智能電網技術在大型機場供電系統中的應用

李辛陽 薛曉東 喬志遠

（河南省機場集團有限公司后勤管理中心，河南鄭州 451161）

智能電網技術在大型機場供電系統中的應用

李辛陽 薛曉東 喬志遠

（河南省機場集團有限公司后勤管理中心，河南鄭州 451161）

從現階段智能電網技術的發展狀況和大型機場供電系統建設的實際出發，探討智能電網的技術特點及其在機場中的應用前景。通過引入智能電網技術，將有效提高機場供電網的安全可靠性和電能質量，并實現經濟綠色、降低能耗的目的。

智能電網；機場供電；能耗；配電網

智能電網（Smart Grid）技術建立在集成、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、控制方法及決策系統的綜合應用，實現電網安全可靠、經濟高效的運行。由于其堅強、可靠、靈活、經濟的特點，智能電網已成為未來電力技術的發展方向［1］。

目前，我國民航業飛速發展，機場供電系統作為機場運行的動力供應，尤顯重要。在國家提出加強智能電網建設和民航局建成安全、高效、優質、綠色的現代化民用航空體系的大背景下［2］,在機場供電網絡中引入智能電網技術，建設智能化機場供配電系統，不僅為機場運行提供更加可靠的能源供應，強化電力保障，還可實現節能減排，對機場長遠發展有著重要意義。

1 智能電網技術在機場供電系統中的應用

1.1 建設完善的電力監控體系

大型機場通常供電區域大，線路長，供電設備多，負荷種類復雜，不同電壓等級混合。因此，必須建設完善的電力綜合監控系統，實現對全場配電網絡的信息采集、集中管理［3］。

典型的監控系統網架采用B/S+C/S雙層架構設計，主要分為2層：第1層為專業監控層，第2層為現場執行層。其系統構成包括：①電力設備監控，監控變電站的儀表、保護裝置、直流屏、變壓器等狀態及參數，實現實時監測、危險預警、異常告警；②環境監控，監控變電站的溫濕度狀態、紅外雙鑒監測安全狀態、感溫感煙探測器監測環境狀態等功能，并可通過網絡實現遠程監控；③智能照明系統，變電站內智能燈光控制，采用目前主流KNX/EIB燈光控制技術，實現手動開閉、遠程開閉、與門禁探測聯動開燈等功能，并可通過網絡實現遠程聯動；④視頻監控，變電站內的視頻監控，采用IP網絡攝像機，達到無人值守視頻監控功能，并可通過網絡實現遠程監控；⑤指紋刷卡電子考勤巡更系統，變電站內通過指紋識別/刷卡識別設備讀取巡更考勤信息，并可通過網絡實現遠程監控；⑥IP網絡電話系統，變電所/開閉站內通過IP網絡電話可進行實時語音通信。

1.2 先進的檢測裝置

機場供電網絡正常運行，設備安全是關鍵，在電力設備檢測這一方面應特別重視，要積極運用先進的設備狀態監測與運行測控手段。電力監控系統偏重于軟件建設，現場更多的還要利用先進的檢測裝置。

首先，利用智能檢測設備對場內輸電電纜的導線溫度、線路電容、絕緣強度進行全程監測，并作出評估和診斷，主動預警。其次，采用先進的傳感技術對各變電站（尤其是無人值守站）的變壓器重點全面檢測，及時掌握變壓器狀態參數和運行數據，當設備出現問題時發出預警，從而減少隱患，提高變壓器運行可靠性［3］。最后，結合先進的電能質量檢測元件快速地診斷電能的質量問題，如檢測負載均衡度，實時進行負荷調節，以保證三相平衡；利用現場濾波元件消除高次諧波。

1.3 智能變電站建設

變電站是機場供電的核心，進行智能變電站建設可有效提高變電站運行管理效率。根據國網相關導則、規范，智能變電站系統分為3層：過程層、間隔層、站控層［4］。

過程層包含由一次設備和智能組件構成的智能設備、合并單元和智能終端，完成變電站電能變換、傳輸及其測量、控制等相關功能；間隔層設備一般指繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波等二次設備，主要實現一個間隔的保護；站控層包含自動化、站域控制、通信、對時等子系統，實現面向全站的測量和控制功能：完成數據采集和監視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等。

