初探智能電網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

蘇文豪，孫天琦，薛璐璐

（國網(wǎng)新疆電力有限公司烏魯木齊供電公司，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

根據(jù)國家電網(wǎng)中國電力科學研究院的定義，智能電網(wǎng)技術(shù)是指以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)，能夠保證用電的安全性、可靠性。隨著能源問題在國際上日益突出，智能電網(wǎng)技術(shù)的應用也得到了廣泛的重視。將智能電網(wǎng)技術(shù)接入到電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，對我國電力體制的改革有著至關(guān)重要的作用。

1 智能電網(wǎng)技術(shù)的主要性能

1.1 智能電網(wǎng)更加安全可靠

智能電網(wǎng)最主要的性能就是安全性和可靠性。智能電網(wǎng)是高安全性和穩(wěn)定性的電力系統(tǒng)，其自身的安全穩(wěn)定控制裝備十分齊全，并且擁有較強抵抗外界風險的能力。一方面，智能電網(wǎng)技術(shù)能夠分析電網(wǎng)設(shè)備中故障的類型、歷史狀態(tài)以及運行參數(shù)之間的相關(guān)性，能夠精準預判電網(wǎng)發(fā)生故障的規(guī)律。另一方面，智能電網(wǎng)通過評估風險，能夠?qū)︼L險提前發(fā)出預警，使得相關(guān)人員能夠提前做好準備工作，防止重大安全問題的發(fā)生。即使在電力系統(tǒng)運行的過程中，出現(xiàn)了緊急情況，也不會造成大面積的電路癱瘓，進一步保障了人民的用電安全，為經(jīng)濟發(fā)展奠定了穩(wěn)定的電力基礎(chǔ)[1]。

1.2 電網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化

與傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)備相比，智能電網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的可視化，更加直觀清晰的展現(xiàn)居民或企業(yè)的用電情況，為日后的電力勘測提供數(shù)據(jù)。在智能電網(wǎng)的應用中，運用相關(guān)的軟件分析輸配電、發(fā)電和用戶大數(shù)據(jù)，能夠清晰全面的展示電網(wǎng)運行的每一個細節(jié)，為日后電力企業(yè)的決策提供依據(jù)。電網(wǎng)數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)大、類型多、變化速度快的特征，全社會的用電數(shù)據(jù)能夠為國家宏觀的經(jīng)濟決策奠定技術(shù)，幫助電力企業(yè)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。

1.3 較強的自我修復性能

智能電網(wǎng)技術(shù)還擁有較強的自我修復性能，在一定情況下，其工作狀態(tài)可以實現(xiàn)無人化。節(jié)省了人力物力資源，保證了電力企業(yè)運行的安全性。一方面，智能電網(wǎng)技術(shù)可以進行自我檢查，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，依靠系統(tǒng)中的技術(shù)進行自我修復。另一方面，在無人監(jiān)控的情況下，智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)全天候在線，并記錄電力系統(tǒng)的運行狀況。因此，智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)自我修復，將電網(wǎng)恢復如初[2]。

1.4 智能電網(wǎng)擁有較高的智能性

智能電網(wǎng)也就是電網(wǎng)的智能化，發(fā)展智能電網(wǎng)是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)清潔能源的開發(fā)，并且擁有較強抵御自然災害的能力。一方面，智能電網(wǎng)可以通過智能化手段降低電力企業(yè)的運營成本，同時能夠?qū)τ秒娫O(shè)備進行智能控制[3]。另一方面，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，未來電網(wǎng)需要處理的數(shù)據(jù)將會越來越復雜，信息之間的關(guān)聯(lián)也日漸緊密，而智能電網(wǎng)能夠有效的從海量信息中挖掘出資源，并加以利用，實現(xiàn)信息的智能調(diào)度。

