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[關鍵詞]智能電網 微電網 新能源 分布式能源 智能住宅 混合電力智能調配
中圖分類號:TU123 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)16-0210-01
前言:
氣候變暖、能源短缺是迄今人類所遇到的最大范圍的公共危機,向低碳綠色經濟轉型已經成為世界經濟發展的大趨勢,節能減排、綠色能源、可持續發展等課題逐漸成為各國關注的焦點。各國政府已開始認識到智能電網在促進開發低碳技術方面的重要意義,越來越把智能電網建設當作一項戰略性基礎設施投資。卓有成效的推進新能源和智能電網的技術融合與產業發展,提高能源效率和可再生能源使用效率、減少溫室氣體排放,是未來電網發展的必然趨勢,一個可以融合分布式可再生能源的智能電網是國家能源戰略的方向,是改革能源布局的必由之路。
正文:
(一)智能電網
智能電網就是將先進的傳感測量技術、信息技術、通信技術、計算機技術、自動控制技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網,它具有提高能源效率、減小對環境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少電網的電能損耗、實現與用戶間的互動和為用戶提供增值服務等多個優點。
與現有電網相比,智能電網體現出電力流、信息流和業務流高度融合的顯著特點,其先進性和優勢主要表現在:
(1)具有堅強的電網基礎體系和技術支撐體系,能夠抵御各類外部干擾和攻擊,能夠適應大規模清潔能源和可再生能源的接入,電網的堅強性得到鞏固和提升。
(2)信息技術、傳感器技術、自動控制技術與電網基礎設施有機融合,可獲取電網的全景信息,及時發現、預見可能發生的故障。故障發生時,電網可以快速隔離故障,實現自我恢復,從而避免大面積停電的發生。
(3)柔/直流輸電、網廠協調、智能調度、電力儲能、配電自動化等技術的廣泛應用,使電網運行控制更加靈活、經濟,并能適應大量分布式電源、微電網及電動汽車充放電設施的接入。
(4)通信、信息和現代管理技術的綜合運用,將大大提高電力設備使用效率,降低電能損耗,使電網運行更加經濟和高效。
(5)實現實時和非實時信息的高度集成、共享與利用,為運行管理展示全面、完整和精細的電網運營狀態圖,同時能夠提供相應的輔助決策支持、控制實施方案和應對預案。
(6)建立雙向互動的服務模式,用戶可以實時了解供電能力、電能質量、電價狀況和停電信息,合理安排電器使用;電力企業可以獲取用戶的詳細用電信息,為其提供更多的增值服務
(二)微電網
微電網是由各種分布式電源、儲能單元、負荷以及監控和保護裝置組成的集合;具有靈活的運行方式和可調度性能,能在并網運行和孤島運行兩種模式間切換;通過相關控制裝置間的協調配合,可同時向用戶提供電能和熱能。根據實際情況,系統容量一般為數千瓦至數兆瓦,通常接在配電網中。對大電網來說,微電網可作為一個可控的“細胞”,是一個簡單的可調度負荷;對用戶來說,微電網可作為一個可定制的電網。
微電網是對智能電網的強力補充和支撐,分布式能源電力歸于智能電網產生的波動,故障或者安全性問題都將被微電網吸收消化,能夠抵抗一定的物理和網絡攻擊,實現系統的平衡和穩定。另外,微電網具有強大的備用功能,由于其可對分式式電能進行小范圍的分配,調度,可保障一定區域內電力系統的有效運行。另外微電網具備極強的兼容性,可接入不同的發電和儲能系統,自身實現電能的轉換和存儲。
(三)新能源與智能電網、微電網的聯系
