智能电网关键技术及应用

田蕴琦

摘要：本文从智能电网内涵着手，对智能电网中的及时反馈与控制系统、分布式能源接入及无功补偿关键技术进行分析，研究了智能电网关键技术应用方向。

关键词：智能电网;关键技术;应用方向

中图分类号：TM76    文献标识码：A    文章编号：1007-9416（2018）10-0000-00

近年来，电网不断吸收工业化及信息技术发展成果，大数据技术、智能控制技术、物联网技术等先进技术在电网中实现了集成应用，智能电网的发展是大势所趋。相较于国外来说，我国智能电网的起步较晚，了解智能电网的内涵及其关键技术至关重要。基于以上，本文简要分析了智能电网关键技术及其优势。

1 智能电网内涵

所谓智能电网，从本质上来讲，就是一个完全自动化的供电网络，整个供电网络上的用户和节点，都受到实时的监控，同时能够有效保证发电厂与用户端电器之间电流和信息的流动。智能电网有着清洁、高效、自愈性及互动性的特点，其智能化的实现依赖于各种传感器，通过传感器来实现对电网运行状况、设备状态及环境特征的实时监控[1]。

从技术角度来看，可从三个方面理解智能电网的内涵：（1）利用传感器实时监控智能电网发电、输配电及供电关键环节和设备具体运行情况;（2）通过网络系统收集整合获得的监控数据;（3）利用大数据技术对数据进行分析和挖掘，实现对电网运行状态的客观评价，最终实现电力系统运行的优化管理。

2 智能电网关键技术

2.1 及时反馈与控制系统

智能电网中应用了先进的通信技术，这就保证了信息反馈的及时性。完善的通信系统能够保证智能电网控制管理的灵活性、动态性和实时性，通过及时反馈，智能电网能够连续不断的自我监测，并优化校正，从而保证了智能电网的自愈性。此外，利用通信技术、物联网技术等还可以监测各种扰动，实现潮流分配，有利于将事故扼杀在摇篮中，从而保证智能电网运行的安全性。先进的控制技术是智能电网运行的关键所在，如一些智能电网中引入专家系统，在专家系统允许的范围职能，可以实现智能电网的自动控制，行动执行在秒一级水平甚至之上，进一步优化了智能电网的治愈的实时特性，从而保证电网运行的可靠性。

2.2 可再生能源和分布式能源的接入

分布式能源包含分布式发电和分布式储能两个部分，前者主要的发电技术包括太阳能光伏发电、风力发电、海洋能发电、地热发电、燃料电池发电等等，后者的储能装置主要包括飞轮储能、超导储能和蓄电池储能。智能电网的核心在于构建具备智能判断和自动调节功能并实现对多种能源统一入网管理的网络系统，分布式能源接入技术是其中的关键所在。要想实现上述不同种类的分布式电源在智能电网配电网络中并发运行，需要保证系统的安全性和灵活性，保证各项参数满足双向潮流需要。分布式电源接入技术则能够有效解决上述问题，构建一次能源（以气体燃料為主）和二次能源的梯度化利用模式，由此分片布置能源的运输和利用，能够有效改善传统电网因长距离运输损耗过大的问题，有效提升了电网的灵活性。此外，一旦电网中心系统遭遇破坏，分布式电源则可形成微型、智能化、信息化的电能供应网络，有着应急供电功能，这对于保障智能电网的安全性和稳定性有着重要意义[2]。

2.3 无功补偿技术

在电力系统远距离电能运输过程中，无功功率增加问题较为凸显，而智能电网中的无功补偿技术则能够有效缓解这一问题。无功补偿技术能够在同一电路实现容性功率负荷和感性功率负荷的并联，在两种负荷之间，电能量能够灵活转换。容性负荷能够实现对感性负荷的无功补偿，一般来说，合理的功率因数补偿为0.95。智能电力设备工作的过程中，需要同时从电源获得有功功率和无功功率，在电网运行时，如果无功功率供不应求，则智能电力设备无法建立正常的电场，难以维持工作，进而导致电压下降，给整个电网的稳定运行带来影响。从实际情况来看，发电机、高压输电线等提供的无功功率难以满足要求，此时应用无功补偿技术就显得十分重要，不仅能够满足大用户无功功率需求，还能够保证智能电网中智能电力设备的平稳运行。

