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智能电网的发展已成为世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择,是21世纪电力系统的发展方向.智能电网的一个显著特点是电网运行者和用户能够及时的进行信息交换,使用户真正成为电网的一个组成部分,为电网的安全、经济、高效地运行作出必要的贡献,这就需要对日前用户侧使用的电能表进行一系列的升级改造,使其具备智能化。智能电表作为智能电网建设的重要基础装备,加快其发展对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用。本文介绍了智能电表的发展及应用现状,分析了智能电网建设对智能电表的技术要求。
一、目前常用电能表的功能
从20世纪90年代开始,电了式多功能电能表大面积推广,使用电管理水平有了很大提高,并通过对大用户实行尖、峰、平、谷分时电价,提高电网的经济效益。电了式多功能电能表主要有以下功能:
1.电能计量和复费率功能:按照预先设定的分时时段,完成分时正向有功功率、反向有功功率各费率与总电能计量,正向无功功率、反向无功功率各费率与总电能计量,以及四象限无功电能计量等功能。
2.最大电能需求量记录功能:对最大电能需求量及其发生时间进行记录,并目需求量周期与滑差时间可选。
3.电能量冻结与存储功能:按照每月规定的时间或实时命令,对有关电量数据冻结并保存,冻结的数据包括括正向有功功率各费率及总电能、反向有功功率各费率及总电能、正向无功功率各费率及总电能、反向无功功率各费率及总电能等,并记录当时的冻结时间。
4.负荷曲线记录功能:按照设定的时间间隔,对有关参量数据进行滚动数据记录,间隔时间用户设定。
5.独立的RS485通信接日和红外通信接日功能:通过RS485通信日在一定的通信规约下进行通信,实现本地或远方抄表以及参数设置。
6.电压和电流的测量功能:可以提供分相的电压、电流值。
7.电能表数据显示功能:按照用户的要求进行设定轮换显示和按键显示的内容,在电能表自带的显示屏上显示相应的电量值。
8.失压记录功能:按照用户设定的失压条件和失压判断方式,记录对应相及总的失压次数、失压累计时间、失压出现时间等。
二、我国智能电表的发展过程及现状
智能电表是在电子式电表的基础上发展而来。20世纪70年代,研究人员成功研制出利用模拟或数字电路实现电能计量功能的电子式电表,克服了传统的感应式机械电表人工抄表效率低、数据偏差大、防窃电功能差等弊病。在此基础上,通过不断扩展数字技术的应用,电子式电表具备了分时计费、预付费等功能。
目前,智能电表的智能主要体现在抄表和付费便捷化,离真正意义的智能电表还有很长的路要走。用行内有些人士的话来说,目前国内的智能电表只称得上是电子电表,还算不上智能电表。智能电表最大的特点就是交互,就是用户和供电企业的信息交互。信息交互的关键是管理,管理更加便捷和人性化,人性化的管理要求芯片的信息处理能力更强。智能电表的发展必然走模块化、网络化及系统化的方向。
三、智能电表的功能及特点
1.支持浮动电价
与传统电表相比,智能电表是可编程的电表,除了能够满足一定准确度的电能计量以外,能够测量和存储的数据更多,功能更加强大。如随时保存带有时标的电能数据,根据预先设置时间间隔进行测量和存储各类电能和电量数据等,支持分时电价或实时电价和需求侧管理,满足实时电价下的电能计量。
2.双向通信功能
智能电表内置通信模块,具有双向通信功能,通过双向通信网络和数据中心进行信息交流。供电企业可以通过智能电能表或其他方式将对用户感兴趣的电网信息(如停电信息)通知用户,方便用户提前准备,改变自己的用电方式。定时、定期向用户用户的用电信息,用户可掌握自己的实时用电情况。在执行实时电价时,供电企业能够通过智能电能表向用户实时电价信息,用户可以根据实时电价安排用电计划,在节省电费的同时为降低电网高峰负荷作贡献。
3.双向计量
对于具有自备发电能力、储能设备和再生分布式电源的大用户,智能电能表能够根据实时电价指导用户经济合理地分配发电量和购买电量的数量,使得用户的用电费用最低。鼓励用户投资安装民用的太阳能、风能及高能储电设备,鼓励用户投资蓄冷、蓄热和蓄电等设备,改变用电方式而节约用电,减少对电网电量的需求,减低供电系统的负荷,节约燃料消耗,舒缓废气排放和温室效应,降低用户电费开支。
