智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及其與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較

摘要：介紹智能電網(wǎng)的特點(diǎn)以及我國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的豳要性，從信息技術(shù)、量測(cè)技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、控制技術(shù)、決策支持技術(shù)等方面分析發(fā)展智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)比分析了智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；傳統(tǒng)電網(wǎng)；
隨著市場(chǎng)化改革的推進(jìn)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、氣候 變化的加劇、環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴(yán)格與國(guó)家能源政 策的最新調(diào)整，電力網(wǎng)絡(luò)與電力市場(chǎng)、電力用戶之間 的協(xié)調(diào)和交換越來(lái)越緊密，電能質(zhì)量水平要求逐步 提高，可再生能源等分布式發(fā)電資源數(shù)量不斷增加， 氣候變化初露端倪，以單向通信、集中發(fā)電、輻射狀 拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)為特點(diǎn)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以支撐如此多的 發(fā)展要求，面I臨著越來(lái)越多的挑戰(zhàn)[1圳。為了解決這 些問(wèn)題，必須在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度 等環(huán)節(jié)逐步實(shí)現(xiàn)智能化，建設(shè)智能電網(wǎng)體系。

1我國(guó)智能電網(wǎng)的特點(diǎn)

由于國(guó)情、發(fā)展階段及資源分布的不同+，我國(guó)的 智能電網(wǎng)與美國(guó)的智能電網(wǎng)在內(nèi)涵、發(fā)展方向等方 面有顯著的區(qū)別。美國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)側(cè)重于配電 側(cè)和用戶側(cè)，重點(diǎn)研發(fā)可再生能源和分布式電源并 網(wǎng)技術(shù)，電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行技術(shù)以及電網(wǎng)與 用戶的雙向互動(dòng)技術(shù)。我國(guó)智能電網(wǎng)是在建設(shè)堅(jiān)強(qiáng) 電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以建設(shè)距離長(zhǎng)、容量大等輸電特征的 特高壓電網(wǎng)為核心，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變 電、配電、用電和調(diào)度共6個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息化、數(shù)字 化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能技術(shù)特征。并重點(diǎn)關(guān)注智 能輸電領(lǐng)域，結(jié)合特高壓建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，提升駕馭大電 網(wǎng)安全運(yùn)行的能力r同時(shí)統(tǒng)籌配電網(wǎng)智能化建設(shè)工 作，逐步建設(shè)獨(dú)具特色的智能電網(wǎng)[3訓(xùn)?？傊?，我國(guó) 的智能電網(wǎng)是一個(gè)涉及多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略 性概念，發(fā)展智能電網(wǎng)必須以通信技術(shù)為基礎(chǔ)、量測(cè) 技術(shù)為手段、設(shè)備技術(shù)為支撐、控制技術(shù)為方法、支 持技術(shù)為導(dǎo)向，循序漸進(jìn)的開(kāi)展。

2智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2．1 智能化信息技術(shù)
智能化信息技術(shù)貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電、用 電、調(diào)度各環(huán)節(jié)，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容和堅(jiān)強(qiáng) 支撐。
基于智能電網(wǎng)的信息技術(shù)具有三大特征：
一 是數(shù)字化程度更高，內(nèi)含各種智能的傳感器、電力設(shè) 備、控制系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等，連接更多的設(shè)備，深化發(fā) 電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集、 傳輸、存儲(chǔ)和利用；
二是利用面向服務(wù)架構(gòu)體系 (Service-Oriented Architecture，SOA)整合相關(guān)業(yè) 務(wù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用，建立統(tǒng)一的信息平臺(tái)，自動(dòng)完成數(shù)據(jù) 和應(yīng)用的整合，實(shí)現(xiàn)全部業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成[51；
三是深 入應(yīng)用生產(chǎn)管理、人力資源、電力營(yíng)銷(xiāo)、調(diào)度管理等 輔助決策數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)集中、業(yè)務(wù)整合、符合 模型標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用可擴(kuò)展的輔助分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、 營(yíng)銷(xiāo)、調(diào)度、人財(cái)物等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管 理、系統(tǒng)分析，形成智能決策，滿足跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜 合查詢(xún)，為管理決策層提供有效的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。

