智能电网的特征、结构以及关键技术分析
2022-06-09
摘 要：电能是重要的公共性能源之一，在社会生产以及居民生活中发挥着至关重要的作用。智能电网具有效率高、可靠性高、环保、价钱低廉等众多优点，能够为社会提供更好的电能服务，创建智能电网已经成为当今社会各界广泛关注的热点。文章分析了智能电网的结构与特征，探讨了智能电网的关键技术，以供参考。
关键词：智能电网;特征;结构;关键技术
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0093-02
近年来，在政治、经济、环境、能源等众多因素的影响下，电力系统发生了重大的变革，以实现高效、低碳、绿色能演为创新的能源变革拉开序幕，在这种变革中，智能电网成为“重头戏”，世界各国纷纷将发展智能电网作为电网发展与低碳经济发展的重要举措。究竟什么是智能电网，智能电网的结构与特征是什么，创建智能电网的关键技术有哪些，已经成为发展智能电网的关键。因此，文章针对智能电网特征、结构以及关键技术的研究具有非常重要的现实意义。
1 智能电网的结构和特征分析
1.1 智能电网的结构
各个国家根据自身的实际国情对智能电网的考虑与需求存在差异，尚未对智能电网形成明确、统一的定义，从广义上来说，智能电网是包括了用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统、动态定价的智能计量系统、优化使用清洁能源的智能调度系统，智能电网不仅能够将发电厂的电能通过配电网、输电网直到用户，还能够包括各种清洁能源、新能源（例如风能、太阳能等），并且智能电网还创建了智能化、自动化的控制中心，实现电网所有设备之间的信息交流，通过分析系统与决策系统的运行，保证智能电网能够高效、稳定的运行。
1.2 智能电网的特征分析
智能电网的特征主要包括以下几个方面：
①自愈能力，智能电网的自愈能力指的是能够自动检测自身即将发生或者正在发生的系统故障，然后通过相应的故障恢复以及纠正性操作，尽可能的将故障对智能电网造成的影响降到最低，智能电网具备的自愈能力，能够解决电网电能质量问题以及供电中断问题，保证供电的安全性、稳定性以及可靠性;
②用电管理和配电管理的信息化，智能电网能够实现用电管理、停电管理、检修管理、设备管理的信息化;
③可视化管理，智能电网能够实时的采集配电网以及设备的运行数据、故障停电数据以及电能质量扰动数据等，为工作人员提供高级的图形界面，便于工作人员及时、全面的掌握电网以及设备的实际运行状况，这种可视化的管理界面，能够有效的提高电网反映速度，有效的解决传统电网反应速度慢、效率低下等缺点;
④与用户的互动，智能电网与用户的互动主要表现在以下两个方面：通过安装智能电表，能够实时动态实时电价以及分时电价，用户根据自己的实际状况选择合适的用电时段，这样不仅能够降低电费，还能够降低电网高峰负荷;另一方面，创造有利条件，让具有分布式电源的用户想电网送电，这样能够有效的缓解用电高峰用电紧张的问题;
⑤更高的电能质量，智能电网能够实现对电能质量的实时监控，保证电压的波形与效值能够满足用户的实际需求，在不影响用户设备使用性能与寿命的基础上，提供更高质量的电能;
⑥更高的安全性，智能电网能够很好的抵抗自然灾害、恐怖袭击以及战争攻击等对电网造成的破坏，尽可能的降低停电范围，将停电范围控制在一定范围，保证重要用户的正常供电。
2 智能电网的关键技术分析
2.1 高级电力电子技术
电力电子设备能够有效的改善与控制电能质量，为电力用户提供质量高、安全、可靠地电能，满足不同用户的电能需求。电力电子设备在发电、输电以及配电过程中发挥着至关重要的作用，智能电网应用的电力电子设备通常为新型高性能多电平大功率变流器拓扑技术、DSP控制技术的电力电子器件，例如，DVR（动态电压恢复器）、IEDS（智能电子设备）、APF（有源滤波器）、FCL（故障电流限制器）以及多功能固态开关等。
2.2 智能调度技术
智能调度在智能电网中发挥着至关重要的作用，智能调度技术是智能调度研究以及建设的关键环节，对于提高智能电网的资源优化配置能力、公平友好市场调配能力、灵活高效调控能力、科学决策管理能力以及风险预防能力具有非常重要的作用。
目前，传统的电网调度存在许多问题，例如事故决策困难、缺乏集中控制方法、控制过程不安全以及非自动等，通过将智能调度技术应用在智能电网中，能够实现对智能电网的全面、实时监控与管理，及时、准确的发现智能电网中存在的问题，一旦智能电网出现事故或者异常，智能控制中心会制定科学的决策，快速的做出反应将故障或者异常解决，以此保证电网能够高效、稳定的运行。因此，必须加强对智能调度技术的研究与分析。