智能電網的發展目標是建設節能、環保、高效、可靠、穩定的現代化電網,其核心內容之一是解決分布式能源中各種新能源發電的接入和有效調配以及安全、可靠、穩定運行問題。解決智能電網與分布式能源的融合問題,是擺在全世界電力行業的一個“心病”。這是因為風能和太陽能光伏等可再生新能源發電存在不穩定、可調度性低、接入電網技術性能差和對電網諧波管理的影響等一系列問題有待解決,都認識到以分散方式構建組成微網并接入配電網就地平衡,加強用戶側互動與管理,可推進分布式電源利用,促進智能住宅的發展,加速智能電網和互動服務體系建設。
可以說,未來智能電網的重要角色之一的終端用戶,是指在新型電力市場中,以利用風能發電、太陽能發電等分布式電源為目的的單一電網用戶者。其追求的目標是將自有的發電設備容量在幾百瓦至幾百千瓦之間,單機容量在100千瓦以下,自發自用,多余電量自行調配出售或出售給電網,在配電網低壓側(或用戶側)自行組網或并網,由智能控制器自動控制組網或并網條件,當滿足組網或并網條件時自動組網或并網,反之,則隨時脫網。對于發電設備容量在幾百瓦至幾千瓦之間的家庭用戶,可通過220V插座“即插即得”。
新能源、微電網、智能電網之間是流水線式的網絡結構,分布式新能源電能通過微電網實現儲存和轉換,將一個個獨立的微電網通過智能電網聯結起來,相互支援、相互調劑,就是分布式電網,也可以叫電力分布式能源網。三者緊密聯系,發展上追求速度同步,理論同步,設備同步,必須有相匹配的系統構造。
(四)太陽能,風能發電并網的設想
以太陽能發電為例,目前有兩種作法,一是并網發電,蓄電――變電――輸電,進電網后還要二次變電和經過配電后供給用戶;另一種方式,就是孤島形式,一戶一系統,自裝自用,難以擺脫靠天發電,靠天用電的限制,為了改善應用效果,只有加大投資,增大太陽能發電設備,增加蓄電池容量,這樣的結果是好天時浪費,壞天氣又不夠用,而且,用電大時不夠用,不用電時還需要放電,對用戶用電來說沒有保證。另外,太陽能、風能發電受天時,地理,環境的影響很大,極度不穩定,不穩定的,斷續的電能進入電網,會造成諧波、增大損耗、降低電能質量,為此特提出以下設想:
1.設置智能檢測裝置,時刻檢測電能量,過大時自動中斷發電或者將多余電能傳送給持續耗能裝置,保證電能的穩態輸出,利用適當的電力系統,濾除劣質電能,保證電力質量。
2.開發新的中小型電能存儲設備,將新能源發出的電全部存儲,再儲能裝置內經過適當的處理,達到穩定、優質的標準后,一次性輸入電網,投入大規模使用。
3.將太陽能發電與風能發電結合起來,兩者相輔相成,互相補充,揚長避短,在太陽能發電過量時,輸給風力發電機,保證風力發電的連續性、穩定性、可靠性。風能對于太陽能也能達到優勢互補的作用。
4.大規模試用和改進混合電力智能調配技術”,從技術上和實踐上都很好地實現多能源電力輸入,多電源電力輸出,智能化節點,數字化互連,節點間自由互連,資源自動調配與共享,自動構建形成微網且可多微網互連、互通;也可以作為電網單一可控的獨立用戶系統很好的與大電網相連,解決了分布式能源接入電網的難題,實現電能互補,增強大電網和微網兩個方面的性能魯棒性及改善黑啟動能力。
結束語:
伴隨著能源的枯竭,新能源的開發和利用必將成為未來資源發展的主流,新能源將以不同的方式轉換為電能支撐社會經濟的發展,大規模地發展新能源經濟,智能電網與微電網將逐步取代傳統電網,從而實現對分布式能源統一集中的調度,三者的發展有著密不可分的聯系,必須著力因地制宜地開發智能電網,實現更科技、更環保、更經濟的目標。
參考文獻
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[2] 劉琦琳.智能電網的現實意義[J].互聯網周刊,2008.4.