智能變電站由國網提出，并在國網內部逐步實踐建設，但很多概念還處于理論階段，建設是長期的，而且隨著以后電力技術的進步和電力設備制造水平的提高而不斷完善。因此，機場變電站的智能化建設目前應著眼于借鑒國網已被實踐的、成熟的建設經驗，簡單概括就是實現智能化一次側、網絡化二次側［5］。

智能化一次側包括采用電子互感器和智能高壓開關設備。電子互感器可有效克服傳統電磁式互感器飽和的缺陷；智能高壓開關設備是具有較高性能的開關、控制設備，配有電子裝置、傳感器和執行器，具有監測和診斷功能。網絡化二次側是指用數字通訊手段傳遞電信號，用光纖作為傳輸介質取代傳統的金屬電纜，有效解決二次電纜交直流串擾問題。

另外，為降低人工巡視工作量，提高巡視效率，還可考慮在變電站引入智能巡視機器人。巡檢機器人可以攜帶紅外熱像儀、可見光CCD等檢測裝置，以自主和遙控的方式，輔助人工對室內高壓設備進行巡測，以便及時發現電力設備的內部熱缺陷、內部損傷等，彌補人眼巡視的不足。

1.4 優化配電網結構

優化配電網結構，場內一級變電站（110kV）一次側采用雙母線加旁母方式，二次側采用環網運行，建設堅強的配電網結構。

對各二級變電站（10kV變電站/開閉所）引入饋線自動化技術，即基于饋線終端設備FTU實現閉環控制，在配電網故障時進行故障判別、隔離，切斷故障區，并對非故障區不間斷供電，切實提高機場供電可靠性［6］。

另外，由于大型機場供電系統規模大，短路電流大，如果不采取有效的抑制短路電流的措施，一旦發生短路故障，開關及用戶設備將是無法承受的。因此，可以考慮加入故障電流限制器（Fault Current Limiter，FCL）。國外對超導FCL和電力電子FCL研究較多，技術也已經較為成熟。

1.5 配網故障趨勢預測與預警技術

配網故障趨勢預測與預警系統通過整合網絡各部分、各環節與配網故障相關的各類數據（歷史故障數據、歷史天氣等），分析現有數據與配網故障次數之間的相關關系，建立區域配網故障次數發展趨勢預測模型，實現在時間、溫度、降雨等因素作用下的配網故障趨勢提前預判與預警，進而指導一線班組開展有針對性的配網運維工作，最終達到降低配網故障率的目標。

1.6 智能路燈遠程監控技術

大型機場內部路燈照明系統的規模也很龐大，其運行費用和維護成本不容小視。為提高路燈照明效率，節約成本，采用智能照明控制系統對場內路燈進行遠程控制，對燈具進行分區、分線路管理，并根據天氣情況和實際光照強度，自動控制燈具的開/關和調節燈具亮度，如在不好的天氣及時打開路燈，天氣好時關閉路燈，從而有效提高燈具利用效率和使用壽命。智能路燈遠程監控系統具有的功能如下：①主動問詢，控制中心可以主動問詢每路路燈的開關狀態、電流電壓、電量等數據；②主動控制，控制中心可以隨意開關任何一路路燈，燈具的所有運行參數（通斷電時間、區域劃分）可在管理終端隨時設置，隨時啟用；③自動控制功能，現場可按季節變化自動調節路燈開關時間；④報警功能，通信中斷、亮燈率過低、未按時開關等情況出現時，控制中心有報警顯示；⑤顯示功能，電子地圖上顯示每路路燈的開關狀態及其他重要信息；⑥曲線報表功能，可以生成電流、電壓、電能、亮燈率及開關時間的分析曲線和報表。

