浅谈智能电网技术

　　摘要：本文介绍了智能电网的定义、特点，以及控制技术和决策支持技术在智能电网的应用，并总结了智能电网的发展趋势。传统电网已难以支撑现代社会发展的要求，智能电网的提出符合快速发展的现代社会对电力的需求。

　　关键词：智能电网,控制技术,决策支持技术

　　引言

　　近年来，随着市场化的加深、数字化技术的不断发展、全球气候的不断恶化以及环境监测的日趋严格，各国纷纷调整能源政策，电力网络与市场和用户的交互越来越多，对电能质量的要求越来越高，分布式发电数量不断增加，这就对电网提出了更高的要求。而传统电网，由于自身特点的限制，难以支撑如此多的发展要求，智能电网的提出，使人们能够在传统电网的基础上，对其进行升级，以符合不断变化的要求。

　　智能电网的定义

　　智能电网(smart power grids)，就是电网的智能化。智能电网是一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统。智能电网以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能;能够快速响应电力市场和企业业务需求;具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。

　　智能电网的特点

　　一般来说，智能电网具有以下功能特点：

　　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，最小化或避免用户的供电中断。

　　2 安全——抵御攻击。无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均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。传统电力网络主要是面向远端集中式发电的，通过在电源互联领域引入类似于计算机中的“即插即用”技术(尤其是分布式发电资源)，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。

　　7 优质——电能质量。在数字化、高科技占主导的经济模式下，电力用户的电能质量能够得到有效保障，实现电能质量的差别定价。

　　8 集成——信息系统。实现包括监视、控制、维护、能量管理(EMS)、配电管理(DMS)、市场运营(MOS)、企业资源规划(ERP)等和其他各类信息系统之间的综合集成，并实现在此基础上的业务集成。

　　控制技术在智能电网中的应用

　　先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件(参数量测技术)，提供及时和适当的响应(集成通信技术;先进设备技术)并且对任何事件进行快速的诊断(先进决策技术)。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。

　　未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。

　　(1)收集数据和监测电网元件

　　先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。

　　(2)分析数据

　　准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题;专家系统将数据转化成信息用于快速决策;负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷;概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平;电网建模和仿真使运行人员认识准确的电网可能的场景。

　　(3)诊断和解决问题

　　由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。

　　(4)执行自动控制的行动

　　智能电网通过实时通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。

　　(5)为运行人员提供信息和选择

　　先进控制技术不仅给控制装置提供动作信号，而且也为运行人员提供信息。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些数据辅助运行人员进行决策。

　　决策支持技术在智能电网中的应用

　　决策支持技术将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员一目了然的可理解的信息，因此动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术用来帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题。

　　在许多情况下，系统运行人员做出决策的时间从小时缩短到分钟，甚至到秒，这样智能电网需要一个广阔的、无缝的、实时的应用系统、工具和培训，以使电网运行人员和管理者能够快速的做出决策。

　　(1)可视化—决策支持技术利用大量的数据并将其裁剪成格式化的、时间段和按技术分类的最关键的数据给电网运行人员，可视化技术将这些数据展示为运行人员可以迅速掌握的可视的格式，以便运行人员分析和决策。

　　(2)决策支持—决策支持技术确定了现有的、正在发展的以及预测的问题，提供决策支持的分析，并展示系统运行人员需要的各种情况、多种的选择以及每一种选择成功和失败的可能性。

　　(3)调度员培训—利用决策支持技术工具以及行业内认证的软件的动态仿真器将显著的提高系统调度员的技能和水平。

　　(4)用户决策—需求响应(DR)系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使他们能够决定如何以及何时购买、储存或生产电力。

　　(5)提高运行效率—当决策支持技术与现有的资产管理过程集成后，管理者和用户就能够提高电网运行、维修和规划的效率和有效性。

　　结束语

　　智能电网技术的研究已迫在眉睫，是关系到国家发展的战略问题，智能电网不仅可以促进科技创新，并且可以为用户提供更好的服务。立足于我国的电网自身的特点和技术水平，参考国外研究成果，提出构建智能电网的技术体系和框架，才能建成符合我国技术战略和用户需求的坚强统一的智能电网。

　　参考文献

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《浅谈智能电网技术》

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