淺談信息技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)河南西平縣供電公司 馬廣原

前言

電力流、信息流、業(yè)務(wù)流有效融合在智能電網(wǎng)中，在發(fā)電、變電、輸電、配電等一系列環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸、大量數(shù)據(jù)的智能化分析以及多級(jí)數(shù)據(jù)高效處理，滿(mǎn)足了在信息獲取時(shí)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性以及全面性，這些數(shù)據(jù)的處理、分析等都離不開(kāi)信息技術(shù)[1]。也就是說(shuō)，在智能電網(wǎng)中，信息技術(shù)無(wú)處不在，智能電網(wǎng)與信息技術(shù)已漸漸實(shí)現(xiàn)全面的融合。

1 智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感量測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、能源電力技術(shù)、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的現(xiàn)代化新型電網(wǎng)，在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)其可靠、高速、安全以及經(jīng)濟(jì)等特性。智能電網(wǎng)技術(shù)是用于發(fā)電、變電、輸電、配電等一系列環(huán)節(jié)中的現(xiàn)代化智能技術(shù)，能在很大程度上對(duì)電能進(jìn)行優(yōu)化配置，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能減排的目的。

解決能源安全與環(huán)保問(wèn)題，應(yīng)對(duì)氣候變化，是發(fā)展智能電網(wǎng)的核心驅(qū)動(dòng)力，并可創(chuàng)造新的增長(zhǎng)點(diǎn)與就業(yè)崗位。在21世紀(jì)的初期，一些發(fā)達(dá)國(guó)家便展開(kāi)了和智能電網(wǎng)有關(guān)的研究討論。貝爾在2005年運(yùn)用Swar m原理使得大樓內(nèi)部的所有電器實(shí)現(xiàn)互相協(xié)調(diào)，從而降低了在用電高峰時(shí)期大樓內(nèi)部的總用電量，這一技術(shù)的應(yīng)用在某種程度上體現(xiàn)了電器的智能化，明顯提升了能源的利用率[2]。2006年，歐盟理事會(huì)在《歐洲可持續(xù)的、競(jìng)爭(zhēng)的和安全的電能策略》這一能源綠皮書(shū)中明確提出了要想保證歐盟電能電網(wǎng)的質(zhì)量，智能電網(wǎng)技術(shù)是關(guān)鍵這一理論，智能電網(wǎng)技術(shù)引導(dǎo)了未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。這時(shí)，智能電網(wǎng)指在輸配電時(shí)出現(xiàn)的全自動(dòng)化的技術(shù)。IBM公司在2006年和世界電力領(lǐng)域中較強(qiáng)的電力企業(yè)、較為專(zhuān)業(yè)的電力研究機(jī)構(gòu)一同研發(fā)出了智能電網(wǎng)解決方案，這一方案在某種程度上意味著智能電網(wǎng)這一概念的正式出現(xiàn)[3]。

我國(guó)著名的能源專(zhuān)家武建東曾經(jīng)提到了互動(dòng)電網(wǎng)這一概念，互動(dòng)電網(wǎng)在某種程度上包含有智能電網(wǎng)概念。這里所說(shuō)的互動(dòng)電網(wǎng)可以利用現(xiàn)代化智能電子設(shè)備促使電網(wǎng)企業(yè)與用戶(hù)之間實(shí)現(xiàn)良好的實(shí)時(shí)連接以及網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，從而達(dá)到電力數(shù)據(jù)高效的、實(shí)時(shí)的、雙向的交換，達(dá)成電池集成充電與電訊、電力、控制智能家電等不同用途的研發(fā)使用。另外，還能整合系統(tǒng)內(nèi)部的相關(guān)數(shù)據(jù)，完善電力中心系統(tǒng)的綜合效果，能夠進(jìn)行負(fù)荷臨界保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理的完善。

2 智能電網(wǎng)中運(yùn)用信息技術(shù)

實(shí)際上，可以說(shuō)智能電網(wǎng)是現(xiàn)階段先進(jìn)的信息化技術(shù)在以往的電網(wǎng)中的運(yùn)用，換言之，信息技術(shù)不斷進(jìn)步以及電力實(shí)現(xiàn)信息化極大地推進(jìn)電網(wǎng)朝著智能化方向發(fā)展。

2.1 采取信息技術(shù)建立雙向快速的通信系統(tǒng)

