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中圖分類號(hào):TN913.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2012)03-0000-00
1、前言
智能電網(wǎng)(smart power grids),就是電網(wǎng)的智能化,是指在現(xiàn)有供用電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高供用電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性;在公用電網(wǎng)上方便地接入各種分布式可再生能源,達(dá)到降低碳排放,改善人類生存環(huán)境,增強(qiáng)抗外界干擾沖擊的能力;把供用電管理理念轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)服務(wù)理念,做到優(yōu)質(zhì)服務(wù),指導(dǎo)電力用戶科學(xué)用電,節(jié)約用電。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中,用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)是其中重要的一環(huán),它建立在集合的、穩(wěn)定的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上。目前主要分為兩種:一種方式是需要建立專門的通信信道,這種方式費(fèi)用較大,還給用戶帶來(lái)不便,在實(shí)際工程中難以推廣。另一種方式是基于低壓電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù),充分利用現(xiàn)有的電力線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2、低壓電力載波通信技術(shù)介紹
低壓電力線載波通信(PLC,Power Line Communication)是指利用已有的低壓配電網(wǎng)作為傳輸媒介,即高頻的通信信號(hào)與電力工頻電流通過占用不同的頻段來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交互的一種技術(shù)。低壓電力線載波通信主要應(yīng)用于居民供電臺(tái)區(qū),通過居民家庭供電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,廣泛應(yīng)用于低壓集抄系統(tǒng)?;就ㄐ旁砣鐖D1所示,由信號(hào)處理器、調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)放大電路、信號(hào)耦合電路、低壓電力網(wǎng)絡(luò)幾部分組成,下面對(duì)各部分功能簡(jiǎn)單說明。
(1)信號(hào)處理器:向電力線發(fā)送一連串?dāng)?shù)字控制信號(hào),并且能夠接收識(shí)別電力線返回的數(shù)字代碼信號(hào)。
(2)調(diào)制解調(diào)器:通過調(diào)制,不僅可以進(jìn)行頻譜搬移,把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上,從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號(hào)。由于從消息變換過來(lái)的原始信號(hào)具有頻率較低的頻譜分量,這種信號(hào)在許多信道中部適宜直接進(jìn)行傳輸,因此在通信系統(tǒng)中通常需要有調(diào)制的過程,而在接收端則需要有反調(diào)制的過程,也就是解調(diào)的過程。
(3)信號(hào)放大:電力線衰減非常大,提高的載波通信的性能的最有效的手段就是將信號(hào)進(jìn)行幅度放大,以此保證接收端的可靠接收。
(4)信號(hào)耦合電路:將已調(diào)信號(hào)通過信號(hào)耦合電路耦合到電力線上,能夠?qū)⑤d波發(fā)送接收電路與電力網(wǎng)隔離,可提高系統(tǒng)得抗干擾能力。
(5)低壓電力網(wǎng)絡(luò):對(duì)低壓電力載波通信而言,低壓電力網(wǎng)絡(luò)是載波模塊之間傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>
3、低壓電力載波在我國(guó)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用情況
隨著電力線載波通信技術(shù)的日趨成熟,電力線載波應(yīng)用研究也逐漸成為熱點(diǎn)。由于電力線載波通信技術(shù)具有無(wú)可比擬的方便、免維護(hù)、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、即插即用等優(yōu)勢(shì),在用電信息采集系統(tǒng)得到大范圍應(yīng)用,目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用載波芯片廠商為:青島東軟、青島鼎信、北京福星曉程、深圳力合微、深圳瑞斯康。
青島東軟在調(diào)制方式上采用63位直序列擴(kuò)頻通信FSK技術(shù),中心頻率為270K,自適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理和模糊處理技術(shù),具備前向糾錯(cuò)功能,幀中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。目前在網(wǎng)運(yùn)行的多為東軟3代、3.5代和4代產(chǎn)品。其中東軟3代在2008年底推出,2009年開始批量使用,在2代的基礎(chǔ)上改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,支持7級(jí)中繼,應(yīng)用層支持DL/T645-1997/2007;電路板改成了MOS管發(fā)送,提高了電路的可靠性。東軟3.5代芯片在3代的基礎(chǔ)上進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議修改,符合Q / GDW376.2―2009 標(biāo)準(zhǔn)要求,同時(shí)修改了支持上電自動(dòng)讀取表號(hào)作為MAC地址,路由方式支持洪泛方式。東軟4代在2011年底推出,所應(yīng)用的載波芯片PLCI38-IV,內(nèi)部集成了低噪聲放大器和BFSK數(shù)字解調(diào)單元,不需要使用AFE4361模擬前端,芯片的集成度更高,采用三相解調(diào)、三相同發(fā)同收、過零發(fā)送接收,同時(shí)通信速率可調(diào),支持300bps、400bps、600bps、800bps。
青島鼎信在調(diào)制方式上為BFSK,中心頻率為421 KHz,產(chǎn)品主要特點(diǎn):軟件相關(guān)器和匹配濾波器,80位正交碼序列;擴(kuò)頻通信技術(shù);高效率前向糾錯(cuò);BFSK調(diào)制、半雙工通信。目前在國(guó)網(wǎng)使用的為TCC081,TCC081C,TCC082C表端、采集器端載波芯片。其中 TCC081為鼎信低速芯片,僅支持50bps、100bps低速模式,TCC081C支持鼎信高速模式,速率可達(dá)到600bps、1200bps。TCC082C提供對(duì)于采集器不帶地址模式的支持,專用于國(guó)網(wǎng)采集器可帶、可不帶采集器地址模式的采集器載波方案。近期,鼎信公司推出了TCRS081C路由芯片,集成了TCS081C以及TCR300,路由板硬件采用三相硬過零電路,不再?gòu)?qiáng)調(diào)A相必須供電。
北京福星曉程于2000年前后推出載波ASIC芯片,最初產(chǎn)品為PL3105,后繼推出了PL3106(CEP2002AC),PL3201(CEP3001AC): CEP2002EX系列芯片,采用PSK調(diào)制直序擴(kuò)頻方式,載波頻率為120 KHz,速率500bps。由于曉程芯片采用數(shù)字解調(diào)、解擴(kuò),抗干擾性能優(yōu)于青島東軟,在實(shí)際使用中物理層的通信距離較好,傳輸速率較快。但是由于其最早開發(fā)的產(chǎn)品載波芯片實(shí)際上是一個(gè)帶載波MODEM的單片機(jī),只有物理層、鏈路層,應(yīng)用層需要各廠家自己開發(fā),缺乏路由組網(wǎng)及中繼算法的研究,同時(shí)由于存在多個(gè)廠家基于曉程載波芯片進(jìn)行鏈路層開發(fā),出現(xiàn)了同是采用曉程芯片也未必能互聯(lián)互通的局面,限制了其產(chǎn)品的通用性。
深圳力合微最早采用OFDM調(diào)制方式,推出了LME2210載波芯片, 內(nèi)置MCU及FLASH程序存儲(chǔ)器, 采用先進(jìn)的正交四載波調(diào)制解調(diào)技術(shù), 具有載波頻率可選, 自動(dòng)差錯(cuò)控制, 內(nèi)置可變?cè)鲆娼邮辗糯笃鳎?靈活方便的MCU數(shù)據(jù)接口。隨后又推出了LME2980載波芯片,調(diào)制方式:1280子載波OFDM;載波中心頻率:352K;最大載波帶寬:96KHZ;通信速率:20kbps。在網(wǎng)絡(luò)路由方面采用了盲中繼動(dòng)態(tài)路由,支持最大中繼級(jí)數(shù)為7級(jí)。近年來(lái),力合微又分別推出了中心頻率為421 KHz的吉林方案(鼎信低速方案)以及中心頻率為390 KHz的新的OFDM方案。
深圳瑞斯康成立于2004年,隨后推出了智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)芯片(SoC):Rise3301,3501.載波通訊中心頻率為132KHz,通訊速率最高達(dá)5480比特/秒,BPSK調(diào)制;具有物理層N節(jié)點(diǎn)通信時(shí)避免數(shù)據(jù)包碰撞的CSMA防沖突機(jī)制,為分布式網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)路由方面采用了分布式路由。
4、低壓電力載波通訊技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向
對(duì)于低壓電力線載波通訊技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向,盡管各廠家目前所采用的技術(shù)方案不盡相同,但針對(duì)各載波廠家產(chǎn)品更新?lián)Q代情況以及國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)中的進(jìn)一步要求,有以下幾方面仍是有跡可循的:
(1)進(jìn)一步提高電力線載波通訊速率,滿足數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程拉合閘的實(shí)時(shí)性要求,滿足電網(wǎng)公司在遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)方面的應(yīng)用。
(2)降低載波發(fā)射功率,采用過零發(fā)送等手段避免連續(xù)發(fā)送對(duì)電網(wǎng)造成的干擾,防止出現(xiàn)因載波應(yīng)用導(dǎo)致用戶繼電保護(hù)開關(guān)誤動(dòng)作事件。
(3)部分用電現(xiàn)場(chǎng)載波干擾源的存在以及長(zhǎng)距離架空線路、地埋線路對(duì)載波通訊的影響,載波抄表的瓶頸依然存在。通過電力線載波通訊技術(shù)與微功率無(wú)線通訊技術(shù)的融合,電力線載波通信技術(shù)與光纖通訊技術(shù)的融合成為載波廠商需要考慮的內(nèi)容。
(4)鑒于目前窄帶調(diào)制方式FSK,PSK的中心頻率高于歐洲標(biāo)準(zhǔn)以及寬帶電力線載波通訊技術(shù)的發(fā)展,OFDM方案仍是下一步的研究重點(diǎn),同時(shí)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)G3標(biāo)準(zhǔn)的研究。
(5)集中式路由是目前路由算法的核心,但分布式路由以及盲中繼路由方案的研究仍將繼續(xù)開展。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.129
0 引言
現(xiàn)代化的智能電網(wǎng)取代傳統(tǒng)電網(wǎng)是時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果,其極大提升了我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率,緩解了電力供應(yīng)的巨大壓力。然而,原有電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)并不能應(yīng)用在智能電網(wǎng)當(dāng)中,加強(qiáng)新型繼電保護(hù)技術(shù)研發(fā),成為電力企業(yè)和相關(guān)研究者的工作重點(diǎn)。在當(dāng)前廣泛應(yīng)用的繼電保護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行有效改革和創(chuàng)新,才能為智能電網(wǎng)長(zhǎng)足穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。
1 智能電網(wǎng)環(huán)境下繼電保護(hù)的重要意義
我國(guó)人口基數(shù)較大,且總體數(shù)量在上升當(dāng)中,電力用戶數(shù)量也在不斷增加。同時(shí),城市化發(fā)展速度越來(lái)越快,城市用電需求急劇增加,這樣一來(lái),電力企業(yè)面臨的供電壓力也就空前巨大。為緩解供電網(wǎng)絡(luò)的巨大壓力,提升電網(wǎng)運(yùn)行效率,電力企業(yè)著力于智能電網(wǎng)的開發(fā)應(yīng)用,已經(jīng)取得了較大突破。
然而,智能電網(wǎng)同樣存在故障和失效問題,通過繼電保護(hù)技術(shù)這一有效防御手段的保障,才能確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。繼電保護(hù)技術(shù)會(huì)在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)進(jìn)行故障設(shè)備切除,并向相關(guān)工作人員發(fā)出報(bào)警信息,以提醒其盡快發(fā)現(xiàn)并解決故障,恢復(fù)智能電網(wǎng)的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)極大提升了智能電網(wǎng)的運(yùn)行安全,使得用戶用電需求得到保障,電力企業(yè)也能最大限度避免巨大經(jīng)濟(jì)損失。