近幾年來,我國智能配電網的建設正如火如荼的進行,我國配電網自動化和智能化技術也得到深入發展和加強,智能配電網為我國 電力產業的發展注入了活力,是我國未來電網的主要發展方向。智能電網的優勢決定了其主要應用層面。本文主要對智能配電網的發展做出詳細闡述,并對其功能和應用進行探討分析,介紹了智能配電網如何實現配電系統的科學管理和對輸配電力損失的有效控制,保證系統的安全性和可靠性。
【關鍵詞】智能電網 配電自動化 發展與應用
智能配電網是一個包涵發電、輸配電、變電、調度等多個重要環節的完整體系,不同的環節對整個智能配電網都有著不同的作用和影響,配電網是電網供應鏈的終端環節,也是是最重要的一部分。經濟的飛速發展導致人們對電場供電服務提出了更高的要求,實現配電智能化的推廣和深層次發展勢在必行。
1 智能配電網的發展
1.1 智能配電網的發展現狀
我國配電網在早期經歷了投資嚴重不足的情況,制約了智能配電網的發展,但目前在智能電網發展投資力度加大,解決了配電網建設滯后的問題,智能配電網技術已經得到較為廣泛的應用,事實證明,智能配電網具有良好的自愈能力,在電網系統和城市的發展中發揮著重要作用。
1.2 智能配電網的主要技術及特點分析
智能配電網中應用的主要技術包括:故障電流限制技術、配電靈活交流輸電(DFACTS)技術、DER并網技術、先進的控制保護技術和傳感測量技術、以及高級測量體系和高級配電自動化技術。
通過這些先進技術的使用,實現了對短路電流的有效限制、電能質量的有效控制、對用戶用電數據的實時收集和對電路故障的實時監控,保證了電網系統的安全性和可靠性。
智能配電網在傳統配電網的基礎上做出了很大的改進,采用通信技術和計算機技術實現用電管理和配電管理信息化;用戶信息的及時反饋和與用戶之間的有效互動實現了資源利用的高效化;可視化的管理模式實現了對配電網系統的實時監控,提高了電網的安全性能;智能配電網良好的自我修復能力提高了電能的質量和用戶的滿意度;對用戶電路復合的實時監測和對線路故障的快速準確定位,不僅有利于電網的調度管理,還保證了用戶的用電安全,使電網管理工作趨于系統、規范和高效化,實現雙贏。
1.3 智能配電網的基礎支撐
配電調控一體化是智能配電網的基礎,可實現供電范圍分析、負荷信息分析、框架系統圖的生成和輸出等多種功能,這些功能的實現對于建設配電自動化和用戶信息采集等有著重要意義。解決了聯絡線開關、分支開關的負荷遙測及開關的遙控問題。配電調控一體化在電網模型中的應用中,對負荷管理和配網經濟運行進行了開發,實現并通過配電調度與配電GIS系統雙向接口,實現地理位置圖與系統圖的切換調用,為實現智能配網的發展奠定了基礎。
2 智能配電網的應用
2.1 配電網智能監測終端應用
在實際操作中,根據設計目標的不同,配電網智能檢測系統可實現:①實時數據檢測功能;②數據報表及存儲功能;③開關狀態監測與控制功能;④數據通信和傳輸功能;⑤故障檢測及報警功能;⑥設備診斷及自恢復功能;⑦本地設置與數據顯示功能。這些功能的實現方便了主站對電網數據的實時監測和對故障信息的收集處理、對數據的長期儲存、使設備能完成小故障的自我檢測和自我修復,及時發現異常工況,實現對智能電網的全面檢測和控制。
2.2 智能配電遙測功能的應用
相比于過去的點對點通信方式,智能配電網的遙測功能實現了網絡的標準分組,這種功能的實現合理地調配了電網負荷,有效地節約了電能,實現智能電網的優化運行。遙測功能對用戶用電信息的記錄方便了能源管理,采用更先進的狀態傳感器可以向主站及時準確的反應異常工況的詳細信息,并根據相關數據對突發故障進行合理預測,方便維修人員及時到位,保障廣大居民的用電安全。
2.3 智能配電網具有良好的自愈功能
可視化管理在智能電網中的應用保證了對配網設備的實時監測,對異常工況或者突發故障能做出快速、有效的反應,并采取有效的措施排除故障或者將故障隔離,實現線路的自我診斷和自我修復功能。這種功能的實現,簡化了故障的處理程序,縮短了故障處理的時間,將用戶的停電范圍控制到最小,改善了恢復送電延遲的問題,對配電網的安全可靠運行提供了有力的保證,提高了用戶滿意度,給人民的生活帶來真正的實惠。另外,在設備管理、停電管理以及用電管理等方面,智能電網的應用都可對其提供科學有力的保障。
2.4 智能電網在客戶服務方面的優化
智能電表在智能電網中的應用,實現了智能電網終端和用戶之間的交流互動,一方面達到了對用戶以及企業用電情況的實時監測的目的,另一方面還方便了用戶對自家用電量的實時了解和對用電計劃的調整、安排。最終達到節約資源的效果。另外,用電信息采集系統可根據用戶的用電情況對用戶提出余額提醒和繳費提示,避免了電力的無故浪費和突然斷電對用戶正常生活產生的影響。
智能電網的信息遠程傳送功能可將電表故障對電力部門的及時反應,同時方便企業或用戶根據自己的用電情況自主選擇用電時段,方便企業的經營,提高其經濟效益,同時減少我國電廠的整體運營成本和電費支出,降低能耗,響應“節能減排”的號召。
智能配電網的建設和發展對我國電力行業的發揮著很大的作用,不僅方便了人們的生活,還實現了資源的高效利用和對電網的綜合高效管理,隨著經濟建設不發的加快,智能配電網系統的發展必將更上一層樓。
參考文獻
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[3]徐丙垠,李天友,薛永端.智能配電網與配電自動化[J].電力系統自動化,2009.