要想實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，首先需要建立雙向、高效、綜合、實(shí)時(shí)的通信系統(tǒng)。若未能建立這種通信系統(tǒng)，便不能很好的體現(xiàn)智能電網(wǎng)的實(shí)際特性。智能電網(wǎng)內(nèi)部在獲得數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)時(shí)均必須依賴(lài)通信系統(tǒng)，由此可見(jiàn)通信系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的重要性。

在智能電網(wǎng)中，電網(wǎng)和通信系統(tǒng)都需深入到每家每戶(hù)中，以此來(lái)有效達(dá)到智能電網(wǎng)主要的特性及目的。建立起通信系統(tǒng)可以使得智能電網(wǎng)達(dá)成動(dòng)態(tài)信息和電力的交互，從而提升電網(wǎng)在供電方面的可靠性，提高資源的利用效率，同時(shí)還可以促使電網(wǎng)對(duì)外部攻擊進(jìn)行有效的抵御，提升了電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。構(gòu)建雙向高速的通信系統(tǒng)，可以使得電網(wǎng)在不斷的自主監(jiān)測(cè)及自主校正過(guò)程中，漸漸對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行完善，進(jìn)而有效提升電網(wǎng)的工作效率[4]。另外，利用通信系統(tǒng)還可以有效監(jiān)測(cè)各種擾動(dòng)，完成補(bǔ)償，重新進(jìn)行潮流分配，在很大程度上避免擴(kuò)大安全事故，造成嚴(yán)重?fù)p失。同時(shí)，通信系統(tǒng)還可以促使用戶(hù)和多種多樣的智能化電子設(shè)備、控制設(shè)備、智能表計(jì)、保護(hù)系統(tǒng)、電子電力控制器實(shí)現(xiàn)通信的網(wǎng)絡(luò)化，在很大程度上提升了電網(wǎng)整體的控制能力以及電網(wǎng)的服務(wù)水平。

在這個(gè)領(lǐng)域中，有兩大方面的技術(shù)必須得到高度重視：通信架構(gòu)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放，能構(gòu)建一個(gè)可以即插即用的通信環(huán)境，使得每一電網(wǎng)元件可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)化；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，可以讓一切電子設(shè)備、傳感器、應(yīng)用系統(tǒng)間達(dá)到通信的無(wú)縫化，促成不同設(shè)備以及系統(tǒng)間的交互操作[5]。

2.2 數(shù)字化控制、測(cè)量技術(shù)離不開(kāi)信息技術(shù)

參數(shù)測(cè)量技術(shù)在智能電網(wǎng)中具有非常關(guān)鍵的作用，利用參數(shù)測(cè)量技術(shù)可以較為確切的獲得大量多種多樣的數(shù)據(jù)，同時(shí)能把獲取來(lái)的這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，以此提供給智能電網(wǎng)，供其在不同方面上運(yùn)用。例如通過(guò)運(yùn)用采集電能量系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)和客服系統(tǒng)，采用獲取來(lái)的數(shù)據(jù)可以評(píng)估電網(wǎng)的完整性以及電網(wǎng)設(shè)備健康狀況，讀取表計(jì)、避免竊電情況出現(xiàn)、減緩電網(wǎng)阻塞情況、強(qiáng)化電網(wǎng)和用戶(hù)間的交流[6]。利用電子設(shè)備、智能傳感器和其他現(xiàn)代分析工具來(lái)測(cè)量電網(wǎng)各元件的實(shí)時(shí)狀態(tài)及用戶(hù)參數(shù)，例如運(yùn)用在線設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，科學(xué)對(duì)電力整體的設(shè)備情況實(shí)施評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)，獲取得來(lái)的數(shù)據(jù)均為精確的、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，在一定程度上對(duì)整體電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的掌握方面有著重要意義。另外，還需通過(guò)向量測(cè)量單元和GPS時(shí)間信號(hào)，達(dá)成初期的電網(wǎng)預(yù)警。

電力公司利用專(zhuān)業(yè)的參數(shù)測(cè)量技術(shù)可以幫助電力系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)劃人員及工作人員獲得大量有效的數(shù)據(jù)，例如通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化配網(wǎng)系統(tǒng)、PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及GIS系統(tǒng)，獲得多個(gè)方面的數(shù)據(jù)，包括電能質(zhì)量、功率因數(shù)、故障定位、設(shè)備健康情況、線路和變壓器情況等。利用指定軟件來(lái)收集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)，可以給電力公司提供一些高級(jí)應(yīng)用和精確的決策。