2 智能電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成分析
相較于傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng),智能電網(wǎng)系統(tǒng)的功能性和效率性更加突出,但其系統(tǒng)組成也更加復(fù)雜。除電網(wǎng)技術(shù)體系和電網(wǎng)基礎(chǔ)體系外,智能電網(wǎng)還包括電網(wǎng)規(guī)范體系和智能服務(wù)體系。智能電網(wǎng)系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了電能的有效管理和輸送,還能通過通信技術(shù)確保供電企業(yè)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)掌控。在建設(shè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí),除強(qiáng)化技術(shù)和管理外,還應(yīng)擁有智能服務(wù)體系,以不斷提升供電服務(wù)品質(zhì),使得用戶在享受基本電能服務(wù)的基礎(chǔ)上,能夠獲得增值性和智能化的其它服務(wù)。
3 智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)技術(shù)探析
3.1 廣域保護(hù)技術(shù)
所謂廣域繼電保護(hù)技術(shù),指的是以子域作為分析單位,對(duì)子域內(nèi)繼電保護(hù)信息進(jìn)行有效采集,并對(duì)其進(jìn)行域內(nèi)和域外的綜合判定。廣域保護(hù)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于其能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,在確保智能電網(wǎng)運(yùn)行安全性上有著巨大優(yōu)勢(shì)。同時(shí),廣域繼電保護(hù)技術(shù)極大加快了保護(hù)動(dòng)作實(shí)施時(shí)間,且顯著提升了其與電網(wǎng)的保護(hù)配合,使得繼電保護(hù)效率大大提升。其較強(qiáng)的自適應(yīng)判斷能力和保護(hù)能力,使得其在電網(wǎng)診斷和恢復(fù)上更加智能和高效。
3.2 保護(hù)重構(gòu)技術(shù)
保護(hù)重構(gòu)技術(shù)的主要作用是對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行在線配置和重組,確保其與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相符合,大大優(yōu)化了繼電保護(hù)效果。同時(shí),保護(hù)重構(gòu)技術(shù)能夠?qū)^電保護(hù)系統(tǒng)元件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷,及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱性問題和故障,并在發(fā)現(xiàn)失靈故障后自動(dòng)進(jìn)行替代,以恢復(fù)繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行,達(dá)到自我發(fā)現(xiàn)和自愈功能。這樣一來(lái),有效避免了繼電保護(hù)故障問題導(dǎo)致智能電網(wǎng)故障,大大提高的智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
4 智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展方向
4.1 向著數(shù)字化方向發(fā)展
隨著電力服務(wù)升級(jí)需求的不斷加大,智能電網(wǎng)需進(jìn)行有效升級(jí),繼電保護(hù)技術(shù)也必然要進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)展和優(yōu)化。未來(lái)繼電保護(hù)技術(shù)的重要發(fā)展方向之一即數(shù)字化。首先,測(cè)量主要通過數(shù)字接口配合電子互感器實(shí)現(xiàn),使得測(cè)量走向數(shù)字化;其次,未來(lái)的信息傳輸將通過光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行,其不僅速度更快,且準(zhǔn)確性大大提高。因此,信息傳輸數(shù)字化也將是繼電保護(hù)技術(shù)數(shù)字化發(fā)展的重要體現(xiàn)。
4.2 向著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的便捷性已經(jīng)體現(xiàn)在人們?nèi)粘I畹姆椒矫婷?,繼電保護(hù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展也將充分與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)。通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳遞和共享,繼電保護(hù)人員將相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行傳遞,不僅準(zhǔn)確性大大提高,且其時(shí)效性也顯著提升。同時(shí),變電站的網(wǎng)絡(luò)化變革將促進(jìn)繼電保護(hù)信息的網(wǎng)絡(luò)化,設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系使得信息傳輸更快,繼電保護(hù)系統(tǒng)所涵蓋的范圍也將更加廣泛。
4.3 向整定自動(dòng)化方向發(fā)展
自動(dòng)化是現(xiàn)代科技研究的重點(diǎn)之一。當(dāng)前電網(wǎng)中繼電保護(hù)技術(shù)僅實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)線路的控制和保護(hù),其影響范圍相對(duì)較小,且其保護(hù)整定值也存在著一定的偏差和不足。未來(lái)的繼電保護(hù)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)其整定自動(dòng)化,能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)被保護(hù)線路的有效控制,還能對(duì)系統(tǒng)中所有部分運(yùn)行信息進(jìn)行收集和整合,其保護(hù)范圍得到顯著擴(kuò)大,且保護(hù)的協(xié)同性顯著提升,對(duì)于智能電網(wǎng)的保護(hù)效果也實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
4.4 向著廣域化方向發(fā)展
除目前已經(jīng)應(yīng)用的廣域保護(hù)技術(shù)外,繼電保護(hù)技術(shù)還將向著廣域化方向繼續(xù)發(fā)展。廣域保護(hù)即對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行多點(diǎn)和多類型信息采集,其反應(yīng)速度更快,保護(hù)范圍也得到極大擴(kuò)展。除分布式和集中式外,通過站域內(nèi)兩者結(jié)合下的方式,廣域保護(hù)對(duì)于系統(tǒng)故障的檢測(cè)范圍更加全面,即便電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行方式的改變,也能夠?qū)崿F(xiàn)全面檢測(cè)和準(zhǔn)確檢測(cè),大大提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
5 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)速度加快,繼電保護(hù)技術(shù)也應(yīng)進(jìn)行同步升級(jí)和更新。電力企業(yè)在充分認(rèn)識(shí)到繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)于智能電網(wǎng)運(yùn)行重要作用的同時(shí),加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用,并在實(shí)踐中進(jìn)行有效優(yōu)化,以滿足智能電網(wǎng)不斷增加的運(yùn)行需求,確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn):
[1]郝文斌,洪行旅.智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護(hù)定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011(02):80-82+87.
中圖分類號(hào):C39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),在發(fā)展的過程中更加注重經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙贏,在這種背景下,電網(wǎng)朝著智能化的方向改革就勢(shì)在必行。智能電表是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ),本文就以此為切入點(diǎn),對(duì)智能電表的應(yīng)用和今后發(fā)展方向進(jìn)行分析。
一 智能電表的簡(jiǎn)單分析
智能電表是具有國(guó)際化技術(shù)水平的電子儀表,其是根據(jù)工業(yè)用戶的實(shí)際耗電情況進(jìn)行研究設(shè)計(jì)而成,應(yīng)用數(shù)字采樣處理技術(shù)和表面組裝技術(shù),能夠滿足當(dāng)前智能化電網(wǎng)的發(fā)展需求。智能電表既能夠準(zhǔn)確的測(cè)量四象限無(wú)功電能以及組合無(wú)功電能之外,還能夠準(zhǔn)確的對(duì)正向、反向以及組合有功電能進(jìn)行測(cè)量,并且能夠?qū)崟r(shí)的掌握有功功率、頻率以及電壓等數(shù)據(jù)。除此之外,智能電表還能夠利用其輸出的信號(hào)對(duì)斷路器進(jìn)行有效的控制,以便能夠更好的達(dá)到負(fù)載通斷的目的,保證用戶能夠先付費(fèi)再用點(diǎn)。
智能電表還能夠利用費(fèi)率的多樣性保持電網(wǎng)的負(fù)載平衡,增強(qiáng)用電的科學(xué)性和合理性,既能夠節(jié)約電量,又能夠充分的提升電能的使用效率。智能電表能夠在用電的過程中實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng),能夠有效的滿足我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的需求。
二 智能電表的應(yīng)用研究
在電網(wǎng)中,智能電表的應(yīng)用有多方面,具有表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先表現(xiàn)在電能的計(jì)量上。和傳統(tǒng)的電能表相比,智能電表是能夠編程的電表,其功能也不僅局限在傳統(tǒng)的電能表所能夠達(dá)到的范圍內(nèi),它不僅能夠計(jì)量電能,而且能夠測(cè)量和存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù),具有更強(qiáng)大的功能。智能電表能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間間隔進(jìn)行進(jìn)行定時(shí)測(cè)量,并且將有用的電能電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ),并且能夠通過相關(guān)的團(tuán)建編程實(shí)現(xiàn)組合。同時(shí),智能電表在計(jì)量電能時(shí),還具有正反向有功和四象限無(wú)功電能的計(jì)量功能,這樣能夠使得電能的計(jì)量數(shù)據(jù)更為精確化和智能化。加之智能電表具有分時(shí)計(jì)量的功能,能夠按照相應(yīng)的時(shí)間段累積并且存儲(chǔ)各階段電能的數(shù)據(jù),這一優(yōu)點(diǎn)是其能夠更好的應(yīng)用在電網(wǎng)中。
其次表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的管理應(yīng)用中。智能電表能夠根據(jù)實(shí)際需要選擇記錄相關(guān)的數(shù)據(jù),這樣能夠保證數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單性和精確性。智能電表在應(yīng)用的過程中需要記住六組數(shù)據(jù),即電流電壓和頻率、無(wú)功功率和有功功率、有工總電能和無(wú)功總電能、當(dāng)前需量、功率因數(shù)、四象限無(wú)功總電能這六組數(shù)據(jù)。在記錄的過程中,負(fù)荷記錄間隔時(shí)間可以根據(jù)具體的規(guī)定進(jìn)行設(shè)置,記錄的數(shù)據(jù)帶有時(shí)標(biāo)。
再次表現(xiàn)在最大需量的測(cè)量應(yīng)用中。智能電表具有強(qiáng)大的測(cè)量功能,能夠測(cè)量雙向和分時(shí)段最大需量,并且能夠準(zhǔn)確的顯示出測(cè)量的時(shí)間和日期,存儲(chǔ)帶有時(shí)標(biāo)的數(shù)據(jù)。在這個(gè)過程中,最大需量值能夠手動(dòng)清零,或者是通過抄表器進(jìn)行清零,需量清零的過程中需要有相應(yīng)的變密碼限制和編程開關(guān)。在應(yīng)用智能電表進(jìn)行最大需量測(cè)量的過程中可以采用滑差的方式,周期和滑差的時(shí)間要根據(jù)具體的情況進(jìn)行設(shè)定。如果發(fā)生電壓線路上電或者是時(shí)鐘調(diào)整的情況時(shí),智能電表需要從這一時(shí)段開始按照需量的周期進(jìn)行需量測(cè)量。
