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Abstract: This paper briefly explains the meaning and characteristics of the smart grid, introduces the development of smart grid and its development trend in China and other countries in the world, the great significance of the development of smart grid on the aspects of social, economic, power system, energy-saving emission reduction.
Keywords: smart grid, current situation, development
中圖分類號: U665.12 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
意義 概述:智能電網(smart power grids),就是電網的智能化,也被稱為“電網 2.0”,它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的傳感和測 量技術、 先進的設備技術、 先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用, 實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標,其主要特征 包括自愈、 激勵和包括用戶、 抵御攻擊、 提供滿足 21 世紀用戶需求的電能質量、 容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。 智能電網的主要特征: 智能電網的主要特征: (1)堅強。在電網發生大擾動和故障時,仍能保持對用戶的供電能力,而 不發生大面積停電事故;在自然災害、極端氣候條件下或外力破壞下仍能保證電 網的安全運行;具有確保電力信息安全的能力。 (2)自愈。具有實時、在線和連續的安全評估和分析能力,強大的預警和 預防控制能力,以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。 (3)兼容。支持可再生能源的有序、合理接入,適應分布式電源和微電網 的接入,能夠實現與用戶的交互和高效互動,滿足用戶多樣化的電力需求并提供 對用戶的增值服務。 (4)經濟。支持電力市場運營和電力交易的有效開展,實現資源的優化配 置,降低電網損耗,提高能源利用效率。 (5)集成。實現電網信息的高度集成和共享,采用統一的平臺和模型,實 現標準化、規范化和精益化管理。 (6) 優化。優化資產的利用,降低投資成本和運行維護成本。1.世界主要國家的智能電網發展現狀
1.世界主要國家的智能電網發展現狀
1.1 美國的智能電網發展現狀 美國的智能電網發展現狀 美國已開始向部分家庭安裝帶有通訊功能的智能電表(SmartMeter), 目標是以家庭為單位,隨時監測電力消費和管理,更加有效地實現輸電和供 電。為此,對企業及地方團體實施的 100 個項目給予財政援助,計劃 2013 年前在 2600 萬個家庭安裝智能電表,相當于 09 年 3 倍。奧巴馬總統強調說,“現在是建設綠色能源高速公路的時代”。新能源產 業有望創造 43000 個就業崗位,環保產業將成為拉動未來美國經濟的重要支 柱之一。
1.2 日本的智能電網發展現狀 日本的智能電網發展現狀 東京電力和西電力等電力公司開始投資構建第二代智能電網 (SmartGrid),目標除在所有家庭安裝智能電表(SmartMeter)外,還計劃 加強送變電設施及蓄電裝置建設。2020 年前相關電力設施投資預計超過 1 萬億日元。 智能電表作為第二代智能電網的核心設備,主要測量每個家庭電力消費 情況及隨時掌握太陽能發電量等信息。東京電力 2010 年起主要面向家庭安 裝 2 千萬部。 西電力 2010 年 3 月底前在 40 萬個家庭安裝, 并計劃更換 1200 萬部。預計 2020 年前日本智能電表需求量約 5 千萬部,每部成本近 2 萬日 元,共計約 1 萬億日元。 日本智能電網與歐美不同,主要特征是積極地利用家庭進行太陽能發電。 太陽能發電長期目標是 2020 年發電 2800 萬千瓦,相當于現在 20 倍;2030 年發電 5300 萬千瓦,相當于現在 30 倍。為此,需要增設電壓調整裝置和變 壓器,預計 2030 年前追加投資 6 千億日元。
1.3 歐洲的智能電網發展現狀 歐洲的智能電網發展現狀 英國目標是 2020 年在全國所有 2600 萬個家庭安裝智能電表,此項工作 主要通過電力公司完成。并且已正式進行了適應風力發電等可再生能源的智 能電表等相關實驗。 法國 09 年秋天也了將再生能源納入智能電網的計劃,并開始征集 相關企業參與。 德國制定了“EEnergy”計劃,總投資 1 億 4 千萬歐元,09 年至 2012 年 4 年時間內,在全國 6 個地點進行智能電網實證實驗。
1.4 中國的智能電網發展現狀 近年來,我國電力行業緊密跟蹤歐美發達國家電網智能化的發展趨勢, 著力技術創新,研究與實踐并舉,在智能電網發展模式、理念和基礎理論、 技術體系以及智能設備等方面開展了大量卓有成效的研究和探索。 2009 年 5 月,在北京召開的“2009 特高壓輸電技術國際會議”上,國家 電網公司正式了“堅強智能電網”發展戰略。2009 年 8 月,國家電網公司 啟動了智能化規劃編制、標準體系研究與制定、研究檢測中心建設、重大專 項研究和試點工程等一系列工作。 在 2010 年 3 月召開的全國“兩會”上,總理在《政府工作報告》 中強調:“大力發展低碳經濟,推廣高效節能技術,積極發展新能源和可再 生能源,加強智能電網建設”。這標志著智能電網建設已成為國家的基本發 展戰略。
2.我國智能電網的發展趨勢
2.我國智能電網的發展趨勢電網已成為工業化、信息化社會發展的基礎和重要組成部分。同時,電 網也在不斷吸納工業化、信息化成果,使各種先進技術在電網中得到集成應 用,極大提升了電網系統功能。
2.1 智能電網是電網技術發展的必然趨勢。 智能電網是電網技術發展的必然趨勢。 近年來,通信、計算機、自動化等技術在電網中得到廣泛深入的應用, 并與傳統電力技術有機融合,極大地提升了電網的智能化水平。傳感器技術 與信息技術在電網中的應用,為系統狀態分析和輔助決策提供了技術支持, 使電網自愈成為可能。調度技術、自動化技術和柔性輸電技術的成熟發展, 為可再生能源和分布式電源的開發利用提供了基本保障。通信網絡的完善和 用戶信息采集技術的推廣應用,促進了電網與用戶的雙向互動。隨著各種新 技術的進一步發展、應用并與物理電網高度集成,智能電網應運而生。