作者簡介
楊澎蓁(1989-)男,巴彥淖爾市人。大學本科學歷。現為內蒙古電力公司巴彥淖爾電業局助理工程師。研究方向為智能配電網。
楊倩玉(1969-)女,巴彥淖爾市人。大學本科學歷。現為內蒙古電力公司巴彥淖爾電業局助理工程師。研究方向為智能配電網。
關鍵詞:物聯網;智能電網;LED路燈;節能控制
中圖分類號:TP399 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2013)08-0070-03
0 引 言
物聯網最先起源于1999年麻省理工學院(MIT)自動識別中心提出的網絡無線射頻識別(RFID)系統[1-2]。2005年ITU在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上正式提出了物聯網的概念,并了《ITU互聯網報告2005:物聯網 》。ITU報告中指出將任何時間、任何地點、連接任何人,擴展到連接任何物品,萬物的連接就形成了物聯網[3]。
物聯網被提出之后引起了廣泛地關注,研究人員對其做了大量研究。從技術角度來看,文獻[4]針對物聯網海量數據問題,提出了一種面向物聯網傳感器采樣數據管理的數據庫集群系統構架IoT-ClusterDB,為物聯網數據存儲與查詢處理提供了一種可行的解決方案[4]。文獻[5]研究物聯網的安全與隱私問題,利用可信計算技術和雙線性對的簽密方法提出了一個物聯網安全傳輸模型,滿足了物聯網的ONS查詢及物品信息傳輸兩個環節的安全需求[5]。從應用角度來看,文獻[6]將物聯網技術應用于購物引導系統,大大提高了工作效率,為了顧客節省等待時間[6]。文獻[7]將物聯網技術應用于電動汽車智能充換電服務網絡當中,實現了電動汽車電池高效有序的管理[7]。文獻[8]提出基于物聯網的遠程智能家居控制系統,將家居中的電器產品連入網絡,真正實現了智能化[8]。文獻[9]針對多車道復雜車輛行駛狀況,借助物聯網解決方案提出利用改進邊緣勢場函數來描述車輛行駛中動態產生威脅關系的方法[9]。
隨著計算機技術和通信技術的發展,路燈系統的功能越來越完善,智能化程度越來越高。而路燈系統所使用的傳感器如光強度傳感器、微波車輛檢測傳感器,不需要在所有的路燈上都安裝或者不需要安裝在路燈上。路燈節點與在其周圍分布的傳感器相互通信,構成一個無線傳感網絡,適合用物聯網方案來解決。
1 物聯網路燈體系構架
物聯網路燈系統分為四層:感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層[10]。在物聯網路燈系統中,路燈節點(包括其中的各種檢測、報警裝置)、光傳感器、微波車輛檢測器、攝像頭構成了傳感層。ZigBee無線傳感網絡、GPRS網絡、Internet構成了網絡層。管理服務層包括數據中心、控制中心服務器、智能手機、平板電腦等。綜合應用層包括智能電網、智能交通網絡、智能路燈。
在感知識別層中,光傳感器用于檢測光照強度,對路燈進行光控。由于相鄰路燈的光照強度基本相同,不需要每盞路燈都安裝光傳感器,系統中將路燈覆蓋區域進行分區,每區中安裝一個光傳感器即可。凌晨時車輛很少,系統用微博車輛檢測器檢測車輛的出現,然后適時開啟路燈。路燈上的攝像頭采集道路交通信息,為智能交通提供數據支持。
網絡構建層主要利用ZigBee、GPRS接入Internet。ZigBee終端節點和路由器將信息發送給協調器,協調器通過RS232與GPRS模塊連接,GPRS通過網絡將信息上傳給服務器。
管理服務層包括服務器、手機、平板電腦,通過這些設備對數據進行處理,將大規模數據高效可靠地組織起來,為上層應用提供支持平臺。
在綜合應用層中,物聯網路燈系統與智能電網進行交互,按照智能電網能耗要求進行亮度調節;同時系統將傳感器和攝像頭采集到的信息傳遞給交通管理系統,對數據處理后用于交通管理。圖1為物聯網路燈系統的構架圖。
2 物聯網路燈控制策略