4.自动智能用电控制功能
智能电能表除具有以上信息互动功能外,还应具有帮助用户自动实现智能用电控制的功能,主要有以下几个方面:
a.智能电能表具有与智能家电的通信控制功能,能够由智能电能表根据实时电价通过设定参数实现对家电的启停控制。在不需要增加任何用户投资的情况下,通过改变大功率用电设备的使用时间,达到节约用电费用的日的。
b. 智能电能表能够智能地进行电力需求侧管理技术应用,利用电网实行的分时电价政策,对用户内部用电情况实行削减用电高峰的负荷,提高用电低谷时的负荷,降低用户的用电成本,提高经济效益,同时也对电网的削峰填谷作出贡献。鼓励用户投资蓄冷、蓄热、蓄电等设备,改变用电方式而节约用电,减少对电网电量的需求。
四、智能电表广阔的应用前景
1.优化新能源用电秩序
利用智能电表可以帮助人们优先使用风电、太阳能等新能源。采用智能电表的实时数据采集与量测制定更为准确的负荷预测,可以指导新能源优化调度。美国夏威夷大学开发的配电管理系统平台,采用智能电表作为门户站综合了需求反应、住宅节能自动化、分布式发电优化管理等功能,实行了配电系统与主电网中新能源系统的协调控制。
2.优化分布式能源配置
分布式能源与配电网并网运行时还存在很多问题,供电企业通过智能电表对配电系统实时监控、控制和调节,掌握分布式电源的特性及其与电网运行的相互影响,优化分布式能源配置,从而达到将电能以最经济与最安全的输配电方式输送给终端用户,提高电网运营的可靠性和能源利用效率。
3.提高负荷预测的准确度
随着智能电表的推广应用,大用户可以通过智能电表向供电公司上传用户近期的用电计划,有分布电源的用户可以由智能电表上传自己的发送电计划及分布电源的发电数据。供电企业将用户计划用电的容量、时间和各用户计划用电的顺序作为负荷预测的准确信息,自动干预负荷预测系统,可以提高负荷预测的准确度,减少电网备用容量,提高电网经济效益。
4.提供故障分析依据
供电企业可以通过智能电表对用户用电情况进行实时监测,实现异常状态的在线分析,动态跟踪和自动控制,提高供电可靠性。当故障发生后可以通过智能电表查询异常用电记录,为故障分析提供可靠的实时数据。
5.智能化需求侧管理
智能电表采集更多的电网实时运行数据(电压、电流和功率等),对用电设备的状态、能耗进行智能监测与控制,从而掌握更加详细的用户负荷情况,自动编制和优化有序用电方案,自动实施,过程跟踪,自动监测和效果评估,达到需求侧智能化管理。
6.促进智能用电新技术发展
智能电表的广泛应用,使得供电企业由人工抄表向自动抄表转型,同时获取更多的用电数据,经过分析与处理,以智能电表为网关通过双向实时通信将实时电价信息、缴费信息和用电信息等通知给用户,优化客户服务并促使用户合理利用电能,参与负荷调节。
五、实现电能表的智能化应采取的措施
1.依托强大稳固的通信网
合理构建信息交互与共享的层次架构, 结合电网自身优势,开展基于综合能源及通信系统体系结构的研究,构建安全、可靠、稳定、适用、快速的智能电网信息交互平台。信息交互平台必须是坚固的、灵活的,具备抗攻击性、自防御性。
2.建立更加灵活的电力市场
随着社会经济的快速发展,在国家骨干电网的支撑下,未来智能电网既要适应大型电源基地的接入,还要适应各类分布式电源与保安电源的接入,所以除考虑分层分区的电源接入,还要考虑分散式接入。电网对电源侧的管理除指令性调度外,应建立起一个市场经济的电量交易系统,电网和发电厂通过实时上网电价更加经济的实施电网调度,提高发电厂和电网经济效益,这就需要智能电能表计量、计录发电厂实时电量、电费,并完成实时双向传输的功能。
3.调动用户积极开展节能工作
关键词:智能电网;继电保护;分析;改革和发展
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.112
0 前言
为了适应这个经济快速发展,带动科技也随之发展的时代,智能电网的到来无疑是给社会带来了不用言说的益处,所以,也将逐步的取代传统电网,对于电力系统的运行速度来说,智能电网肯定是比传统的要快,这就无形中提高了我国的用电质量。传统的电网已经无法满足这个时代的需求,人们的生活及工作中都与用电息息相关。而且技术人员的电力技能也在不断的提升,因此随着时代的不断前进变化,电网也会不断的蜕变完善。
在2009年,我国电网公司制定了一个详细的未来计划,在计划中明确指出,“坚强智能电网”将是未来电网所要走的路线。这证明了智能电网在我国电网行业的重要地位。想要将智能电网更好的建设和发展,那么就必须要将继电系统重视起来。