2.2 發展智能電網是社會經濟發展的必然選擇。 發展智能電網是社會經濟發展的必然選擇。 為實現清潔能源的開發、 輸送和消納, 電網必須提高其靈活性和兼容性。 為抵御日益頻繁的自然災害和外界干擾,電網必須依靠智能化手段不斷提高 其安全防御能力和自愈能力。為降低運營成本,促進節能減排,電網運行必 須更為經濟高效,同時須對用電設備進行智能控制,盡可能減少用電消耗。 分布式發電、儲能技術和電動汽車的快速發展,改變了傳統的供用電模式, 促使電力流、信息流、業務流不斷融合,以滿足日益多樣化的用戶需求。 電力技術的發展, 使電網逐漸呈現出諸多新特征, 如自愈、 兼容、 集成、 優化, 而電力市場的變革, 又對電網的自動化、 信息化水平提出了更高要求, 從而使智能電網成為電網發展的必然趨勢。
3.智能電網發展的重要意義 智能電網發展的重要意義智能電網是我國電網發展的必然趨勢,它將譜寫電網建設的新篇章。其 重要意義體現在以下幾個方面:
3.1 給人們的生活帶來的好處 堅強智能電網的建設,將推動智能小區、智能城市的發展,提升人們的 生活品質。①讓生活更便捷。家庭智能用電系統既可以實現對空調、熱水器 等智能家電的實時控制和遠程控制;又可以為電信網、互聯網、廣播電視網 等提供接入服務;還能夠通過智能電能表實現自動抄表和自動轉賬交費等功 能。②讓生活更低碳。智能電網可以接入小型家庭風力發電和屋頂光伏發電 等裝置,并推動電動汽車的大規模應用,從而提高清潔能源消費比重,減少 城市污染。③讓生活更經濟。智能電網可以促進電力用戶角色轉變,使其兼 有用電和售電兩重屬性;能夠為用戶搭建一個家庭用電綜合服務平臺,幫助 用戶合理選擇用電方式,節約用能,有效降低用能費用支出
3.2 產生的社會經濟效益 堅強智能電網的發展,使得電網功能逐步擴展到促進能源資源優化配置、 保障電力系統安全穩定運行、提供多元開放的電力服務、推動戰略性新興產 業發展等多個方面。作為我國重要的能源輸送和配置平臺,堅強智能電網從 投資建設到生產運營的全過程都將為國民經濟發展、能源生產和利用、環境 保護等方面帶來巨大效益。 (1)在電力系統方面??梢怨澕s系統有效裝機容量;降低系統總發電 燃料費用;提高電網設備利用效率,減少建設投資;提升電網輸送效率,降 低線損。 (2)在用電客戶方面??梢詫崿F雙向互動,提供便捷服務;提高終端 能源利用效率,節約電量消費;提高供電可靠性,改善電能質量。 (3) 在節能與環境方面。 可以提高能源利用效率, 帶來節能減排效益; 促進清潔能源開發,實現替代減排效益;提升土地資源整體利用率,節約土 地占用。 (4)其他方面??梢詭咏洕l展,拉動就業;保障能源供應安全; 變輸煤為輸電,提高能源轉換效率,減少交通運輸壓力。
3.3 對于電力系統的意義 (1)能有效地提高電力系統的安全性和供電可靠性。利用智能電網強 大的“自愈”功能,可以準確、迅速地隔離故障元件,并且在較少人為干預的 情況下使系統迅速恢復到正常狀態,從而提高系統供電的安全性和可靠性。 (2) 實現電網可持續發展。 堅強智能電網建設可以促進電網技術創新, 實現技術、設備、運行和管理等各個方面的提升,以適應電力市場需求,推 動電網科學、可持續發展。 (3)減少有效裝機容量。利用我國不同地區電力負荷特性差異大的特 點,通過智能化的統一調度,獲得錯峰和調峰等聯網效益;同時通過分時電 價機制,引導用戶低谷用電,減小高峰負荷,從而減少有效裝機容量。 (4)降低系統發電燃料費用。建設堅強智能電網,可以滿足煤電基地 的集約化開發,優化我國電源布局,從而降低燃料運輸成本;同時,通過降 低負荷峰谷差,可提高火電機組使用效率,降低煤耗,減少發電成本。 (5)提高電網設備利用效率。首先,通過改善電力負荷曲線,降低峰 谷差,提高電網設備利用效率;其次,通過發揮自我診斷能力,延長電網基 礎設施壽命。 (6)降低線損。以特高壓輸電技術為重要基礎的堅強智能電網,將大 大降低電能輸送中的損失率;智能調度系統、靈活輸電技術以及與用戶的實 時雙向交互,都可以優化潮流分布,減少線損;同時,分布式電源的建設與 應用,也減少了電力遠距離傳輸的網損。
3.5 對于能源資源配置的意義我國能源資源與能源需求呈逆向分布,80%以上的煤炭、水能和風能資 源分布在西部、北部地區,而 75%以上的能源需求集中在東部、中部地區。 能源資源與能源需求分布不平衡的基本國情,要求我國必須在全國范圍內實 行能源資源優化配置。建設堅強智能電網,為能源資源優化配置提供了一個 良好的平臺。 堅強智能電網建成后, 將形成結構堅強的受端電網和送端電網, 電力承載能力顯著加強, 形成“強交、 強直”的特高壓輸電網絡, 實現大水電、 大煤電、大核電、大規模可再生能源的跨區域、遠距離、大容量、低損耗、 高效率輸送,顯著提升電網大范圍能源資源優化配置能力。
3.6 對于清潔能源發展的意義 目前,風能、太陽能等清潔能源的開發利用以生產電能的形式為主,建 設堅強智能電網可以顯著提高電網對清潔能源的接入、消納和調節能力,有 力推動清潔能源的發展。①智能電網應用先進的控制技術以及儲能技術,完 善清潔能源發電并網的技術標準,提高了清潔能源接納能力。②智能電網合 理規劃大規模清潔能源基地網架結構和送端電源結構,應用特高壓、柔性輸 電等技術,滿足了大規模清潔能源電力輸送的要求。③智能電網對大規模間 歇性清潔能源進行合理、經濟調度,提高了清潔能源生產運行的經濟性。④ 智能化的配用電設備,能夠實現對分布式能源的接納與協調控制,實現與用 戶的友好互動,使用戶享受新能源電力帶來的便利。
關鍵詞:智能電網;智能變電站;安防及視頻監控;監控系統;發展趨勢
中圖分類號:TM411文獻標識碼: A
引言
電力行業的安防監控產品一直在伴隨著電力行業本身在不斷的發展,像目前比較成熟的綜合自動化系統也是在多年的經驗積累下推出且還在不斷完善的系統,但其過于專注于電力系統專用設備的管理,對電力系統中存在的消防、防盜、動環數據采集等問題沒有很好的解決,現有的視頻監控、消防報警等設備和系統也遠遠落后于安防監控市場的主流,更新換代極為緩慢。智能電網作為電力系統建設的重要組成部分,它的安全高效運行關系到整個電力系統乃至民生的穩定和安全。借助“十二五”時期國家提出的電網改革東風,電力工業的發展將沿著“安全、經濟、綠色、和諧”的路徑行進。
一、智能電網建設發展的現狀及新需求
電力系統監控解決方案在電網智能化的進程中出現了很多新的需求,它們來自各個不同的環節,包括發電、輸電、變電、調度等電力系統的各個環節,同時要求電力監控系統趨于一體化、平臺化和智能化。
在變電站中,一體化一方面是指多系統的融合,解決不同監控系統信息孤島的問題,比如融合變電設備在線監測、智能巡檢、智能防誤操作、視頻監控及動力環境監控、通信調度于一體的智能變電站輔助監控平臺;另一方面是指監控系統與一次設備的聯合操控、與二次設備的通訊,實現系統的互動互補。隨著變電站“無人值守”的進一步落實,電力系統監控逐漸網絡化、平臺化,遠程控制以及管理的需求日益增加,通過平臺實現整個市級電網以及省級電網的級聯,實現真正的一體化、統一管理、智能化,在電力系統監控方面主要體現在系統的視頻智能分析技術需求,通過智能視頻分析技術,讓系統自動識別和思考,保障變電站的穩定運行。
