智能電網技術在電力調配自動化中應用研究

文／張子見 北京國電中興電力建設工程有限公司 北京 100000

引言：

隨著我國用電量的大幅增加，對電網運行的要求也越來越高，對電網調度的準確、高效、安全運行提出了更高要求。現階段，智能控制技術日趨成熟，發達國家在電網調度方面投入了大量的研究。電力調度能保證電網正常、安全、穩定運行，它是一種現代化管理手段，對電網的運行起著基礎性的作用，利用工業自動控制技術、通信技術、網絡技術實現電力調度自動化已刻不容緩。智能技術在電力調度自動化中的應用，通過對關鍵用電設備的智能監控，有效降低電網運行成本，降低損耗，實現電力調度自動化的經濟性。

1、智能電網及電力調度自動化

1.1 智能電網及電力調度自動化技術

（1）智能電網技術。智能電網是集自動控制技術、設備技術、傳感技術和測量技術于一體的高速雙向綜合通信網絡，可以實現電網可靠、經濟、安全、穩定、環保運行。智能電網作為我國電力系統的主要發展方向，可以在綜合高速雙向通信網絡的基礎上，利用先進的傳感和測量技術，不斷優化和完善現代電網系統。在智能電網系統中，可以覆蓋電力系統的所有電壓等級和方方面面，在電力系統發生故障時可以在第一時間進行有效的解決和處理，對于電力流、信息流和業務流的高度集成也具有十分積極的意義。近年來，各國根據各自的產業發展水平和電網發展狀況，對智能電網進行了全面的研究，各種先進的控制技術、信息技術和傳感器技術在電網中的應用。

（2）電力調度自動化技術。電力系統調度自動化是為了電力系統調度自動化系統提出系統功能規劃和技術裝備配置方案的一項系統設計，是電力系統設計的組成部分。此工作必須以電力系統發展規劃，調度管理體制和調度職責分工為依據，從分析電力系統特點，運行需要和基礎條件出發。提出與調度關系相適應的總體方案和步驟實施。電力調度自動化系統利用計算機技術、通信技術實現電力調度自動化。結合上述自動化技術的應用，可以不斷優化完善電網，逐步擴大對各電壓等級、各環節的覆蓋，確保整個電網的安全。

1.2 智能電網的優勢

智能電網具有自愈性、兼容性、交互性、安全性和集成性等優點。自愈性是指在電網運行中發生故障或事故后，在不需要人工干預或很少人工干預的情況下，自動檢測和分析異常元件，并做出相應的保護或隔離動作，從而保證整個電網系統的正常運行。智能電網被稱為電網“2.0”，以特高壓電網為骨干網架，各電壓等級電網協調發展的堅強電網為基礎，將現代先進的傳感測量技術，通訊技術，信息技術，計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。它以充分滿足用戶對電力的需求和優化資源配置，確保電力供應的安全性，可靠性和經濟性，滿足環保約束，保證電能質量，適應電力市場化發展為目的，實現對用戶可靠，經濟，清潔，互動的電力供應和增值服務。其主要特征包括自愈，激勵和保護用戶，抵御攻擊，實現優化高效運行。兼容性是指在我國可再生能源如風電、光伏發電和水電在電力能源結構中的比重不斷提高，風電光伏發電水電和火電都可以并網接入智能電網，能夠支持分布式發電和微電網運行，智能電網可以同時兼容多種類型的發電儲能設備，支持當前多樣化電力市場的運行。互動性體現在智能電網能夠與終端用戶進行互動，更好的為終端用戶提供服務。在電力系統正常運行的前提下，實現節能減排等環境效益，還提高電力服務質量。智能電表在智能電網中有著重要應用，可以實時統計不同時段的用電情況和電費情況，還可以通過這種智能裝置預留高峰電價和電價，有利于電價政策在電力用戶中的落實，并在此基礎上幫助電力用戶優化和調整自身用電策略，達到節約用電、降低用電成本、提高供電服務質量的目的。安全性體現在電網發生重大故障時，能保證用戶供電的穩定，盡量避免大面積停電，為任何自然災害和極端天氣條件下的穩定供電和供電安全提供重要保障。集成性表現在其管理效率高，傳統電網缺乏整合，企業管理效率也較低，但智能電網可以優化和完善電力管理流程，將調度自動化與電力市場相結合，構建綜合電力支撐體系，推動電力管理向精細化、標準化方向發展。

1.3 智能電網技術概述

（1）實施電力調度調控。電力調度是為了保證電網安全穩定運行，對外可靠供電，各類電力生產工作有序進行而采用的一種有效的管理手段。電力調控設備主要包括變壓器，斷路器，電壓互感器，高壓室開關，主控室的電源及控制盤盤面等。其主要任務包括：采集數據，傳輸信息，數據處理，人機聯系。

（2）開放式集成化通信系統。智能電網需要實現實時監控和分析，及時發現并正確判斷存在的故障，進而采取隔離措施。通過建設開放式集成化通信系統，可以為電力調度提供準確參考，為調度的穩定性和安全性提供重要保障。

（3）智能計量系統和需求側管理。智能電網要對數據信息進行管理和分析，明確用戶的具體應用需求，在此基礎上，可以以服務為對象，進行遠程監控，也可以實施有針對性的調整，為用戶提供最方便、最快的服務。智能電表通信系統在智能電網技術中占有重要地位，是智能電網技術的重要組成部分，能夠快速管理用戶的用電需求。

