智能配电网的技术发展综述

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  摘要:智能电网的建设以经济发展为基础,为了满足社会需求,并且是先进科学技术发展到一定程度的必然产物,更是绿色、环保、可持续发展的必然结果。在国际电力技术论坛中智能电网这一全新的概念一经提出,便被世界各国的电力行业精英关注。到目前为止现已经有非常多的国内外学术研究团队在进行智能电网方面的理论研究,并且在理论基础的支持下,有相当多的发达国家已经大规模的建设智能电网,也已经取得了很多成果和社会、经济效益。
  关键词:智能电网;通信测量;控制;突破
  中图分类号:U665文献标识码: A
  一、智能配电网的含义
  智能配电网利用四处分布的智能设备、通信设备等,对电网的运作情况进行监视,并收集、整理数据,实现电网内部成员之间的互动交流,目的是为了对整个电网进行合理的管理。电力部门最重要的工作是保证电网的稳定安全运行。智能配电网是智能电网的组成部分,这对于一些电网企业有着十分重要的作用。研究智能配电网可以提高企业对电网的科学管理。
  智能电网把配电网当作中心,面对建设、维护等方面使用先进的技术和管理理念,确定资产更换的次序。降低配电网改造的费用,使得企业提供最优质的服务。智能配电网需要具备以下的特点,灵活、多功能、安全可靠。
  二、智能配电网的性能特点
  智能配电网主要是通过分布式的智能设备、通信系统和自动化控制系统,对配电网设备的运行状态进行实时监控、数据收集、整合与分析,最终促使电网中各成员之间实现无缝对接和实时互动的一种系统[1]。从其定义出发,智能配电网实施的主要目的就是为了对电网进行整体的优化管理。作为一种现代化的新型智能配电网,其具有五方面的性能特点:一、安全性,在一定程度上能够对攻击进行抵御,促进供电的快速恢复;二、高效性,能够实现对资产、建设、运行维护等全环节的优化,对各项资源利用率的提高有着重要帮助;三、兼容性,职能配电网中,可再生能源、传统、燃料电池以及其他的放电方式均能在此系统中兼容;四、集成性,通过对信息系统的不断优化,电力企业的管理将会得到逐步的提升;五、自愈性,智能配电网中的自适应性和协调性,能够有效的实现着电网运行的安全性与可靠性。
  三、智能配网的关键技术
  1、配电网自愈控制技术
  智能配电网的自愈控制通过应用先进的数学和控制理论,建立起配电网在异常脆弱区、故障扰动区、检修维护区、正常运行区下的自动判别算法,在稳定评价指标、电能质量评价指标、经济评价指标、兼容评价指标、用户服务评价指标体系下,对配电网运行状态进行实时评估和隐患预测,并执行相应区域的控制方案,以实现配电网优化运行和自愈控制的目的,达到安全可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动和友好开放的供电要求。
  2、分布式电源并网技术
  分布式电源并网技术其重点任务是提升并网分析能力,增强间歇电源可控性,實现灵活、可靠接入,提高配电网供蓄能力。其关键技术有接入电网的数学模型与仿真技术,接入配电网的协调控制技术、含分布式电源与储能系统的配电网优化运行技术。
  3、配电网快速仿真与模拟技术
  配电网快速仿真与模拟技术(DFSM)是实现配电网自愈的重要工具,它能够实现的主要功能包括自适应保护、故障自动定位和排除、网络重构、自动电压和无功控制等,仿真工具包括配电网状态评估、电网潮流优化、电网动态安全评估、负荷预测等,建模工具包括网络拓扑分析、设备模型、负荷模型和发电模型等。
  4、AMI技术
  高级量测系统(AdvancedMeteringInfrastructure,AMI)是自动抄表技术(AutomaticMeterReading,AMR)的高级发展,除涵盖了AMR的所有功能以外,还拥有很多高级应用,具有以下特征:能实现带时标的测量数据双向通信,具有停电报告、经用户许可的通信和服务连接/切断、在线读取和其他功能;能实现测量点在AMI网络上的自登记或注册;出现网络通信问题后,AMI网络能自动重构,以恢复正常通信能力;AMI系统能和电力公司的清算系统、停电管理系统和其他高级应用实现内部互联。
  5、智能微网技术