在輸電線路上,主要是對融合視頻監控、微氣象、覆冰監測、絕緣監測、導線舞動監測等技術于一體的集成化監控系統的需求。其中對于視頻監控需求的最為普遍,通過遠程監控技術可以大大地減少線路巡檢人員的工作量,提高生產效率,提高信息化的目的。
除了視頻監控,線路現場情況的研究分析也顯得非常重要;此外,智能化防竊電以及防盜防破壞系統的需求也逐漸增加。
二、智能電網安防及視頻監控系統介紹
1、智能電網安防及視頻監控系統(如圖1所示)
圖1智能電網安防及視頻監控系統示意圖
2、智能電網各部功能介紹
2.1智能門禁控制單元:門禁系統自動記錄運行人員出入設備區域時間及個人信息,具有語音提示功能,刷卡后風機啟動,SF6和氧氣正常時可以開啟,超標時閉鎖,不能開門,通風15min后再次檢測,正常方能開啟大門;預留強制解鎖,要需要時隨時可以進入。紅外射線對監測的全范圍進行監控及時發現入侵事件,保證所內設備的運行安全。
2.2消防系統監控單元:當采集到火警報警信號時,系統啟動自動滅火裝置或火災隔離措施,同時把信號上傳至系統監控軟件平臺,可與圖像監控聯動。
2.3智能綜合數據處理終端:系統信息一體化平臺,采集所有設備的運行狀態和信息,自動控制相應的設備,并記錄相應的越界報警信息,具備短信告警及數據讀取等功能。
2.4智能動力監控單元:采集動力設備運行狀態,包括:空調、風機、除濕機、加熱裝置等,實現自動遠程控制,對于輔助設備的工作模式、條件可按要求設置,運行是否正?;蚬收隙寄芗械南到y展示。
2.5智能燈光控制單元:現場燈光自動采集開關狀態,進行自動控制,具備遠程控制、智能感光等,提高節能效率;同時與圖像系統、消防煙霧探測自動聯動控制。
2.6智能環境監測單元:SF6氧氣氣體在線監測;溫度監測;濕度監測;設備接點溫度監測;水位探測;越限報警將自動啟動相應設備。
三、智能電網安防及視頻監控系統發展趨勢
1、傳統變電站安防及視頻監控系統
傳統變電站安防及視頻監控系統,主要以模擬視頻監控為主的安全防范系統建設實施,達到對電力運行設備、變電站環境的遠程監視。同時可集成周界防范、入侵探測、環境監測(環境溫濕度、煙霧報警、水浸報警)、報警聯動等諸多功能。
2、智能電網安防及視頻監控系統
2.1 智能變電站輔助系統
近幾年來,隨著IEC61850標準的應用和光電互感器的研發和投入使用,我國智能電網的研究和試點已經啟動,成為電網重要組成部分。數字化智能變電站概念已在工程實踐中得到應用,全國已建成一定數量的數字化智能變電站。
數字化智能變電站使變電站的所有信息采集、傳輸、處理、輸出過程由過去的模擬信息轉換為數字信息,并建立與之相適應的通信網絡和系統。數字化智能變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類,即智能化的一次設備和網絡化的二次設備;在邏輯結構上可分為三個層次,根據IEC通信協議草案定義,這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。新型數字化智能變電站主要由為全數字和光纖的信號采集系統、數字化繼電保護和綜合自動化系統、數字化視頻及環境監測(智能輔助)系統構成。
眾所周知,我國的電力企業主要由五大發電集團和兩大電網公司構成,其中兩大電網公司分別為國家電網公司和南方電網公司。智能變電站輔助系統的研究和應用,在國家電網公司、南方電網公司均得到了一定規模的推廣實踐。在國家電網,主要以智能變電站輔助系統綜合監控平臺進行推廣。在南方電網,主要以變電站視頻及環境監控系統進行推廣。
2.2 智能變電站輔助系統綜合監控平臺
智能變電站綜合輔助監控平臺主要在國家電網應用,通常包含7大子系統,分別是視頻監控子系統、動力環境監測子系統、智能控制子系統、安全警衛子系統、門禁子系統、消防子系統、四遙聯動子系統。
2.2.1 視頻監控子系統
視頻監控子系統由各種攝像機、視頻處理單元(DVR/DVS/NVR/視頻存儲服務器)、三合一防雷器等組成;視頻監控子系統通過站端處理單元,將模擬視頻、音頻和數據信息壓縮成網絡數據包,存在在本地存儲單元中,并可通過綜合監控平臺的統一管理經綜合數據網上傳至上級主站。另外,智能分析功能能夠實時對變電站重點區域的情況進行分析,對異常情況進行跟蹤錄像,在有突發事件發生時能夠迅速通知相關人員。
2.2.2 動力環境監測子系統
動力環境監測子系統由接入設備、溫濕度傳感器、SF6探測器、風速傳感器、水浸探測器、空調控制器、通信電源接口、風機控制器、水泵控制器等組成。
2.2.3 智能控制子系統
智能控制子系統由控制單元、輔助設備等組成;智能控制系統是對站內的輔助設施進行集中智能的控制,包括燈光、通風、排水、空調等設備的控制,各設備的控制包括本地控制和軟件控制兩方面,并能夠根據相關系統,如報警及環境監測系統的信息實現聯動控制,如當室內溫濕度情況超過正常溫濕度范圍的房間,通過控制房間內的空調、風機,使房間內溫濕度達到適宜電氣設備穩定高效運行的狀態,保證室內電氣設備的穩定運行。
2.2.4 安全警衛子系統
安全警衛子系統由紅外對射報警器、紅外雙鑒報警器、電子圍欄、按鍵報警器等組成;安全警衛系統是對視頻監控子系統的有利補充,能夠對入侵變電站的行為起到很好的威懾及提示作用。
2.5門禁子系統
門禁子系統由門禁控制主機、讀卡器、開門按鈕、電磁力鎖等組成;門禁子系統能夠有效地防止了外來人員和不相干人員隨便出入變電站,并且每一次的刷卡都有記錄,可供隨時查看。
2.2.6 消防子系統
消防子系統由接入設備負責與消防系統主機通信。
2.2.7 四遙聯動子系統
四遙聯動子系統實現與綜自系統基于遙控操作、事故跳閘等事件的視頻聯動。
2.3 電網視頻安防監控管理平臺
電網視頻安防監控平臺,是一個綜合的管理平臺,能夠對區域內分布的多個變電站進行視頻監控,并且進行聯網管理,進行多級聯網管理。
電網視頻安防監控管理平臺的系統構架主要包括支撐層、中間服務層。公共服務層和應用層等。在這幾部分當中,平臺的支撐系統主要包括系統平臺、網絡通信協議和關系型數據庫組成。而中間服務層主要包括數據訪問中間件、消息中間件和對象中間件三部分。一般情況下,服務層給上級的平臺提供服務,主要包括服務接口、服務查找、服務注冊等。
結束語
總而言之,視頻監控智能化的發展及應用是一個很好的發展機遇。盡管目前傳統的視頻監控及錄像已經得到普及,但是這遠遠不能滿足智能電網建設的需求,智能電網需要監控系統不僅能夠真實地反映電力系統的情況,并且還能夠判斷情況的好與壞,同時自動采取相關措施,是一個“會思考”、“能做事”的智能化系統。近年來,視頻智能分析技術在電網建設中發揮了重要的作用,例如在變電站智能巡檢、變電站防誤操作、輸電線路監測等方面,為電力系統的安全生產提供了有效的技術保障等。相信,不久的將來,智能監控將為智能電網的建設帶來生機盎然的春天。
參考文獻:
[1]蔣中和,王大力.智能電網安防及視頻監控系統發展[J].黑龍江科技信息,2010(21).
