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信息化服务智能电网探索

摘要:随着智能电网技术在全世界的研究和普及,中国特色智能电网也进入了全面的研究阶段。本文主要介绍智能电网的概念、特征和目标,分析了智能电网建设的内容和各种技术的应用,以此来探索中国城市电网智能的思路。

关键词:智能电网;配电自动化;高级计量体系

城市电网建设的相关内容主要有配网智能化、分布式电源、智能电表等。当前,欧美国家城市电网负荷稳定,但在中国,城市电网负荷需求大,网络拓扑简单,而且电力市场起步晚,因此必须走出一条有别于发达国家的城市电网智能化道路,走一条符合中国国情的中国特色城市电网智能化道路。本文就旨在寻求符合我国国情的城市智能电网建设的思路和设想。

1智能电网的概述

电网是由数以万计的设备组成而来,随着连接范围的越来越广,电能又必须以接近光速的速度传输到各个环节、各个元件之间,因此在客观上就提出了统一调度、自动控制、信息监测等新的需求。因此,电网智能化是电网发展的必由之路,而且随着相关政策的出台和完善,电网智能化也在不断地进行升级和变化,只有更加的智能化,才能满足现实的需求。我国幅员辽阔,资源与市场距离远,电网架稀疏本身就是对电网智能的新挑战。因此现在电网发展在客观上需要电网智能化。

2智能电网的概念

智能电网这个概念最早出现在美国店里科学研究院1998年提出的复杂交互式网络/系统上。两年后,EPRI正式提出“IntelliGrid”概念。欧洲更是在2005年成立智能电网欧洲技术论坛,并在一年后推出“欧洲智能电网技术平台:欧洲未来电网的远景和策略”的研究报告。迄今为止,智能电网没有统一的定义,在国际上被广泛认可的概念通常是:一个完全自动的供电网络,每个用户和节点得到了实时监控,保证了从发电厂到用户之间每一点上电流和信息的双向流动;通过广泛应用的分布式智能和宽带通讯及自动控制系统的集成,保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及时互动。为建设资源节约型、环境友好型社会,智能电网是必由之路。智能电网与传统电网相比,无论是在网络拓扑、恢复供电、通信模式上,还是在电表类型、故障分析、电力设备上,都具有很多传统电网没有的优势。

3国外城市智能电网的建设

欧洲电网希望通过可再生能源和分布式电源的研究来带动整个电力行业发展模式的转型,因此它的研究重点放在了配电网侧。荷兰首都阿姆斯特丹是欧洲第一个推出智能电网的城市,它们在智能电网的计划主要是:可再生能源的使用、新节能设备的研发和消减二氧化碳的排放等。美国智能电网的建设主要是开发智能电网的架构、建立较为成熟的技术体系、研究电网的安全控制以及利用最新的IT技术实现对能源的有效控制和利用,以此为基础建立更加安全稳定的电网,目前主要的侧重点在配电网和用户。美国第一个智能电网城市是波尔德市,它的智能化进程是:创建一个完整的能为整个供电网服务的高速网络,实现了对发电站的远程监控、数据采集和通信,以此优化“智能”变电站。同时也可以根据客户的需求,安装居家控制装置和全面自动的家居能源使用所必需的系统,以此来支持易于调度的分布式发电技术。此外,意大利、英国、瑞典、法国、韩国等国家的部分城市也开展了电网智能化的相关工作,并取得了一定的成效。

