试论智能电网关键技术

张丽薇

摘要：目前，建设灵活、清洁、安全、经济、友好的智能电网呼吁很高，智能电网将成为未来电网的发展方向。智能电网已成为近年来国内外有关未来电网发展趋势的热门话题。本文简要分析了智能数字变电站、分布式能源和可再生能源接入相关技术。

关键词：智能；可靠；数字化

智能电网称之为智能互动电网或互动电网，“互动电网”是指在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性效率变革。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。

一、智能电网的功能特点

（1）自愈—稳定可靠。自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能，指无需

或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化地避免用户的供电中断。

（2）安全—抵御攻击。智能电网能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害，一旦发生中断，也能很快恢复运行。

（3）兼容—发电资源。电网可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型电源甚至是储能装置。

（4）交互—电力用户。电网在运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。

（5）协调—电力市场。与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接，有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平，电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。

（6）高效—资产优化。引入最先进的信息和监控技术优化设备和资源的使用效益，可以提高单个资产的利用效率，从整体上实现网络运行和扩容的优化，降低它的运行维护成本和投资。

二、数字变电站技术

数字化变电站是将信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站。全站采用统一的通讯规约构建通信網络，保护、测控、计量、监控、运动等系统，均用同一网络接收电流、电压和状态信息，各个系统实现信息共享。数字化变电站技术将逐步引领未来变电站自动化系统技术发展的趋势。

（一）数字变电站的系统结构

数字变电站系统结构在物理上可分为两类，即数字化的一次设备和网络化的

二次设备。

1.数字化的一次设备

主要包括数字互感器和智能开关。

纯光纤式电流互感器的敏感元件和传输元件都是光纤，安装维护相对于其他电子式互感器简单。输入输出光路为统一路径，提高了抗干扰能力，安全可靠性高。纯光纤式电流互感器采用独特的闭环控制技术，动态范围大且精度高。与传统电磁式电流互感器相比，FOCT存在以下优点：测量精度高；宽动态范围；高带宽；绝缘方式简单；敏感环安装方式灵活；抗环境电磁干扰能力强：安全性高、绿色环保。

光纤电压互感器是利用光电子技术和光纤传感技术来实现电力系统申，压测

量的新型互感器。与传统的电磁式电压互感器和电容分压电压互感器相比较，光纤电压互感器的突出优点有：a.高压信号通过光纤传输到二次设备，使得其绝缘结构大大简化；b.频率响应宽；c.不存在磁饱和及铁磁谐振现象，提高系统保护可靠性；d.可同时实现电压测量和继电保护两种功能；e.可适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要，输出数字信号，而且能实现在线检测和故障诊断。

智能断路器：所谓智能化断路器是指断路器操作所需的各种信息由装在断路器设备内的数字控制装置直接处理，使断路器装置能独立地执行其当地功能，而不依赖于站控层的控制系统。

2.网络化的二次设备

变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、运动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复I/O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。

（二）数字变电站的信息采集

基于光学技术和电子技术的光电电流互感器（OCT）可分为纯光型和混合型两类。纯光型OCT采用光学传感头，它受环境和温度影响严重，从而影响了整个系统准确度和稳定性。

三、分布式能源的接入

分布式能源直接安装在用户端，尽量减少中间输送环节的损耗，实现对资源利用的最大化。目前分布式电源有两种设计模式，一种是由一台或几台DG机组单独的向某些特定的用户提供电能，在电气上与其他电力系统相隔离，形成一套小型系统，也称为微电网。另一种是DG机组在电气上与现有的电力系统有直接的联系，二者并联运行，又称DG机组并网运行。电气连接包括电缆直接连接、经过变压器连接、经过逆变器连接等方式。

DG机组与现有电力系统并网运行是目前世界发电行业发展的方向，而且对于保证经济性和用电可靠性大有好处。

分布式电源机组由于容量较小，并且在电力用户附近建设，因此DG并网一般都在配电网中，并网电压不超过35kV（国外为60kV），其中以10.5kV和400V为主。

四、总述

智能电网能够实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，全方位地支持和促进全国范围的资源优化配置以及新型能源发展方式和新型电能利用方式的进步。它将是一个必然的发展趋势，同时智能电网是一个庞大的系统工程，它不仅需要电力行业中装备制造、建设、发电、运营、科研等几乎所有专业单位的参与，也需要多行业、多学科、多领域的交叉，更需要政府主导和政策支持。endprint