2.3 通信技术
通信系统是否标准、实时、高效、开放，直接关系到智能电网的运行效果，为了能够实时的监视以及控制智能电网的安全、高效运行，就应该清晰、全面的掌握智能电网的运行状态，预防异常或者事故的发生，当事故发生之后能够及时的将其清除，以此保证自能电网能够高效、稳定的运行。
智能电网中遍布各种测量装置、控制装置以及执行装置，实现各个元件之间的信息传递，对于保证智能电网的经济、可靠、安全运行具有重要的作用。
智能电网的通信系统应该注意以下几个方面：完善的通信标准，智能电网对现有的电力市场操作、电网调度、电网规划、需求侧能量管理、数据采集等方面的通信系统造成影响，为了保证智能电网运行的高效性：
①首先应该制定统一的通信标准;
②开放式的数据通信，智能电网的通信系统具有开放性的特点，不同的企业、部门以及软件之间能够实现数据信息的互通与共享;
③高度集成的通信网络，智能电网中需要智能控制系统、智能仪表系统等于一体的通信系统。
2.4 决策可视化技术
智能电网决策可视化系统包括以下功能：
①对电路板提供热插热拔、热备份功能，有效的提高系统的可维护性与安全性;
②系统传输通道提供有效的断电直通与自愈保护功能，以此保证系统的可靠性与安全性;
③系统既能够组成总线型网、树形网、星形网，又能够单独使用，为智能电网提供集中监控、自动诊断以及远程维护等功能;环境动力监测、数字录音、行政电话、数字调度等功能;
④综合业务接入、交叉连接、传输以及交换等功能。
3 结 语
总而言之，智能电网的建设已经成为未来电网建设的必然趋势。同时，智能电网建设是一项庞大、复杂的系统工程，想要完成智能电网的建设，就应该充分的认识到智能电网的重要性，了解智能电网的结构与特征，同时采用先进的技术，保证智能电网能够高效、稳定的运行，为人们提供优质、高效、清洁、安全的电能服务。
参考文献：
[1] 马其燕，秦立军.智能配电网关键技术[J].现代电力，2010，（2）.
[2] 王芳芳.建设智能电网关键技术浅析[J].中国高新技术企业，2011，（9）.
[3] 边振杰，杨潇芸，李腾虎.浅析中国智能电网之关键技术[J].科技信息，
2011，（27）.
[4] 徐飞龙，吕温望，白云中.浅谈智能电网基本特征及其关键技术[J].科技 与企业，2012，（23）.
[5] 孙克强.中国智能电网基本特征及其技术发展简析[J].中国科技纵横，
2013，（6）.
关键词：智能电网;特征;结构;关键技术
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）36-0093-02
近年来，在政治、经济、环境、能源等众多因素的影响下，电力系统发生了重大的变革，以实现高效、低碳、绿色能演为创新的能源变革拉开序幕，在这种变革中，智能电网成为“重头戏”，世界各国纷纷将发展智能电网作为电网发展与低碳经济发展的重要举措。究竟什么是智能电网，智能电网的结构与特征是什么，创建智能电网的关键技术有哪些，已经成为发展智能电网的关键。因此，文章针对智能电网特征、结构以及关键技术的研究具有非常重要的现实意义。
1 智能电网的结构和特征分析
1.1 智能电网的结构
各个国家根据自身的实际国情对智能电网的考虑与需求存在差异，尚未对智能电网形成明确、统一的定义，从广义上来说，智能电网是包括了用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统、动态定价的智能计量系统、优化使用清洁能源的智能调度系统，智能电网不仅能够将发电厂的电能通过配电网、输电网直到用户，还能够包括各种清洁能源、新能源（例如风能、太阳能等），并且智能电网还创建了智能化、自动化的控制中心，实现电网所有设备之间的信息交流，通过分析系统与决策系统的运行，保证智能电网能够高效、稳定的运行。
1.2 智能电网的特征分析
智能电网的特征主要包括以下几个方面：
①自愈能力，智能电网的自愈能力指的是能够自动检测自身即将发生或者正在发生的系统故障，然后通过相应的故障恢复以及纠正性操作，尽可能的将故障对智能电网造成的影响降到最低，智能电网具备的自愈能力，能够解决电网电能质量问题以及供电中断问题，保证供电的安全性、稳定性以及可靠性;
②用电管理和配电管理的信息化，智能电网能够实现用电管理、停电管理、检修管理、设备管理的信息化;
③可视化管理，智能电网能够实时的采集配电网以及设备的运行数据、故障停电数据以及电能质量扰动数据等，为工作人员提供高级的图形界面，便于工作人员及时、全面的掌握电网以及设备的实际运行状况，这种可视化的管理界面，能够有效的提高电网反映速度，有效的解决传统电网反应速度慢、效率低下等缺点;