2．2 智能化通信技術(shù)

建立高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn) 智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，一方面，智能電網(wǎng)的數(shù)主護(hù)和控制都需要通信系統(tǒng)的支持；另一方面，建立以 電網(wǎng)和通信緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的目標(biāo)和主 要特征。高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統(tǒng)使智能 電網(wǎng)成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)信息和電力交換互動(dòng)的大 型基礎(chǔ)設(shè)施，可以提高電網(wǎng)供電的可靠性和資產(chǎn)的 利用率，繁榮電力市場(chǎng)，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而 提高電網(wǎng)自身的價(jià)值。以通信技術(shù)為基礎(chǔ)的智能電 網(wǎng)通過(guò)連續(xù)不斷地自我監(jiān)測(cè)和校正，并利用先進(jìn)的 信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各系統(tǒng)的自愈功能。通信系統(tǒng) 還可以監(jiān)測(cè)各種擾動(dòng)，并進(jìn)行補(bǔ)償，重新分配潮流， 避免事故的擴(kuò)大。

2．3 智能化量測(cè)技術(shù)

智能化量測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的手段。參數(shù) 量測(cè)技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部分，可以獲得相 關(guān)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，提供給智能電網(wǎng)的 各個(gè)系統(tǒng)使用。智能化量測(cè)技術(shù)可以評(píng)估電網(wǎng)設(shè)備 的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計(jì)的讀取，防止 竊電、緩減電網(wǎng)阻塞等?；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛?jì) 將有更多的功能，除了可以計(jì)量不同時(shí)段的電費(fèi)外， 還可儲(chǔ)存電力公司下達(dá)的高峰電力價(jià)格信號(hào)及電費(fèi) 費(fèi)率，并通知用戶實(shí)施的費(fèi)率政策，用戶可以根據(jù)費(fèi) 率政策，自行編制時(shí)間表，自動(dòng)控制電力的使用。

2．4智能化設(shè)備技術(shù)

智能電網(wǎng)將廣泛應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)，以提高 輸配電系統(tǒng)的性能。智能電網(wǎng)中的設(shè)備將充分應(yīng)用 材料、超導(dǎo)、儲(chǔ)能、電力電子和微電子技術(shù)等方面的 最新研究成果，以提高功率密度、供電可靠性、電能 質(zhì)量和電力生產(chǎn)的效率。通過(guò)采用新技術(shù)以及在電 網(wǎng)和負(fù)荷特性之間尋求最佳的平衡點(diǎn)，來(lái)提高電能 質(zhì)量；通過(guò)應(yīng)用和改造各種各樣的先進(jìn)設(shè)備，如基于 電力電子技術(shù)和新型導(dǎo)體技術(shù)的設(shè)備，來(lái)提高電網(wǎng) 輸送容量和可靠性。配電系統(tǒng)中需要引進(jìn)新的儲(chǔ)能 設(shè)備和電源，同時(shí)應(yīng)利用新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如微電網(wǎng)。

2．5 智能化控制技術(shù)

智能化控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和 預(yù)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)，并確定和采取適當(dāng)?shù)拇胧┮韵?、減 輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動(dòng)的控制方法。智 能化控制技術(shù)將優(yōu)化輸電、配電和用戶側(cè)的控制方 法，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的有功功率和無(wú)功功率的合理分配。 智能化控制技術(shù)的分析和診斷功能，將引進(jìn)預(yù)設(shè)的 專(zhuān)家系統(tǒng)，在專(zhuān)家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動(dòng)控制 措施，而且措施的執(zhí)行將在秒一級(jí)水平上，這一自愈 電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。先進(jìn)的控 制技術(shù)需要一個(gè)集成的高速通信系統(tǒng)以及對(duì)應(yīng)的通 信標(biāo)準(zhǔn)，以處理大量的數(shù)據(jù)。先進(jìn)控制技術(shù)將支持 分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應(yīng)用軟件。 先進(jìn)控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動(dòng)作信號(hào)，而且 也為運(yùn)行人員提供信息。

2．6智能化決策支持技術(shù)