1 智能电网环境下的继电保护的作用
经济是基础,目前,各行业在经济的快速发展下,也在不断的发展,这就使得用电的需求也是大幅度增长,在一些大的城市中,甚至会出现供不应求的现象,所以,这就使供电行业必须要加大供电量。智能化的继电保护装置,可以保护供电系统的正常运行,避免因为电力障碍的问题,使各行业受到不必要的损失,给用电户提供了用电保障。所以说,继电保护的对智能电网起着保护的作用,是必不可少的,电网公司必须要将二者同时重视起来,不能厚此薄彼,这样才能是电网行业更好的发展。
2 智能电网的组成部分
智能电网是由电网基础体系、电网技术体系、智能服务体系、电网规范体系四部分组成的。智能服务系统说简单一点就是为用户提供优质的服务,把各种资源、能源充分的利用起来,保证电网能够高速有效的运行。最后再说一下电网规范体系,就是为智能电网制定一些标准和规范,形成一个认证和评估的制度体系。
3 在智能电网环境下继电保护功能的实现
智能电网具有一个很明显的特征,就是它的分布性,相反的,供电设备一般是以交换模式运行的,所以为了智能电网更好的工作,就需要继电保护具有更加优良的性能。最近几年,通讯技术突飞猛进的发展,数字化智能技术自让就得到了社会各界的关注,并得到了大规模的应用,这就说明了,继电保护工作的技术数字化在智能电网的影响下,发展的更加快速。在智能电网环境下继电保护功能的实现如图1所示。
4 智能电网环境下的继电保护的变革和发展
(1)发展数字化。目前,要说智能电网环境下的继电保护最大的特点,非数字化莫属,主要表现分为两点,一个是测量方式,也就是通过数字接口和电子互感器来进行测量的;另一个就是信息的传输,是通过光纤网络传递数字信息的,尤其是电子互感器,不仅体积小,绝缘性也特别好,运用光电转换技术进行测量,该技术不仅拓展了信号传输频带,还进一步加强了暂态性能,减少了测量误差,提高了测量的准确性。所以说,数字化传感器对继电保护的发展有着良好的推动作用,我们要充分的利用好,使继电保护水平达到更高的水准,从而保障智能电网的发展和需求。
(2)发展网络化。网络信息化在智能变电中已经得到了广泛的应用,为了适应趋势和潮流,智能电网环境下的继电保护也一定会顺着网络化发展的,。尤其是继电保护在网络化发展背景下水平得到了有效的提高。主要表现为以下两点:
A.因为智能电网环境下继电保护工作的信息共享,加强了变电站所有设备之间的关系,无形中使继电保护的范围扩大了。
B.提高了智能变电站的传递速度,更能准确、及时的将信息传递出去,使智能电网得以全方位受到监控,提高了其效率和准确性。
(3)发展广域化。根据智能电网的特点,不仅需要采集保护对象的信息,还需要全方面的采集电力网络的信息。电力网络信息化的建设进度在逐步加快,继电保护专用的信息网在其前提下已经建成,不仅可以减少继电保护装置对保护定值的倚靠,还能有效的提高应对各种复杂情况的能力。
(4)发展输电灵活化。电网智能化发展主要是通过输电效率的提高、灵活有效地控制整个电网系统体现出来的。而这些成果的背后,是因为静止无功补偿器和电能质量控制装置起到的控制作用。与此同时,我国的电网的发展所应用的是中交、直流混合输电技术,在一定的程度上,使输电灵活性得到了极大的提升,也使得智能电网环境下的继电保护得到了更好的完善与发展。
5 总结
随着社会经济的不断发展,科技也在不断的进步,智能电网是为了适应这个新时代的发展需求,而诞生的产物。一个完善的继电保护系统,可以更有效地保障智能电网得到最好的发挥,从而推动产业的发展,给人类带来更多的益处,促进社会主义建设,为我国的全方面发展作出贡献。
参考文献:
【关键词】智能电网 规划设计 问题分析
智能电网的运用需要建立在高速双向结构的通信网络基础上,并且通过电网的智能化实现电网运营的集成、现代化,结合当前传感、遥感与测量技术,融合先进的设备和运用先进的管理和控制方法对我国当下的智能电网的决策与运营工作提供一个支持系统,以此来实现电网建设的安全性、可靠性、经济性以及工作上的高效性。智能电网主要是指电网实现智能化,其特征包括激励用户、抵御攻击、满足用户用电需求等。
同时智能电网还能够容许多种不同的发电形式的介入,保障公共资产优化和高效化的运行,最终在新形势下实现电网建设的快速发展。因此本文从智能电网的规划设计与分析方面进行探讨,希望能够对当前智能电网的规划设计工作以及管理建设工作提出一定的思考和建议。
