智能电网及其关键技术综述

2022-09-11

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当前, 智能电网的建设已成为了我国国民经济发展与能源政策的重要组成部分, 它一方面有助于全面推进我国各级电网的协调发展, 提高电力系统运行的自动化水平;另一方面, 还能将电力系统各种分散的功能逐步整合、集成, 以提升整个电网的资源配置能力与安全运行水平。可以说, 智能电网是当前我国电力工业的一次重要革命, 它也代表着我国未来电网建设与发展的重要方向。

1 智能变电站的优点

与传统变电站相比, 智能变电站有多方面的优点。其中, 最为显著的就是智能变电站具备高的集成性和较强的可靠性。

(1) 集成性高。现代智能变电站将计算机技术、网络通讯技术、电子电力技术及新型传感器技术等众多种高科技成果融合在一起。这不仅仅使微网兼容技术和虚拟电厂得以实现, 而且有效简化了收集变电站数据的方式, 为以后建设智能电网打下了坚实的基础。

(2) 可靠性强。整个网络的可靠性是电网正常工作的先决条件之一。一般而言, 要保证整个变电站的正常运转, 就需要有较高的诊断水平。

2 智能电网及其关键技术

2.1 ETL关键技术

在电力领域的智能电网中, 其大数据在分布上具有比较分散的特点, 其数据也具有量大与种类多的特点, 因此在数据处理方面具有一定难度。而在这基础上, 智能电网大数据处理要遵循“数据集成—抽取—转换—剔除—修正”这一标准流程。在电力企业的数据集成方面, 一般广泛采用ETL技术 (数据仓库技术) 。ETL技术可以包括三个部分, 首先是数据抽取 (Extract) , 即是将目的数据源系统需要的相关数据从数据源系统中抽取;其次是数据转换技术 (Transform) , 即是将上一部分中抽取获得的数据根据一定要求而进行转换, 变成另一种形式, 与此同时, 对存在偏差或错误的相关数据进行清洗或者加工;最后是数据加载技术 (Load) , 即是前面所转换获得的数据进行加载, 保存到目的数据源系统内。ETL关键技术是面向智能电网的电力大数据应用中的重要数据集成技术, 因此, 电力企业还需要对各项因素进行合理的综合考虑, 与多种先进技术相融合而实现科学的数据集成化, 促进电力企业发展。

2.2 数据分析关键技术

对于大数据技术而言, 其根本驱动力即是将信号向数据转化, 进而通过数据分析能力转换为信息, 再将信息进行提炼而形成知识, 最后通过知识为决策与行动提供推动力。因此, 在大数据背景下, 电力数据分析技术能够在海量的信息数据中找到其隐藏的模态及规律, 从而为决策者提供有效信息支持。针对电力企业而言, 科学的决策能够为其生产经营服务的实施提供指导性力量, 进而促进竞争能力的提高, 创造更理想的经济效益。比如德国采用这项技术为其太阳能推广应用决策的制定提供了科学合理的支持, 而且太阳能的广泛运用利于电力用户把多余的电能向电网中输入, 这也是企业经济效益提升的新方法。

2.3 标准化的通用互联技术 (UIT)

考虑到标准化的通用互联技术所具有的相关特性, 因此在对其进行大力开发与应用中应设置其相对应的标准结构体系, 从而将其的有效性得以最大限度地发挥出来, 实现互联系统的各项功能。标准化的通用互联技术可使DER与终端用户都能在所属区域内实现互联模式, 方便用户之间的沟通。UIT的功能较为全面, 既包含功率调节与保护功能, 又能对负荷控制进行有效调节等功能。当前, 在UIT方面的研究已经初见成效, 一些类似技术已应运而生, 随着科技发展浪潮的不断推进, 新技术、新理念层出不穷, 新一代UIT设备也将会得到空前发展, 在技术发展领域方面互联装置是其中值得关注的地方。互联装置属于一个独立的设备, 它的主要作用是对电能进行分配, 并可充当电网接口的作用, 在技术层面上互联装置较为独立, 无需借助其他设备即可实现相应地功能, 可在不同的DG设备上加以应用。通常情况下, 互联装置有两个主要模块:一是能量承载装置 (PCD) ;二是智能电子装置 (IED) 。这两个模块之间所使用的接口均需使用标准设置, 而且要实现随插随用的作用。

2.4 智能设备的在线监测

对于智能变电站站内各个器件的实时在线监测不仅能够很好地监测和记录其中的SF6气体变化密度、变压器中的油色谱等变化情况, 而且可以实时监测铁芯中电流的接地情况。虽然实时的在线监测技术比较先进, 但是其实际使用效果比较一般。与传统的一次设备相比, 智能设备可靠性较差, 比如其使用的传感器的接头就容易出现损坏的现象。设备长期工作后, 其监测的精度就会逐渐下降, 其数据准确性难以得到保证。而且, 智能变电站中的电子设备过多, 容易形成强磁场的环境。这种环境又容易受到震动、电磁干扰、湿度变化、温度变化等实际因素的影响。基于以上的考虑, 在线监测技术一般多存在于一些试点工程中, 并未得到普及。

城市电网作为支撑电力系统的重要项目, 对于整个城市电力应用具有非常重要的作用。因此就需要做好电网的规划, 保证电网规划的合理和科学。电网规划方法要科学合理, 其中的关键技术应该控制好, 做好电网规划的经济评价, 使电网规划能够为城市发展提供基本的保障, 促进城市电力的持续服务, 实现城市有效发展。

摘要：在建设智能电网的过程中, 智能变电站起着极其重要的作用。智能变电站能够实现实时监测并发布众多变电设备的运行状态以及整个电网的运行数据。同时, 它也能够帮助实现实时控制、调节电网网络, 并且实现变电站与调度部门、相邻的变电站、电源、用户之间的实时数据传输和互动。此外, 智能变电站的使用不仅可以为电网的平稳工作提供可靠的数据, 而且能够为整个智能电网逐步实现高效、自愈等新的功能提供数据支持。本文将针对智能变电站的特点、其主要的关键技术进行初步的探讨, 并简单分析了构建智能变电站的方式。

关键词：智能电网,电力领域,关键技术