1.7 電動汽車充電站建設

電動汽車是未來的發展潮流，需要提前對電動汽車充電站進行考慮及布局，以滿足未來運營需求。可在內場、停車場區域建設電動汽車快速充電樁（交、直流），滿足內部電動擺渡車、私人電動乘用車、電動出租車、租賃電動汽車等的充電需求，實現綠色低碳、節能減排的目的。與此同時，也要考慮充電站接入后對整個區域配電網的影響。

1.8 光伏發電

光伏發電即通過光伏電板將清潔的太陽能轉化為電能，供機場負荷使用。光伏發電在國內很多大型機場都有應用。比如，深圳寶安機場有國內容量最大的機場太陽能光伏發電項目，上海浦東機場的光伏建筑一體化（BIPV）項目現可產生足夠的清潔能源，用以滿足機場停車設施和裝卸設備的需求，其本身還可為機場戶外的空調設備進行遮陽；另外，合肥新橋機場、北京首都國際機場、上海虹橋機場、杭州蕭山機場也都有太陽能發電項目。需要指出的是，光伏新能源雖然綠色環保低碳，但不是一種穩定的電力來源，受天氣條件影響比較大。因此，光伏發電可與主配電網隔開，用于機場內部一般非重要負荷的供電。

1.9 自動化抄表

機場內部用電負荷全部安裝智能電表，用電信息“全采集、全覆蓋”，實現遠程抄表、遠程通知、電量實時查詢、線損在線監測。這樣電量采集不僅方便準確，而且完全可視化。

2 規劃建設原則

①應以配電架結構完善和設備水平提高為基礎，以配電自動化建設（監控、預警）為重點，以新裝備和新技術應用為支撐，以精益化運維管理為核心，打造運行安全、網架堅強、裝備先進、管理高效的機場配電網。

②機場供電系統智能化建設是一項長期、復雜的系統工程，需要借鑒國家電網智能電網建設的經驗，并結合機場實際，逐步完善。

③智能電網與傳統電網有很大不同，其設備投入、技術引進成本高，而且智能電網技術還在不斷發展進步中，一些新技術/新設備還沒有經過較長時間運行與維護的考驗，對其性能、壽命等仍需要進一步分析考察。機場一級負荷的屬性要求必須把供電可靠性放在第一位，所以需要以穩為主，全面考慮，綜合評估，做到經濟效益與安全效益兼顧。

3 結語

將比較成熟的、先進的、可靠的智能電網技術引進機場供電網絡，建設智能化機場供配電系統，不僅符合民航局打造“節能、環保、科技、人性化、可持續發展機場”的理念，也將為機場提供更可靠、更優質的電力供應。

［1］易丹，馬濤，葉任時.智能電網發展前景與關鍵技術［J］.科技創業月刊，2009（10X）：19-20.

［2］國家電力監管委員會，中國民用航空局.民用運輸機場供用電安全管理規定（試行）［Z］.2012-05-25.

［3］李都紅.智能電網關鍵技術在新建機場區域型電力網絡規劃中的集成與應用［J］.電氣技術，2014（6）：106-108.

［4］張云青，杜勇，郭樹林.首都機場智能化配電管理系統［J］.智能建筑電氣技術，2009（23）：43-45.

［5］王哲.智能電網涉及的關鍵技術［J］.電力系統通信，2009（11）：7-10.

［6］劉健，倪建立，鄧永輝.配電自動化系統［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

Application of Smart Grid Technology in the Power Supply System of Large Hub Airport

Li Xinyang Xue Xiaodong Qiao Zhiyuan
（Logistics Management Center，Henan Airport Group Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 451161）

From the current development situation of the smart grid technology and the actual construction of large airport electricity system,the application prospect of smart grid technology in the airport was analyzed.Through the introduction of smart grid technology,the safety,reliability and power quality of airport electric system will be im?proved greatly,and the purpose of reducing energy waste and economically green will be realized.

smart grid；airport power supply；energy waste；distribution network

TM76

：A

：1003-5168（2017）01-0049-03

2016-12-05

李辛陽（1971-），男，碩士，中級工程師，研究方向：工商管理，機電工程；薛曉東（1974-），男，大專，中級工程師，研究方向：電力系統及其自動化；喬志遠（1989-），男，碩士，中級工程師，研究方向：電力系統及其自動化。