【關鍵詞】智能電網;運行形式
近幾年來,隨著電網建設的不斷加快,在促進經濟發展、方便人們生產生活的同時,也為我國電力發展模式提出了更高的要求。具有傳播信息高速性、有效性,更高的運營安全性和穩定性的智能電網的廣泛應用開啟了我國電網發展的新階段,逐漸成為目前人們生活中所最為常見的具有高效使用價值的電網類型,迅速占領了我國電網發展的主流趨勢,同時在我國的經濟發展中所占的地位也越來越重要,成為了國家經濟、軍事、文化等發展所不可或缺的一個組成部分。智能電網的應用與發展在諸多方面都與以往的電網存在發展形式有所差別,本文將從智能電網的定義、特點、定位、發展中所面臨的難題以及未來的發展趨勢等方面,重點對智能電網在其運行形式上的變化進行簡要的論述。
1、智能電網的內涵及特點
1.1智能電網的內涵
智能電網屬于電網的范疇,建立于集成、高速雙效的通信網絡基礎之上,通過各種先進的通信技術(傳感技術、測量技術和設備技術)應用,最終實現電網可靠及安全性等目標,以滿足人們日益增長的需求。
1.2智能電網的特點
(1)較高的智能型元件裝備。智能電網的網絡結構中裝配了較多的智能型元件,極大的提升了其硬件條件,增強了其自身保護能力,能夠起到多方位的、高效率的抵御外界的破壞。
(2)高效的信息集合、歸納和傳輸性。智能電網中的多元智能元件能夠高效的將各種信息流進行集合、傳輸和歸納,其實打造成為一個信息高速公路平臺,從軟件角度來分析,他可以實現多種層次信息平臺來實現可視化,利用網絡化的信息處理模式將各種命令、狀態信息、數據代碼進行控制化的科學操作,從而達到提高人員工作效率的目的。
(3)極大的提高了多類型電能產品的用電需求量。智能電網的普及應用在一定程度上刺激了我國電力市場的發展,高效性、大容量、系統化的智能電網不僅滿足了我國經濟發展過程中各種生產生活所需的用電能力,還能夠有效的抵御高負荷用電壓力,確保各項用電設施的正常運轉,為我國經濟建設提供強有力的后盾保障作用。
1.3信息化為智能電網的定位趨勢
根據現今智能電網的只要運作方向,我們可以較明顯的看出未來智能電網的發展定位趨勢為信息化。在現代高速發展的信息社會中,智能電網開啟了電力行業的新紀元,其重要的變革便體現在信息化的發展上,信息化的運作模式已逐步成為本次電力變革的主要內容,信息化的定位方向也將在一定程度上帶動電力工業的信息化體系的不斷完善。
1.4國家電網對于的認識與界定
隨著智能電網在全程范圍內的快速發展,并逐步占領了電網發展的主流趨勢后,國家電網公司對智能電網的認識也隨之逐步提高,并對其有了明確的價值定位。智能電網由于其能夠將信息化、數字化、互動化和自動化等加以統一運作的特點,以及我國電信企業的信息化起步較早,國家電網便將信息化作為我國“四化”的重要突破口,使其在科學技術的發展進步背景下,逐步形成由應用系統及數據資源等諸多方面所組成的信息化的體系。
隨著智能電網相關建設設施的不斷跟進以及大力度的專業人才培養,促進了我國的電網企業的信息化建設已逐步進入到建設與應用共同推進的階段,電網的信息化應用也正逐步邁入到信息體系綜合化、一體化的方向,極大的提升了點網頁的數字信息化程度。以上諸多因素的的綜合發展為智能電網的科學化發展奠定了良好的基礎作用。
2、當前智能電網在發展過程中所面臨的問題
2.1智能化的元件配置及測量裝置
智能電網的高效運作能力的實現主要來源于其眾多先進元件的裝備為其提供了較高的硬件基礎,在發生情況時相應的控制中心可以通過元件的反應進行命令傳輸的智能化操作,從而提高了智能電網的外界干擾的抵御能力。但是就我國目前而言,先進的智能化電網的元件配置以及相關的測量裝置的發展水平還比較落后,不能及時的滿足其發展的需求性。
2.2在正確的選擇通信方式方面
智能電網屬于網絡化模式中的廣域網的范圍,這一特征性決定了其在進行電能的傳輸過程中一旦因某些因素而發生相關的故障后,將在會極短的時間的迅速蔓延至相關的整體電網區域內,造成區域性電網的系統的癱瘓甚至是更為嚴重的后果,因此為有效的避免上述事故的發生,就應在其光速傳輸的過程中選擇最為合理性通訊方式,通過智能電網所具有的實時性來保證其在電網運行過程中的通信的安全與高效。
2.3對智能電網運行規律的認識不具體
作為現代電網發展的主要形式和電力科學研究的主要課題,人們對于智能電網的認識程度還有待提高。人作為事物發展的一項重要的助推器,若不能對其運行的方式與規律進行系統的認識,那么必將會阻礙其前進發展的腳步。
3、智能電網信息化發展的趨勢
智能電網的發展主要向信息化方向發展,信息化的建設將會隨著智能電網建設的不斷發展而產生不同的作用。
將來,智能電網信息化將會滲透到多個環節。智能電網建設將覆蓋多個環節,如電源、售電及用電管理等環節,而信息化也會成為各個業務環節能夠實現智能化的重要手段。信息化的管理部門要為多種新型業務的需求提供相應服務,這就要求信息化的部門深入各種業務,跟隨智能電網的發展進行相應的業務改革。
智能電網信息化將和業務的創新深度整合。毫無疑問,智能電網建設會促進電網行業進行業務及管理創新,信息技術發展也會帶動業務及管理的創新能力提升,這就促使企業去研發更多面向客戶的增值類服務,同時企業管理能力創新也會對信息科技提出更高要求。這兩者相互促進、形成良性的發展狀態。
此外,智能電網建設的管理將會更加信息化和自動化。智能電網的建設環境要求管理的信息化與調度的自動化也會結合的更緊密。
智能化電網發展的特殊環境決定了信息化在未來扮演的不僅僅是業務支撐角色,而更多的需要信息化參與至電網企業的業務創新過程當中,通過不斷引進新型信息技術來促進智能電網的進一步發展。
綜上所述,電網行業事關國計民生的大事,與人們的生產生活和國家的未來發展息息相關。相信在經濟形勢和科學技術不斷升級的背景下,電網行業也呈現出嶄新的發展趨勢,新型的智能電網逐漸成為社會電力行業發展的主流。然而智能電網也存在著一定的不足,需要不斷的改進和完善。在智能電網中,不斷采用各種新型的科學技術,從根本上提高智能電網的運行效率和可靠性,為國家和社會的發展起到積極的推進作用。
參考文獻
[1]鄧貴金.智能電網變電運行管理模式探討[J].城市建設理論研究,2011,8.