一、智能电网的规划设计难点分析
当前智能电网的规划设计工作仍旧存在一些设计与技术方面的难点,主要有以下几个方面:
1.1 微电网运行技术方面的问题
微电网也称微网,由储能装置、能量转换装置以及分布式电源等汇集而成,它是一种小型发电及配电的电网系统,很大程度上能够实现自我控制与自我管理、保护工作,不仅在维持独立行动和外网联合方面能够同时运行,而且它还是智能电网的重要组成成分。微电网有着多种运营的结构,一些电网结构因为微电网系统的出现在很大程度上还会改变配电网的结构以及运行的情况,进而衍生出许多输电网安全、控制与保护方面的问题,因此在微电网运行方面需要对技术问题给予充分的关注,在微电网停运时应该及时运行微网孤岛状态对微网进行恢复和控制。
1.2 分布状发电系统方面的运行问题
分布式发电系统是由一些小型模块以及分散化的发电单元组成的,在用户附近建立了一些高效、可靠的发电单元可以充分开发和利用分散的能源,同时还能够获取一些易于获取的再生能源,最终实现对电网运营工作中能源使用效率的提高。分布式的发电系统通常在接入了中低压配电系统之后能够对其产生非常深远的影响。分布式发电系统不仅能够发挥其分散、随机的特点,同时还能大量的分布式电源接入之后实现对整个配电系统运行的总作用力。相关的配电和数据分析人员不仅要认识到分布式发电系统的特点,利用好其优势,并且要通过改良分布式发电系统自身的一些汁算和分析方法方面的漏洞,实现对电网系统暂态功率的平衡与系统侧的稳定。
二、智能电网的规划设计工作的提升措施
2.1 提高电网管理水平,充分重视电网技术开发工作
侧管理技术是实现我国当前智能电网高效化运营工作的一个重要技术参数,在智能电网的运营和管理工作中加大对技术研发的投入,不仅能够实现智能电网的有效运行,同时还能够加快智能电网的一体化建设工作,进而实现智能电网数据库、供需以及功能的一体化。为了更好地实现智能电网的一体化建设目标,将高端科学技术与有效合理的电网信息融合起来,实现对相关用户的及时反馈,进而改进智能电网整个系统的运行和管理情况。因此为了提升智能电网的规划设计工作质量,提高电网管理水平,充分重视电网技术开发工作具有重要意义。
2.2 加强智能电网专业技术人才的培养与引进工作
除了在相关的技术和设备方面进行革新之外,提高智能电网的规划设计工作质量还离不开组建一支专业技术人员队伍对我国当前智能电网建设工作进行革新。电网管理和技术人才的培养与引进工作不仅能够进一步提高电网的使用效率,同时也能够更切合实际地革新设备,并且促进智能电网一体化建设工作的完成。例如我国当前在智能电网的设备和管理工作加大人才培养与引进经费的投入,能够革新原有管理队伍的管理观念,同时引导企业领导者对智能电网一体化工作的运营保持与时俱进的清醒认识和理解,最终引导用户有效参与智能电网的运营工作,实现电网的有效运行。
三、结语
【关键词】智能电网;数字化;自动化;信息化;统一
1 引言
随着社会信息化的发展及经济的飞速跨越,人们的生活水平有了稳步提高,从而资源的使用频率与日俱增。然而资源的开采量已远不能满足人们日益增长的社会需求,因此资源的匮乏在各国均有表现,譬如我国的很多重煤矿开采区的煤炭资源已彻底枯竭。电力系统作为为人们提供电能的社会部门也面临着新时期的压力。在各国纷纷对智能电网这一新名词做出肯定并深入研发的同时,我国也在基于基本国情、社会需求及资源分配的基础上对智能电网做出了分析与探究。
2 我国智能电网提出的战略背景
由于新时期人们生活水平的提高及现代化生活设施的使用,导致了能源的消耗骤增。电能作为不可或缺的现代社会资源已成为21世纪信息得以飞速传播的力量,而电力系统部门作为电能的稳定供给者也因此奠定了其不可忽视的社会地位。但频发的电力事故及电能使用率下降等问题的出现为人们敲响了时代的警钟。在可持续发展,资源节约型社会的提出背景下,面对资源匮乏的压力,我国迫切的想要改变现有的能源体系,创建与高速发展的互联网社会相结合的资源节约体系,以开发新的能源并提高资源利用率从而快速解决现代社会的能源危机。因此,在各国陆续对智能电网做出积极响应的时代背景下,我国综合分析了自身的电力系统弊端、资源开发现状、社会经济发展模式、人们生活与生产方面的电力需求,并提出了符合我国国情的智能电网体系结构,制定了长期的能源发展战略,成功开拓了电力资源在新时期的新局面。
3 智能电网的几个基本特征