2 智能電網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用探討

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)作為智能電網(wǎng)技術(shù)的一種，在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。傳感器技術(shù)指的是能感受被測量并按照一定的規(guī)律可轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。因此智能電網(wǎng)中傳感器技術(shù)的應用能夠在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行的變化[4]。國家電網(wǎng)公司曾在2010年就指出，要全面推廣實施設(shè)備狀態(tài)檢修，全面提升設(shè)備智能化水平，推廣應用智能設(shè)備和技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全在線預警和設(shè)備智能化監(jiān)控。而傳感器技術(shù)則能夠?qū)﹄娏υO(shè)備進行實時的監(jiān)測，保證其平穩(wěn)運行。一方面，隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，狀態(tài)檢修替代定期檢修已經(jīng)被電力系統(tǒng)所認可，并將成為電力設(shè)備檢修的必然趨勢。另一方面，傳感器技術(shù)不僅應用在媒體、汽車、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)，現(xiàn)如今在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中也已經(jīng)廣泛運用。傳感器基礎(chǔ)是帶有信息處理功能的傳感器，智能電網(wǎng)與其他的智慧體系一樣，不是單獨的個體，而是許多裝備與技術(shù)的集合體，實施檢測的傳感器雖然體積較小，但發(fā)揮的作用卻是十分重要的。可以利用傳感器對電力產(chǎn)品的質(zhì)量、故障做出快速的測量并實施監(jiān)控。例如，我國推出的光纖電流傳感系統(tǒng)，滿足了高精度測量的要求，對電力監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

隨著我國電力水平的不斷提升，智能電網(wǎng)在保證城市用電安全、促進城市綠色發(fā)展方面也有至關(guān)重要的作用，而智能電網(wǎng)中運用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)也是至關(guān)重要的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，顧名思義，是指通過信息傳感設(shè)備，可以實現(xiàn)任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、跟蹤與監(jiān)管。在電網(wǎng)監(jiān)控過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠隨時感知到物品動態(tài)。例如，在手機上安裝的用電APP，能夠遠程操控電冰箱、電熱水壺、電熱水器等智能設(shè)備，并且通過APP，就像查詢一般信息一樣，能夠隨時了解某個電器設(shè)備在一定時間內(nèi)的用電量，使用戶能對自己的用電情況一目了然。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力監(jiān)控的每一個環(huán)節(jié)都有應用，實現(xiàn)了對電網(wǎng)的智能控制與優(yōu)化配置，提升了電力規(guī)劃的管理能力。如在發(fā)電環(huán)節(jié)，能夠根據(jù)對常規(guī)能源發(fā)電的機組運行情況，設(shè)備之間的互動以及各種指標進行監(jiān)控，對風能、太陽能等能源進行動態(tài)性的分析與預測[5]。在輸送環(huán)節(jié)，可以運用物聯(lián)網(wǎng)對每個節(jié)點的監(jiān)控能力，對整個輸送線路上的導線溫度等進行監(jiān)測，并做出評估。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)監(jiān)控的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動，創(chuàng)新電網(wǎng)系統(tǒng)，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務。

2.3 通信技術(shù)

智能電網(wǎng)中的通信技術(shù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中主要作用是對于工作人員的指揮。通信技術(shù)因其傳輸和感知功能被稱為智能電網(wǎng)的神經(jīng)。一方面，當電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，智能電網(wǎng)就會通過通信技術(shù)對工作人員下達指令，幫助技術(shù)人員定位故障的具體位置，進而提升工作的效率，保障居民與工業(yè)的用電需求，避免因為電力故障而造成居民生活上的不便和工業(yè)上的巨大損失。另一方面，只有不斷重視通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用，才能實現(xiàn)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)發(fā)展。此外，通信技術(shù)能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)與用戶較好的結(jié)合在一起，鼓勵用戶自身對電力進行管理，這也是智能電網(wǎng)對電力系統(tǒng)進行監(jiān)控的一大特征。對于供電公司來說，精準掌握了用戶的需求，就能更好的平衡供求關(guān)系[6]。例如，供電公司通過分析用戶的用電信息，可以總結(jié)出用戶在某一個時間段的用電規(guī)律，根據(jù)這種規(guī)律制定每個區(qū)域不同的輸配電方案。同時通過通信技術(shù)，供電公司能夠隨時通知用戶消耗的電力成本，實現(xiàn)電價、電網(wǎng)狀況、停電信息的透明化，用戶也可以針對這些信息制定自身適合的用電方案。例如，天津中新生態(tài)城的國家電網(wǎng)智能營業(yè)廳，和中國移動、中國聯(lián)通一樣，能夠為用戶提供基礎(chǔ)的信息服務。