【關鍵詞】智能交通;智能交通系統;物聯網系統;RFID
1.引言
智能交通是交通運輸的智能化,是指將先進的信息技術、電子通訊技術、自動控制技術、計算機技術以及網絡技術等有機地運用于整個今天運輸管理體系而建立的一種實時、準確、高效的交通運輸綜合管理和控制系統。到目前為止,它的發展經歷了智能交通系統和交通物聯網系統兩個階段。本文基于國家相繼制定相關政策法規和促進物聯網系統的研究和應用時機,結合目前公路道路交通領域中的應用現狀,指出智能交通系統和交通物聯網系統之間的技術區別,以及在實際推廣應用中對行業主管部門和用戶帶來的沖擊和影響,并根據物聯網系統的下一步發展趨勢,進行積極地應對。
2.智能交通、智能交通系統和交通物聯網系統的關系
智能交通是交通運輸的智能化,是指將先進的信息技術、電子通訊技術、自動控制技術、計算機技術以及網絡技術等有機地運用于整個交通運輸管理體系而建立的一種實時、準確、高效的交通運輸綜合管理和控制系統。它的突出特點是以信息的采集、處理、、交換、分析、利用為主線,為交通運輸參與者提供多樣化的服務,本質上是利用高科技使傳統的交通模式變得更加智能化,更加安全、節能、高效率。
智能交通系統的前身是智能車輛道路系統,它的主要特點是從功能到信息的應用模式,即形成由上而下的信息采集應用模式,由基本獨立的交通運輸業務功能域需求推動應用,基于應用需求構建各自的信息采集渠道。
智能交通系統“功能->信息”采集及應用模式會導致四大弊端:(1)功能系統推廣成本較大,難以形成規模效益和可持續發展;(2)信息編碼、通信接口標準不一,不能實現全國形成信息聯網;(3)信息只是作為工具使用一次即作廢,信息的潛在巨大資源價值沒有挖掘利用;(4)交通運輸要素信息的重復采集,導致社會資源浪費。
交通運輸物聯網是物聯網技術在交通運輸領域中的應用,目的是實現交通運輸系統的智能化管理和最優化運行。具體來講,交通運輸物聯網是基于RFID技術、傳感網技術、泛在通信與網絡等物聯網技術,將交通要素唯一化接入互聯網絡,實現交通要素的互聯互通,實時獲取交通要素的運行狀態和功能狀況,通過實時仿真和決策,促使交通要素間的互動和協同運作,實現整個交通系統的智能化管理和最優化運行;同時利用對實時數據的運算處理,獲取對社會大眾有價值的交通運輸信息,提升交通運輸行業服務化水平,推進行業縱深化發展。
交通運輸物聯網能有效建立“信息->功能”應用模式,即基于云計算的由下而上的信息資源開發應用模式。交通運輸物聯網的各個組成系統和各種功能都是基于標準化的交通運輸信息標識、采集及存儲開發的。實時、全面、準確的交通信息是實現交通運輸智能化的關鍵,也是交通運輸物聯網成功實施的重要前提和基本保障,是交通運輸物聯網的靈魂。實際上,在許多系統中采集的大量信息除了用于生產運營業務管理外,同時還可以服務于政府部門的宏觀管理、數據統計和大眾信息服務。
從智能交通、智能交通系統以及交通運輸物聯網三者的基本概念來看,智能交通系統和交通運輸物聯網都屬于智能交通的范疇,它們都推動著交通運輸的不斷智能化,只是智能交通系統屬于智能交通發展的第一個階段,而交通運輸物聯網屬于第二階段。[1]
它們之間的主要區別簡單歸納如表1。
3.智能交通系統和交通物聯網系統目前在高速公路ETC領域上的技術應用特點
智能交通系統和交通物聯網系統在高速公路ETC領域里都得到了很大的應用和發展。目前國內的不停車電子收費系統,從技術層面區分,主要分為兩大派系,一類是基于DSRC技術為基礎的5.8G有源電子終端現場業務交易系統,它屬于智能交通系統的典型應用技術代表;另一類是以RFID技術為基礎的無源電子標簽后臺業務交易系統,它屬于交通物聯網的典型應用技術代表。
3.1 基于DSRC技術的不停車電子收費系統
車輛進入RSU主機射頻區以后,車載OBU設備被激活喚醒。接著車載OBU設備響應RSU主機的交易指令,經過多次的業務交易指令,先后完成了車載OBU設備的身份認證和扣款交易,如果交易成功,由現場控制單元進行相應的系列控制,從而完成抬桿放行[2]。
現場的交易信息經過幾天或者若干時間后,通過網絡將交易信息上傳給后臺的數據庫,進行存儲,如圖1所示。
3.2 基于RFID技術的不停車電子收費系統
車輛進入RSU主機射頻區以后,RFID電子標簽被激活喚醒,接著RSU主機接收RFID電子標簽發射的ID后,通過網絡傳輸傳遞給智能處理層,后臺系統進行業務交易,先后完成RFID電子標簽的身份認證和扣款交易,如果交易成功,由現場控制單元進行相應的系列控制,從而完成抬桿放行如圖2所示。
3.3 兩種技術系統的應用比對
這兩種不停車電子收費系統的技術路線在很多方面存在差異,如表2所示。
4.高速公路ETC領域上的技術發展趨勢和應對策略
隨著技術的迅猛發展,全球,包括中國,大力推動的物聯網和云計算技術政策正在逐漸地深刻影響著高速公路ETC領域的技術應用,由此作為指導的行業管理部門和運營的高速公路運營單位需要進行相應地了解和采取相應的應對策略。
4.1 技術發展趨勢
目前應用設備的技術發展趨勢是應用終端簡單化,無源化和免維護,業務交易通過網絡傳輸和云計算技術,在后成處理。作為在高速公路ETC應用而言,僅僅需要獲取車輛的ID即可,通過日益發達的網絡傳輸,借助云計算技術等強大的功能,不僅可以完成最基本的電子收費,而且可以完成其它更多的功能,從而使得運營部門和主管部門把更多的精力放在行業的發展上。
作為目前炒來炒去的“車車間”和“車路間”通訊,都是以專用的車載OBU設備為載體,這種技術路線就是發展數據處理功能強大的設備終端,而這不是交通行業信息化部門制定標準并推動技術的優勢。
隨著技術的迅猛發展,以發展設備終端強大處理功能的技術路線,已經被“騰云(計算)駕物(聯網)”的技術路線所取代。終端設備的發展趨勢有以下特征:
A.顯示屏折疊化,設備尺寸小型化
終端設備在不久的將來,顯示屏會變得和計算機一樣大,但是折疊的,這樣設備將會小型化。
B.設備僅由RFID、顯示屏和網絡芯片三部分組成
設備具有一個代表自己身份的RFID,用手指在顯示屏上完成所有的操作請求,通過網絡芯片將請求通過網絡傳輸以及云計算技術進行處理。
4.2 應對策略
目前越來越多的領域正在采用“物聯網+云計算”的技術,因為這不僅是全球和國家推動的技術政策,確實也符合技術發展到一個新的階段帶來的相應變化。高速公路ETC的技術應用也不例外,物聯網系統逐步會取代目前的智能交通系統。那么如何適應這個過渡階段,采取什么樣的策略哪?首先對于高速公路ETC的應用,可以考慮將以RFID為代表的物聯網系統技術與以DSRC為代表的智能交通系統技術進行融合,及早進行準備,這樣雖然每一個ETC收費口會增加3-5萬元的RSU設備費用,但是卻可以減少車載OBU的數目,讓更多的車輛選用廉價的電子標簽,從而讓整個系統的費用迅速將下來。其次,對于“車車間”和“車路間”通訊,可以采用和工信部以及全國電子設備廠商合作的方式推動,將“車車間”和“車路間”的應用成為一個純民間應用,激活民間的群智群力,這樣才會像手機的發展一樣,價格又低,功能又強,徹底擺脫由交通部門去發展信息產品的劣勢。
5.結束語
交通運輸物聯網以面向交通要素的方式來實現整個交通運輸領域物聯,將整個交通系統看作交通工具(汽車、火車、飛機等)、交通對象(旅客、貨物)以及交通基礎設施(道路、鐵路、港口、機場、航線等)所構成的整體,它們之間存在的功能交互構成了整個交通系統的功能域。高速公路ETC的技術發展趨勢,也必然是按照這個思路和方向發展,從而提高高速公路安全監管及應急處置能力,提升社會經濟效益。
參考文獻
[1]中國工程院.“物聯網及其在重要領域的應用”咨詢研究項目課題之四——物聯網在交通運輸領域的應用[C].中國工程院重大咨詢項目,2011,01.