凌晨車輛較少時,路燈系統不需要像傍晚車流量大時全功率開啟工作,無車時可以以最低亮度進行照明;而當車輛出現時,由于車輛很少,也可以以低于標準的亮度進行照明以節約能源。本文綜合考慮照明亮度和智能電網的節能要求,提出了物聯網路燈系統的照明策略。
2.1 系統工作流程及相關參數計算
(1)確定節能要求
系統首先由智能電網根據城市節能要求提出路燈系統期望能耗要求W,然后根據城市歷史車流量情況確定時刻t。在t之前車輛較多,路燈常亮;在t時刻之后車輛較少,路燈智能調節亮度。最后根據道路照明要求確定路燈常亮時的亮度A,并通過轉換系數計算出能耗aA。
(2)智能調節時期期望能耗計算
t時刻之前路燈亮度不變,能耗也不變,路燈節能主要是在智能調節時期。定義W1為智能調節期間期望總能耗,定義T(n1,n2)為n1~n2時刻之間的時間長度。
(3)單車期望能耗計算
定義P為單車期望能耗,N為智能調節期間歷史平均車流量,Ni為第前n天智能調節時期總車輛數目。根據智能調節時期期望總能耗W1和車輛歷史數據,可以確定智能調節期間每輛車經過時期望的能耗。
(4)單車動態能耗計算
每天智能調節時期經過的車輛一般與歷史平均數據不同,若車輛經過時以單車期望能耗對應的亮度照明,最終無法達到智能電網的能耗要求,所以要動態地調節路燈亮度。調節思想是,若當天智能調節時期車輛較多,路燈亮度就低一點(不能低于下限);若車輛較少,路燈亮度就高一點,用第n輛車出現的早晚來預測當天車流量的大小。定義Q1為路燈亮度下限所對應的能耗,即出于安全考慮,路燈亮度不能低于Q1所對應的亮度。定義Q為單車動態能耗,Δ為波動調節參數,tn為第n輛車出現的時刻。用當天的T(t, tn)與歷史平均數據TN (t,tn)比較,預測當天車流量情況。若當天車輛較多超出了歷史數據,則超出的車輛以Q1對應的亮度進行照明。定義n{TN(t,tn)}為TN(t,tn)所對應n的值。
車輛數目不超過歷史數值
車輛數目超過歷史數值
2.2 能耗曲線
對于通過PWM方式調光的LED光源,其能耗正比于亮度,假設比例系數為a,智能電網對路燈系統能耗的要求為W,路燈從傍晚18點鐘點亮,一直持續到第二天早晨6點。18點到t點由于車輛較多,路燈以標準亮度A持續照明,t點到6點車輛很少路燈采取動態照明。當W、A、t確定后,t到6點時間段內的能耗也可確定。無車時路燈以αA的亮度照明(α為無車狀態亮度下限系數,0≤α
3 實驗與仿真
為測量物聯網路燈系統實際能耗與期望能耗之間的誤差,本文對這一系統進行了仿真測試。N=30,并且由于在智能控制期間車輛出現的時刻完全是隨機的,認為30天的平均數據汽車是等時間間隔出現的,則汽車出現的時刻為0.2,0.4,0.6,…,6。
每組實驗需要產生2次隨機數,第一次產生隨機數n,表示當天智能控制期間出現的車輛數,25
4 結 語
本文提出的應用于智能電網的物聯網路燈系統能夠根據車流量和智能電網能耗要求智能地調節路燈亮度,實驗仿真顯示系統的累計誤差較小,能夠符合實際的工程要求。論文提出的單車動態能耗計算公式中參數Δ取值分別為5%、10%、15%,后續的研究中可以嘗試對Δ進行動態取值,以求達到更好的調光和節能效果。仿真實驗當中,認為30天平均歷史數據中汽車是等時間間隔出現,可能會與實際情況有所差別,接下來的實驗中可以對平均歷史數據汽車出現時刻進行隨機模擬,以更好地貼近實際情況。
參 考 文 獻
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(一)智能配電網的概念智能配電網技術,實際上就是完全通過傳統形式的自動化技術作為前提基礎,來使得更加先進的通信工程技術、傳感器技術、網絡技術等都整合在一起,同時使用智能化的配電終端、開關儀器等設備與電網通信網絡和高級的應用技術軟件結合起來,促使各種不同形式用電著都能夠介入到電網運行互動中,最大限度的確保了監護工作的自愈控制性,為用電者提供更加安全、可靠的供電服務。
(二)智能配電網的特征現代化的智能化配電網對于以往傳統形式的配電網體系來說,呈現出的各方面優勢極為明顯,詳細體系下以下幾個環節:
1.提高供電質量:利用供電質量補償、電子技術、實時檢測技術,能夠對于整個電網之中的電壓進行有效的優化控制,最大限度的減少輸電過程中所可能存在的損耗現象,保證電壓與關要求相符合,此外,在智能配電網技術的影響下,電網還能夠對于一些供電質量反應極為靈敏的設備提供高質量的供電。
2.提高供電可靠性:智能配電網的使用,不僅能夠使得自然災害、人為影響所帶來的電網破壞現象得以控制,還能夠更好的執行電力故障處理,有效的避免了相關用電故障的出現,這對于用戶用電穩定提供了保障;即便是在主電網發生斷電現象后,智能配電網也能夠對可再生能源、分布式發電形成的微網系統加以啟用,從而為重度用電依賴用戶提供保障。
3.提高了跟用戶的互動能力:利用智能電表、通信網絡技術,來使得用電用戶的用電現象得以實時的反饋,而電力企業也同樣可以通過設備的投入,來使得具備了分布式發電功能的用戶,得以在用電高峰為配電網反向提供電能,那么在這一情況下,相關用戶也就擁有了更加豐富的服務權利,這是電力服務理念轉變為用戶為中心后的重要體系。
4.提高了用電的兼容性:智能配電網能最大限度的確保了中間環節與電網的無縫性,促使即插即用的相關功能得以實現,此外,這方面的技術使用也提升了配電網工作體系的靈活性,強化了用電工作呈現出的兼容性能。
二、智能配電網在電力營銷中的應用
(一)電力營銷概述現如今,我國的電力系統也進行著較大的改革,這對提升電力營銷工作的質量與效率也帶來了積極的影響作用。在當前的電力市場中,電力營銷已經成為整個系統的工作重點,進而在供求關系的平衡之下,促使用電用戶能夠享受到真正可靠、安全、經濟的電力商品,同時在這一過程中享受到其他的附加服務。伴隨著現階段城市化進程的提升,電力營銷工作實際上和配電網呈現出的各方面聯系越發的緊密,這也就對于供電服務的質量水準有了更加嚴格的標準。智能化配電網營銷工作的實現,并非是對于技術上的升級,還同樣包含了工作形式的多元化轉變。可以預見到的是,未來我國電力營銷系統將會具備以下功能:
(1)發電、輸電、配電、售電、用電信息都是基于因特網實時更新的;
(2)配電網具有較強的軟硬件支持,營銷數據庫的安全性強、拓展性高。
(二)智能配電網配電自動化系統目前而言,遠程抄表系統的數據采集主要是選用配電自動化通信網,并在該網絡的基礎上還共同使用了其他的如GPRS的通信網絡,這是因為遠程抄表系統在配電自動化通信網涵蓋的區域可以選用配電自動化網絡,而在該網絡不在涵蓋的區域,就需要選用其他的網絡,實現對所有電力用戶進行遠程抄表,讓客戶享受周到滿意的服務
。(三)抄表智能化在智能配電網中,電力人員采用的是操作簡單,并且攜帶方便的抄表設備,這種設備不但性能更加高效,而且計算結果也更加真實、準確,其在工作的過程中安全性也更比較高。遠程抄表設備主要是利用了先進的通信技術以及互聯網技術進行工作的,其可以采用的串口通信傳輸等通信方式,其與智能電表共同使用,可以將采集的到的數據直接傳輸到微機后臺,從而更快的顯示出用戶的用電情況,這種設備還具有自動計費的功能,給用戶以及抄表人員帶來了很大的便利。
(四)智能儀表智能配電網中的智能儀器在采集用戶用電量時具有實時性以及高效性,其可以將采集到的數據及時的傳輸到電力部門中,增加了儀表的工作效率,這種儀表是在電力部門與用戶間建立起一個高效雙向的信息平臺,使采集的信息可以快速的傳輸到有關部門,發揮出更大的價值。這種儀器的安裝比較簡便,而且操作也比較簡單,這也為電力部門查找電力損壞的原因提供了幫助,通過智能儀表電力部門的相關人員可以更快的找出電耗存在的地點以及原因。同時還能防止某些不法分子偷電的行為,提高了電力部門的管理水平。
(五)營配一體化信息通信平臺在企業統一的電網設備和客戶信息模型、基礎資料和拓撲關系的基礎上,營配一體化信息系統是采用了現代化的信息技術,實現供電可靠性管理、客戶停電管理、線損管理、業擴報裝輔助管理以及配電網建設管理等功能的GIS標準化及一體化的信息平臺。營配一體化信息通信平臺是采用以光纖為主,寬帶無線為輔的多種通信方式的混合組合。它的搭建必須根據國家電網設備代碼規范,整合省內信息管理系統,重新建立營銷一體化多維信息平臺,并預留一定的高級拓展功能。