最后表現(xiàn)在智能化需求側(cè)管理方面。需求側(cè)管理指的是電力的供求雙方一起對(duì)用電市場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督和管理,用此種方式來(lái)提高供電的可靠性和科學(xué)性,最大限度的提升電能的利用率,減少能源的消耗,節(jié)約供求雙方的消費(fèi)支出的一種新型管理模式。利用智能電表,能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并且可以跟蹤和檢測(cè)用戶用電的全過程,根據(jù)數(shù)據(jù)的反饋和城市實(shí)際用電的情況制定出最優(yōu)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)荷的控制計(jì)劃,以此來(lái)優(yōu)化用電方案,提升電能的使用效率。通過智能電表的監(jiān)督,能夠規(guī)范電力用戶的用電方式,實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目標(biāo)。
除了上述四點(diǎn)主要的應(yīng)用之外,智能電表的應(yīng)用還表現(xiàn)在監(jiān)控電能表的運(yùn)行狀態(tài)、提高配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、服務(wù)電力客戶以及費(fèi)控功能的應(yīng)用上,本文就不一一贅述。
三 智能電表的發(fā)展方向
上文中從四個(gè)主要方面分析了智能電表在電網(wǎng)中的具體應(yīng)用情況,隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,技術(shù)的不斷進(jìn)步,智能電表領(lǐng)域也有著廣闊的發(fā)展前景。
首先,智能電表的功能設(shè)置向著模塊化的方向發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步,智能電表在今后的發(fā)展中,其功能的設(shè)置必須要實(shí)現(xiàn)模塊化的運(yùn)作,同時(shí)要支持可更新的理念,在功能設(shè)置中以模塊化為原則,并且要不斷的進(jìn)行完善和發(fā)展。智能電表的實(shí)際運(yùn)行中,需要結(jié)合具體情況,進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置,或者是修改智能電表的功能,確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性,確保其能夠長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。
其次,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作模式,為智能電表的發(fā)展提供更為廣闊的空間。智能電表的發(fā)展需要有良好的環(huán)境作為依托,要形成完善的產(chǎn)業(yè)體系,才能夠更好的發(fā)揮其作用。智能電表屬于高科技的產(chǎn)品,因此說其生產(chǎn)和運(yùn)行必須要實(shí)現(xiàn)一體化,并且要具有全方位的監(jiān)督和管理系統(tǒng)。因此說,在今后的發(fā)展過程中,智能電表的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)、專業(yè)化的制造和今后的推廣維護(hù),都要在統(tǒng)一的系統(tǒng)中進(jìn)行,這樣才能夠使智能電表的發(fā)展具有更好的市場(chǎng)。需要注意的是,在智能電表的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中,需要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù),需要結(jié)合我國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行狀況,形成獨(dú)具特色的核心技術(shù),這樣能夠?yàn)橹悄茈姳淼陌l(fā)展提供更好的空間。
再次,要實(shí)現(xiàn)智能電表向著集中遠(yuǎn)傳自動(dòng)抄表系統(tǒng)的方向發(fā)展。當(dāng)前,電力系統(tǒng)的發(fā)電、配電以及輸電的環(huán)節(jié)基本上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化和智能化的管理,但是用戶終端則獨(dú)立于這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之外,這樣將會(huì)從一定程度上影響到了系統(tǒng)功效的發(fā)揮,所以說作為供電部門,要進(jìn)一步完善智能電表的發(fā)展方向,使集中遠(yuǎn)傳自動(dòng)抄表系統(tǒng)更快的應(yīng)用到居民小區(qū)當(dāng)中,這是今后智能電表在具體應(yīng)用中的一個(gè)發(fā)展方向。
最后,智能電表的檢測(cè)模式要進(jìn)一步的優(yōu)化升級(jí)。普通電能表的檢測(cè)工作較為復(fù)雜,在檢測(cè)的過程中存在著很多問題,這樣就會(huì)影響到電能表功能的發(fā)揮,因此說,智能電表在今后的發(fā)展中一定要改變傳統(tǒng)電能表的檢測(cè)模式,優(yōu)化檢測(cè)方式,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn),一般智能電表的弱電接口的種類繁多,檢測(cè)的過程中則需要進(jìn)行頻繁的切換,這樣加劇了檢測(cè)的強(qiáng)度,同時(shí)也會(huì)降低檢測(cè)的準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率,所以說今后智能電表要向著接口一體化的方向發(fā)展,以變革當(dāng)前存在的各種問題。
結(jié)束語(yǔ):在技術(shù)高速發(fā)展的今天,智能電表的應(yīng)用能夠最大限度的滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的需要,并且能夠通過使用智能電表實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、發(fā)電廠以及用戶之間的互動(dòng),最大限度的實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn),在對(duì)智能電表進(jìn)行簡(jiǎn)單分析的基礎(chǔ)上,對(duì)于在電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行論述,并指出了在新形勢(shì)下智能電表今后的發(fā)展方向,希望通過本文的論述能夠?yàn)榻窈笾悄茈姳淼陌l(fā)展起到一定的幫助。
參考文獻(xiàn):
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目前我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展方向是“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”,這要求我們需要結(jié)合我國(guó)的電網(wǎng)發(fā)展情況將特高壓電網(wǎng)作為主要網(wǎng)絡(luò),將各級(jí)網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò),并且需要通信網(wǎng)絡(luò)等平臺(tái)的支撐,促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)向自動(dòng)化、信息化等方向更好地發(fā)展。那么接下來(lái),筆者將對(duì)智能電網(wǎng)當(dāng)中的智能變電技術(shù)方面的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
1 關(guān)于智能電網(wǎng)
1.1 我國(guó)智能電網(wǎng)的定義
智能電網(wǎng)就是將電網(wǎng)智能化,我們還稱之為“電網(wǎng)2.0”,它的建成需要建立在集成、高速通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上,再通過先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的測(cè)量傳感技術(shù)、先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用及先進(jìn)的控制方法的施行來(lái)將電網(wǎng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、高效性、環(huán)境友好性和使用安全性的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
1.2 國(guó)際上關(guān)于智能電網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容
世界上有很多國(guó)家都已經(jīng)結(jié)合自身電網(wǎng)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和相關(guān)的技術(shù)水平對(duì)職能電網(wǎng)進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐,特別是歐美等國(guó)家表現(xiàn)的最為突出。因?yàn)槊總€(gè)國(guó)家的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)都是毫不相同的,所以每個(gè)國(guó)家對(duì)于智能電網(wǎng)的定義和理解也是存在著差異的。美國(guó)能源局對(duì)智能電網(wǎng)做出這樣的研究報(bào)告,智能電網(wǎng)需要具備七個(gè)特性,分別是激發(fā)電力用戶主動(dòng)參與電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、自我修復(fù)能力、有效抵御災(zāi)害的襲擊、兼容多種發(fā)電蓄電形式、提供高質(zhì)量電能、利于構(gòu)建繁榮電力市場(chǎng)、優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。
2 智能電網(wǎng)中的智能輸電技術(shù)
2.1 特高也輸電技術(shù)
特高壓輸電技術(shù)主要包括兩個(gè)種類,一種是特高壓交流輸電技術(shù),一種是高壓直流輸電技術(shù)。特高壓交流輸電技術(shù)是1000kV或1000kV以上等級(jí)的電壓交流輸電工程及其相關(guān)的技術(shù)。輸送容量、輸送距離、節(jié)約占地走廊和降低線路損耗是特高壓交流輸電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。它的關(guān)鍵技術(shù)大概有五個(gè)方面:①可以對(duì)過壓電的深度進(jìn)行控制,一般都是采用斷路器、并聯(lián)電抗器、高性能的避雷器等;②應(yīng)用了有機(jī)外絕緣這種新技術(shù),采用了高強(qiáng)度瓷、玻璃絕緣子、特高壓復(fù)合絕緣子等;③有效控制電磁環(huán)境,這可以將噪聲的影響,電磁輻射的影響、電暈損失等有效地降低;④大規(guī)模仿真運(yùn)算特高壓穩(wěn)定的水平,它可以對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)估,對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行策略進(jìn)行制定;⑤特高壓交流專用設(shè)備的應(yīng)用。比如高壓并聯(lián)電抗器、特高壓專用單體式單相變壓器等。
2.2 柔性輸電技術(shù)
關(guān)于柔性輸電技術(shù),它也包含交流方面和直流方面的輸電技術(shù)兩種。柔流輸電的一個(gè)主要特點(diǎn)就是對(duì)電子設(shè)備的大量采用,比如它對(duì)晶閘管控制串聯(lián)電容器、可控并聯(lián)電抗器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等的采用都可以說明這個(gè)問題。采用電力電子器件或設(shè)備能夠?qū)⑵錈o(wú)功補(bǔ)償和電能質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)突出地體現(xiàn)。柔性直流輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)性技術(shù)是PWM技術(shù)和VSC技術(shù),它是新型的直流輸電技術(shù),引入了目前比較先進(jìn)的電力電子設(shè)備。在轉(zhuǎn)換和控制這兩個(gè)方面,將它的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的十分突出。比如,柔性直流輸電系統(tǒng)能在無(wú)需外加的環(huán)相電壓和無(wú)源環(huán)流方式下進(jìn)行工作,它一方面可以對(duì)有功功率進(jìn)行精確地控制,另一方面還能夠?qū)o(wú)功功率做出有效的控制,是一種非常理想的輸電技術(shù)。
3 智能電網(wǎng)中的只能變電技術(shù)
3.1 智能感應(yīng)技術(shù)的運(yùn)用
如果想要對(duì)智能電網(wǎng)這樣復(fù)雜而又龐大的系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制,首先我們需要對(duì)全局進(jìn)行有效的觀測(cè),其次要獲得有效的設(shè)備信息和準(zhǔn)確的運(yùn)行狀況。目前有很多先進(jìn)的感應(yīng)器,諸如無(wú)線感應(yīng)器、智能感應(yīng)器、光纖感應(yīng)器等等。這些感應(yīng)器都智能電網(wǎng)所必須的技術(shù)支持,可以在智能變電站的多種設(shè)備運(yùn)行環(huán)境之下發(fā)揮出重要的作用,并且能夠根據(jù)設(shè)備的需要,將變電器所需要的各種相關(guān)的信息獲取出來(lái)。
3.2 智能設(shè)備和智能裝置的運(yùn)用
智能電網(wǎng)需要廣泛采用智能設(shè)備和智能裝置這一方面的裝備。這是智能電網(wǎng)能夠有效工作的一個(gè)必然選擇。對(duì)于智能設(shè)備和智能裝置的采用,主要覆蓋了整個(gè)電力系統(tǒng)配電、發(fā)電、輸電、變電等各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。但是采用智能設(shè)備和智能裝置最多的卻是智能變電站。在智能變電站方面,其各個(gè)元件都是一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn),這些節(jié)點(diǎn)又成為了智能電網(wǎng)的組成部分。將網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、可視化、功能一體化等功能結(jié)合起來(lái)就是智能設(shè)備所需要的性能,當(dāng)然還需要將控制器和傳感器的部件和本體做出一體化的設(shè)計(jì)。變壓器、斷路器和互感器也要做出一體化的設(shè)計(jì),還有控制、保護(hù)、設(shè)計(jì)、測(cè)量、計(jì)量等也是這樣。這些都是新技術(shù)優(yōu)越性的體現(xiàn),也是智能電網(wǎng)變電技術(shù)的必然要求。
