智能電網關鍵技術及應用

田蘊琦

摘要：本文從智能電網內涵著手，對智能電網中的及時反饋與控制系統、分布式能源接入及無功補償關鍵技術進行分析，研究了智能電網關鍵技術應用方向。

關鍵詞：智能電網;關鍵技術;應用方向

中圖分類號：TM76? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1007-9416（2018）10-0000-00

近年來，電網不斷吸收工業化及信息技術發展成果，大數據技術、智能控制技術、物聯網技術等先進技術在電網中實現了集成應用，智能電網的發展是大勢所趨。相較于國外來說，我國智能電網的起步較晚，了解智能電網的內涵及其關鍵技術至關重要。基于以上，本文簡要分析了智能電網關鍵技術及其優勢。

1 智能電網內涵

所謂智能電網，從本質上來講，就是一個完全自動化的供電網絡，整個供電網絡上的用戶和節點，都受到實時的監控，同時能夠有效保證發電廠與用戶端電器之間電流和信息的流動。智能電網有著清潔、高效、自愈性及互動性的特點，其智能化的實現依賴于各種傳感器，通過傳感器來實現對電網運行狀況、設備狀態及環境特征的實時監控[1]。

從技術角度來看，可從三個方面理解智能電網的內涵：（1）利用傳感器實時監控智能電網發電、輸配電及供電關鍵環節和設備具體運行情況;（2）通過網絡系統收集整合獲得的監控數據;（3）利用大數據技術對數據進行分析和挖掘，實現對電網運行狀態的客觀評價，最終實現電力系統運行的優化管理。

2 智能電網關鍵技術

2.1 及時反饋與控制系統

智能電網中應用了先進的通信技術，這就保證了信息反饋的及時性。完善的通信系統能夠保證智能電網控制管理的靈活性、動態性和實時性，通過及時反饋，智能電網能夠連續不斷的自我監測，并優化校正，從而保證了智能電網的自愈性。此外，利用通信技術、物聯網技術等還可以監測各種擾動，實現潮流分配，有利于將事故扼殺在搖籃中，從而保證智能電網運行的安全性。先進的控制技術是智能電網運行的關鍵所在，如一些智能電網中引入專家系統，在專家系統允許的范圍職能，可以實現智能電網的自動控制，行動執行在秒一級水平甚至之上，進一步優化了智能電網的治愈的實時特性，從而保證電網運行的可靠性。

2.2 可再生能源和分布式能源的接入

分布式能源包含分布式發電和分布式儲能兩個部分，前者主要的發電技術包括太陽能光伏發電、風力發電、海洋能發電、地熱發電、燃料電池發電等等，后者的儲能裝置主要包括飛輪儲能、超導儲能和蓄電池儲能。智能電網的核心在于構建具備智能判斷和自動調節功能并實現對多種能源統一入網管理的網絡系統，分布式能源接入技術是其中的關鍵所在。要想實現上述不同種類的分布式電源在智能電網配電網絡中并發運行，需要保證系統的安全性和靈活性，保證各項參數滿足雙向潮流需要。分布式電源接入技術則能夠有效解決上述問題，構建一次能源（以氣體燃料為主）和二次能源的梯度化利用模式，由此分片布置能源的運輸和利用，能夠有效改善傳統電網因長距離運輸損耗過大的問題，有效提升了電網的靈活性。此外，一旦電網中心系統遭遇破壞，分布式電源則可形成微型、智能化、信息化的電能供應網絡，有著應急供電功能，這對于保障智能電網的安全性和穩定性有著重要意義[2]。

2.3 無功補償技術

在電力系統遠距離電能運輸過程中，無功功率增加問題較為凸顯，而智能電網中的無功補償技術則能夠有效緩解這一問題。無功補償技術能夠在同一電路實現容性功率負荷和感性功率負荷的并聯，在兩種負荷之間，電能量能夠靈活轉換。容性負荷能夠實現對感性負荷的無功補償，一般來說，合理的功率因數補償為0.95。智能電力設備工作的過程中，需要同時從電源獲得有功功率和無功功率，在電網運行時，如果無功功率供不應求，則智能電力設備無法建立正常的電場，難以維持工作，進而導致電壓下降，給整個電網的穩定運行帶來影響。從實際情況來看，發電機、高壓輸電線等提供的無功功率難以滿足要求，此時應用無功補償技術就顯得十分重要，不僅能夠滿足大用戶無功功率需求，還能夠保證智能電網中智能電力設備的平穩運行。