（4）智能調度技術及防護系統。電力要實現調度自動化，必須不斷完善調度控制中心的功能，以廣域同步信息為基礎，構建集網絡保護和應急控制于一體，協調不同安全防線的綜合防御體系，主要包括應急控制體系和元件保護控制體系，能夠及時響應各種指令，有效預防和解決問題。

2、智能電網技術在電力調配自動化中應用現狀

智能電網技術涵蓋整個電網環境，主要包含了現代通信技術，傳感測量技術，調度自動化控制技術，電網信息管理系統以及分布式電源接入技術。它通過高度集成的高速雙向的通信系統，傳遞電網基本數據和控制信號。通過互聯網，光纖，3G等通信手段將通信網絡和電網一起安裝到用戶。能夠將電網和用戶的數據實時的，動態的傳輸給電網控制中心，從而實現電網與用戶之間能夠實時相互呼應，提高電網供電可靠性，滿足電網需求，提高利用率。數據層是電網的數據中心，包括規劃數據、GIS數據和實時數據傳輸層通信系統；設備層是電網的物理層，包括各種通信設備、監控設備、智能終端設備、保護設備等。

“智能體”通過與環境的交互來提升自身行為和解決問題能力。機器學習將以這種智能形式化為數學公式，轉換成計算機可以操作的算法和軟件。近些年只能硬件的大量普及導致數據大幅攀升，高效的運籌優化技術得以迅速發展，并廣泛應用于能源，電力，物流等行業，隨著我國電力市場化改革的穩步推進，基于人工智能的分析預測技術和基于數據驅動的運籌優化技術，成為提升電力市場運行效率的核心因素。

電力用戶側的智能電網使用基于微處理器的智能固態表計來完成用戶與電力公司之間的雙向通信，除了記錄用戶每日電量使用以及電費消費外，還能向用戶顯示電力公司通達的不同時段的用電價格，電費費率以及當前實施的費率政策。用戶可以通過智能表計，根據電力公司制定的費率政策來設定不同時間段用電消耗。

3、智能電網技術在電力調配自動化中應用

在電網建設過程中，為了獲取新能源，必須對電網結構進行新的變革，這在形式和運行上既費時又費力。然而，隨著智能電網的應用，電網的接受能力得到了很大的提高。對于優質的新能源，要及時接受，實現更大范圍的資源優化，滿足電力用戶的需求，多樣化的配電方式也得到了用戶的好評。

3.1 自動化控制技術

自動化控制技術是智能電網進行自我調整的相關技術，以計算機為核心，以傳感測量技術獲取的數據為依據，通過對收集數據的分析和診斷，從確定性和概率性的角度，提供相應的解決方案，然后通過雙向高通的通信網絡，來對電網主要設備或子網發送控制命令，使其根據控制命令進行控制。

3.2 采取網絡互聯實現電力調度配置

智能電網的下一步發展模式是推進與互聯網的融合，與互聯網企業合作，最大限度地利用我國電力資源。目前的電力調度工作中，智能電網技術主要利用通信專網實現電力系統自動化設備的網絡數據傳輸，實現對自動化設備的遠程控制。而且，通過監控設備在上述自動化設備中的應用，其運行數據參數可以通過網絡傳輸到電力系統，保證實時掌握此類設備的運行狀態。如果在上述監測過程中發現停電，需要對電力系統進行智能分析，對電力調度設備進行遠程控制，輸電線路功率大小的變化可以幫助工作人員及時排除停電。此外，智能電網技術的應用可以根據不同地區的實際用電情況調整配電，提高電網的整體運行效率。

3.3 在電力調度中實現評估考核。

智能電網技術在電力調度中的應用可以替代人工方式，實現電力調度的自動化運行和管理。同時，還可以了解電網的實際運行狀況。利用可視化技術，可以為電力調度人員提供實時的運行狀態，主要包括設備容量及運行狀態、配電狀態、電網穩定性分析等。結合接收到的電網送電數據，對電網的用電狀況進行評估，并將評估結果反饋給電力系統，由電力系統進行智能分析后進行各項電力調度工作。該評價方法可以為電力調度人員提供可視化服務，為調度工作提供準確依據，有效防止人為因素造成的孤島，提高電力調度管理效率。一旦電力調度過程中出現突發情況，評估機制將及時給出預警。當電力調度系統發生故障時，參數系統的變化速度給調度人員帶來了很大的困難。結合智能電網的參數分析功能，降低了調度員的工作壓力。

結語：

隨著我國經濟的不斷發展，人們的用電需求不斷增加，電網規模不斷擴大。因此，我國電網結構越來越復雜，傳統的電力調度技術在現代電網面前已經失去了應有的作用。智能電網是科學技術發展中誕生的一項新技術。它能有效地促進電力調度向自動化方向發展，智能電網和低碳電網的建設可以為未來電網的發展提供動力。結合當前先進技術，推進智能電網的大規模建設和普及是電力行業發展的必然趨勢。它不僅提高了電網的安全性，而且可以在多方面實現節電和實時監控，符合我國建設環境友好型企業的目標，也是構建和諧社會的必然要求。