4 結(jié)語(yǔ)
在本研究當(dāng)中,筆者主要針對(duì)智能電網(wǎng)當(dāng)中的智能變電技術(shù)方面的相關(guān)問題作出了簡(jiǎn)要的分析。雖然在國(guó)際上,對(duì)于智能電網(wǎng)的理解和定義方面的問題還存在著不同的解釋,但是有一個(gè)共同的特點(diǎn),那就是都強(qiáng)調(diào)了電網(wǎng)智能性的特點(diǎn)。我國(guó)的智能電網(wǎng)將我國(guó)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)水平有機(jī)結(jié)合了起來(lái),我們有自己的發(fā)展方向,也有自己的發(fā)展基礎(chǔ)。目前,我國(guó)智能電網(wǎng)中的輸變電技術(shù)已經(jīng)涵蓋了很多方面的技術(shù),但是其關(guān)鍵技術(shù)還是一個(gè)有待解決的問題。所以,為了更好地促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,筆者認(rèn)為相關(guān)的工作人員還需要進(jìn)一步加大研究的力度。
參考文獻(xiàn)
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一、前言
智能電網(wǎng)是目前全球電力工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容,引領(lǐng)著電網(wǎng)的今后的發(fā)展方向,涉及從發(fā)電到用戶的整個(gè)能源轉(zhuǎn)換和輸送鏈,而智能電網(wǎng)的技術(shù)屬于新型的電力技術(shù),具備更安全、可靠的性能和經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)用于全球先進(jìn)國(guó)家的電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展中。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的智能電網(wǎng),能夠有效有效降低電力傳輸環(huán)節(jié)發(fā)生線損的風(fēng)險(xiǎn),維持電力運(yùn)行系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。本文主要對(duì)當(dāng)前智能電網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)的研究。
二、智能電網(wǎng)呈現(xiàn)出的基本功能特征
(一)自愈性特點(diǎn)
縱觀電力運(yùn)行的整個(gè)系統(tǒng),智能電網(wǎng)可以看做是屬于“自愈型”的電網(wǎng),這主要是由于其本身具備較高的“免疫”和“自愈”功能,為維持電力運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定以及電力供應(yīng)的安全性提供必要的技術(shù)保證,這也是智能電網(wǎng)重要的基本特征。這類型的電網(wǎng)能夠在系統(tǒng)運(yùn)行的全程實(shí)現(xiàn)對(duì)自我的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測(cè),確保對(duì)電力故障的發(fā)生時(shí)刻做到“防患于未然”[1]。假如查找到潛在問題以及故障時(shí),必須立即采取有效的處理對(duì)策,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)督和控制?!白杂浴钡墓δ芴攸c(diǎn)在維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定以及安全,確保電力行業(yè)電能提供的質(zhì)量保證具有積極的作用。
(二)兼容性特點(diǎn)
屬于智能電網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)能夠支持多種形式發(fā)電能源的聯(lián)合使用,滿足分布式的發(fā)電形式以及微電網(wǎng)運(yùn)行的并網(wǎng)要求,實(shí)現(xiàn)“即插即用”,具備較高的兼容性,能夠兼容不同類型的發(fā)電電源,和相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備裝置,以適應(yīng)電力用戶對(duì)多元化的電能需求。
(三)綠色環(huán)保性特點(diǎn)
智能電網(wǎng)具備綠色環(huán)保性的特點(diǎn)主要是體現(xiàn)在它能夠?qū)⒕嚯x較遠(yuǎn)地域的綠色能源連續(xù)性地輸送至電力負(fù)荷的中性,為本地的電力用戶提供更加優(yōu)質(zhì)和環(huán)保的能源選擇。根據(jù)不同輸送形式和性質(zhì),能夠?yàn)殡娏τ脩籼峁┏毕?、太?yáng)能等多樣化的綠色能源,以減少電力行業(yè)對(duì)客觀環(huán)境造成的危害。另外,這類型的電網(wǎng)還可將過多的綠色能源輸送至別的城市和地區(qū),以緩解國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)緊張的局面。
(四)交互性特點(diǎn)
智能型的電網(wǎng)又被作“交互式的電網(wǎng)”,這主要受其呈現(xiàn)出的交互性特點(diǎn)所影響,它能夠?qū)崿F(xiàn)不同電力用戶同供電企業(yè)兩者間的雙向溝通,為更加高效和便捷地提供電力提供了必要的技術(shù)條件[2]。處于這類型的電網(wǎng)中,供電企業(yè)能夠按照不同電力用戶的多樣化需求以及系統(tǒng)的負(fù)荷程度協(xié)調(diào)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。另外,電力企業(yè)能夠按照本企業(yè)具體的電力需求,對(duì)電能進(jìn)行有效的規(guī)劃與分配,降低高峰期對(duì)電力需要的內(nèi)部開支,以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
三、當(dāng)前智能電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的現(xiàn)狀分析
(一)發(fā)電及儲(chǔ)能
電能的產(chǎn)生離不開對(duì)各種能源的開發(fā)和生產(chǎn),在實(shí)現(xiàn)將能源系列轉(zhuǎn)化成電能的環(huán)節(jié)中,發(fā)電流程對(duì)外界環(huán)境構(gòu)成的危害是最為嚴(yán)重的,但是也正是該環(huán)節(jié)具備較廣的節(jié)能空間,這才為多樣化形式的電能連接至智能電網(wǎng)的重要原因。分布式的能源涵蓋發(fā)電與儲(chǔ)能兩大內(nèi)容,其中分布式的發(fā)電必須依賴的技術(shù)有風(fēng)力、潮汐能以及太陽(yáng)能等多種發(fā)電技術(shù);相應(yīng)的儲(chǔ)能裝置涵蓋機(jī)械裝置、超導(dǎo)材料以及蓄電池等儲(chǔ)能裝置[1-2]。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛地就是這類型得分布式電源,因?yàn)檫@類型的電源同電力負(fù)荷的中心位置較為接近,這樣能夠避免電網(wǎng)大范圍的擴(kuò)展,以保障供電的質(zhì)量和安全,有助于降低溫室氣體對(duì)地球的大氣環(huán)境的傷害程度。由于我國(guó)疆域遼闊,不同的地理?xiàng)l件呈現(xiàn)出明顯的位置差異,多數(shù)的風(fēng)能以及太陽(yáng)能聚集于西部地區(qū),并且呈現(xiàn)出分布較散的特點(diǎn),且發(fā)電質(zhì)量易受天氣條件的直接影響,想要實(shí)現(xiàn)順利接入電網(wǎng)需要面臨長(zhǎng)距離的建設(shè),這對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展是較大的挑戰(zhàn)。
(二)特高壓的輸電
特高壓交流輸電是指1000千伏及以上的交流輸電,具有輸電容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低、占地少等突出優(yōu)勢(shì),隨著電力系統(tǒng)與輸電規(guī)模的擴(kuò)大,世界高新科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,推動(dòng)了對(duì)特高壓輸電技術(shù)的研究[3]。針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的最早研究始于上個(gè)世紀(jì)六十年代,主要研究的內(nèi)容有如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力輸送和不同大范圍的電網(wǎng)互聯(lián)等,前蘇聯(lián)、美國(guó)以及日本等多個(gè)國(guó)家,先后開展了基礎(chǔ)性的理論研究、實(shí)用技術(shù)的實(shí)踐研究以及設(shè)備研制,獲得顯著性的研究成果,并制造出一系列的特高壓輸電的專門設(shè)備[2-3]。
(三)電力電子
隨著電力系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展的深入,要求更高的技術(shù)作為運(yùn)行支撐,而電子技術(shù)在電力各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用則是恰好適應(yīng)了電力系統(tǒng)發(fā)展對(duì)技術(shù)的需求。電力電子是新興應(yīng)用在電力領(lǐng)域的一項(xiàng)電子技術(shù),它主要是通過使用電力電子器件(如GTO及IGBT等)對(duì)電能進(jìn)行變換和控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的優(yōu)化[1-3]。
(四)智能調(diào)度
推進(jìn)智能電網(wǎng)的構(gòu)建與發(fā)展中,對(duì)智能調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)的構(gòu)建是十分必要的,該系統(tǒng)在整個(gè)電網(wǎng)構(gòu)建中起著關(guān)鍵性的作用。該系統(tǒng)是當(dāng)前運(yùn)行電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)中心的延伸,主要利用調(diào)度技術(shù)為支撐,以合力提高控制系統(tǒng)中心對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的控制能力,以及提升對(duì)電網(wǎng)各項(xiàng)資源的整合與分配能力,為實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的高效化、規(guī)范化管理和調(diào)度奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四、智能電網(wǎng)今后的發(fā)展方向
智能電網(wǎng)在今后的發(fā)展方向和趨勢(shì)大致呈現(xiàn)出以下幾點(diǎn):一是以MAS為前提條件的分布協(xié)調(diào)。以該項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)而構(gòu)建形成的Agnet系統(tǒng)擁有特殊的功能,能夠?yàn)闃?gòu)建超規(guī)模、光分布以及強(qiáng)適應(yīng)的綜合性系統(tǒng)指明新的研究方向,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同系統(tǒng)間的功能進(jìn)行操作與連接,以高效利用和保護(hù)各項(xiàng)電網(wǎng)資源。二是分布式的能源系統(tǒng),這涵蓋發(fā)電、儲(chǔ)能以及需求提供能源三大內(nèi)容,其中需求提供資源方面,主要是指該智能電網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶需求資源的快速集成,以備不同情況下對(duì)電能需求的協(xié)調(diào)配置,然而達(dá)成該功能必須以DSB市場(chǎng)多元化的功能、軟件以及技術(shù)作為支撐條件[2-3]。三是開發(fā)便捷仿真決策的技術(shù),為智能電網(wǎng)的運(yùn)行、決策和調(diào)度等方面提供必要的信息支持。四是綜合決策的運(yùn)行系統(tǒng),主要為從大量繁雜信息中快捷地獲得能夠支撐決策的數(shù)據(jù),為做出科學(xué)的綜合性決策提供依據(jù)。
五、結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)步入轉(zhuǎn)型的新時(shí)期,電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展也需要相應(yīng)地提高到新的高度,為了加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠,必須依賴于推進(jìn)智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用以及提高應(yīng)用的層次和水平。針對(duì)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)更好更快的發(fā)展,智能電網(wǎng)多樣化的技術(shù)為此奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ),為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)提供了更大的可能性。
參考文獻(xiàn)
1引言
在新的社會(huì)環(huán)境下,電網(wǎng)的運(yùn)行面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),在網(wǎng)絡(luò)的促進(jìn)下,智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。在新能源的運(yùn)用成為主流的今天,智能電網(wǎng)很好地解決了傳統(tǒng)電網(wǎng)耗能嚴(yán)重的問題。智能電網(wǎng)可謂是新世紀(jì)的一項(xiàng)重要的科技創(chuàng)新。