3.1 数字化
一般而言,智能电网数字化主要包括两方面的内容:一方面是将电力企业的各种有效信息用数字的形式显示出来,这里的有效信息不仅指的是整个电力系统所处的状态分析结果,而且包括电力企业的各项管理数据及对系统所处外部运行环境状况信息的总结;另一方面指的是此电力系统是以数字仿真为基础,并在此基础上进行分析总结,从而实现在实践中高级运用并引领电力系统快速发展的过程。因此,我们可知智能电网数字化前一方面的内容是与信息化联系在一起的,而另一方面的内容则属于自动化的范畴。
3.2 自动化
作为电力系统的智能化发展,智能电网中的自动化主要包含三个方面的自动:自动筛选电力系统中电网的控制策略并确定优先级用户;自动监测并控制整个电力系统的运行情况,以便在系统运行故障时及时监测出来并加以更正;自主地将处于故障状态的系统加以修复使之运行正常。
3.3 信息化
智能电网之所以称为智能主要指的是其将所有可得信息搜集起来加以数据分析和总结,实现整个电力系统内部的资源共享,并将这些信息运用起来为系统的高速运转做出更多的贡献。
3.4 互动化
互动化主要包括两个层次的互动结果:一是电网和发电厂,另一个是电网和用户。在这里发电厂作为电力资源的源头,电网是传输媒介,而用户则为整个电力系统的最终服务对象。三者在智能电网中实现友好、和谐的互动,促进电网更好更快的为用户提供周到妥帖的服务。因此,可以说互动化是智能电网数字化、自动化、信息化相结合的根本结果,也是智能电网实现的最终目的。
4 智能电网在现阶段出现的问题及技术进展分析
4.1 电力系统的数字化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统的数字化进程出现的主要问题有:电力系统厂站侧与调度侧的数字化程度不同,厂站侧略低于调度侧的数字化程度,这必然使得整个电力系统的数字化程度达不到预计水平,这也是我国的智能电网处于初级阶段的一个主要原因。同时,隶属于调度侧的高级应用系统的功能虽然相比厂站侧的收集并传输信息功能已较为先进,但其缺乏的高度数据集成和模式统一标准却失去了智能电网的主要特色。此外,单纯的数字化的变电站仍处于萌芽时期,其规模之小完全不能满足我国本土人口众多的实际需求。现阶段的电力系统未考虑到其本身以外的外在客观影响因素,如风力,地壳碰撞等。因此,当这些因素发生时必然会影响电力系统的整体运行状况。
鉴于电力系统数字化的进程中出现的若干问题,我们首先要扩大电力系统厂站侧的数字化程度,促进输电元器件的协调、维护、输电的一体化进程,全面完成电力系统的数字生产、分发与传送过程。其次,增强调度侧高级应用系统的集成与统一功能,便于电力系统监测部门全面的观察电力系统的整体运营情况,避免了在功能分散情况下系统与平台的高速切换。最后,全面考虑风力,地壳碰撞等自然因素对电力系统造成的影响,并将其纳入电力系统的运营范畴,尽量避免外在自然因素对电力系统的可靠运行造成的不良影响。
4.2 电力系统的自动化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统自动化进程中出现的问题主要有:首先需要指出的是,存在于调度侧的某些协调控制系统因其多样性缺乏统一的集成运行标准。其次,调度侧仍未实现完全的智能化。同时,各控制系统只是独立分散地控制各自区域,而电力系统是一个统一的有机整体,所以各系统之间的协调合作是其持续运行的前提条件。
为了解决电力系统未实现完全的自动化的问题,电力系统应确立统一的运行标准从而对各控制系统的端口、数据库等进行集成协调控制。加强调度侧的智能化进程,替换人工参与的控制部分为计算机决策。促进各控制系统的团结协作,实现系统的功能优化。
4.3 电力系统的信息化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统信息化进程中出现的问题主要有:信息分散率高,不利于各控制系统之间协调运作从而影响企业的整体综合经济效益。信息管理系统是区别于生产控制系统的特殊部分。企业在运行过程中,在生产控制系统的信息采集与集成运用方面投入了大部分精力,但忽略了对信息管理系统信息的充分整理,导致信息的遗漏。
为了摆脱智能电网的初级阶段,电力系统应采用统一的标准将分散的信息集中整合,并注重企业的信息管理部门与控制系统的信息互通,尽早实现电力系统的一体化进程。