④与用户的互动，智能电网与用户的互动主要表现在以下两个方面：通过安装智能电表，能够实时动态实时电价以及分时电价，用户根据自己的实际状况选择合适的用电时段，这样不仅能够降低电费，还能够降低电网高峰负荷;另一方面，创造有利条件，让具有分布式电源的用户想电网送电，这样能够有效的缓解用电高峰用电紧张的问题;
⑤更高的电能质量，智能电网能够实现对电能质量的实时监控，保证电压的波形与效值能够满足用户的实际需求，在不影响用户设备使用性能与寿命的基础上，提供更高质量的电能;
⑥更高的安全性，智能电网能够很好的抵抗自然灾害、恐怖袭击以及战争攻击等对电网造成的破坏，尽可能的降低停电范围，将停电范围控制在一定范围，保证重要用户的正常供电。
2 智能电网的关键技术分析
2.1 高级电力电子技术
电力电子设备能够有效的改善与控制电能质量，为电力用户提供质量高、安全、可靠地电能，满足不同用户的电能需求。电力电子设备在发电、输电以及配电过程中发挥着至关重要的作用，智能电网应用的电力电子设备通常为新型高性能多电平大功率变流器拓扑技术、DSP控制技术的电力电子器件，例如，DVR（动态电压恢复器）、IEDS（智能电子设备）、APF（有源滤波器）、FCL（故障电流限制器）以及多功能固态开关等。
2.2 智能调度技术
智能调度在智能电网中发挥着至关重要的作用，智能调度技术是智能调度研究以及建设的关键环节，对于提高智能电网的资源优化配置能力、公平友好市场调配能力、灵活高效调控能力、科学决策管理能力以及风险预防能力具有非常重要的作用。
目前，传统的电网调度存在许多问题，例如事故决策困难、缺乏集中控制方法、控制过程不安全以及非自动等，通过将智能调度技术应用在智能电网中，能够实现对智能电网的全面、实时监控与管理，及时、准确的发现智能电网中存在的问题，一旦智能电网出现事故或者异常，智能控制中心会制定科学的决策，快速的做出反应将故障或者异常解决，以此保证电网能够高效、稳定的运行。因此，必须加强对智能调度技术的研究与分析。
2.3 通信技术
通信系统是否标准、实时、高效、开放，直接关系到智能电网的运行效果，为了能够实时的监视以及控制智能电网的安全、高效运行，就应该清晰、全面的掌握智能电网的运行状态，预防异常或者事故的发生，当事故发生之后能够及时的将其清除，以此保证自能电网能够高效、稳定的运行。
智能电网中遍布各种测量装置、控制装置以及执行装置，实现各个元件之间的信息传递，对于保证智能电网的经济、可靠、安全运行具有重要的作用。
智能电网的通信系统应该注意以下几个方面：完善的通信标准，智能电网对现有的电力市场操作、电网调度、电网规划、需求侧能量管理、数据采集等方面的通信系统造成影响，为了保证智能电网运行的高效性：
①首先应该制定统一的通信标准;
②开放式的数据通信，智能电网的通信系统具有开放性的特点，不同的企业、部门以及软件之间能够实现数据信息的互通与共享;
③高度集成的通信网络，智能电网中需要智能控制系统、智能仪表系统等于一体的通信系统。
2.4 决策可视化技术
智能电网决策可视化系统包括以下功能：
①对电路板提供热插热拔、热备份功能，有效的提高系统的可维护性与安全性;
②系统传输通道提供有效的断电直通与自愈保护功能，以此保证系统的可靠性与安全性;
③系统既能够组成总线型网、树形网、星形网，又能够单独使用，为智能电网提供集中监控、自动诊断以及远程维护等功能;环境动力监测、数字录音、行政电话、数字调度等功能;
④综合业务接入、交叉连接、传输以及交换等功能。
3 结 语
总而言之，智能电网的建设已经成为未来电网建设的必然趋势。同时，智能电网建设是一项庞大、复杂的系统工程，想要完成智能电网的建设，就应该充分的认识到智能电网的重要性，了解智能电网的结构与特征，同时采用先进的技术，保证智能电网能够高效、稳定的运行，为人们提供优质、高效、清洁、安全的电能服务。
参考文献：
[1] 马其燕，秦立军.智能配电网关键技术[J].现代电力，2010，（2）.
[2] 王芳芳.建设智能电网关键技术浅析[J].中国高新技术企业，2011，（9）.
[3] 边振杰，杨潇芸，李腾虎.浅析中国智能电网之关键技术[J].科技信息，
2011，（27）.
[4] 徐飞龙，吕温望，白云中.浅谈智能电网基本特征及其关键技术[J].科技 与企业，2012，（23）.
[5] 孙克强.中国智能电网基本特征及其技术发展简析[J].中国科技纵横，
2013，（6）.