三、結語
關鍵詞:智能電網;繼電保護技術;發展趨勢
中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A
隨著我國社會經濟的不斷發展,社會生產、人類生活的用電需求急劇增大,在這樣的環境下加強國家電網的改革,是時展的要求,同時也是電力企業發展的要求。積極構建智能化的電網體系如今已經成為我國電力企業發展的新方向,強調以風能、太陽能等清潔能源為主,并充分結合發達國家電力建設事業的發展路子,結合自身實際,從而構建高壓電網來作為網絡骨干的新方向。而繼電保護裝置作為電網中的"衛士",能夠有效地將電網故障與系統隔離,從而防止大面積停電現象的發生。因此,我們在國家智能化電網大力發展的同時,需要積極關注繼電保護技術的研究,保證電網的安全、可靠運行。
一、智能電網的定義和特點
目前,智能電網的構建尚還處在初級階段,如何定義,仍是各國學者討論的焦點問題,由于各國電力發展的規模、環境以及出發點都存在不同,所以對智能電網的理解也都是站在國家的角度。我國對于智能電網的定義是:以特高壓電網為骨干網架,各級電網協調發展的堅強電網為基礎,利用先進的信息、通信和控制技術,逐漸構建以自動化、計算機化、互動化為主要特征的統一的堅強的智能化電網。它要求系統在出現故障時,能夠有效地把故障的影響范圍降到最低,并在最短的時間內實現恢復供電。
智能電網具有清潔環保、經濟高效、友好互動、堅強可靠等特點,具有強大的電力輸送能力和安全可靠的供電能力,能夠在保護環境的基礎上,有效地降低污染排放和能源的消耗,實現電網的經濟高效。此外,智能電網還可以在靈活調整用戶接入與退出、兼容各類電源、靈活調整電網運作方式的同時,實現用戶、電源、電網三者信息的公開透明與共享,從而做到透明公開和友好互助。如今智能電網的建設雖然處在起步階段,但是各級電力公司都加快了智能電網的建設步伐,從而使智能電網從一個"概念股"開始向"熱點股"轉變。我們還需要注意的是,智能電網中的數字化變電站技術、電子式互感器、交直流靈活輸電、廣域測量技術等都會給電力系統的繼電保護技術帶來影響,必須加強繼電保護技術的研究。
二、智能電網繼電保護原理
應用傳感器在智能電網中對發電、輸電、配電、供電等關鍵的電氣設備的運行狀況進行實時監控,然后經過網絡系統將采集到的數據進行整合,最后對獲取的數據進行分析,以此來實現對電網運行狀況的實時監控,從而實現對保護定值和保護功能的動態監控和及時修正。
對于繼電保護裝置來講,保護功能除了需要保護對象的運行信息,還需要相關聯的其他設備的運行信息。這就需要做好信息的共享工作,保證故障的準確性時,在沒有或少量人工敢于的情況下,迅速隔離故障并自行自我恢復,從而避免大面積停電事故的發生,提高電網供電的可靠性和穩定性。因此,智能電網中的繼電保護裝置在保護動作時不僅僅要跳本保護對象,有時在跳本保護對象的同時,還得發出連跳指令,跳開其他關聯點。
三、智能電網中繼電保護技術的發展趨勢
未來我國繼電保護技術的發展,勢必朝著網絡化,智能化,計算機化,保護、控制、測量和數據通信一體化的方向發展。
(一)繼電保護綜合自動化的應用
在現代化的網絡環境下,繼電保護裝置可以看作是一個多功能的計算機裝置,而在整個網絡系統可以說是一個智能終端。繼電保護裝置在網絡環境下,先通過互聯網獲得電力系統運行以及故障的數據和信息,或者是先接到被保護原件的數據或者信息然后傳送給網絡控制中心。據此,我們可以看出,網絡條件下的繼電保護裝置能夠在電力系統設備無故障運行的情況下,自動地獲取測量、控制通信數據,從而實現測量、控制、保護的一體化功能。而目前,實現智能電網繼電保護的綜合性的自動化系統條件已經齊備,變電站客戶機會對保護信息進行搜集以及信息的網絡傳輸,還有調度終端服務器對EMS共享數據的讀取、故障分析以及穩定分析的計算等難題,現在通過繼電保護綜合自動化的應用都已經得到了妥善解決。如今,我們面臨的技術問題就是應該如何解決綜合繼電的調度、運動、保護、通信以及自動化綜合變電站的建設等問題,也涉及到如何更好地控制運行的設備,如何做好設備的維護和管理工作。因此,在接下來的工作中,我們只要能妥善解決好管理問題,就能夠保證繼電保護的自動化技術得到順利實施。