4.4 电力系统的互动化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统互动化进程中出现的问题主要有:发电厂商未在公平、公正、公开的市场监督下确立电价,从而导致电网与发电厂从未实现真正意义上的有效互动。企业缺乏对潮汐等可再生能源挖掘以用来发电技术的深入探究。
【摘 要】进入21世纪以来,信息化的社会对电力系统提出了更高更深层次的要求,因此,各国相继提出智能电网这一新概念,以更好地发挥电力系统在现代社会服务全体人民的职能。虽然智能电网在各国均没有统一的概念,但我国研发人员根据电力系统在本国的发展国情及低碳经济的要求提出了富有鲜明本土特色的智能电网概念,以期在新时期更好的完善电力系统。本篇文章主要阐述了我国提出智能电网的战略背景,重点分析了其基本特征及其现存问题和发展规划,为新时期实现这一历史跨越奠定了理论基础。
【关键词】智能电网;数字化;自动化;信息化;统一
1 引言
随着社会信息化的发展及经济的飞速跨越,人们的生活水平有了稳步提高,从而资源的使用频率与日俱增。然而资源的开采量已远不能满足人们日益增长的社会需求,因此资源的匮乏在各国均有表现,譬如我国的很多重煤矿开采区的煤炭资源已彻底枯竭。电力系统作为为人们提供电能的社会部门也面临着新时期的压力。在各国纷纷对智能电网这一新名词做出肯定并深入研发的同时,我国也在基于基本国情、社会需求及资源分配的基础上对智能电网做出了分析与探究。
2 我国智能电网提出的战略背景
由于新时期人们生活水平的提高及现代化生活设施的使用,导致了能源的消耗骤增。电能作为不可或缺的现代社会资源已成为21世纪信息得以飞速传播的力量,而电力系统部门作为电能的稳定供给者也因此奠定了其不可忽视的社会地位。但频发的电力事故及电能使用率下降等问题的出现为人们敲响了时代的警钟。在可持续发展,资源节约型社会的提出背景下,面对资源匮乏的压力,我国迫切的想要改变现有的能源体系,创建与高速发展的互联网社会相结合的资源节约体系,以开发新的能源并提高资源利用率从而快速解决现代社会的能源危机。因此,在各国陆续对智能电网做出积极响应的时代背景下,我国综合分析了自身的电力系统弊端、资源开发现状、社会经济发展模式、人们生活与生产方面的电力需求,并提出了符合我国国情的智能电网体系结构,制定了长期的能源发展战略,成功开拓了电力资源在新时期的新局面。
3 智能电网的几个基本特征
3.1 数字化
一般而言,智能电网数字化主要包括两方面的内容:一方面是将电力企业的各种有效信息用数字的形式显示出来,这里的有效信息不仅指的是整个电力系统所处的状态分析结果,而且包括电力企业的各项管理数据及对系统所处外部运行环境状况信息的总结;另一方面指的是此电力系统是以数字仿真为基础,并在此基础上进行分析总结,从而实现在实践中高级运用并引领电力系统快速发展的过程。因此,我们可知智能电网数字化前一方面的内容是与信息化联系在一起的,而另一方面的内容则属于自动化的范畴。
3.2 自动化
作为电力系统的智能化发展,智能电网中的自动化主要包含三个方面的自动:自动筛选电力系统中电网的控制策略并确定优先级用户;自动监测并控制整个电力系统的运行情况,以便在系统运行故障时及时监测出来并加以更正;自主地将处于故障状态的系统加以修复使之运行正常。
3.3 信息化
智能电网之所以称为智能主要指的是其将所有可得信息搜集起来加以数据分析和总结,实现整个电力系统内部的资源共享,并将这些信息运用起来为系统的高速运转做出更多的贡献。
3.4 互动化
互动化主要包括两个层次的互动结果:一是电网和发电厂,另一个是电网和用户。在这里发电厂作为电力资源的源头,电网是传输媒介,而用户则为整个电力系统的最终服务对象。三者在智能电网中实现友好、和谐的互动,促进电网更好更快的为用户提供周到妥帖的服务。因此,可以说互动化是智能电网数字化、自动化、信息化相结合的根本结果,也是智能电网实现的最终目的。
4 智能电网在现阶段出现的问题及技术进展分析
4.1 电力系统的数字化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统的数字化进程出现的主要问题有:电力系统厂站侧与调度侧的数字化程度不同,厂站侧略低于调度侧的数字化程度,这必然使得整个电力系统的数字化程度达不到预计水平,这也是我国的智能电网处于初级阶段的一个主要原因。同时,隶属于调度侧的高级应用系统的功能虽然相比厂站侧的收集并传输信息功能已较为先进,但其缺乏的高度数据集成和模式统一标准却失去了智能电网的主要特色。此外,单纯的数字化的变电站仍处于萌芽时期,其规模之小完全不能满足我国本土人口众多的实际需求。现阶段的电力系统未考虑到其本身以外的外在客观影响因素,如风力,地壳碰撞等。因此,当这些因素发生时必然会影响电力系统的整体运行状况。
