智能电网技术在电力调配自动化中应用研究

文／张子见 北京国电中兴电力建设工程有限公司 北京 100000

引言：

随着我国用电量的大幅增加，对电网运行的要求也越来越高，对电网调度的准确、高效、安全运行提出了更高要求。现阶段，智能控制技术日趋成熟，发达国家在电网调度方面投入了大量的研究。电力调度能保证电网正常、安全、稳定运行，它是一种现代化管理手段，对电网的运行起着基础性的作用，利用工业自动控制技术、通信技术、网络技术实现电力调度自动化已刻不容缓。智能技术在电力调度自动化中的应用，通过对关键用电设备的智能监控，有效降低电网运行成本，降低损耗，实现电力调度自动化的经济性。

1、智能电网及电力调度自动化

1.1 智能电网及电力调度自动化技术

（1）智能电网技术。智能电网是集自动控制技术、设备技术、传感技术和测量技术于一体的高速双向综合通信网络，可以实现电网可靠、经济、安全、稳定、环保运行。智能电网作为我国电力系统的主要发展方向，可以在综合高速双向通信网络的基础上，利用先进的传感和测量技术，不断优化和完善现代电网系统。在智能电网系统中，可以覆盖电力系统的所有电压等级和方方面面，在电力系统发生故障时可以在第一时间进行有效的解决和处理，对于电力流、信息流和业务流的高度集成也具有十分积极的意义。近年来，各国根据各自的产业发展水平和电网发展状况，对智能电网进行了全面的研究，各种先进的控制技术、信息技术和传感器技术在电网中的应用。

（2）电力调度自动化技术。电力系统调度自动化是为了电力系统调度自动化系统提出系统功能规划和技术装备配置方案的一项系统设计，是电力系统设计的组成部分。此工作必须以电力系统发展规划，调度管理体制和调度职责分工为依据，从分析电力系统特点，运行需要和基础条件出发。提出与调度关系相适应的总体方案和步骤实施。电力调度自动化系统利用计算机技术、通信技术实现电力调度自动化。结合上述自动化技术的应用，可以不断优化完善电网，逐步扩大对各电压等级、各环节的覆盖，确保整个电网的安全。

1.2 智能电网的优势

智能电网具有自愈性、兼容性、交互性、安全性和集成性等优点。自愈性是指在电网运行中发生故障或事故后，在不需要人工干预或很少人工干预的情况下，自动检测和分析异常元件，并做出相应的保护或隔离动作，从而保证整个电网系统的正常运行。智能电网被称为电网“2.0”，以特高压电网为骨干网架，各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础，将现代先进的传感测量技术，通讯技术，信息技术，计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置，确保电力供应的安全性，可靠性和经济性，满足环保约束，保证电能质量，适应电力市场化发展为目的，实现对用户可靠，经济，清洁，互动的电力供应和增值服务。其主要特征包括自愈，激励和保护用户，抵御攻击，实现优化高效运行。兼容性是指在我国可再生能源如风电、光伏发电和水电在电力能源结构中的比重不断提高，风电光伏发电水电和火电都可以并网接入智能电网，能够支持分布式发电和微电网运行，智能电网可以同时兼容多种类型的发电储能设备，支持当前多样化电力市场的运行。互动性体现在智能电网能够与终端用户进行互动，更好的为终端用户提供服务。在电力系统正常运行的前提下，实现节能减排等环境效益，还提高电力服务质量。智能电表在智能电网中有着重要应用，可以实时统计不同时段的用电情况和电费情况，还可以通过这种智能装置预留高峰电价和电价，有利于电价政策在电力用户中的落实，并在此基础上帮助电力用户优化和调整自身用电策略，达到节约用电、降低用电成本、提高供电服务质量的目的。安全性体现在电网发生重大故障时，能保证用户供电的稳定，尽量避免大面积停电，为任何自然灾害和极端天气条件下的稳定供电和供电安全提供重要保障。集成性表现在其管理效率高，传统电网缺乏整合，企业管理效率也较低，但智能电网可以优化和完善电力管理流程，将调度自动化与电力市场相结合，构建综合电力支撑体系，推动电力管理向精细化、标准化方向发展。

1.3 智能电网技术概述

（1）实施电力调度调控。电力调度是为了保证电网安全稳定运行，对外可靠供电，各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的管理手段。电力调控设备主要包括变压器，断路器，电压互感器，高压室开关，主控室的电源及控制盘盘面等。其主要任务包括：采集数据，传输信息，数据处理，人机联系。

（2）开放式集成化通信系统。智能电网需要实现实时监控和分析，及时发现并正确判断存在的故障，进而采取隔离措施。通过建设开放式集成化通信系统，可以为电力调度提供准确参考，为调度的稳定性和安全性提供重要保障。

（3）智能计量系统和需求侧管理。智能电网要对数据信息进行管理和分析，明确用户的具体应用需求，在此基础上，可以以服务为对象，进行远程监控，也可以实施有针对性的调整，为用户提供最方便、最快的服务。智能电表通信系统在智能电网技术中占有重要地位，是智能电网技术的重要组成部分，能够快速管理用户的用电需求。