2智能電網(wǎng)建設(shè)
2.1智能電網(wǎng)的本質(zhì)
智能電網(wǎng)的建設(shè)普遍以原有的物理電網(wǎng)為建設(shè)基礎(chǔ),打好底子,再輔以“計(jì)算機(jī)技術(shù)”“信息技術(shù)”“傳感技術(shù)”等對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行聯(lián)通,從而建立起結(jié)構(gòu)優(yōu)化的智能電網(wǎng)系統(tǒng)[1]。智能電網(wǎng)的建設(shè),對(duì)電網(wǎng)運(yùn)作輸送的電量及電能質(zhì)量等都能有所保障,對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)作的安全性、可靠性更是功不可沒。
2.2智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)
智能電網(wǎng)擁有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患,并將故障進(jìn)行隔離,從而將故障控制在最小范圍,隨后在較短時(shí)間內(nèi)通過自我修復(fù)處理故障,使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)作。智能電網(wǎng)運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù),將原有的系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化,在運(yùn)行中,有效提高了電網(wǎng)的工作效率,并降低了運(yùn)營(yíng)成本。
2.3我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)
我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)主要由國(guó)家電網(wǎng)公司主持進(jìn)行,以建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”為口號(hào),聯(lián)合各級(jí)電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展,建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)的、數(shù)字化、全自動(dòng)化、人機(jī)交互的高科技堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),從而從基礎(chǔ)上改變現(xiàn)有的電網(wǎng)供電系統(tǒng)存在的問題,為社會(huì)的發(fā)展需要,以及居民用戶等提供優(yōu)質(zhì)、高效并且節(jié)能的電力資源。智能電網(wǎng)整體規(guī)劃如圖1所示。
3智能電網(wǎng)建設(shè)與電力市場(chǎng)的關(guān)系
3.1智能電網(wǎng)建設(shè)增加電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性
智能電網(wǎng)運(yùn)用了新的電力技術(shù),彌補(bǔ)了現(xiàn)有電網(wǎng)技術(shù)的漏洞,對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)作運(yùn)行能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)督,從而減少設(shè)備的故障機(jī)率,也就降低了效能損失。因此,智能電網(wǎng)的應(yīng)用對(duì)電力市場(chǎng)的發(fā)展是一種強(qiáng)有力的支撐,對(duì)電力市場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的作用。同時(shí),智能電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)當(dāng)下電力市場(chǎng)的革新也起到了一定的推動(dòng)作用,促進(jìn)了我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展[2]。
3.2智能電網(wǎng)建設(shè)提高電力市場(chǎng)改革效益
通過智能電網(wǎng)信息的實(shí)時(shí)傳遞,能及時(shí)地反饋給電力市場(chǎng)中的各方,對(duì)維護(hù)市場(chǎng)各方的利益有著積極的作用。智能電網(wǎng)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)內(nèi)用電量的“峰、平、谷”各個(gè)時(shí)期,電量控制更加便捷,從而合理安排各時(shí)段的用電量。智能電網(wǎng)利用新型可再生資源進(jìn)行發(fā)電,在電能傳輸方面又能降低能耗,因此,在環(huán)保節(jié)能方面智能電網(wǎng)更勝一籌,從長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的角度上看,智能電網(wǎng)的建設(shè)對(duì)電力市場(chǎng)的改革存在積極的作用[2]。
3.3智能電網(wǎng)建設(shè)增進(jìn)電力市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
智能電網(wǎng)的建設(shè)改變了傳統(tǒng)電力行業(yè)的模式,同時(shí)也集合了不同的行業(yè)。智能電網(wǎng)的建設(shè)是需要各方的積極參與的,智能電網(wǎng)集合了“計(jì)算機(jī)技術(shù)”“信息技術(shù)”“新型設(shè)備”等,不論技術(shù)方面,還是電網(wǎng)所用的設(shè)施設(shè)備,都需要其他行業(yè)的支持,使電力市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈逐漸向其他方向延伸和拓展。智能電網(wǎng)的建設(shè),使電網(wǎng)內(nèi)的電能從輸送到入戶,形成了高效快捷的產(chǎn)業(yè)鏈。鏈條上整合了“互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)”“新能源產(chǎn)業(yè)”“家電業(yè)”“交通運(yùn)輸業(yè)”等行業(yè),使電力市場(chǎng)在縱深上進(jìn)行發(fā)展,促進(jìn)了智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程,促進(jìn)電力市場(chǎng)逐步走向市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)化。
3.4智能電網(wǎng)建設(shè)為電力市場(chǎng)帶來(lái)發(fā)展新方向
智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)是“低碳、環(huán)?!?,改變了傳統(tǒng)的電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)路子,在原本只追求經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展道路上,增加了對(duì)環(huán)保效益的追求。今后的電力市場(chǎng)將向綠色環(huán)保方面逐步轉(zhuǎn)變,不斷向建設(shè)綠色的電力市場(chǎng)方向發(fā)展。
4我國(guó)電力市場(chǎng)的發(fā)展方向
我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)在主持進(jìn)行電力行業(yè)改革工作時(shí),根據(jù)我國(guó)的基本國(guó)情,以建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”為口號(hào),聯(lián)合各級(jí)電網(wǎng)協(xié)同發(fā)展,建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)的、數(shù)字化、全自動(dòng)化、人機(jī)交互的高科技堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),從而從基礎(chǔ)上改變現(xiàn)有的電網(wǎng)供電系統(tǒng)存在的問題,為社會(huì)發(fā)展的需要,以及居民用戶等提供優(yōu)質(zhì)、高效并且節(jié)能的電力資源。具體來(lái)說,我國(guó)電力市場(chǎng)的發(fā)展方向包括以下幾點(diǎn):(1)通過智能電網(wǎng)的建設(shè),完成提高電網(wǎng)運(yùn)作效率和傳輸能力的任務(wù),增加電網(wǎng)運(yùn)作的安全性和可靠性;(2)不斷完善電網(wǎng)的設(shè)施設(shè)備,提升電能源的利用率,使電網(wǎng)在運(yùn)作過程中保持穩(wěn)定高效的狀態(tài),增加經(jīng)濟(jì)效益;(3)對(duì)于新能源的開發(fā)力度要進(jìn)一步加大,整合新能源資源,盡一切可能高效地運(yùn)用新能源進(jìn)行電力生產(chǎn),逐步形成綠色環(huán)保的新型電力市場(chǎng)。
5結(jié)語(yǔ)
電力市場(chǎng)始于傳統(tǒng)的電力行業(yè),智能電網(wǎng)的產(chǎn)生為電力市場(chǎng)注入了新鮮血液,隨著智能電網(wǎng)的普及應(yīng)用,電力市場(chǎng)也逐步走向市場(chǎng)化,電力市場(chǎng)的改革隨之穩(wěn)步向前。電力行業(yè)有其固有的自身特點(diǎn),依靠這些特點(diǎn),在今后的發(fā)展中與智能電網(wǎng)逐步融合,二者必將相互促進(jìn),共同發(fā)展,共同為電力行業(yè)帶來(lái)新的氣象。
作者:張宏宇 單位:國(guó)網(wǎng)吉林大安供電有限公司
引言
所謂電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),具體來(lái)講即是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng),其作用是直接為電網(wǎng)運(yùn)行服務(wù);在電網(wǎng)的安全運(yùn)行中,該系統(tǒng)發(fā)揮著支柱性的作用。隨著電網(wǎng)改革的不斷深化和高新科技不斷被引入到電網(wǎng)中,電網(wǎng)的運(yùn)行管理也在發(fā)生著翻天覆地的變化。研究分析電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化,把握其正確的發(fā)展方向?qū)τ陔娋W(wǎng)的發(fā)展來(lái)說有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1、電力調(diào)度自動(dòng)化的功能介紹
在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通訊技術(shù)等都得到了應(yīng)用。其完成的主要功能包括:采集數(shù)據(jù)、處理信息、實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算、完成遙控、處理報(bào)警事項(xiàng)、實(shí)施安全管理和數(shù)據(jù)庫(kù)以及歷史庫(kù)管理、實(shí)現(xiàn)報(bào)表的生產(chǎn)和打印、實(shí)現(xiàn)對(duì)畫面的編輯和顯示等等[1]。對(duì)于重要的節(jié)能點(diǎn),該系統(tǒng)采用的是雙機(jī)熱備用,以此來(lái)提高整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性。當(dāng)系統(tǒng)中的一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),之前保存在該服務(wù)器上的全部數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)進(jìn)入到另一臺(tái)服務(wù)器上,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,權(quán)限管理功能十分健全。對(duì)于本系統(tǒng)的故障能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)快速的切除,并且在故障切除過程中系統(tǒng)其它正常節(jié)點(diǎn)的工作不會(huì)受到影響。在監(jiān)控管理系統(tǒng)中,最為核心的部分是調(diào)度主站;調(diào)度主站能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視和控制,對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析,并且對(duì)變電站中的RTU進(jìn)行協(xié)調(diào),保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。
2、常見的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)
2.1 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用的是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)所有二次設(shè)備的統(tǒng)籌運(yùn)行管理。就目前來(lái)看,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)將電子技術(shù)、通信技術(shù)以及信息處理技術(shù)等結(jié)合起來(lái);在過去,變電站系統(tǒng)的管理范圍和內(nèi)容主要是繼電保護(hù)、控制以及測(cè)量等,如今,其功能還包括有:對(duì)故障的錄波、相應(yīng)的裝置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化等。變電站得到了創(chuàng)新和升級(jí),對(duì)運(yùn)行狀況的管理更加靈活;二次設(shè)備的接線方式變得更加簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本得到了降低[2]。