智能化決策支持技術(shù)將復(fù)雜的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化為系統(tǒng)運(yùn)行人員可理解的信息，利用動(dòng)畫(huà)技術(shù)、動(dòng) 態(tài)著色技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)， 幫助系統(tǒng)運(yùn)行人員認(rèn)識(shí)、分析和處理緊急問(wèn)題，使系 統(tǒng)運(yùn)行人員做出決策的時(shí)間從小時(shí)級(jí)縮短到分鐘 級(jí)，甚至到秒級(jí)。

3智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較

我國(guó)的智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起 來(lái)的，是以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)的多學(xué)科、多領(lǐng)域、多 層次的一種電網(wǎng)模式。智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比有 明顯的完善，主要表現(xiàn)在通信技術(shù)、量測(cè)技術(shù)、設(shè)備 技術(shù)、控制技術(shù)和決策支持技術(shù)等幾個(gè)方面。智能 電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的比較，見(jiàn)表1。 表1 智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電弼的比較

以上在探討智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)比 分析傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)在通信技術(shù)、量測(cè)技術(shù)、設(shè) 備技術(shù)、控制技術(shù)和決策技術(shù)等方面存在的差距。 智能電網(wǎng)相對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng) 與用戶之間的雙向互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)故障的自愈功 能，進(jìn)一步提高了電網(wǎng)供電的可靠性和高效性。在建 設(shè)智能電網(wǎng)的過(guò)程中只有不斷深化(下轉(zhuǎn)第12頁(yè)) •輸出控制接點(diǎn)，或者是智能控制通信口，并采用統(tǒng)一 的通信協(xié)議。

4實(shí)現(xiàn)電能表的智能化應(yīng)采取的措施

智能電網(wǎng)用電系統(tǒng)需要按照智能用電體系進(jìn)一 步加強(qiáng)建設(shè)，使其具有業(yè)務(wù)范圍清晰、業(yè)務(wù)流程通 暢、業(yè)務(wù)處理高效的營(yíng)銷(xiāo)組織模式和標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)體 系，構(gòu)筑“用戶管理與服務(wù)技術(shù)支持平臺(tái)”、“用戶管 理與服務(wù)雙向互動(dòng)平臺(tái)”兩大平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)客戶服務(wù)全 過(guò)程的信息化管理，建立起標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、集約化 的營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)處理平臺(tái)。

4．1 依托強(qiáng)大穩(wěn)固的通信網(wǎng)

傳統(tǒng)的多功能電能表和居民載波電能表只能夠 實(shí)現(xiàn)用戶用電量的上傳功能，而且目前使用的低壓 電力線載波通信、GPRS無(wú)線通信以及電網(wǎng)自動(dòng)化 的光纖通信也無(wú)法滿足智能電網(wǎng)對(duì)智能電能表信息 互動(dòng)的要求。未來(lái)智能電網(wǎng)對(duì)通信技術(shù)要求會(huì)更 高，依賴(lài)性將更強(qiáng)，建設(shè)支撐廣域、全景實(shí)時(shí)信息的 傳輸系統(tǒng)將成為智能電網(wǎng)的一項(xiàng)重要工作。因此， 必須從戰(zhàn)略高度重視新型信息、通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 的研究與試驗(yàn)工作，必須注重信息與業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)度 及整合度，合理構(gòu)建信息交互與共享的層次架構(gòu)，避 免無(wú)謂的，甚至是有害的海量信息操作。同時(shí)，結(jié)合 電網(wǎng)自身優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展基于綜合能源及通信系統(tǒng)體系 結(jié)構(gòu)的研究，構(gòu)建安全、可靠、穩(wěn)定、適用、快速的智 能電網(wǎng)信息交互平臺(tái)。信息交互平臺(tái)必須是堅(jiān)固 的、靈活的，具備抗攻擊性、自防御性。

4．2 建立更加靈活的電力市場(chǎng)