3 智能電網關鍵技術應用方向

3.1 人工智能技術

人工智能技術在諸多領域都實現了良好應用，隨著信息技術和數字技術的發展，人工智能技術在智能電網中的應用也成為了可能，智能電網系統中的電力設備和相關設施從傳統工程設計轉為計算機輔助設計。人工智能技術的應用有利于縮短新產品和系統生產周期，提升智能電網系統的可靠性和安全性。此外，自動繼電器、自動斷路器等自動化設備之間的協同合作也依賴于智能控制，提升系統控制的邏輯性和處理能力，從而實現對智能電網電力系統的實時監控。

3.2 集成通信技術

在智能電網通信系統中，可應用多種通信技術，設置開放式的通訊網絡，可實現對智能電網的動態化監控，同時能夠確保功率的交互性，保障智能傳感器、保護系統等運行的安全，從而為智能電網提供一個靈活的網絡控制平臺。

3.3 決策支持和可視化技術

決策支持系統的應用能夠實現對電網一些問題和發展動態的實時化檢測，通過知識庫和科學方法，對相關問題進行分析，不僅能夠保障系統運行安全，還可以將系統運行實時情況和具體選擇方式提供給系統使用者。可視化技術的應用即對不同信息進行處理，為使用者提供直觀的可視化信息，從而提升發電企業工作效率，為相關決策的制定提供依據。面對海量信息，電力調度中心的數據分析和顯示系統越來越受到關注，可視化應用逐漸成為了智能電網建設的重要組成部分。可視化技術能夠將各種業務數據和信息號根據主題協同顯示，充分利用高分辨率的大屏幕，將視頻信息、圖文信息和數據信息清晰呈現，從而提升各個業務系統之間的關聯性和互動性[3]。

3.4 參數量測技術

參數量測技術也是智能電網未來技術應用的主要趨勢，其能夠強化系統數據獲取能力和轉換能力，并將處理后的信息應用到智能電網中，為系統相關設備安全運行及電網完整性評估工作提供依據。參數量測技術的應用能夠提供真實、可靠、全面、準確的信息資源，包括功率使用情況、關鍵設備溫度信息、電能質量情況等等，這對于智能電網的優化建設和可持續發展有著重要的意義。

3.5 在線預警和安全防御技術

近年來，我國電網系統建設規模越來越廣泛，不同地區之間電網系統的聯系日漸緊密。但需要注意的是，這也提升了我國電網系統的復雜化程度。相較于傳統電網系統，智能電網的建立融入了在線預警系統，自動感知、自動診斷等安全檢測技術的應用成為大勢所趨，對于保障智能電網安全運行有著積極的意義。在線預警和安全防御技術的應用能夠實現對電網調度系統和電路的實時監控，提升預警效果，從而及時處置各種緊急事故。

4 結語

綜上所述，智能電網建設是我國乃至全世界未來電力工程發展的主旋律，作為智能電網建設的重要基礎，及時反饋與控制技術、分布式電源接入技術、無功補償技術等也將得到進一步的應用。而在未來的發展過程中，智能化、可視化、動態化等成為了智能電網的未來發展趨勢。在各項技術日漸成熟的背景下，未來智能電網的將會得到更好的發展。

參考文獻

[1] 王繼業，馬士聰，仝杰，等.中日韓電網關鍵技術發展及趨勢分析[J].電網技術，2016，（2）：491-499.

[2] 馮慶東.國內外智能電網發展分析與展望[J].智能電網，2013，（1）：17-23.

[3] 楊亮.智能電網關鍵技術及核心標準概述[J].數字技術與應用，2012，（7）：179-180.

Key Technologies and Applications of Smart Grid

TIAN Yun-qi

（Shandong Tai'an No. 1 Middle School ， Tai'an Shandong? 271000）

Abstract： Starting from the connotation of smart grid， this paper analyses the key technologies of timely feedback and control system， distributed energy access and reactive power compensation in smart grid， and studies the application direction of key technologies in smart grid.

Key words： smart grid; key technology; application direction