智能電網方面的理論研究，并且在理論基礎的支持下，有相當多的發達國家已經大規模的建設智能電網，也已經取得了很多成果和社會、經濟效益。

1 智能電網概念

1.1智能電網目標

電網可靠運行。電網安全運行。電網經濟運行。環境友好。

1.2 智能電網的關鍵技術

1.2.1 通信技術

實時、高速、雙向的通信系統是實現智能電網的基礎。高速、雙向通信系統將智能化表計、智能化電氣設備、控制系統、繼電保護系統以及用戶組成一個網絡化系統進行管理，這樣就提高電網運行的可靠性和資產利用率，增強電網抵御攻擊的能力，從而提升的電網價值。

1.2.2 量測技術

參數量測技術也是智能電網的重要組成之一。為了獲得電網運行的實時數據，我們必須首先通過科學先進的自動化參數量測技術，然后將這些能夠反映電網運行狀態的信息用計算機處理轉換，最終得到能夠在智能電網各部門間輕松流通的數據信息。根據電網運行數據信息能夠比較簡單、完善的評估電網系統中電氣設備的運行情況以及電網的安全性高低，通過遠程控制對智能化表計的數據進行集中的讀取，還能根據數據判斷電網阻塞和故障，從而改善、消除電網運行中的問題和方便電網與用戶的互通等。

1.2.3 控制技術

先進的控制技術是智能電網建設的關鍵之一。先進的控制技術是指智能電網中通過分析、診斷、預測電力系統，從而以合理的動作以防止電網供電中斷以及保證電能質量的穩定性等方面的控制技術。先進控制技術主要包括多閉環自動化控制技術、數據判斷和決策技術、高速數據解析和高速計算分析技術以及先進的數據搜集和動態檢測技術等。這些先進的技術對整個系統的運行數據進行分析、處理，然后技術人員根據數據判斷電網潛在的、現有的問題并對其進行處理。從而使電網運行安全、高效、穩定和環保的狀態。

2 智能電網實現的技術突破點

2.1 分布式能源的智能管理系統

分布式能源的智能管理系統：用戶側的能源綜合分配利用系統，該管理系統主要包括分布式能源（DG）和分布式儲能系統，同時還包含負荷側能量管理系統和熱電聯產系統（CHP）。其中，分布式電源涵蓋風能發電、太陽能光伏發電、潮汐能發電、地熱能發電等，分布式儲能系統的能源則涵蓋內燃機發電、燃料電池、蓄電池等。然而當在電網中加入大量的分布式能源后，由于電網中的能量形式、功率流向、信息流通量的大量改變，那么要進行電網的控制將變的非常復雜。那么這就需要完成分布式能源的優化管理、改善接入標準。為了解決對輸電成本高、對電能質量要求高的集中電力用戶區域的供電成本高的問題，我們可以先將分布式能源以微網的形式的接入大電網，然后再由大電網對這些區域供電，以此提高電網的供電可靠性，提高分布式電源利用效率等。

2.2 高度集成的通信系統

為了清楚完善的掌握電網的運行狀態，我們必須掌握電網的實時運行參數，以此確保電網供電安全可靠性。如果智能電網具有實時、高效、雙向的快速的數字化通訊系統，就可以減少故障甚至是防止事故的發生。通過實時監測系統得到的整個電網運行的各種信息將其轉變成通信設備中的數字信息，然后將數字信息在各種量測裝置、控制設備和決策元件之間進行相互流通，最終確保電網安全、可靠、經濟地運行。具體來說，智能電網的通信系統應該具備3個關鍵能力：開放式的數據流通、完善合理的通訊標準、數據與智能化設備之間通訊網絡的高度集成。

2.3 高級的智能化儀表體系和需求側管理

在智能電網中為了讓電網數據信息在電網運營部門和用戶之間交流以及對電網進行遠程控制，無論是發電側還是用戶側，都必須要有智能化的數字儀表，通過這些數字儀表，還可以實時變化的電價進行計量，從而根據負載優化電網中的電能分配。但是形成高級的智能化數字儀表系統需要實現的關鍵技術有以下幾點：

2.3.1 為了讓電網運行管理人員能夠準備無誤的掌握電網的運營情況，以便使電網能夠更加安全穩定的提供高質量的電能，那么必須及時的、實時的獲取電網運營數據信息。

2.3.2 用戶端的智能化儀表將根據電網中各部門之間的流動數據信息，對電能實行實時計價，不同負載情況時有不同的電價，從而實現系統負載的優化分配，這將減少用戶的支出，同時還能提高對電能資源的合理效率，從而實現與用戶真正的互動管理。

2.3.3 根據實時數據信息，迅速的檢測判斷系統故障，并且能夠遠程控制設備開斷以解除故障。

2.3.4 根據電網中電力電子設備的運行情況，評估電網運營水平，從而減少電網運營的資源耗費，降低電力電子設備損耗，降低線路維護、運營成本，減少電能的損耗以及降低對環境的污染。

2.4 先進的監控軟件和輔助決策體系

應用智能電網中的先進監控軟件能夠全面、實時的監測電網線路中所有的節點電壓、電流、相位角、功率因數、功率流向等數據，然后根據這些數據應用合理的計算機優化算法，搜集和分析電網中的大量信息，得到電網運行數據，從而給出輔助決策，然后電網管理者根據決策做出合理的處置動作，從而使電網在全面的監控下健康穩定的運行。先進科學的軟件監控系統和輔助決策系統的主要研究目標是將集中方式的監測系統與分布式的監測系統相互結合，以達到相輔相成的作用，研究內容還包括美觀方便的可視化界面、合理的故障解決方案、科學的運行控制方式、預測電網可能出現的問題和電網發展趨勢的能力等方面。

2.5 新型的電網元件技術

新型的電網元件技術是我國智能電網發展硬件方面的一個必須突破的關鍵性技術。現階段新型的、納米級材料、以及先進科學的數字化技術，根據智能電網在硬件方面的發展需求，為其量身設計、制造新一代的能夠符合智能電網要求的電力電子設備，新型的電力電子設備一經應用就要能夠極大的增加電網輸電能力、增強電網的供電穩定性以及及時、實時的檢測和遠程控制能力。

3 結束語

雖然世界各國的電網能源組成和用戶情況大不相同，并且各國對智能電網的認識、開發、建設情況也不一樣。但是各國對智能電網的重視程度都很高。

我國智能電網發展起步比較晚，所以我們要在滿足用戶的基本用電的基礎上來發展智能電網，提高電網安全運營的能力。

智能電網的受益者是國家、用戶、發電商等。智能電網的應用能夠起到節能減排的效果，因此發展智能電網可以節約能源，提高能源利用率，是電網發展的必然趨勢。

參考文獻

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[2]楊獎利，毛昭元.智能電網發展現狀及設備研發方向需求分析.中國電器工業協會智能電網工作委員會.

[3]王月愛.關于智能電網大戰的技術突破及智能變電站的探討.科學之友.

作者簡介：梁奎，西南交通大學電氣工程學院，碩士研究生，從事電力系統。