【關鍵詞】:電網調度;自動化技術;發展趨勢
引言
調度自動化系統是保障電網能夠穩定運行的可靠系統之一,在電網不斷發展的今天,電力運行與管理方面在不斷發生變化,供電企業要保障用戶的安全用電,在調度自動化系統上就要不斷進行升級,在社會不斷創新發展的今天,依靠現代化科技技術積極發展智能電網,是時展的必然選擇。
1、電網調度自動化的基本特征
筆者根據調查,查閱了眾多的參考文獻,發現電網調度自動化具有以下特征。(1)電網調度自動化能夠準確的采集、檢測處理電網中不同元件在系統中實時運行的過程,以及是否發生故障。(2)電網調度自動化能夠根據內部元件的運行狀態,在達到經濟指標的要求中,為工作人員提供準確的調度信息以及給出相關依據。3、電網調度自動化能夠將整個電力系統進行協調,保障供電網的安全,減少供電企業不必要的經濟損失,還能夠根據要求提供優質化的供電。4、電網調度自動化能夠提升工作效率,減少電力事件的突發概率,最大化的延長設備的使用壽命,尤其是針對突發停電事件能夠起到預防作用。
2、電網調度自動化技術的應用現狀
2.1CC-2000電網調度自動化系統
這是我國電力科學園以及東北電力集團與清華大學共同研發的產品,具體的功能是使將采集到的數據進行處理后,根據不同功能在ALPHA服務器重的節點分布,即使有部分節點出現問題時,整個電網調度自動化系統也能夠保持正常運行。目前CC-2000電網調度自動化系統以其成熟、穩定、通用性高的特點,為我國電力系統提供了安全,可靠的保障,在我國目前的電力系統中大批量使用。
2.2SD-6000能量管理系統
這種系統使用開放的平臺進行管理,使用了超大型的調度投影屏以及調度電話的自動撥號技術。SD-6000是我國目前技術先進,功能調達的電網調度自動化系統,主要分布在北京,南京,鄭州等地區,因其技術的經費以及后續的維護,并沒有投放在大量的城市中。
3、我國電網調度自動化未來的發展趨勢
3.1智能化調度技術
智能化技術的普及使我國電網調度自動化技術能夠不斷創新智能,是電網調度自動化發展的必然,在未來,智能化的調度技術,能夠利用大數據與云計算能夠有效的獲取電力系統在運行時的發生的問題,并對電力系統實行實時監測與優化,并對基礎的故障進行自動修復,將監測的每一步都不斷細節化,達到對故障的預判,并分析出解決策略等。對于突發現象,也能夠實時預報警系統,讓相關的工作人員能夠提前預支到電網調度自動化中的狀況,進行智能化的管理。
3.2可視化電網調度自動化技術
目前我國的電網調度自動化技術還是使用專門的數據進行故障分析,需要專業的人才對電網調度進行把控。隨著計算機技術的普及,人們越來越依賴利用圖片的信息來獲取信息,所以,在未來的電網調度自動化技術中,可以對傳統的利用數字,文字或是表格與現代化的圖像相結合,以便于調度人員能夠更直觀的看到通過圖像技術表達的電網中的不同信息,也能夠對不同的電網故障做出準確的判斷,例如發生的電壓波動現象,可視化的電網調度自動化技術就能夠直接通過圖像的形式告訴調度人員發生的故障原因。更好的讓調度人員直觀的看出不同圖像代表的含義,第一時間做出維修,減少經濟損失。
3.3面向對象技術
面向對象技術能夠讓電網調度自動化實時傳遞出其中信息,產生的問題或是預估可能發生的故障。這對于電網調度自動化來說是一個高效的發展技術,但面向對象技術需要一定的計算機進行輔助,在實現上還存在著一定的難度。但這并不代表著在我國未來電網調度自動化不能夠與面向對象技術相結合,一定會在時代的進步中找到適合的手法,進行融合,提升電網調度自動化的實效性。
3.4實施無人監管模式
目前我國對電網調度上還是處于輪班狀態,但電網在很大時間內是不會發生故障及問題,所以從某些層面上浪費了一定的人員消耗。所以,在未來的電網調度自動化技術中,可以實施無人監管幾桶,對電網的運行狀態實施自動化的監控,對其狀態,安全性進行分析。可以利用智能化設備,在電網調度自動化系統出現問題時及時報警,并將故障信息通過信息的形式傳遞到工作人員的手機上,這樣一方面能夠讓工作人員過來處理問題,也能夠減少工作人員的排查時間,在發現故障后直接帶著相關技術人員過來解決問題。實施無人監管模式,減少值守人員,提升供電企業的工作效率,讓更多的員工到需要的崗位中。
結語
調度自動化技術的廣泛應用是時展的必然趨勢,其會帶領電力行業在未來走向全新的階段。所以相關部門應該加大對智能電網的重視力度,要有堅定的信心實現技術難關的克服。除此之外,還要與政府政策、市場需求以及管理營銷措施等進行結合,采取一切手段確保調度自動化技術能夠實現人民進行正常的生產、生活。從當前的情況看,智能電網還具有很多不足和缺陷,本文也針對其提出了一些解決措施,以幫助電力行業能夠不斷完善。在能源解決方面,引領我國智能電網建設的關鍵信息都是已有的信息資料以及技術指導等,用以幫助早日建立具有我國特色的自動化技術,推動世界電網朝著更經濟、更節能、更有效的方向發展。
【參考文獻】:
[1]段紅艷.新世紀電網調度自動化技術發展趨勢[J].城市建設理論研究(電子版),2016,(10):3879-3879.
[2]郝向.電網調度自動化技術的應用[J].軍民兩用技術與產品,2015,(24):67.
[3]程霞,汪國紅,徐忍忍等.電網調度自動化技術的應用與發展[J].軍民兩用技術與產品,2016,(14):161.
