论智能电网关键技术的分析与探讨

【摘 要】为了迎接电力行业由工业化向信息化转变的新挑战，本文首先介绍了智能电网的概念.阐述了智能电网的内涵和特点，总结了智能电网技术在国内外的研究现状与发展状况，并对实现智能电网在网络拓扑、通信系统、计量体系、需求侧管理、智能调度、电力电子设备、配电自动化、分布式电源接入等领域需要解决的关键技术问题进行了较为详尽的讨论。

【关键词】智能电网；关键技术；分析与探讨

引言：

电网是经济社会发展的重要基础设施，近年来，电网安全稳定运行的客观环境正在发生巨变。电网负荷快速增长.大区电网互联初步形成，电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现，加之受全球气候变化的影响.极端气候事件的出现会更加频繁，冰灾、水灾、风灾、热浪以及地质灾害造成的影响会越来越严重.这些都对电网安全稳定工作提出了诸多新挑战。

为了解决电力行业遇到的上述问题，全球电力企业和研究机构提出了“智能电网”的未来电网发展理念.并积极推动其建设和发展。但是截至目前，智能电网还处于初期研究阶段，国际上尚无统一而明确的定义。由于发展环境和驱动因素不同，不同国家的电网企业和组织都在以自己的方式来理解智能电网，对智能电网进行研究和实践，各国智能电网发展的思路、路径和重点也各不相同。因此智能电网概念

本身也在不断发展的中。

1、智能电网的特点

尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，其特征可归结为：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。

1.1 自愈

自愈是智能电网的一个突出特征，也是电网安全可靠运行的重要保证。它是指对于无论来自外部还是来自内部的对电网的损害。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。尽可能小地对系统正常运行产生影响。通过进行连续的评估自测，智能电网可以检测、分析、响应甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。

1.2兼容

支持风电和太阳能发电等可再生能源的正确、合理的接入，适应分布式发电和微电网的并网运行。做到“即插即用”，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.满足用户多样化的电力需求。

1.3交互

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，使需求侧管理的功能更加完善，实现与用户的交互和高效互动。

1.4协调

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。

1.5高效

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。降低其运行维护成本和投资。

1.6优质

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。

1.7集成

实现电网信息的高度集成和共享。采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精细化管理。

2、智能电网的关键技术

2.1 坚强、灵活的网络拓扑

坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡.为了缓解此现状所带来的不利影响，我国制定了“西电东送”的政策，并开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。如何进一步优化特高压和各级电网规划成为需要解决的关键问题。随着电网规模的扩大、互联大电网的形成，电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越突出。对主网架结构的规划设计要求也相应地提高了。只有灵活的电网结构才能应对冰灾、战争等突发灾害性事件对电网安全的影响。

2.2开放、标准、集成的通信系统

智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求，智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力：既包括识别故障早期征兆的预测能力，也包括对已经发生的扰动做出响应的能力，其监测范围将大范围扩展、全方位覆盖，为电网运行、综合管理等提供外延的应用支撑。而不仅局限于对电网装备的监测。

2.3高级读表体系和需求侧管理

智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统.可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集.且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。所以电网的智能化首先需要电力供应机构精确得知用户的用电规律，从而对需求和供应有一个更好的平衡。因此目前国外推动智能电网建设。一般以构建高级量测体系为切入点。

高级读表体系由安装在用户端的智能电表、位于电力公司内的计量数据管理系统和连接它们的通信系统组成，近来。为了加强需求侧管理，又将其延伸到用户住宅内的室内网络（HAN）。这些智能电表能根据需要设定计量间隔，并具有双向通信功能，支持远程设置、接通或断开、双向计量、定时或随机计量读取。同时.高级读表体系为电力系统提供了系统范围的可观性。不但可以使用户参与实时电力市场，而且能够实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应，构建智能化的用户管理与服务体系.实现电力企业与用户之间基本的双向互动管理与服务功能以及营销管理的现代化运行。

随着技术的发展。将来的智能电表还可能作为互联网路由器。推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、运行宽带业务或传播电视信号的整合。

2.4智能调度技术和广域防护系统

智能调度是智能电网建设中的重要环节。调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术，协渊电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系智能化调度的核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防。

2.5高级电力电子设备

电力电子设备可以实现电能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特定需求的电力.同时它们也是能量转换系统的关键部分。所以电力电子技术在发电、输电、配电和用电的全过程中均发挥着重要作用。现代电力系统应用的电力电子装置几乎全部使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，包括可控硅并联电抗器、多功能固态开关、智能电子装置（IEDs）、静止同步补偿器（STATCOM）、有源滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）、故障电流限制器（FCL）以及高压直流输电（HVDC）所用装置和配网用的柔性输电系统装置（如SVC和D—Statcom）等。

3、结束语

发展智能电网是一项长期的系统工程，由于不同国家能源及电网情况不同，应根据自己国情，在国家宏观调控政策下，建设既要满足近期需求，又要适应未来要求的智能电网。本文介绍了智能电网的发展背景、定义和特征、应用和发展现状，详细讨论了智能电网的关键技术，希望可以对智能电网的了解和研究有所帮助。

参考文献：

[1]蔡丹君.智能电网的三个关键词[J].国家电网，2009.

[2]钟 金 .建设信息时代的智能电网[J].电网技术，2009 .