2.2 220kV綜合變電站自動(dòng)化系統(tǒng)
目前,我國(guó)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)包括兩大部分:站控層和間隔層。其中,前者是整個(gè)變電站的控制中心,同時(shí)也是管理中心,組成部分包括:主機(jī)、操作員站、遠(yuǎn)動(dòng)裝置以及繼電保護(hù)工作的相關(guān)設(shè)備等;這些部分相互作用和合作最終實(shí)現(xiàn)了變電站的控制以及調(diào)度。后者屬于直接的控制層,其組成部分包括:測(cè)控裝置、繼電保護(hù)裝置以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[3]。
2.3 縣級(jí)電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)
在我國(guó)的縣級(jí)電力調(diào)度自動(dòng)化中,主站系統(tǒng)的主要功能是:數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制,它對(duì)各變電站和電廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理,通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀況的判定。其次,在數(shù)據(jù)的處理上,縣級(jí)電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)主要是處理遙信、遙測(cè)以及電度量等相關(guān)信息和數(shù)據(jù);同時(shí)在發(fā)生各類事件時(shí),該系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)的記錄和整理。當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)異常情況時(shí),該系統(tǒng)主站會(huì)將相關(guān)情況及時(shí)的匯報(bào)給相關(guān)單位。再次,對(duì)于遠(yuǎn)方控制和操作來(lái)說,該系統(tǒng)主站可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控和操作,保證電網(wǎng)的安全。另外,該系統(tǒng)還具有畫面生成、編輯以及顯示等功能。隨著電力系統(tǒng)中各設(shè)備的不斷發(fā)展,調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)功能也應(yīng)該得到不斷豐富。
3、電力調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展方向
對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展方向進(jìn)行研究,主要有以下幾個(gè)方面:1)模塊化和分布式發(fā)展。在電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中,模塊化以及分布式是最為重要的兩個(gè)指導(dǎo)思想。在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中,組件技術(shù)是基礎(chǔ),它在實(shí)現(xiàn)分布式體系結(jié)構(gòu)中具有重要作用;2)面向?qū)ο蠹夹g(shù)。對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的獲取是電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的本質(zhì)目的。在解決這一問題中,面向?qū)ο蠹夹g(shù)具有重要作用,但是在實(shí)現(xiàn)上具有一定難度;3)綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。在電力調(diào)度自動(dòng)化的未來(lái)發(fā)展中,要盡可能的全面建立調(diào)度數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),將調(diào)度的綜合管理水平提到新的高度,不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行,要避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰事件,保證不發(fā)生大面積停電事故;要建立和完善電氣事故的處理體系,將事故停電的時(shí)間降到最低;4)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化值守。在未來(lái),要建立無(wú)人值班綜合監(jiān)控系統(tǒng),它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),對(duì)其安全性進(jìn)行分析,對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),預(yù)測(cè)其負(fù)荷等。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障將會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào),調(diào)度人員也會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)事故進(jìn)行處理,從而將故障引起的損失降到最低;5)智能化發(fā)展。在未來(lái)的電力系統(tǒng)中,智能化是必然的發(fā)展方向。就智能調(diào)度來(lái)說,它采用的是調(diào)度數(shù)據(jù)集成技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息的及時(shí)有效的獲取,并且對(duì)電網(wǎng)實(shí)施監(jiān)測(cè)和優(yōu)化;同時(shí),在預(yù)警以及預(yù)防上能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制,對(duì)故障實(shí)現(xiàn)智能化的判斷以及智能化的恢復(fù),這種智能作用使電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)了全面、精細(xì)和最優(yōu)化。6)可視化發(fā)展。計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展,使得電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化也朝著可視化的方向發(fā)展。在離線信息的表達(dá)中,傳統(tǒng)的方法是采用數(shù)字、文字以及表格等方式進(jìn)行的;但在可視化技術(shù)中,則是運(yùn)用先進(jìn)的圖形技術(shù)和顯示技術(shù),它們能夠?qū)崿F(xiàn)圖形信息的直觀表達(dá),調(diào)度人員能夠更加方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控,對(duì)各類故障的判別也會(huì)更加準(zhǔn)確,在措施的采取上更加科學(xué)合理。
4、結(jié)束語(yǔ)
隨著電力系統(tǒng)的不斷市場(chǎng)化,對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提出了更高的要求,如:要求其能夠進(jìn)行信息上報(bào)以及信息查詢等。為順應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展,調(diào)度自動(dòng)化也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。本文針對(duì)電力調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展方向進(jìn)行探討,首先介紹了電力系統(tǒng)調(diào)度的主要功能,對(duì)常見的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了介紹,依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)其發(fā)展方向進(jìn)行了展望,以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
[1]吳昊琛.探究電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2009,(16).
[2]王諍.電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2008,(5).
智能電網(wǎng)在我國(guó)應(yīng)用廣泛,規(guī)模和數(shù)量已經(jīng)增加了很多,是電力系統(tǒng)中最重要的防御方式,因此在繼電保護(hù)技術(shù)方面有了更好的技術(shù)需要。繼電保護(hù)技術(shù)就是為了保護(hù)國(guó)家電網(wǎng),和優(yōu)化電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能。在為了智能電網(wǎng)快速發(fā)展的同時(shí)還要不斷深入研究繼電保護(hù)系統(tǒng),保證智能電網(wǎng)可以更加安全有效的運(yùn)行下去。
1 我國(guó)智能電網(wǎng)的具體含義以及特點(diǎn)
智能電網(wǎng)簡(jiǎn)單的說就是將電網(wǎng)智能化,我國(guó)建設(shè)的智能電網(wǎng)大多是采用的都是電網(wǎng)的網(wǎng)架,通過對(duì)各級(jí)電網(wǎng)共同協(xié)調(diào)發(fā)展下去。目前,將信息技術(shù)、高科技通信技術(shù)納入到智能電網(wǎng)的應(yīng)用中,從而形成一個(gè)自動(dòng)化和互動(dòng)性的統(tǒng)一系統(tǒng)。智能電網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)中使用,目的就是在電網(wǎng)出現(xiàn)事故或者問題的時(shí)候能在最短時(shí)間內(nèi)回復(fù)電力的正常供應(yīng),同時(shí)將電力故障造成的不良影響以及后果降到最低,減少造成的損失。智能電網(wǎng)的特點(diǎn)主要為,可以快速的輸送電力,供電能力更加安全以及可靠,有效的減少了能源的消耗和浪費(fèi),減少污染物的排放量,環(huán)境因此而得到了有效的保護(hù),提高了國(guó)家電力的經(jīng)濟(jì)效益。智能電網(wǎng)的運(yùn)行平臺(tái)更加智能化,更加靈活的對(duì)用戶進(jìn)行調(diào)整,方便用戶的接入以及退出,可以將用戶信息、電源以及電網(wǎng)的所有信息共享,幫助信息公開化更加透明化。
2 智能電網(wǎng)中應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)
保護(hù)電力網(wǎng)以及保護(hù)有關(guān)設(shè)備以及檢測(cè)等技術(shù)屬于繼電保護(hù)的功能,目前,我國(guó)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)不斷智能化的快速發(fā)展,智能電網(wǎng)和有關(guān)的先進(jìn)技術(shù)不斷應(yīng)用起來(lái),將傳統(tǒng)的電力網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用狀態(tài)完全改變,讓智能電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)能夠更加長(zhǎng)久的發(fā)展下去。智能電網(wǎng)中使用新型技術(shù),對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)速度以及安全方面都有很大的提高。
2.1 傳統(tǒng)電網(wǎng)中繼電保護(hù)的具體組成方式
傳統(tǒng)使用的電網(wǎng)中,繼電保護(hù)的電源點(diǎn)電流流向都是一定的,按照一定的順序,從中輸出的主要電氣量有三相電流中的電流與電壓。只有正確的檢測(cè)電氣量,并對(duì)其進(jìn)行評(píng)判才能發(fā)揮出繼電保護(hù)的主要功能和作用。從而可以降低由于操作上的問題導(dǎo)致有關(guān)方面的功能不能正常的實(shí)現(xiàn)。
2.2 構(gòu)成智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)升級(jí)
交互式與分布式這兩種方式是智能電網(wǎng)的主要發(fā)電方式,因此增大了繼電保護(hù)對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)。在信息化技術(shù)以及通信技術(shù)的快速發(fā)展和推動(dòng)之下,智能電網(wǎng)中采用數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)成為了新的發(fā)展方向,因此要對(duì)新的繼電原來(lái)進(jìn)行保護(hù)和挖掘。智能電網(wǎng)中引進(jìn)了傳感器設(shè)備,可以讓電力系統(tǒng)在發(fā)電和供電時(shí)都采用實(shí)時(shí)監(jiān)控,將設(shè)備在運(yùn)行期間的的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整合再做分析,對(duì)其中缺陷和漏洞的地方做到即時(shí)的修補(bǔ)。
智能電網(wǎng)在一定周期內(nèi)要進(jìn)行升級(jí),由于目前數(shù)字化以及網(wǎng)絡(luò)化的快速普及。數(shù)字化傳感器的主要功能為將繼電保護(hù)的整體性快速提高,將原來(lái)的輔助功能不斷簡(jiǎn)化,讓電氣量信息在傳輸?shù)倪^程中更加真實(shí),對(duì)繼電設(shè)備的裝置也進(jìn)行有效的保護(hù),更加完善。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展并帶動(dòng)傳統(tǒng)電路系統(tǒng)不斷的現(xiàn)代化,因此采用的繼電保護(hù)在獲得信息方面也采用了數(shù)字化 以及信息化的方式進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站內(nèi)部所有信息可以共享,將繼電保護(hù)裝置更加簡(jiǎn)單化,也是未來(lái)智能電網(wǎng)的發(fā)展方向,其中有很多技術(shù)值得研究。
