智能電網關鍵技術分析及主要應用分析

夏 飛

（國網江蘇省電力公司 信息通信分公司，江蘇 南京 210024）

智能電網關鍵技術分析及主要應用分析

夏 飛

（國網江蘇省電力公司 信息通信分公司，江蘇 南京 210024）

在“互聯網+”“工業4.0”的推動下，智能電網采用了大量新技術作為其關鍵技術，使其應用得到了進一步的發展。文章在列舉了智能電網的關鍵技術后，詳細介紹了目前智能電網的主要應用。

智能電網；關鍵技術；主要應用

“互聯網+”“工業4.0”技術的發展，推動著智能電網、新能源技術的發展。文獻[1-3]討論了智能電網、能源網、互聯網相互融合的模式和發展前景，文獻[4]提出了建設全球能源互聯網的設想。結合文獻[5-6]對智能電網基本特征分析，可以發現無論何種發展模式，實質上都是以智能電網為核心的發展、融合思路。據此，本文首先列舉了當前智能電網所采用的關鍵技術，然后著重分析了智能電網的主要應用。

1 智能電網關鍵技術分析

智能電網的概念自提出來以后，就存在多種定義，但總體上都是強調電網的智能化。這種智能化是建立在當代高速、穩定、智能的通信網絡基礎上的。如圖1所示，應用先進的感知和測量技術、先進的電網部件、先進的控制方法以及智能的決策支持技術，實現電網從發電、輸電、變電、配電、用電等各環節的智能、穩定、可靠、經濟、安全、環境友好的目標。目前世界各國都很重視智能電網技術的研究與應用，相關智能電網技術也我國的電力行業不斷得到應用，其中與電網控制系統相關的技術主要有：信息通信技術、感知和測量技術、電網控制技術。

圖1 智能電網關鍵技術

國家電網公司自建的傳輸網絡覆蓋到了所有110（66）kV以上電壓等級變電站，并正在逐步延伸至35 kV變電站；自2011年開始，國家電網公司逐步開始建設終端通信接入網，通過自建光纜傳輸網、電力線載波、230 MHz通信系統、電力無線虛擬專網、2G/3G/4G無線公網等多種通信方式，承載了調度、基建、運檢、營銷、物資等電力業務，并成立相應的信息通信專業公司從事相關工作。智能電網設計的具體信息通信技術包含：云計算技術、大數據技術、泛在網技術等。

國家電網公司近10年來不斷致力于智能電網的建設，2008年年底啟動了用電信息采集系統建設。雖然部分網省的電力公司自20世紀90年代末就開始了用電信息采集系統的建設，但是新的用電信息采集系統，根據當時全國用采系統建設現狀和應用需求，深入研究了用采系統中有關主站、采集設備、安全防護、計量表計、網絡協議、網絡接口等技術，制定了包括主站、終端、計量表計、組網技術、通信協議的標準體系，確定了標準數據模型，形成了用采系統標準化設計方案，研制了安全接入平臺，開展了試點和推廣建設，國網江蘇省電力公司僅2016年就使用采集終端接近200萬個。具體感知和測量技術包括：互操作技術、雙向計量技術、用電信息智能分析與數據挖掘技術、信息安全技術等。

國家電網公司多年來依照“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的原則保障電力系統的安全穩定運行，但伴隨智能電網、分布式電源、新能源發電、特高壓交直流輸電工程的投運，電網規模不斷擴大、電網運行特性更加復雜、運行控制日益增加，同時信息安全、工控安全的重要性不斷增加，為此國家電網公司等單位開展多項智能電網技術研發和應用。目前，國內的電網運行控制技術包括：全過程、多尺度、精細化仿真技術，在線實時仿真技術、大規模混合仿真技術、在線分析與控制技術、特高壓系統電網構建及安全穩定控制技術、集中協調與分散自治運行控制技術等。

2 智能電網主要應用分析

2.1 智能電網終端交互技術

智能交互終端是電力公司為用電客戶提供優質服務的平臺，該平臺首先采集用電客戶的用電情況，然后將經過分析處理的數據提供給客戶，以便客戶實時掌握自身的用電情況。通過該平臺，電力公司可以更方便地聯絡客戶，為客戶提供更個性化的服務，提升服務品質。該智能終端通過多種網絡和信息化技術，實現人機交互和業務融合，例如借助該平臺的用電信息采集系統，可以通過網站、微信、短信等方式向用戶顯示實時用電信息、用電方式、停電通知、告警信息、電價政策等內容。智能交互終端可以對用戶用電設備進行不間斷監測，發現客戶受電裝置隱患和不規范用電行為，并以“隱患整改通知書”等書面形式通知客戶；同時客戶也可以更加及時地掌握自身用電情況，調整用電行為，節省費用，提高用電體驗。部分終端設備還具備可視化的功能，可在電力企業和用電客戶之間進行視頻溝通。

