國家智能電網建設關鍵技術研究

鄧娜 干倩倩

摘要：本論文闡述了智能電網的概念、特點和技術組成，介紹了國內外智能電網的發展歷程和研究現狀，以及我國發展智能電網的現實意義。分析了我國智能電網發展的特點和方向，指出智能電網的發展需要多種智能電網技術的發展和電網結構的建設，對未來國家智能電網建設具有一定參考價值。

關鍵詞：智能電網;研究現狀;結構特點

1引言

近年來，面對日益增長的資源和環境壓力，為了解決分布式能源并網問題，在建設更加安全、可靠、環保、經濟的電力系統的同時，許多國家都提出了智能電網發展規劃[1]。智能電網應用了電網控制技術、信息技術和管理技術等許多新技術，覆蓋了發電、輸電、變電站、配電、電力、調度、信息等電力系統的各個方面，從而實現潮流、信息流和業務流的高度集成和統一。

2智能電網的技術組成和功能

2.1先進的計量基礎設施

先進的計量基礎設施是其開發的關鍵基礎設施，其主要功能是授權用戶，允許系統與負荷建立聯系，允許用戶支持電網運行。它包括智能電表、廣域網絡設施、家庭網絡、標記數據管理系統、操作檢查點等。智能電表作為傳感器網絡，實現負荷側與網絡之間的信息交換，其主要功能有小時計費、電能質量檢測、遠程切換功能和預付費功能。通信設備實現了電力公司與用戶之間的雙向信息交互，其主要通信方式包括載波、無線方式和RS-485通信方式等[2]。家庭聯網與用戶門戶交互，使智能電表與可控電氣設備聯動，達到合理用電、降低能耗的目的。適用于計量和家用設備的通信方式有：HomePlug技術和ZigBee技術。儀表數據管理系統是一個分析數據庫，能夠與其他信息系統交互。其主要功能是對計量數據進行合法性認證、編輯和評估，以確保進入系統的計量數據是完整、準確的。

2.2分布式操作系統

傳統配電自動化側重于對配電線路開關的自動控制，而分布式操作系統是對所有控制設備和功能的完全自動化，目的是實現智能電網的自愈能力。其功能可分為：1）高級配電自動化;2）電壓、無功自動控制系統及電源管理;3）配送信息實時監控，需求自動響應;4）實時預測和控制配電系統狀態;5）分布式能源運行;6）配電系統資產管理。

2.3電力傳輸控制系統

該系統的目標是實現智能傳輸，重點關注擁堵管理和降低大規模中斷的風險。其技術組成部分是傳輸網兼容技術和先進電網監測技術。其中，輸電網絡兼容技術包括特種高壓輸電技術、超導電力傳輸技術和動態固定傳輸線技術。傳輸網絡監測技術包括廣域測量系統和傳輸設備的狀態監測技術。

3智能電網建設的關鍵技術

3.1強大靈活的網絡拓撲結構

強大、靈活的電網結構是智能電網的基礎。由于我國能源分布和生產力發展的不平衡，為了滿足經濟發展的需要，我國正在發展長距離、大規模的電力。傳輸和資源配置優化。特高壓輸電可提高輸電容量，減少輸電損失，增加經濟輸電距離，在節省線路走廊面積、節省項目投資、保護生態環境等方面具有明顯優勢。因此，發展專用高壓電網，建設電力“高速公路”已成為必然選擇。隨著電網規模的擴大，互聯式大容量電力系統的形成，電網的穩定性和脆弱性等安全問題日益突出，對主電網結構的規劃設計提出了更高的要求。因此，只有靈活的網格結構才能應對冰雪災害、戰爭等突發的災難性事件。

3.2智能電網通信系統

高速、雙向、實時、集成的智能電網通信技術必須具備以下特點：第一，具有雙向、實時性、可靠性等特點。出于安全考慮，理論上，通信系統應采用電力通信網，與公網隔離。第二，技術先進，可以承載智能電網現有業務和未來業務拓展。三是具有自主知識產權，具有電力業務定制開發能力和智能電網業務可擴展性。

3.3參數測量和需求側管理

在未來，智能電網將采用雙向通信的智能計量，實現多種功能，包括可以測量每天不同時間的用電量和不同日期的總用電量，還可以為用戶個人定制最適宜用電套餐，并通知用戶執行該用電套餐的費率。還可以讓用戶對自己的套餐打分，根據時間表為內部用戶制定用電自動化的使用策略。因此，廣域測量系統應該是電力監測系統的一個重要發展方向。在未來，隨著技術的進步，智能電表也可以作為互聯網路由器，基于其終端用戶促進通信的一體化，整合寬帶業務和電視信號的傳輸。

3.4智能調度技術和廣域保護系統

智能調度是智能電網的重要組成部分，智能電網調度技術支撐體系是智能調度研究和建設的核心，是提升調度系統控制大電網、優化資源配置能力、風險防范能力、科學的決策管理，靈活高效的監管和市場部署。智能調度的關鍵技術包括：1）快速仿真建模;2）智能預警技術;3）優化調度技術;4）防控技術、事件處理和事件恢復技術（如智能故障識別與恢復）;5）智能數據挖掘技術;6）調度決策可視化技術。它還包括應急指揮系統和先進的配電自動化及相關技術，其中先進的配電自動化系統包括系統監控、配電系統管理功能以及與用戶的交互（如負荷管理、計量和實時定價）。

3.5電力電子技術

電力電子技術是利用電力電子器件對電力進行變換和控制的一種調制解調器技術，其節能效果可達10% - 40%，并減少了機電設備的體積，同時能夠達到最佳的效率。目前，半導體功率器件朝著高壓、高容量的方向發展，電力電子行業已經出現了以SVC為代表的柔性交流傳動技術。y，高壓直流輸電為代表的新型超高壓技術，高頻為代表的電氣驅動技術，智能開關為代表的斷路同步技術，以及以靜態無功發生器（SVG）和動態電壓恢復器為代表的自定義電源技術等。

結論

隨著社會經濟的發展，能源短缺和環境問題日益突出，人們對網絡可靠性的要求也不斷提高，對服務質量的需求也更加多樣化，同時對電力效率的要求也有了明顯提高。

參考文獻

[1]聶永剛，石國星.智能配電網大數據應用需求和場景分析研究[J].中國設備工程，2021（22）：23-25.

[2]孫志超.智能電網通信管理系統設計關鍵技術分析[J].中國信息化，2021（11）：58-59.

作者簡介：

鄧娜;女;湖北武漢;1983年12月;漢族;本科;政工師;國網武漢供電公司人才開發中心;研究方向電力教育培訓。

干倩倩，女，湖北武漢，1979年.7月，漢族，本科，高級工程師，國網武漢供電公司經濟技術研究所，電力綜合管理。