3 智能电网关键技术应用方向

3.1 人工智能技术

人工智能技术在诸多领域都实现了良好应用，随着信息技术和数字技术的发展，人工智能技术在智能电网中的应用也成为了可能，智能电网系统中的电力设备和相关设施从传统工程设计转为计算机辅助设计。人工智能技术的应用有利于缩短新产品和系统生产周期，提升智能电网系统的可靠性和安全性。此外，自动继电器、自动断路器等自动化设备之间的协同合作也依赖于智能控制，提升系统控制的逻辑性和处理能力，从而实现对智能电网电力系统的实时监控。

3.2 集成通信技术

在智能电网通信系统中，可应用多种通信技术，设置开放式的通讯网络，可实现对智能电网的动态化监控，同时能够确保功率的交互性，保障智能传感器、保护系统等运行的安全，从而为智能电网提供一个灵活的网络控制平台。

3.3 决策支持和可视化技术

决策支持系统的应用能够实现对电网一些问题和发展动态的实时化检测，通过知识库和科学方法，对相关问题进行分析，不仅能够保障系统运行安全，还可以将系统运行实时情况和具体选择方式提供给系统使用者。可视化技术的应用即对不同信息进行处理，为使用者提供直观的可视化信息，从而提升发电企业工作效率，为相关决策的制定提供依据。面对海量信息，电力调度中心的数据分析和显示系统越来越受到关注，可视化应用逐渐成为了智能电网建设的重要组成部分。可视化技术能够将各种业务数据和信息号根据主题协同显示，充分利用高分辨率的大屏幕，将视频信息、图文信息和数据信息清晰呈现，从而提升各个业务系统之间的关联性和互动性[3]。

3.4 參数量测技术

参数量测技术也是智能电网未来技术应用的主要趋势，其能够强化系统数据获取能力和转换能力，并将处理后的信息应用到智能电网中，为系统相关设备安全运行及电网完整性评估工作提供依据。参数量测技术的应用能够提供真实、可靠、全面、准确的信息资源，包括功率使用情况、关键设备温度信息、电能质量情况等等，这对于智能电网的优化建设和可持续发展有着重要的意义。

3.5 在线预警和安全防御技术

近年来，我国电网系统建设规模越来越广泛，不同地区之间电网系统的联系日渐紧密。但需要注意的是，这也提升了我国电网系统的复杂化程度。相较于传统电网系统，智能电网的建立融入了在线预警系统，自动感知、自动诊断等安全检测技术的应用成为大势所趋，对于保障智能电网安全运行有着积极的意义。在线预警和安全防御技术的应用能够实现对电网调度系统和电路的实时监控，提升预警效果，从而及时处置各种紧急事故。

4 结语

综上所述，智能电网建设是我国乃至全世界未来电力工程发展的主旋律，作为智能电网建设的重要基础，及时反馈与控制技术、分布式电源接入技术、无功补偿技术等也将得到进一步的应用。而在未来的发展过程中，智能化、可视化、动态化等成为了智能电网的未来发展趋势。在各项技术日渐成熟的背景下，未来智能电网的将会得到更好的发展。

参考文献

[1] 王继业，马士聪，仝杰，等.中日韩电网关键技术发展及趋势分析[J].电网技术，2016，（2）：491-499.

[2] 冯庆东.国内外智能电网发展分析与展望[J].智能电网，2013，（1）：17-23.

[3] 杨亮.智能电网关键技术及核心标准概述[J].数字技术与应用，2012，（7）：179-180.

Key Technologies and Applications of Smart Grid

TIAN Yun-qi

（Shandong Tai'an No. 1 Middle School ， Tai'an Shandong  271000）

Abstract： Starting from the connotation of smart grid， this paper analyses the key technologies of timely feedback and control system， distributed energy access and reactive power compensation in smart grid， and studies the application direction of key technologies in smart grid.

Key words： smart grid; key technology; application direction