2.3 實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)下電力的一次設(shè)備、二次設(shè)備統(tǒng)一

在以往的變電站中，二次設(shè)備通常具有控制功能、測(cè)量功能、保護(hù)以及計(jì)量功能等，其都是分散布置、獨(dú)立運(yùn)作的，一次與二次設(shè)備間的連接主要是利用電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)的[7]。變電站實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展應(yīng)高度綜合間隔層部位二次設(shè)備，構(gòu)建體系統(tǒng)一的智能化組件，同時(shí)利用光纖以及一次設(shè)備與站控層設(shè)備來(lái)進(jìn)行通信。伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，將來(lái)的變電站在實(shí)現(xiàn)智能化以后，不會(huì)再有一次、二次設(shè)備這兩種不同的差別，具有控制功能、測(cè)量功能、保護(hù)功能、檢測(cè)功能等的二次設(shè)備都會(huì)綜合在一次設(shè)備中，構(gòu)建成智能化的設(shè)備，進(jìn)而符合智能變電站的智能化與自動(dòng)化需求。

2.4 利用信息技術(shù)分析數(shù)據(jù)及智能化運(yùn)用

在信息技術(shù)方面，存在許多不同處理數(shù)據(jù)的技術(shù)，智能電網(wǎng)內(nèi)部能夠產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)，同時(shí)，該數(shù)據(jù)是對(duì)整體智能電網(wǎng)具體的運(yùn)作狀況的描述。所以，分析所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變得尤為關(guān)鍵，且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要構(gòu)建中心數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)和運(yùn)用。在計(jì)算機(jī)中具有較強(qiáng)處理數(shù)據(jù)的能力，一些軟件分析工具都有助于對(duì)這些獲取來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。另外，智能電網(wǎng)中的應(yīng)急分析以及狀態(tài)評(píng)估都需在秒級(jí)而非分鐘級(jí)基礎(chǔ)上進(jìn)行，以此來(lái)為電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)工作人員爭(zhēng)取到充足的時(shí)間處理出現(xiàn)的緊急情況，從而進(jìn)行較好的處理。利用專(zhuān)家系統(tǒng)可以把獲取到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臄?shù)據(jù)，進(jìn)而幫助相關(guān)人員進(jìn)行迅速?zèng)Q策。在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，可以采取天氣預(yù)報(bào)技術(shù)、數(shù)據(jù)來(lái)精確預(yù)測(cè)電網(wǎng)負(fù)荷。概率風(fēng)險(xiǎn)分析可以有效評(píng)定系統(tǒng)壓力過(guò)大時(shí)段、不希望中斷供電時(shí)段以及檢修設(shè)備時(shí)段的風(fēng)險(xiǎn)水平，以備正確處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

信息技術(shù)與智能電網(wǎng)之間的關(guān)系密不可分，構(gòu)建智能電網(wǎng)不能缺少對(duì)信息技術(shù)有效運(yùn)用，若缺乏相關(guān)信息技術(shù)，則難以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的具體特性。所以，在智能電網(wǎng)建構(gòu)時(shí)，必須仔細(xì)、認(rèn)真研究分析所運(yùn)用到的信息技術(shù)，也只有通過(guò)這樣，才可實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)未來(lái)更好地發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)電網(wǎng)智能化程度會(huì)越來(lái)越高，人們的生活將邁向智能化發(fā)展，未來(lái)的新能源也將無(wú)縫接入到電網(wǎng)中，智能化家居、智能化社區(qū)以及電動(dòng)汽車(chē)充電器等都會(huì)在將來(lái)一一實(shí)現(xiàn)。

[1]曹軍威,萬(wàn)宇鑫,涂國(guó)煜等.智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2013,36(1):143-167.

[2]高澤強(qiáng).實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能規(guī)劃 建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013,(13).

[3]譚浩林.智能電網(wǎng)信息及通信技術(shù)研究[J].中外企業(yè)家,2013,(17):206-206.

[4]詹敏玲.智能電網(wǎng)及其信息技術(shù)綜述[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015,(21):1272-1272.