試論智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

張麗薇

摘要：目前，建設(shè)靈活、清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、友好的智能電網(wǎng)呼吁很高，智能電網(wǎng)將成為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)已成為近年來國內(nèi)外有關(guān)未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢的熱門話題。本文簡要分析了智能數(shù)字變電站、分布式能源和可再生能源接入相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能；可靠；數(shù)字化

智能電網(wǎng)稱之為智能互動(dòng)電網(wǎng)或互動(dòng)電網(wǎng)，“互動(dòng)電網(wǎng)”是指在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動(dòng)管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性效率變革。智能電網(wǎng)的核心內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。

一、智能電網(wǎng)的功能特點(diǎn)

（1）自愈—穩(wěn)定可靠。自愈是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的主要功能，指無需

或僅需少量人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)中存在問題元器件的隔離或使其恢復(fù)正常運(yùn)行，最小化地避免用戶的供電中斷。

（2）安全—抵御攻擊。智能電網(wǎng)能有效抵御由此造成的對電力系統(tǒng)本身的攻擊傷害以及對其他領(lǐng)域形成的傷害，一旦發(fā)生中斷，也能很快恢復(fù)運(yùn)行。

（3）兼容—發(fā)電資源。電網(wǎng)可以容納包含集中式發(fā)電在內(nèi)的多種不同類型電源甚至是儲(chǔ)能裝置。

（4）交互—電力用戶。電網(wǎng)在運(yùn)行中與用戶設(shè)備和行為進(jìn)行交互，將其視為電力系統(tǒng)的完整組成部分之一，可以促使電力用戶發(fā)揮積極作用，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)等多方面的收益。

（5）協(xié)調(diào)—電力市場。與批發(fā)電力市場甚至是零售電力市場實(shí)現(xiàn)無縫銜接，有效的市場設(shè)計(jì)可以提高電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行和可靠性管理水平，電力系統(tǒng)管理能力的提升促進(jìn)電力市場競爭效率的提高。

（6）高效—資產(chǎn)優(yōu)化。引入最先進(jìn)的信息和監(jiān)控技術(shù)優(yōu)化設(shè)備和資源的使用效益，可以提高單個(gè)資產(chǎn)的利用效率，從整體上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和擴(kuò)容的優(yōu)化，降低它的運(yùn)行維護(hù)成本和投資。

二、數(shù)字變電站技術(shù)

數(shù)字化變電站是將信息采集、傳輸、處理、輸出過程完全數(shù)字化的變電站。全站采用統(tǒng)一的通訊規(guī)約構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)、測控、計(jì)量、監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)等系統(tǒng)，均用同一網(wǎng)絡(luò)接收電流、電壓和狀態(tài)信息，各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享。數(shù)字化變電站技術(shù)將逐步引領(lǐng)未來變電站自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的趨勢。

（一）數(shù)字變電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)字變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在物理上可分為兩類，即數(shù)字化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的

二次設(shè)備。

1.數(shù)字化的一次設(shè)備

主要包括數(shù)字互感器和智能開關(guān)。

純光纖式電流互感器的敏感元件和傳輸元件都是光纖，安裝維護(hù)相對于其他電子式互感器簡單。輸入輸出光路為統(tǒng)一路徑，提高了抗干擾能力，安全可靠性高。純光纖式電流互感器采用獨(dú)特的閉環(huán)控制技術(shù)，動(dòng)態(tài)范圍大且精度高。與傳統(tǒng)電磁式電流互感器相比，F(xiàn)OCT存在以下優(yōu)點(diǎn)：測量精度高；寬動(dòng)態(tài)范圍；高帶寬；絕緣方式簡單；敏感環(huán)安裝方式靈活；抗環(huán)境電磁干擾能力強(qiáng)：安全性高、綠色環(huán)保。

光纖電壓互感器是利用光電子技術(shù)和光纖傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)申，壓測

量的新型互感器。與傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器和電容分壓電壓互感器相比較，光纖電壓互感器的突出優(yōu)點(diǎn)有：a.高壓信號通過光纖傳輸?shù)蕉卧O(shè)備，使得其絕緣結(jié)構(gòu)大大簡化；b.頻率響應(yīng)寬；c.不存在磁飽和及鐵磁諧振現(xiàn)象，提高系統(tǒng)保護(hù)可靠性；d.可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電壓測量和繼電保護(hù)兩種功能；e.可適應(yīng)電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需要，輸出數(shù)字信號，而且能實(shí)現(xiàn)在線檢測和故障診斷。

智能斷路器：所謂智能化斷路器是指斷路器操作所需的各種信息由裝在斷路器設(shè)備內(nèi)的數(shù)字控制裝置直接處理，使斷路器裝置能獨(dú)立地執(zhí)行其當(dāng)?shù)毓δ埽灰蕾囉谡究貙拥目刂葡到y(tǒng)。

2.網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備

變電站內(nèi)常規(guī)的二次設(shè)備，如繼電保護(hù)裝置、防誤閉鎖裝置、測量控制裝置、運(yùn)動(dòng)裝置、故障錄波裝置、電壓無功控制、同期操作裝置以及正在發(fā)展中的在線狀態(tài)檢測裝置等全部基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)設(shè)計(jì)制造，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信，二次設(shè)備不再出現(xiàn)常規(guī)功能裝置重復(fù)I/O現(xiàn)場接口，通過網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、資源共享，常規(guī)的功能裝置在這里變成了邏輯的功能模塊。

（二）數(shù)字變電站的信息采集

基于光學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)的光電電流互感器（OCT）可分為純光型和混合型兩類。純光型OCT采用光學(xué)傳感頭，它受環(huán)境和溫度影響嚴(yán)重，從而影響了整個(gè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

三、分布式能源的接入

分布式能源直接安裝在用戶端，盡量減少中間輸送環(huán)節(jié)的損耗，實(shí)現(xiàn)對資源利用的最大化。目前分布式電源有兩種設(shè)計(jì)模式，一種是由一臺(tái)或幾臺(tái)DG機(jī)組單獨(dú)的向某些特定的用戶提供電能，在電氣上與其他電力系統(tǒng)相隔離，形成一套小型系統(tǒng)，也稱為微電網(wǎng)。另一種是DG機(jī)組在電氣上與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)有直接的聯(lián)系，二者并聯(lián)運(yùn)行，又稱DG機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行。電氣連接包括電纜直接連接、經(jīng)過變壓器連接、經(jīng)過逆變器連接等方式。

DG機(jī)組與現(xiàn)有電力系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行是目前世界發(fā)電行業(yè)發(fā)展的方向，而且對于保證經(jīng)濟(jì)性和用電可靠性大有好處。

分布式電源機(jī)組由于容量較小，并且在電力用戶附近建設(shè)，因此DG并網(wǎng)一般都在配電網(wǎng)中，并網(wǎng)電壓不超過35kV（國外為60kV），其中以10.5kV和400V為主。

四、總述

智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全，全方位地支持和促進(jìn)全國范圍的資源優(yōu)化配置以及新型能源發(fā)展方式和新型電能利用方式的進(jìn)步。它將是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢，同時(shí)智能電網(wǎng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，它不僅需要電力行業(yè)中裝備制造、建設(shè)、發(fā)電、運(yùn)營、科研等幾乎所有專業(yè)單位的參與，也需要多行業(yè)、多學(xué)科、多領(lǐng)域的交叉，更需要政府主導(dǎo)和政策支持。endprint