4北京的智能电网建设

北京电网在经过“9950”、“9550”、“0811”等的工程建设后,形成了以500kV为单环网、220kV为双环网的八个对外联络通道,将整个城市区域划分成5个供电区域,各自互为备用、相互支撑,大大提高了城市供电的容量以及可靠性。在二环以内的核心区采用的是多分段多连接的供电方式,五环内城市中心区域基本实现三分段三连接的供电网络,供电能力得到了很大的提高。虽然说北京电网取得了大规模的发展,但是外受电比例太高(约73%左右)、短路容量偏大、重载问题依旧存在、外送电比重较高的电网特征,使得区里电力供应过于依赖外部资源,这样会使得供应的主动性、安全性受到一定的威胁,而且区内供电多采用火力供电的方式,这并不符合建设资源节约型、环境友好型城市的要求。北京城区采用集中型全自动FA方式的自动化系统,通过自动主站系统与FTU之间的集中故障处理逻辑实现故障隔离与非故障区的恢复供电。这将使调度人员可以第一时间得到故障信息,然后系统第一时间对故障进行分析定位,有利于故障的快速修复。当然,北京网架结构与国外先进水平相比,在规划、设计、运行等全过程都还存在不小的技术差距;区内局部的电路设备老化比较严重,装备的智能化水平有待提高;网架结构不完全具备电网自愈力的要求,对故障的处理仍需要大量的人工干预;网架结构并不完全具备抵御外部攻击能力的要求,在目前,无论是一次系统还是二次系统遭到攻击,都会对电力系统和其他领域造成伤害;设备的巡查、评估诊断及相应的辅助决策手段没有建立起来,对设备的运行状态和环境监测等做的不够。从北京电网基础看全国,我国城市的电网主网架基本建成环网,但是馈线网大部分还是星型连接,可靠性不高。因此,我国城市智慧电网的重点在于网络拓扑技术、智能家居技术、配电网自动化技术、电动汽车技术等。

5城市智能电网技术

5.1网络拓扑技术。灵活的网络拓扑技术能够在故障发生时,自动锁定故障发生的位置并进行隔离,从而减少故障的范围,降低损失,同时通过网络重构、开关投切快速的恢复供电,因此,在未来,灵活可重构的网络拓扑技术必将是智能电网的强大基础。在这一点上,东京电网拓扑结构就很值得借鉴,它通过馈线网分区,电网互相备用,在发生故障时,通过自动遥控开关隔离故障,能够迅速恢复供电。城市智能电网的功能应该以实用化为主,开闭站、配电室、架空分段要实现“三遥”功能,对于用户分界负荷开关实现“两遥”功能。因此,线路的遥控功能和故障的自动处理功能值得重视。5.2智能家居技术。智能家居技术指的是将家用电器用室内网络技术连接起来,进而达到控制家用电器的技术。用户可以根据自身需要,参与电网需求响应或电力市场。未来智能电网的方向是引导用户节约用电,降低成本。智能家居技术也在智能表计和双向用电信息管理方面对电力公司提出了更高的要求,这将是顺应时代潮流的趋势,也将为电力公司的多元化发展带来新的机遇。5.3配电网自动化技术。配电网是电力供应的末端,是直接面向社会和广大用户的重要能源载体之一,也是电网的重要基础和自动部分。配电自动化的实施,不但能够提高配电网调度、生产和运行的管理水平,提高企业的经济和社会效益,也能让广大客户切实感受到智能电网所带来的高质量、人性化的服务。为了实现配电网的自愈功能,需要配备专门的自愈软件系统、动态拓扑模型接口、实时监控和故障隔离的功能。在紧急情况时,配电系统应该能成为安全岛,通过自身的分布式能源满足供电系统的需求。配点自动化主要技术有电力电子、信息通信技术、分布式计算与仿真技术等,其具有在早期识别故障征兆的能力,并能够迅速的做出应对措施。5.4电动汽车技术。机动车的尾气排放问题和能源问题已经越来越受到社会的关注,这种情况下,电动汽车以其低排放、相对成熟的技术优势,开始成为城市交通工具的首选。电动汽车的电力驱动也会对配电网电能的智能造成影响,主要是三个方面:电压下降、谐波污染和三项不平衡。建设电动汽车充放电站,有利于实现能量的双向交流,提高电能在终端能源消费中的比重,全面提升了电网经营效益和综合水平,促进社会资源的优化整合。

6结束语

智能电网的建设是一个长期的过程,也是一个探索的过程。相信随着我们政策的完善和技术的迈进,一定能走出一条适合于中国特色的城市电网智能化建设道路。

参考文献

[1]孙绍辉.基于智能电网的黑龙江省电力信息化建设评价研究[D].华北电力大学(北京),2012.

[2]孙徐龙.智能电网时代吴江市供电公司发展战略研究[D].苏州大学,2013.

作者:蒋海艳 单位:广西博联信息通信技术有限责任公司

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