電源與電網(wǎng)是電力系統(tǒng)不可分割的有機(jī)組成部 分，兩者的發(fā)展共同受宏觀經(jīng)濟(jì)政策、負(fù)荷變化、環(huán) 保約束等因素的影響。只有電源和電網(wǎng)協(xié)調(diào)一致、 均衡發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的優(yōu)化配置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 社會(huì)效益最大化。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在國(guó) 家骨干電網(wǎng)的支撐下，未來(lái)智能電網(wǎng)既要適應(yīng)大型 電源基地的接入，還要適應(yīng)各類(lèi)分布式電源與保安 電源的接人，所以除考慮分層分區(qū)的電源接入，還要 考慮分散式接入。同時(shí)，未來(lái)的智能電網(wǎng)在規(guī)范電 源接入技術(shù)要求和功能后，將具備穩(wěn)定、無(wú)縫、無(wú)擾、 自動(dòng)接入電源的能力，以及迅速、有序、低擾、安全地 解列電源的能力。電網(wǎng)對(duì)電源側(cè)的管理除指令性調(diào) 度外，應(yīng)建立起一個(gè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的電量交易系統(tǒng)，電網(wǎng) 和發(fā)電廠通過(guò)實(shí)時(shí)上網(wǎng)電價(jià)更加經(jīng)濟(jì)的實(shí)施電網(wǎng)調(diào) 度，提高發(fā)電廠和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益，這就需要智能電能 表計(jì)量、記錄發(fā)電廠實(shí)時(shí)電量、電費(fèi)，并完成實(shí)時(shí)雙 向傳輸?shù)墓δ堋?br />
4．3 調(diào)動(dòng)用戶積極開(kāi)展節(jié)能工作

智能電能表實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)企業(yè)與電網(wǎng)用戶之間的 信息交互、需求交互、和諧共贏，使得社會(huì)效益最大 化。從用戶側(cè)來(lái)說(shuō)，個(gè)性化、需求化、靈活的電能需 求將可以得到實(shí)現(xiàn)，積極利用自身的余能建設(shè)環(huán)保 型的分布式電源，將自有、富余、投資性電能用于電 網(wǎng)補(bǔ)充、調(diào)配和應(yīng)急。智能電能表讓用戶隨時(shí)了解 自己的用電記錄、當(dāng)時(shí)的供電情況和費(fèi)率信息，便于 及時(shí)采取適當(dāng)節(jié)電措施，自覺(jué)參與節(jié)電節(jié)能工作，如 使用智能電能表對(duì)用電進(jìn)行分時(shí)控制，減少用電高 峰時(shí)的用電量，增大用電低谷時(shí)的用電量，以減少總 的電費(fèi)。在智能電網(wǎng)實(shí)行階梯電價(jià)時(shí)，用戶可以根 據(jù)自己的用電情況，改變用電需求，平滑社會(huì)對(duì)供電 量增長(zhǎng)的需求。在供電量供不應(yīng)求時(shí)，用戶用電量 超過(guò)合同規(guī)定用電量時(shí)可以實(shí)行更高電價(jià)計(jì)算電 費(fèi)，使用戶減少對(duì)電力能源的需求；在供電量供過(guò)于 求時(shí)，用戶用電量超過(guò)合同規(guī)定用電量時(shí)可以實(shí)行 更優(yōu)惠電價(jià)計(jì)算電費(fèi)，鼓勵(lì)用戶增加對(duì)電力能源的 需求，減少社會(huì)對(duì)電力投資的浪費(fèi)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)使用智能電能表可以使電網(wǎng)、發(fā)電廠和用 戶之間實(shí)現(xiàn)信息互動(dòng)，使智能電網(wǎng)的先進(jìn)計(jì)量系統(tǒng) 對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、分時(shí)電價(jià)和用戶側(cè)管理等作出更快、更 準(zhǔn)的系統(tǒng)響應(yīng)，調(diào)動(dòng)電網(wǎng)各個(gè)組成機(jī)構(gòu)自覺(jué)地參與 節(jié)電、節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的最大經(jīng)濟(jì)效益。 本文責(zé)任編輯：齊勝濤 (上接第5頁(yè)) 認(rèn)識(shí)傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的差距，逐漸找出建設(shè)智 能電網(wǎng)的突破口、切入點(diǎn)，才能少走彎路，確保建設(shè) 智能電網(wǎng)的順利進(jìn)行。