【關鍵字】智能電網;配網自動化;主要構成
1.引言
目前,國內的電力發展正逐步由工業化向信息化轉變,面對這樣的發展趨勢,為提高整體的能源利用率,同時也為了應對全球化的能源危機,智能電網將成為可持續發展的主推產業之一。智能電網技術結合了新的控制、信息和管理技術,實現了輸配電到用戶全過程的智能交流,科學地優化了電力的有效分配和利用。目前,大量的數據說明了電力的利用率較低,如美國的統計資料顯示2007年電網的利用率僅有55%。面對電網系統出現的諸多問題,智能電網配網的自動化不是一個局部的解決方案,而將成為一種現代化、智能化電力網絡的發展趨勢。
2.智能電網配網自動化的技術現狀
在一些發達國家,配網自動化的發展是顯著的。從20世紀70-80年代開始,英國、美國、日本等國家已將電子自動控制技術引入電力配網系統,此階段由于經濟條件和計算機技術的制約,自動化技術的應用非常有限,但已經實現了遠程監控、故障自動隔離和恢復供電、電壓調控等功能的配網自動化技術。直至20世紀90年代初,依靠各方面成熟技術的支持,配網監控與管理得到了長遠的發展,甚至有些國家已出現了各種各具特色的配網自動化商品,所涉及的著名電力系統設備制造商也層出不窮,如德國的西門子公司、美國的COOPER公司、英國的ABB公司、日本的東芝公司等等。
智能電網配網自動化在國內的發展主要是從20世紀90年代開始的。國內的配網自動化技術并不落后于國外的發展,尤其在饋線終端裝置和通信技術方面具有更為先進的平臺。但是,由于推廣時間的限制,相比于國外配網自動化的發展,國內的發展還比較年輕,需要更多的資金的和技術支持。隨著用戶對供電需求的不斷提高,完善配網自動化技術將成為智能電網的主要發展趨勢。
3.智能電網配網自動化的技術優勢
傳統的配網方式缺乏對實時電網情況的相應,缺乏彈性,反應遲鈍,無法進行實時、可配置、可重組的的操作,且自愈能力差、依賴性強,對客戶的服務單一,缺乏信息的共享。雖然目前傳統的配網方式在一些方面已得到改善,但因其信息的不全面和共享能力差的根本問題無法得到解決,故不能形成一個有機的整體,智能化程度較低。
與傳統配網方式相比,智能電網配網自動化具有以下幾點技術優勢:
(1)良好的安全保障。配網自動化技術依靠了電子、通訊、計算機等技術的支持,能夠更為有效的抵御外在的不穩定因素,保證了使用的安全性;
(2)自愈的能力。配網自動化技術對電網系統能夠進行實時的監測,及時排除故障,糾正操作,同時保證用戶的正常用電;
(3)較高的資源利用率。配網自動化通過對電網系統的實施監控,能夠對電網中電力的配給進行及時調控,提高資源的利用率,優化了電流的分布,提高產業效益。另外,配網自動化能夠對參與配電的設備情況進行反饋,調控設備的使用情況,提高設備的運行效率,同時也可對存在故障的設備及時檢修,達到延長配網設備壽命的目的;
(4)完善的信息流通。智能電網配網自動化能夠將配電網的運行和管理數據進行高度綜合、深度集成,完善電力信息的通路,加強與用戶間使用信息的交流,實現設備、檢修、控電的管理信息化。
4.智能電網配網自動化系統實現的主要構成
目前,智能電網配網自動化系統一般采用分層分布式結構,即配電主站層和配電終端層,系統結構。各個層結構通過通訊介質進行信息交流,實現配網自動化的管理。
4.1 配網自動化主站層
配網主站層主要是從整體上對各配電子站進行監控,分析系統的運行情況、協調各層站間的關系,有效的監控配網自動化的實現狀態。一般情況下,配網自動化主站層內部都是采用以太網進行高速傳輸,及時對各實時數據的更新和共享。配網自動化主站層由三個部分組成,分別為配電SCADA主站系統、配電故障診斷恢復和配網應用子系統DAS、配電AM/FM/GIS應用子系統DMS。配電SCADA主站系統主要負責信息數據的傳輸和存儲;而配電故障診斷恢復和配網應用子系統DAS則是為了保證配網自動化系統在運行中,對配電故障和恢復進行聯調測試,其中主要依據配網自動化裝置的技術特點和整體方案進行控制;配電AM/FM/GIS應用子系統DMS主要用于應對更為復雜、分散的配電系統,實現綜合管理水平的配電管理系統(DMS)??偠灾?,配網自動化主站層就是以SCADA系統為基礎平臺,配合各種應用軟件完成DA/DMS功能的系統管理與控制中心。
4.2 配網自動化終端層
配網自動化終端層主要負責對各種信息的采集、監控并執行控制命令,且在特殊情況下,能夠實現智能化的電網結構重組功能。配網自動化終端層主要包括安裝在柱上的FTU、配變上的TTU、以及開閉所、配電站、環網單元的FTU等。配網自動化終端層可以在進行不同層面執行不同的功能,也可用于協調不同層面的工作,更能夠依據原有配電網的具體情況和自動化系統的特點,優化系統,達到各集散子系統的有效分配。
4.3 配網自動化實現的注意事項
作為一項系統工程,智能電網配網自動化存在部門多、投資大等具體問題,可見,對配網自動化系統進行有效規劃顯得極為重要。因此,在配網自動化的實現過程中,應注重制定詳細的實施計劃,整體規劃,分批分項實施,與供電方進行內部信息的協調,且有效的調度原有的配網系統,實現整體的、統一的配網自動化。
除此之外,智能電網配網自動化系統的相關設備對操作環境提出了較高的要求。在自動化實施的過程中必須考慮雷擊、低溫、高溫、暴曬、雨淋、風沙、大雪等涉外環境的影響。另外,在配網自動化元件的開發過程中可以考慮采用高性價比的材料,既控制了資金的投入,又能夠有效的應對各種復雜的環境,從而提高了配網自動化系統實現的可行性。
【關鍵詞】智能電網 必然性
一 智能電網
智能電網是把電力市場上生電、輸電、配電、儲電和用電所有相關實體連接在一起的一體化網絡。智能電網覆蓋了從發電到最終用戶用電的整個能源轉換鏈。智能電網把分散的大型和小型發電商和電力用戶都整合到一個總體結構中,具有很高的透明度和靈活性,允許最終用戶作為產消合一的“生產消費者”參與能源市場的活動。
智能電網是一個相對靈活的電力產銷用一體網絡,可以根據用戶對用電頻率、數量等的不同需求而改變,或者根據用電變化而變化,這樣就能滿足來自世界各地的能源需求商們日益增加和變化的供電需求。
二 智能電網的重要地位及其智能化技術
智能電網項目在全球均被列入重要或首要位置。世界范圍內智能電網的建設進程已全面啟動,許多國家都確定了智能電網的建設目標、行動路線、投資計劃等,同時根據自身情況擬定了不同的戰略。比如美國的智能電網計劃致力于在基礎設施老化背景下建設安全可靠的現代化電網并提高用電側效率、降低用電成本;歐盟的超級智能電網計劃則以分布式電源和可再生能源的大規模利用為主要目標,同時注重能源效率的改善和提高。巴西致力于推行智能電表,并且進一步加快了智能電網的建設和改進工作。在中國,智能電網建設工作被列為綠色通道項目近期,發改委又對智能電網等多個綠色通道項目采取即報即審、簡化程序、盡快發行的方針,可見智能電網的建設受到從上到下的重視。
智能電網技術包括大規??稍偕茉窗l電的接入技術及其與大規模儲能聯合運行技術;大電網互聯及遠距離輸電及其相關控制技術;配電自動化和微網;用戶側的智能電表及需求響應技術等。可以說,智能電表是智能電網智能化的先行者,智能電網要靠這些技術支持、配合,最終實現智能化。
三 建設智能電網的必然性
1.建設智能電網是世界也是我國能源形勢和節能經濟的需求使然