2.2 智能變電站

隨著云計算、大數據、物聯網等計算機技術在智能變電站的應用，在變電站內部使得數據信息得到統一處理，監控全站的運行情況，對站內設備進行在線監測，并輔助運行檢修人員進行控制；在不同變電站之間、變電站與調度中心之間使得其互動能力得到提高，信息反映更加迅速、網絡控制能力更強。

2.3 分布式新能源智能微網

隨著近些年分布式新能源的大發展，國家電網公司不僅建設了特高壓交直流線路用來傳輸光能、風能、水電等，還廣泛地應用新能源智能微網來應對新能源發電量不穩定的問題。智能微電網應用的實時大數據監控技術，解決了光能、風能、水電等各類新能源并入電網的難題，能將風電、光伏發電、儲能、智能電網等發用電部位結合在一起進行監控，實時保障電能質量和電力系統安全穩定運行。

2.4 智能用電信息采集系統

智能用電信息采集系統的智能采集終端能夠對公用變壓器、大用戶變壓器和低壓居民用戶的用電信息進行自動采集，并實時將采集數據上傳至主站。主站系統對用電客戶的電能量、負荷數據進行分析處理和計費，主站能夠對智能采集終端的用戶數據進行在線診斷。智能用電信息采集系統的主要特征如下：

（1）主站下發指令到采集終端，規定各類控制定值，實時監測用戶用電情況；（2）智能采集終端根據指令執行本地功率閉環控制、本地電量閉環控制；（3）智能采集終端根據指令執行催費告警、主站遙控、保電、停電、控制解除等控制命令，引導用戶合理有序用電；（4）智能采集終端間根據業務需要采用多種通信技術，可以多種速率的信息傳輸；（5）研發安全接入平臺，實現采集終端與主站、電能表及終端之間數據的安全無縫傳輸。

3 電力機器人

電力機器人近些年來發展迅速，主要用于變電站內部的運檢工作。隨著計算機技術和圖像識別技術的發展，電力機器人能夠按照規定的路線巡視變電站內的各種設備，并且憑借機器人靈活的控制方式、不受天氣因素影響等優點，電力機器人能夠進一步提高智能變電站內的工作效率。同時伴隨著機器人技術的發展，電力機器人的工作也將不限于巡檢工作，今后將更多地承擔起檢修任務。

4 結語

隨著信息技術、工業技術、新能源技術的進步，電網可能會出現與多種網絡（如互聯網、能源網）融合的趨勢，智能電網只有結合多種新技術，不斷推廣關鍵應用，不斷完善智能電網建設，提供安全、穩定、綠色的電力能源，才能不斷推動經濟和社會的發展。

[1]董朝陽，趙俊華，文福拴，等.從智能電網到能源互聯網:基本概念與研究框架[J].電力系統自動化，2014（15）：1-11.

[2]王明俊.智能電網與智能能源網[J].電網技術，2010（10）：1-5.

[3] 李立浧，張勇軍，陳澤興，等.智能電網與能源網融合的模式及其發展前景[J].電力系統自動化，2016（11）：1-9.

[4]劉振亞.全球能源互聯網[M].北京：中國電力出版社，2015.

[5]常康，薛峰，楊衛東，等.中國智能電網基本特征及其技術進展評述[J].電力系統自動化，2009（17）：10-15.

[6]劉炬，周璇.智能diagram安全性分析與對策[J].山東工業技術，2016（12）：156.

Analysis of key technology of smart grid and main application

Xia Fei
（Information and Communications Branch of State Grid Jiangsu Electric Power Company, Nanjing 210024, China）

In the“Internet +”,“4 industry”promotion, smart grid uses a large number of new technologies as its key technology, so itsapplication has been further developed. After illustrating the key technology of smart grid, this paper makes a detail introduction to the main application of smart grid.

smart grid; key technology; main application

夏飛（1981— ），男，江蘇句容，本科，工程師；研究方向：網絡通信。