鉴于电力系统数字化的进程中出现的若干问题,我们首先要扩大电力系统厂站侧的数字化程度,促进输电元器件的协调、维护、输电的一体化进程,全面完成电力系统的数字生产、分发与传送过程。其次,增强调度侧高级应用系统的集成与统一功能,便于电力系统监测部门全面的观察电力系统的整体运营情况,避免了在功能分散情况下系统与平台的高速切换。最后,全面考虑风力,地壳碰撞等自然因素对电力系统造成的影响,并将其纳入电力系统的运营范畴,尽量避免外在自然因素对电力系统的可靠运行造成的不良影响。
4.2 电力系统的自动化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统自动化进程中出现的问题主要有:首先需要指出的是,存在于调度侧的某些协调控制系统因其多样性缺乏统一的集成运行标准。其次,调度侧仍未实现完全的智能化。同时,各控制系统只是独立分散地控制各自区域,而电力系统是一个统一的有机整体,所以各系统之间的协调合作是其持续运行的前提条件。
为了解决电力系统未实现完全的自动化的问题,电力系统应确立统一的运行标准从而对各控制系统的端口、数据库等进行集成协调控制。加强调度侧的智能化进程,替换人工参与的控制部分为计算机决策。促进各控制系统的团结协作,实现系统的功能优化。
4.3 电力系统的信息化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统信息化进程中出现的问题主要有:信息分散率高,不利于各控制系统之间协调运作从而影响企业的整体综合经济效益。信息管理系统是区别于生产控制系统的特殊部分。企业在运行过程中,在生产控制系统的信息采集与集成运用方面投入了大部分精力,但忽略了对信息管理系统信息的充分整理,导致信息的遗漏。
为了摆脱智能电网的初级阶段,电力系统应采用统一的标准将分散的信息集中整合,并注重企业的信息管理部门与控制系统的信息互通,尽早实现电力系统的一体化进程。
4.4 电力系统的互动化在现阶段出现的问题及其技术进展分析
在现阶段电力系统互动化进程中出现的问题主要有:发电厂商未在公平、公正、公开的市场监督下确立电价,从而导致电网与发电厂从未实现真正意义上的有效互动。企业缺乏对潮汐等可再生能源挖掘以用来发电技术的深入探究。
企业应建立完善的市场竞价体系,遵守三公原则,加快智能电网的实现进程。同时,加深对可再生能源的技术研究,从而满足人们日益增长的用电需求。
5 结束语
综上所述,现阶段的智能电网仍处于不成熟阶段,我们既要认识到其在我国国情下发展遇到的特殊问题,又要认识到智能电网对我国电力系统发展的重大战略意义,从而提出可行性方案分析并解决问题。
参考文献:
[1]陈刚.中国智能电网基本特征及其技术进展评述[J].科学与财富,2012(12).
关键词:输电系统规划;输电线路;技术指标
中图分类号: TM421文献标识码:A 文章编号:
1系统体系结构
电网规划智能辅助决策系统采用C/S与B/S混合架构,分为5个层次:数据层、分析层、应用层、评价层和决策层,如图1所示。
1)数据层:采用Oracle数据库,完成与能量管理系统 (EMS),GIS和 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序(PSASP)等系统和程序接口,形成规划数据平台。
2)分析层:完成对数据深入挖掘和分析,提取电网规划关键信息。
3)应用层:辅助完成基本型和差异化电网规划方案设计。
4)评价层:对电网规划方案进行安全、可靠、经济和环保的全面与综合评价。
5)决策层:根据评估指标选择电网规划方案。
2系统主要特色
2.1完备的电网规划平台该系统整合了电力系统计算分析软件、GIS、中长期负荷预测等核心功能,采用以业务流程为导向的集成化设计理念,提供基于平台设计的规划决策业务解决方案,可实现数据集成管理与网络化科学计算高度一体化,为电力系统规划提供强大、灵活的决策支持平台。