2.3 智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)的主要原理
設(shè)備在運(yùn)行中,正在發(fā)電、輸入輸出電力、對(duì)用戶進(jìn)行供電和配電等多種運(yùn)行環(huán)節(jié),在智能電網(wǎng)運(yùn)行中使用傳感器對(duì)其做更加高效的控制和管理,獲得更多信息再將所有信息整個(gè)起來(lái)進(jìn)行分析,讓智能電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)更好的起到保護(hù)作用。 智能電網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)中,繼電保護(hù)啊是對(duì)功能上的保護(hù),同時(shí)也能夠保護(hù)傳感器可以按照正確的方式開始運(yùn)行,在運(yùn)行中的信息以及設(shè)備的信息都做到有效保護(hù)作用。這些都需要資源的準(zhǔn)確性才能讓信息共享,一旦保護(hù)設(shè)施出現(xiàn)問題,在不需要人工進(jìn)行維修的情況下可以通過系統(tǒng)讓其恢復(fù)正常,降低了由于大面積出現(xiàn)故障對(duì)企業(yè)和人民造成麻煩,讓智能供電系統(tǒng)在運(yùn)行中具有穩(wěn)定性以及有效性。
3 未來(lái)智能電網(wǎng)中采用繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向
目前,我國(guó)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)不斷的走向自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化以及自動(dòng)化,因此對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)量和控制的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)一體化。
3.1 繼電保護(hù)技術(shù)向智能化的發(fā)展和應(yīng)用
智能電網(wǎng)在實(shí)施中,大多數(shù)主要采用遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,電力作為基礎(chǔ)的情況下降智能化的方式更好的進(jìn)行應(yīng)用。非線性中存在的弊端可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用人工神經(jīng)的方式對(duì)設(shè)備實(shí)施保護(hù),并對(duì)其中的故障進(jìn)行判斷,電力系統(tǒng)中使用繼電保護(hù)有了很大的效果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法將出現(xiàn)故障的所有信息做了全面的分析,采用最科學(xué)的方式找到故障的地方,并對(duì)其進(jìn)行解決,效率高,速度快。
3.2 繼電保護(hù)中綜合性的自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)備
現(xiàn)代科技帶動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,繼電保護(hù)被當(dāng)做為一種功能種類多的計(jì)算機(jī)裝置設(shè)備,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的智能終端進(jìn)行指導(dǎo)。從互聯(lián)網(wǎng)上通過繼電保護(hù)裝置得到電力系統(tǒng)中出現(xiàn)問題和故障的信息以及最新數(shù)據(jù),再將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心。目前,智能電網(wǎng)的電力系統(tǒng)也在不斷的完善,走向綜合性的自動(dòng)發(fā)展方向,實(shí)現(xiàn)了變電站中的多項(xiàng)功能,讓電力系統(tǒng)可以更加健康的發(fā)展下去。
3.3 繼電保護(hù)技術(shù)使用范圍擴(kuò)大
人們生活水平不斷提高,生產(chǎn)和生活中都會(huì)電有很大的需求,因此電網(wǎng)的電壓等級(jí)也提高了很多。更多的是要求在高壓下輸入電力,一旦供電的穩(wěn)定性比較差就會(huì)造成出現(xiàn)故障和問題的幾率比較高。由此可見,智能電網(wǎng)想要得到發(fā)展必須提高信息技術(shù)和通信技術(shù),采用廣域測(cè)量的技術(shù)作為電力系統(tǒng)中的核心技術(shù),可以輸送電力并對(duì)電力進(jìn)行保護(hù),讓系統(tǒng)的自動(dòng)化性能得到提高,降低出現(xiàn)故障率,讓電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定和安全。
4 繼電保護(hù)以及維修工作人員的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)技術(shù)
繼電保護(hù)技術(shù)的目的就是為了防智能電網(wǎng)更加穩(wěn)定安全的運(yùn)行,人們正常生活,企業(yè)正常生產(chǎn)都離不開電力系統(tǒng),因此工作人員有很大的責(zé)任,因此在此工作人員的業(yè)務(wù)水平要不斷提高。對(duì)維修和保障安全的工作人員按照一定的時(shí)間開展技術(shù)培訓(xùn)工作,做一些關(guān)于電力設(shè)備方面的知識(shí)競(jìng)賽,儲(chǔ)備更多的人才。制定工作人員的考核標(biāo)準(zhǔn),提高個(gè)人素質(zhì),上崗之前進(jìn)行培訓(xùn)工作,建立起一批高素質(zhì)高技能的綜合性素質(zhì)人才隊(duì)伍,讓繼電保住技術(shù)得到發(fā)展。
5 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)的現(xiàn)狀為,智能電網(wǎng)還在建設(shè)和發(fā)展的階段,信息技術(shù)的發(fā)展和通訊技術(shù)的提高已經(jīng)在電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)中體現(xiàn),對(duì)繼電保護(hù)裝置的功能也有更高的要求,能夠不斷的成為自動(dòng)化、數(shù)字化以及自動(dòng)化的方向發(fā)展。因此,需要工作人員在工作的同時(shí)再總結(jié)和積累一些經(jīng)驗(yàn),對(duì)自身的專業(yè)知識(shí)加強(qiáng),提高個(gè)人素質(zhì),對(duì)新技術(shù)的學(xué)習(xí)能力強(qiáng),工作人員對(duì)繼電保護(hù)在工作時(shí)的重要性要有一個(gè)更加深入的認(rèn)識(shí),讓智能電網(wǎng)可以更加安全,效率更快,同時(shí)穩(wěn)定性高,可靠性不斷增強(qiáng)。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào):F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)17-0004-01
電網(wǎng)是關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和公用事業(yè)。隨著市場(chǎng)化改革推進(jìn),現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)迎來(lái)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的關(guān)鍵期。人們開始提出一種新的現(xiàn)代化電網(wǎng),這種電網(wǎng)需要更加適應(yīng)多種能源類型的發(fā)電方式以及高度市場(chǎng)化的電力交易。這就是現(xiàn)在研究很熱的“智能電網(wǎng)”,智能電網(wǎng)將成為我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。
本文通過描述智能電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)其概念及特征進(jìn)行了具體說明,同時(shí)研究分析了智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)我國(guó)智能電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展前景做出了展望。
1 智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 國(guó)外發(fā)展情況
美國(guó)的電力科學(xué)研究院于2001年開始研究智能電網(wǎng);2003年美國(guó)能源部“電網(wǎng)2030計(jì)劃”,致力于電網(wǎng)現(xiàn)代化建設(shè);2007年頒布《新能源法案》,美國(guó)電力企業(yè)積極展開試點(diǎn)研究。2009年奧巴馬提出了智能電網(wǎng)計(jì)劃重點(diǎn),通過對(duì)現(xiàn)行電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代,以提高能源的利用效率。
歐洲在2005年成立了“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇”,并《歐洲未來(lái)電網(wǎng)的遠(yuǎn)景和策略》等報(bào)告,對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展引起重視。歐洲的智能電網(wǎng)建設(shè)更加關(guān)注電網(wǎng)運(yùn)行、可再生能源的接入,以及對(duì)需求側(cè)的影響等研究。
日本高度重視電網(wǎng)的通信功能,東京電力公司的電網(wǎng)則被認(rèn)為是世界上唯一接近智能電網(wǎng)的系統(tǒng)。日本主要傾向于微型電網(wǎng)研究與智能電網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合。
1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況
我國(guó)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓建設(shè)為基礎(chǔ)的。2000年,我國(guó)開始進(jìn)行變電站綜合自動(dòng)化方面的改造,2008年,國(guó)家電網(wǎng)公司在特高壓國(guó)際大會(huì)上,公布了分三個(gè)階段推動(dòng)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè):第一階段規(guī)劃試點(diǎn)(2009年-2010年),重點(diǎn)開展智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃工作,進(jìn)行設(shè)備研制關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),以及各環(huán)節(jié)試點(diǎn)工作;第二階段全面建設(shè)(2011年-2015年),加快建設(shè)特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng),裝備和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用;第三階段引領(lǐng)提升(2016年-2020年),全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng),裝備和技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
2 智能電網(wǎng)的概念及特征
2.1 智能電網(wǎng)的概念
國(guó)家電網(wǎng)公司提出的智能電網(wǎng)概念最具代表性:堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ),以通信信息平臺(tái)為支撐,具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征,包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié),覆蓋所有電壓等級(jí),實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)。
2.2 智能電網(wǎng)的基本特征
1)安全可靠。在電網(wǎng)自身發(fā)生故障或人為破壞時(shí)、在非正常自然氣候條件下電網(wǎng)仍能安全運(yùn)行;具有抵御計(jì)算機(jī)病毒入侵、保障信息安全的能力。
2)自治自愈。具有在線實(shí)時(shí)的安全分析和評(píng)估能力,強(qiáng)大的預(yù)警控制能力,系統(tǒng)自動(dòng)故障診斷和自我恢復(fù)的能力。
3)優(yōu)化管理。采用高科技手段實(shí)現(xiàn)設(shè)備優(yōu)化管理,延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行壽命,提高資源的利用效率;降低投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本。
4)經(jīng)濟(jì)高效。實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置,降低電網(wǎng)損耗,提高電力設(shè)備利用效率,使電網(wǎng)運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)和高效。
5)友好互動(dòng)。鼓勵(lì)用戶參與電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理,實(shí)現(xiàn)與用戶的高效互動(dòng),滿足用戶多樣化的電力需求并提供增值服務(wù),實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)功能。
3 智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