(二)繼電保護技術的智能化應用
繼電保護技術的智能化應用目前已經在電力領域的應用研究工作中拉開了序幕。例如遺傳算法、神經網絡、模糊邏輯等都已在電力系統的各個領域得到應用。神經網絡可以有效地解決很難用方程式來表示或者極難求解的非線性問題,可以通過神經網絡的非線性映射方式來解決。而以生物神經系統為基礎的人工神經網絡的進展最為迅速,具有分布式儲存信息、自組織等優點。
目前,在電力系統的繼電保護中,人工神經網絡已經能夠實現其方向保護、故障距離判定、故障類型的判斷以及主設備保護的功能,例如在輸電線的兩端系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路,就是一個典型的非線性問題,而通過距離保護的方法很難準確判斷出設備故障的原因,給故障的排查帶來一定難度,也會造成拒動或者誤動現象的發生。但是,假如我們使用了神經網絡的方法,通過大量的故障樣本的訓練,只要樣本充分考慮各種情況出現的可能性,就能夠準確判別故障發生的地點。同時像進化規劃、遺傳算法等都具有獨特的魅力,能夠有效地幫助我們解決復雜的電力系統問題。因此,在電力系統運行中,我們只要能夠充分地運用這些人工智能的方法,就可以極大地提高問題的解決速度。
(三)繼電保護技術的數字化應用
互感器故障的減少以及互感器傳輸性能的大幅提高,使繼電保護不再需要考慮二次回路斷線、電流互感器飽和、二次回路接地等常見的互感器故障問題。同時,電氣量氣息傳輸的真實性強化了繼電保護裝置的性能,為工作效率的提高提供了有力保證。目前如何簡化幾點保護裝置的輔助功能,使用數字傳感器來提高繼電保護裝置的整體性能,是我們未來加強繼電保護裝置利用效率需要研究的核心問題。
(四)繼電保護技術廣域化的應用
隨著互聯電網區域的不斷擴大,電網的電壓等級也大幅提高,使得供電的不穩定性和出現故障的可能性大大增加。對此,在電網信息化的進程中,我們可以通過廣域測量技術WAMS網絡提供的廣域信息為后被保護服務,以此來提高自動化裝置的性能,保證大型電力系統的穩定性和安全性,防治大面積停電事故的發生。
四、不斷提高繼電保護工作人員的技術和素質
智能電網的繼電保護是保證電網運行穩定的首道防線,安全責任重大,因此對工作人員的業務水平要求較高。近幾年,我國電力行業普遍開展繼電保護專業知識和技能的競賽活動,以此來促使工作人員迅速適應國家電網快速發展的要求,加快"兩個轉變"的推進力度,強化人才強企的戰略,這對于進一步提高繼電保護工作人員的崗位技能和技術水平都具有重要意義。
隨著各級電力公司繼電保護崗位人員隊伍的不斷壯大,加強對新進員工的崗前培訓工作顯得愈發重要。供電企業的在初進人員上崗之前,一定要對其進行崗前培訓與考核,考核合格后持上崗證上崗。此外,還應積極開展技術培訓和技術競賽,通過培訓和競賽,使繼電保護工作人員能夠較為全面地掌握繼電保護工作的專業知識,增強其實踐技能,為今后的工作順利開展打下堅實的基礎。同時,各級供電企業還應始終加快推進"兩個轉變",積極實施人才強企戰略,以人才發展來實現企業發展,以人才進步來推動繼電保護技術的進步。
結語
近年來,我國在不斷加快智能化電網的建設步伐,對其保護裝置的可靠性和動作反應速度也提出了更高的標準,對保護裝置的配合、裝置也提出了更高的要求,對保護裝置的功能的發展提出了更遠大的目標。相信隨著智能化電網的快速發展以及繼電保護技術的不斷進步,勢必會對保護定值的自適應和保護功能做出更合理的調整。總之,我國的繼電保護技術會繼續朝著網絡化、計算機化、保護、測量、控制、數據通信一體化、智能化的方向發展。廣大電力系統的工作者也將不斷總結經驗,加強專業建設工作,繼續努力提升繼電保護工作的高度,從而確保電力系統運行的安全性、穩定性和可靠性。
參考文獻
[1]王向東,吳立志.淺析智能電網框架下的繼電保護技術[J].機電信息,2011(18).