（4）智能调度技术及防护系统。电力要实现调度自动化，必须不断完善调度控制中心的功能，以广域同步信息为基础，构建集网络保护和应急控制于一体，协调不同安全防线的综合防御体系，主要包括应急控制体系和元件保护控制体系，能够及时响应各种指令，有效预防和解决问题。

2、智能电网技术在电力调配自动化中应用现状

智能电网技术涵盖整个电网环境，主要包含了现代通信技术，传感测量技术，调度自动化控制技术，电网信息管理系统以及分布式电源接入技术。它通过高度集成的高速双向的通信系统，传递电网基本数据和控制信号。通过互联网，光纤，3G等通信手段将通信网络和电网一起安装到用户。能够将电网和用户的数据实时的，动态的传输给电网控制中心，从而实现电网与用户之间能够实时相互呼应，提高电网供电可靠性，满足电网需求，提高利用率。数据层是电网的数据中心，包括规划数据、GIS数据和实时数据传输层通信系统；设备层是电网的物理层，包括各种通信设备、监控设备、智能终端设备、保护设备等。

“智能体”通过与环境的交互来提升自身行为和解决问题能力。机器学习将以这种智能形式化为数学公式，转换成计算机可以操作的算法和软件。近些年只能硬件的大量普及导致数据大幅攀升，高效的运筹优化技术得以迅速发展，并广泛应用于能源，电力，物流等行业，随着我国电力市场化改革的稳步推进，基于人工智能的分析预测技术和基于数据驱动的运筹优化技术，成为提升电力市场运行效率的核心因素。

电力用户侧的智能电网使用基于微处理器的智能固态表计来完成用户与电力公司之间的双向通信，除了记录用户每日电量使用以及电费消费外，还能向用户显示电力公司通达的不同时段的用电价格，电费费率以及当前实施的费率政策。用户可以通过智能表计，根据电力公司制定的费率政策来设定不同时间段用电消耗。

3、智能电网技术在电力调配自动化中应用

在电网建设过程中，为了获取新能源，必须对电网结构进行新的变革，这在形式和运行上既费时又费力。然而，随着智能电网的应用，电网的接受能力得到了很大的提高。对于优质的新能源，要及时接受，实现更大范围的资源优化，满足电力用户的需求，多样化的配电方式也得到了用户的好评。

3.1 自动化控制技术

自动化控制技术是智能电网进行自我调整的相关技术，以计算机为核心，以传感测量技术获取的数据为依据，通过对收集数据的分析和诊断，从确定性和概率性的角度，提供相应的解决方案，然后通过双向高通的通信网络，来对电网主要设备或子网发送控制命令，使其根据控制命令进行控制。

3.2 采取网络互联实现电力调度配置

智能电网的下一步发展模式是推进与互联网的融合，与互联网企业合作，最大限度地利用我国电力资源。目前的电力调度工作中，智能电网技术主要利用通信专网实现电力系统自动化设备的网络数据传输，实现对自动化设备的远程控制。而且，通过监控设备在上述自动化设备中的应用，其运行数据参数可以通过网络传输到电力系统，保证实时掌握此类设备的运行状态。如果在上述监测过程中发现停电，需要对电力系统进行智能分析，对电力调度设备进行远程控制，输电线路功率大小的变化可以帮助工作人员及时排除停电。此外，智能电网技术的应用可以根据不同地区的实际用电情况调整配电，提高电网的整体运行效率。

3.3 在电力调度中实现评估考核。

智能电网技术在电力调度中的应用可以替代人工方式，实现电力调度的自动化运行和管理。同时，还可以了解电网的实际运行状况。利用可视化技术，可以为电力调度人员提供实时的运行状态，主要包括设备容量及运行状态、配电状态、电网稳定性分析等。结合接收到的电网送电数据，对电网的用电状况进行评估，并将评估结果反馈给电力系统，由电力系统进行智能分析后进行各项电力调度工作。该评价方法可以为电力调度人员提供可视化服务，为调度工作提供准确依据，有效防止人为因素造成的孤岛，提高电力调度管理效率。一旦电力调度过程中出现突发情况，评估机制将及时给出预警。当电力调度系统发生故障时，参数系统的变化速度给调度人员带来了很大的困难。结合智能电网的参数分析功能，降低了调度员的工作压力。

结语：

随着我国经济的不断发展，人们的用电需求不断增加，电网规模不断扩大。因此，我国电网结构越来越复杂，传统的电力调度技术在现代电网面前已经失去了应有的作用。智能电网是科学技术发展中诞生的一项新技术。它能有效地促进电力调度向自动化方向发展，智能电网和低碳电网的建设可以为未来电网的发展提供动力。结合当前先进技术，推进智能电网的大规模建设和普及是电力行业发展的必然趋势。它不仅提高了电网的安全性，而且可以在多方面实现节电和实时监控，符合我国建设环境友好型企业的目标，也是构建和谐社会的必然要求。