2.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)

電力系統(tǒng)在運行的過程中，會產(chǎn)生龐大的用電信息，并且數(shù)據(jù)增長較快、數(shù)據(jù)類型較多，隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)源會不斷的增長，甚至出現(xiàn)較強的增長勢頭，以往的數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足當下市場的需求。而智能電網(wǎng)技術(shù)中的運用的大數(shù)據(jù)技術(shù)可以較好的解決這一問題。首先，智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)具有多樣性、海量化的特征。例如，客戶信息系統(tǒng)中的語音數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測中的音頻、圖像數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)類型不同，并且種類繁雜，運用以往的數(shù)據(jù)技術(shù)并不能進行有效的處理，要對電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控中的信息資源進行合理的利用，就需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對智能電網(wǎng)下各類數(shù)據(jù)信息進行科學的分析、計算，為更好的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控奠定基礎(chǔ)。其次，在大數(shù)據(jù)技術(shù)運用的過程中，關(guān)鍵的就是將信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行有效的提煉，幫助電力企業(yè)進行決策。例如，德國就是使用數(shù)據(jù)分析的技術(shù)，為太陽能的推廣提供了科學的決策依據(jù)，更好的滿足用戶的需求，也能進一步提升企業(yè)的效益。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，日后對電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控應該搭建更完整的電力大數(shù)據(jù)平臺，能夠充分利用信息的價值，提升智能電網(wǎng)中電力輸送與分配的水平，保證電網(wǎng)的平穩(wěn)高效運行[7]。

2.5 控制技術(shù)

智能電網(wǎng)在網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)運行的過程中，控制技術(shù)是關(guān)鍵的技術(shù)。關(guān)鍵的控制技術(shù)不但是實現(xiàn)電路智能化的關(guān)鍵，更能夠幫助電路及時排除故障。作為一種新型的技術(shù)，能夠及時解決電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的干擾信息，確保操作的安全性和可靠性。一方面，作為先進的控制技術(shù)，擁有自動的控制系統(tǒng)，這一自愈電網(wǎng)的特征能夠極大提升電網(wǎng)的安全性。另一方面，智能電網(wǎng)通過控制技術(shù)能夠降低危險發(fā)生的可能性，防止緊急問題的發(fā)生，并能夠自動修改系統(tǒng)設(shè)置。此外，先進的控制技術(shù)不僅能夠為電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提供信號，而且也能為操作人員提供信息，控制系統(tǒng)信息資源的收集不僅對自身有用，而且對電力企業(yè)也有很好的應用價值，輔助領(lǐng)導部門進行決策。隨著能源的大量消耗與經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電能的質(zhì)量問題也提出了新的挑戰(zhàn)[8]。作為智能電網(wǎng)中的控制技術(shù)也應隨著市場的變化不斷精進與發(fā)展，更好的適應環(huán)境的變化，滿足社會的需求。

3 結(jié)論

綜上所述，智能電網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，有利于對社會進行科學的輸電、配電，并能夠及時發(fā)現(xiàn)電路設(shè)備中的問題進行解決，提升了我國用電的安全性與智能性。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)將會為我國的電力事業(yè)做出巨大的貢獻。