  智能微网技术是一种新型的电力电子技术和可再生能源与分布式发电技术,以及储能技术的综合应用技术。在智能配电网中,这些技术的综合就集成了多个分布式的发电单元和负荷,以作为一个单独系统为用户提供他们所需要的热能和电能。如图一所示,通过合理的控制方式,智能微网技术的运行可以在脱离主电网孤立的状态和并网运行下同时进行,同时还能够实现两种运行模式的无缝衔接。在智能微网技术中,其分布式发电是微网系统形成的基础,在大量分布式发电并入到配电网中,其配电网所产生的影响是非常积极的,也是符合智能配电网要求的,并主要表现在提高配电网供电的可靠性、发电的灵活性、电网的防灾害水平、更好的满足特殊场合的用电需求、减少输电损耗等多方面。
  四、智能电网实现的技术突破点
  1、分布式能源的智能管理系统
  分布式能源的智能管理系统:用户侧的能源综合分配利用系统,该管理系统主要包括分布式能源(DG)和分布式储能系统,同时还包含负荷侧能量管理系统和热电联产系统(CHP)。其中,分布式电源涵盖风能发电、太阳能光伏发电、潮汐能发电、地热能发电等,分布式储能系统的能源则涵盖内燃机发电、燃料电池、蓄电池等。然而当在电网中加入大量的分布式能源后,由于电网中的能量形式、功率流向、信息流通量的大量改变,那么要进行电网的控制将变的非常复杂。那么这就需要完成分布式能源的优化管理、改善接入标准。为了解决对输电成本高、对电能质量要求高的集中电力用户区域的供电成本高的问题,我们可以先将分布式能源以微网的形式的接入大电网,然后再由大电网对这些区域供电,以此提高电网的供电可靠性,提高分布式电源利用效率等。
  2、高度集成的通信系统
  为了清楚完善的掌握电网的运行状态,我们必须掌握电网的实时运行参数,以此确保电网供电安全可靠性。如果智能电网具有实时、高效、双向的快速的数字化通讯系统,就可以减少故障甚至是防止事故的发生。通过实时监测系统得到的整个电网运行的各种信息将其转变成通信设备中的数字信息,然后将数字信息在各种量测装置、控制设备和决策元件之间进行相互流通,最终确保电网安全、可靠、经济地运行。具体来说,智能电网的通信系统应该具备3个关键能力:开放式的数据流通、完善合理的通讯标准、数据与智能化设备之间通讯网络的高度集成。
  3、先进的监控软件和辅助决策体系
  应用智能电网中的先进监控软件能够全面、实时的监测电网线路中所有的节点电压、电流、相位角、功率因数、功率流向等数据,然后根据这些数据应用合理的计算机优化算法,搜集和分析电网中的大量信息,得到电网运行数据,从而给出辅助决策,然后电网管理者根据决策做出合理的处置动作,从而使电网在全面的监控下健康稳定的运行。先进科学的软件监控系统和辅助决策系统的主要研究目标是将集中方式的监测系统与分布式的监测系统相互结合,以达到相辅相成的作用,研究内容还包括美观方便的可视化界面、合理的故障解决方案、科学的运行控制方式、预测电网可能出现的问题和电网发展趋势的能力等方面。
  4、新型的电网元件技术
  新型的电网元件技术是我国智能电网发展硬件方面的一个必须突破的关键性技术。现阶段新型的、纳米级材料、以及先进科学的数字化技术,根据智能电网在硬件方面的发展需求,为其量身设计、制造新一代的能够符合智能电网要求的电力电子设备,新型的电力电子设备一经应用就要能够极大的增加电网输电能力、增强电网的供电稳定性以及及时、实时的检测和远程控制能力。
  结束语
  智能的配电网是智能电网建设的重要环节,建设智能的配电网需要对配电网的网络构架、信息技术、应用平台等方面展开研究。建设智能配电网还需要结合我国的实际电网发展状况,建立一套适应我国发展电网发展的标准制度。政府积极引导,给予发展支持,为智能电网的发展构造一个良好的环境。
  参考文献
  [1]李建芳,盛万兴,孟晓丽,等.智能配电网技术框架研究[J].能源技术经济,2011,23(3):31-34.
  [2]盛成玉,孙振权.智能配电网技术方案的应用设计[J].物联网技术,2012,2(10):84-87.
  [1]侯学理,孙杰.浅析智能化配电网[J].科技资讯,2011.12:142-143.
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