2.2电网适应性智能化评估进行电网规划工作首先要分析现状电网能否满足电力输送的要求,电网中是否存在阻塞,以便在规划设计中改善电网结构。电网适应性智能化评估是在一定负荷需求和电源装机容量基础上,根据经济性原则对机组出力寻优,进而评估输电网输送能力,以确定输电网的发展与负荷需求增长、电源装机容量增长速度是否相适应,是否存在由输电网络原因导致的系统运行不经济情况。
2.3规划项目的投资优先级决策技术不同规划项目对电网可靠性、经济性等的影响不同。当电网建设资金受约束时,如何确定项目投资建设顺序是电网企业综合计划工作面临的重要问题。该系统引入电网规划项目投资优先级决策技术建立了科学的决策模型,充分考虑项目的投资成本和安全效益,从而实现有限资金条件下的项目投资排序。
3系统功能设计
根据业务流程的需要,可从系统功能设计的角度将电网规划智能辅助决策系统分为12个功能模块,如图4所示。
包含关键子功能项的功能模块如附录A图A3所示。
规划决策系统覆盖电网主网规划工作的全过程,可在系统中完成电源规划和电网规划,同时具有对电网的适应性、规划方案的可行性进行评估决策的功能。可进行投资优先级决策、电网抗灾规划、可视化电气计算以及电网规划项目管理等,是面向电网规划人员和电网规划管理者的电网规划智能辅助决策系统。其主要功能如下。
1)基础信息:该系统可对电网中线路、主变压器、机组等设备,以及电量、负荷、经济等电网规划信息数据进行导入、查询和维护。
2)电网现状分析:该系统通过与GIS结合,可视化展示电网负荷密度、容载比、负载率等指标,同时提供电网适应性评估功能。
3)电力市场分析:运用数据挖掘技术,分别对电量、负荷、国民经济等方面进行多角度、多层面、多指标的分析,帮助用户全面了解电力市场状况。
4)电力市场预测:该模块以完备的预测方法库为基础,提供对电力电量多时间维度的预测方法,并可选择快速、高级和批量等预测方式,对多级电网预测结果进行平衡协调。
5)电源规划:实现对指定年份的电力电量平衡计算,充分考虑水电特性,逐月进行平衡计算,以确定系统中电源是否满足负荷需求。该模块中月电力电量预测结果来自电力市场预测模块,有效提高了工作效率。
6)电网规划:该模块可直接获取电力电量预测结果和电源规划装机容量结果,分电压等级进行变电容量需求测算以及变电站布点决策,并根据GIS上发电厂、变电站和输电线路分布情况进行输变电网络规划,实现不同规划方案的分别管理。
7)调度模拟:该模块可实现有无电源规划方案、多种电源规划方案、多种电网接线方案在指定规划年份内的调度模拟,可得到模拟计算期内系统检修计划、机组出力、电力平衡情况、可靠性指标、经济指标以及环保性指标等计算结果。可实现不同电源规划方案、电网规划方案和负荷方案的多种组合;可对电源设置多种发电模式;可实现不同方案间的比较以及同一电源(电网)规划方案对不同负荷水平的敏感性校核。
8)电网辅助决策:利用系统环保、安全、经济和可靠性评估指标体系结果,可对有无项目方案及不同规划方案进行指定指标的对比,并根据指标值优劣进行电网规划方案决策。在选定规划方案后,如发生建设资金受限情况,可利用项目优先级决策功能对系统作N-1开断模拟,得到无项目时全系统的越限评价指标,由此对规划方案中各项目进行重要性排序,再根据允许资金量优先选择排在前面的项目。
9)差异化规划:首先设置抗灾标准和抗灾场景设计参数,选择必保电源点与负荷点,再进行差异化规划模拟计算,找到满足抗灾需求、电网连通性要求且投资最小的电网关键线路集,在GIS地理接线图上显示该骨干网架,并将其作为差异化规划的基础。
10)可视化电气计算:该系统可在辅助决策应用功能、PSASP与电力GIS之间实现数据交互,将PSASP计算出的潮流等电气计算结果展示在GIS页面内,实现可视化电气计算。
11)项目管理:对规划年份拟新建的电网项目在规划、可研设计、报批、前期准备等阶段进行全过程追踪管理,监控项目进度,必要时对项目进行调整以保证电网建设的协调性。
5结语
电网规划工作的复杂性决定了规划决策支持系统的建设难度。本文介绍的电网规划智能决策支持系统建成了覆盖整个规划流程的一体化数据库,具有规划结果可视化、决策智能化的特征,可对电网规划工作提供辅助决策支持。系统将调度模拟、项目优先级决策和抗灾型规划等理论和算法与计算机技术相结合,较好地解决了规划方案适应性评估比较、资金有限条件下项目合理排序、灾害场景下关键输电通道搜索和规划电网仿真建模等现实问题。
参 考 文 献
[1]黄映,李扬,翁蓓蓓,等.考虑电网脆弱性的多目标电网规划[J].电力系统自动化,2010