3.1 堅(jiān)強(qiáng)靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、互聯(lián)大電網(wǎng)的形成,對(duì)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求也相應(yīng)地提高了。系統(tǒng)在經(jīng)歷故障時(shí),需把故障影響局限在最小范圍內(nèi),并迅速恢復(fù)供電。只有靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)才能應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)害性事件對(duì)電網(wǎng)安全的影響。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)集成的通信系統(tǒng)
智能電網(wǎng)的通信系統(tǒng)將集成各種通信技術(shù),采用開放式的通信網(wǎng)架,具有高速、集成、兼容、雙向的特質(zhì),可以動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)時(shí)信息與功率交互,使智能電網(wǎng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的能力。
3.3 先進(jìn)的電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)
電網(wǎng)一次設(shè)備主要包括電源和儲(chǔ)能技術(shù)、輸配電技術(shù)、電力電子技術(shù)、高效能源材料技術(shù)4大類。具體包括高壓、特高壓直流輸電和靈活交流輸電技術(shù)等,是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的物理
基礎(chǔ)。
3.4 先進(jìn)的控制技術(shù)
先進(jìn)的控制方法用于智能電網(wǎng)中分析、診斷和預(yù)測(cè)系統(tǒng)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)。包括集中控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、分布控制系統(tǒng)的自適應(yīng)、事件啟動(dòng)的快速仿真、故障隔離的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等。
3.5 先進(jìn)的決策輔助系統(tǒng)
決策支持系統(tǒng)可識(shí)別和確定電網(wǎng)中的實(shí)時(shí)問題及發(fā)展趨勢(shì),然后運(yùn)用知識(shí)庫(kù)和科學(xué)推理方法進(jìn)行分析,以提出解決問題和決策支持的方案??捎糜谛枨髠?cè)管理系統(tǒng)和用戶的需求響應(yīng)。
4 未來(lái)智能電網(wǎng)的發(fā)展前景
未來(lái)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)有以下幾個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。
1)提高電網(wǎng)輸送效率,保障供電安全可靠性,打造堅(jiān)強(qiáng)可靠電網(wǎng)。
2)提高資源利用效率,提高電網(wǎng)運(yùn)行輸送能力,打造經(jīng)濟(jì)高效電網(wǎng)。
3)合理配置我國(guó)能源結(jié)構(gòu),促進(jìn)可再生能源的發(fā)展與利用,打造綠色環(huán)保電網(wǎng)。
4)促進(jìn)電網(wǎng)與用戶交互運(yùn)行,打造靈活互動(dòng)電網(wǎng)。
5)實(shí)現(xiàn)信息透明同享,打造開放友好電網(wǎng)。
5 結(jié)束語(yǔ)
智能電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)和技術(shù)在電力能源上發(fā)展的必然趨勢(shì),也是現(xiàn)在世界能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。中國(guó)特色的智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程,開展智能電網(wǎng)的研究和應(yīng)用對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。
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1、超導(dǎo)電力技術(shù)簡(jiǎn)介
工業(yè)界對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化非常重視。可以認(rèn)為:超導(dǎo)電力技術(shù)將是21世紀(jì)具有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略意義的一種高新技術(shù)。我國(guó)一直重視超導(dǎo)技術(shù)的研究,超導(dǎo)電力技術(shù)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域、多工業(yè)背景,其研究?jī)?nèi)容紛繁復(fù)雜。超導(dǎo)電力技術(shù)的應(yīng)用,包括輸電電纜、限流器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)等在內(nèi)的一系列高溫超導(dǎo)產(chǎn)品,對(duì)提高電網(wǎng)容量、電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性具有重要意義,將給電力技術(shù)的發(fā)展、智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
2、超導(dǎo)技術(shù)在未來(lái)智能電網(wǎng)的應(yīng)用
2.1提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性
智能電網(wǎng)所具有的自治和自愈能力從根本上保證大電網(wǎng)的運(yùn)行的安全穩(wěn)定性,未來(lái)智能電網(wǎng)的能量流動(dòng)的雙向性,決定了必須有新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用以緩和甚至消除電力系統(tǒng)擾動(dòng)所造成的影響,以適應(yīng)未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的要求。與現(xiàn)有大電網(wǎng)穩(wěn)定裝置(如電氣制動(dòng)等)相比,有響應(yīng)速度快、過剩能量能回收等優(yōu)點(diǎn),能適應(yīng)智能電網(wǎng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的要求,提升了電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。為了降低短路電流,目前方法不管是從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還是從運(yùn)行方式上或者在電氣設(shè)備方面考慮,費(fèi)用均非常高,容易導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定:超導(dǎo)故障限流器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的限制短路電流的新技術(shù)裝備,超導(dǎo)故障限流器,利用超導(dǎo)體的超導(dǎo),常態(tài)轉(zhuǎn)變特性.由零電阻迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦柚担瑥亩_(dá)到降低系統(tǒng)的短路電流的目的。
2.2提高電力系統(tǒng)小于擾穩(wěn)定性
我國(guó)未來(lái)智能電網(wǎng)雖然有可再生能源的加入,但仍然遵循著大電網(wǎng)、大機(jī)組的發(fā)展發(fā)向,遠(yuǎn)距離大容量輸送電能不可避免,降低了系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)安全性。如果在輸電系統(tǒng)中,能對(duì)功率越限部分進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,在功率過高時(shí)吸收功率,在功率過低時(shí)釋放功率,以平穩(wěn)聯(lián)絡(luò)線功率,則能有效提高系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性。但是在特高壓中,特別是傳輸大容量電能的電纜,在設(shè)計(jì)和制造上存在很多技術(shù)上的難點(diǎn),對(duì)絕緣和對(duì)空間使用有很苛刻的要求。
2.3提升電網(wǎng)的抗打擊能力
智能電網(wǎng)的防御能力是指電網(wǎng)抵御外部破壞的能力,其目的是電網(wǎng)在遭受一系列的外部打擊后,仍能維持穩(wěn)定運(yùn)行并向關(guān)鍵負(fù)荷穩(wěn)定地輸送電力。超導(dǎo)電纜技術(shù)可以在比常規(guī)電纜較低的運(yùn)行電壓下將巨大的電能利用超導(dǎo)電纜傳輸而進(jìn)入城市負(fù)荷中心。超導(dǎo)儲(chǔ)能能量備用技術(shù)和超導(dǎo)電纜大容量能量輸送技術(shù)均能有效增強(qiáng)智能電網(wǎng)的防御能力,對(duì)于應(yīng)付極端情況有積極的應(yīng)用前景。
2.4對(duì)可再生能源的包容性
可再生能源是未來(lái)電力能源的重要組成部分,要使這種能源得到充分有效的利用,必須采用新的技術(shù)措施改善其品質(zhì)并使其能更為有效地與大電網(wǎng)聯(lián)結(jié),能與其它能源系統(tǒng)互動(dòng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綜合優(yōu)化平衡,提高能源系統(tǒng)的總體效率。智能電網(wǎng)所具有的兼容性是指電力系統(tǒng)能夠開放性地兼容各種類型能源的能力,也正是契合了可再生能源的發(fā)展要求。
2.5提升電網(wǎng)的電能質(zhì)量
在信息化社會(huì),電網(wǎng)電壓和頻率的波動(dòng)會(huì)帶來(lái)信息系統(tǒng)發(fā)生故障的嚴(yán)重后果,同時(shí)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生致命的影響。智能電網(wǎng)所具有的優(yōu)質(zhì)和友好性能力,是指電網(wǎng)與需求側(cè)、發(fā)電商、環(huán)境和諧相處的能力,也是電網(wǎng)能充分滿足負(fù)荷側(cè)的要求,對(duì)于大功率遠(yuǎn)距離輸變電系統(tǒng),可以通過大型超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置提升電網(wǎng)電能質(zhì)量。超導(dǎo)儲(chǔ)能可以瞬時(shí)吸收和釋放能量,避免頻率的波動(dòng);同時(shí)超導(dǎo)儲(chǔ)能通過電壓,無(wú)功支持,可使電壓極為穩(wěn)定,波動(dòng)很小。在配電層面,對(duì)于中小型超導(dǎo)儲(chǔ)能,特別是微型超導(dǎo)儲(chǔ)能,可利用其高速調(diào)節(jié)有功、無(wú)功特性來(lái)改善功率因數(shù),穩(wěn)定電網(wǎng)頻率,控制電壓的瞬時(shí)波動(dòng),平衡電網(wǎng)次諧波振蕩,大大改善了供電質(zhì)量,滿足軍事、工業(yè)、民用電力的需要。在改善電能質(zhì)量時(shí),超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量不一定需要很大,但功率容量一般很大。
2.6建立“集約型”電力系統(tǒng)
智能電網(wǎng)所具有的高效性,是指電網(wǎng)提高設(shè)備利用率、減少線損、降低運(yùn)營(yíng)成本的能力,通過新型技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用以提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性。超導(dǎo)電纜使用無(wú)阻和高臨界電流密度的高溫超導(dǎo)線材作導(dǎo)體,極大的提高了電流能量傳輸能力。超導(dǎo)電纜具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn),能夠在不增大電纜尺寸和不增大損耗的條件下增加傳輸功率。
3、超導(dǎo)技術(shù)在智能電網(wǎng)的研究方向
與傳統(tǒng)電力裝置相比,超導(dǎo)電力裝置具有許多完全不同的特性,這種特性必會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)特性產(chǎn)生影響。
因此,必須從系統(tǒng)角度出發(fā),對(duì)超導(dǎo)電力系統(tǒng)理論開展研究。研究方向主要包括:
(1)超導(dǎo)電力裝置的動(dòng)力學(xué)建模研究。由于超導(dǎo)電力裝置具有許多完全不同的特性,特別表現(xiàn)在時(shí)間尺度和動(dòng)作特性等方面。
(2)超導(dǎo)電力系統(tǒng)的分級(jí)建模和控制。超導(dǎo)電力應(yīng)用大功率電力電子能量變換、控制裝置,其動(dòng)態(tài)行為和模型具有其特殊性,在裝置級(jí)和系統(tǒng)級(jí)兩個(gè)層次上對(duì)建模和控制提出更高的要求。
(3)含超導(dǎo)電力裝置的智能電力系統(tǒng)建模理論。超導(dǎo)電力裝置對(duì)電氣運(yùn)行方式、溫度、電磁環(huán)境等非常敏感,其狀態(tài)變換也非常迅速,而傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)理論已不適應(yīng),需要擴(kuò)展至超導(dǎo)電力裝置理論體系才能滿足超導(dǎo)技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用要求。
(4)超導(dǎo)電力裝置與智能電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。超導(dǎo)電力裝置特性可能對(duì)電力系統(tǒng)具有完全陌生的環(huán)境。
(5)超導(dǎo)電力系統(tǒng)智能控制策略。智能電網(wǎng)決策與控制的實(shí)時(shí)性、易用性和互操作性都大大提高,要求超導(dǎo)電力系統(tǒng)滿足其控制要求,包括故障的快速檢測(cè)、判斷和預(yù)測(cè)、電能質(zhì)量和系統(tǒng)實(shí)時(shí)同步跟蹤等。