能源問題一直是困擾全球的首要大事,世界能源緊張趨勢不減,催生了眾多有關節能的項目,智能電網就是在節能大背景影響下生成的項目之一。
我國能源的電力發展現狀面臨兩個基本現實:一是能源資源貧乏,難以支撐現在的社會經濟發展模式,而且能源資源與用電需求地理分布不均;二是氣候變化催生的低碳社會經濟發展模式對電力系統發展的壓力迫在眉睫。適應能源需求和氣候變化的壓力,各種新能源和可再生能源發電的發展目標是作為傳統火力發電的替代電源而非補充電源,而集約化的發展模式帶來的并網技術難題遠遠超越了世界上的其他國家和地區。建設智能電網可以在發電、輸變電、配用電及電網運行控制等各個環節實現全面的技術跨越,在不斷提升電網輸配電能力的基礎上,通過現代先進技術的高度融合,大規模開發和利用新能源和可再生能源,全面提高大電網運行控制的智能化水平,提高電網輸電及供電能力,抵御重大故障及自然災害的能力,提升供電服務能力和水平,實現我國電網的跨越式發展。
2.建設智能電網是國家政策鼓勵和支持的重要項目
我國正在大力發展以智能化為主要特征的智能電網,不僅給新能源帶來了巨大的機遇,也給儲能行業帶來了新的發展空間。我國已堅定了智能電網建設之路,風電、太陽能發電等可再生能源的大規模利用和儲能行業的發展正在被凸顯。2012年國務院《政府工作報告》將控制能源消費總量作為重要任務,這在我國尚屬首次。鼓勵新能源發展、改善能源消耗和使用效率也成為了重要的國家政策。
“十二五”期間,國家電網將投資5000億元,建成連接大型能源基地與主要負荷中心的“三橫三縱”的特高壓骨干網架和13回長距離支流輸電工程,初步建成核心的世界一流的堅強智能電網。到2015后基本建成具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網,形成以華北、華中、華東為受端,以西北、東北電網為送端的三大同步電網,使電網的資源配置能力、經濟運行效率、安全水平、科技水平和智能化水平都得到全面提升。
3.智能電網能從根本上改善和提高能源效率,發展節能經濟
智能電網是實施新的能源戰略和優化能源資源配置的重要平臺,涵蓋了發電、輸電、變電、配電、用電和調度各環節,將廣泛利用先進的住處和材料等技術,實現清潔能源的大規模接入與利用,提高能源利用效率,確保安全、可靠、優質的電力供應。國家已經將建設智能電網列入重大科技產業化工程。實施智能電網重大科技產業化工程,對于調整能源結構、節能減排、應對氣候變化具有重大意義。
4 智能電網能帶動其他能源行業前進
作為智能電網分布式發電、微網、電動汽車和可再生能源發展的關鍵環節,儲能產業正成為能源領域投資的熱點之一,是國家戰略新興產業計劃2009年將要發展成為國民經濟的先導性產業,在國民經濟體系中具有重要的戰略地位。儲能行業具有廣泛的應用前景,但到目前為止,我國能達到規模,真正能提供技術支持的電網僅有國網的張北項目和南網的儲能示范項目。
另外,智能電網的實現還可以推動光通信產業,電力光纖到戶工程已全面啟動。電力光纖到戶具有明顯的成本優勢,供電企業在鋪設電纜的同時,把光纖包含在電纜內,不僅能節約成本,避免重復投資,同時能夠隨電纜深入千家萬戶,擁有天然的電力客戶優勢,節約了與業主、物業之間的溝通、協調成本,對于寬帶網絡的普及應用是一個有益補充。
【關鍵詞】智能電網 關鍵技術 分析與探討
智能電網就是電網的智能化即更堅強、更智能,是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的傳感測量技術、信息通信技術、先進的設備、先進的決策控制方法以及自動控制技術和能源電力技術支持系統的應用,與電網基礎設施高度集成的可靠、安全、經濟、高效和環境友好的新型現代化電網。隨著全球信息化、數字化的不斷發展,以及全球氣候變暖、環境惡化等現象, 可持續發展、節能減排已經成為首要的焦點問題。依靠著電網的信息化、數字化,智能電網的發展成為了必然的發展趨勢。智能電網的提出符合快速發展的現代社會對電力的迫切需求,實現電力網絡 系統運行更加可靠、經濟、環保這一根本目標。
一、智能電網的優勢
智能電網與傳統電網相比,傳統電網是一個剛性系統, 電能量的傳輸和電源的接入與退出等缺乏彈性,沒有可組性和動態柔性,系統自愈和恢復能力完全依賴于實體,而且多級控制機制反應遲緩,服務簡單單向,缺乏信息共享不能構建可重組、可配置的系統。由于信息的不完善和共享能力弱等特點,使得傳統電網系統中是局部的、孤立的自動化系統,不能構成一個有機統一整體。對比起來,智能電網的信息就有完整、正確、精確時間斷面的、標準化信息等特點。以堅強、可靠的實體電網信息交互平臺為基礎,可以生產需求全過程服務,實時生產和運營信息共享,對電網業務流實時動態的分析、診斷和優化,來最大程度地實現及時、準確、的電網運行和管理。
二、智能電網與傳統電網比較所具有的特點
雖然每個國家對智能電網的理解以及研究思路等存在差異,但是他們都有著建設電網的驅動卻一致,都考慮到了市場機制與電網安全性能、電能質量以及周圍環境等因素。因此,與傳統電網相比,智能電網有以下七項特點:
(一)自愈特點
自愈特點是對智能電網能夠安全運行有重要的影響,因此,它是電網系統中較為顯著的特點。自愈特點表現在智能電網受到各種影響時,不需要或是僅需較少的人為采取干預措施,就可以隔離電力系統中的故障元件或是將故障元件轉變成正常元件,而保障電力系統正常工作。
(二)兼容特點
智能電網可以將風能、電能、太陽能等可再生的清潔能源應用其中,并且具有實現分布式發電與微電網同時作用的優勢。其中,它還具有“即插即用”功能,兼容各式各樣的電源與儲能裝置,在很大程度上可以實現用戶對電力不同層次的需求。
(三)交互特點
智能電網具有在運行過程中實現用戶設備和行為交互的特點。這種特點能夠發揮電力用戶作用,減少對環境污染,并且可以完善需求側管理。
(四)協調特點
智能電網的協調特點能夠實現電力市場的對接,并且市場設計合理化,在一定程度上可以促進電力系統高效運行。
(五)高效特點
現代信息技術的有效應用在電力系統中,可以整合資源,優化電網運行速度,減少電網系統在運行時所需投入的資金。
(六)優質特點
在市場經濟中,電力用戶使用的電力質量存在差別定價。
(七)集成特點
該特點可以對電網進行標準化管理,集成電網信息,共享資源。
三、智能電網的關鍵技術
(一)靈活的網絡拓撲
我國的資源分布因地理位置而呈現出不均衡狀態,并且在很久以前,我國采取了西電東送方針只為充分利用資源,改善資源現狀。而隨著國家電網的規模與形式發展越來越快,國家相關部門越來越重視電網系統運行時的穩定性及安全性。在主網架構標準增加的同時,電網結構應采取靈活的網絡拓撲結構保證其在極度惡劣的天氣條件下也能正常運行。
(二)集成的通信系統
智能電網是新時代下的一種新型的電力系統,它有著較高的安全性及穩定性等,并且智能電網在建設過程中應該加入故障預測能力以及故障處理能力。智能電網具備實時監測能力,能夠全面的監測電網設備以及外延應用支撐等的狀態。
(三)智能調度技術和廣域防護系統
智能電網建設中一般都會應用到智能調度技術,并且在智能調度研究領域該項技術支撐系統尤為重要,并且它具有多種功能,比如,它具有優化資源的功能,對電網系統進行科學調控能力等。此外,它還能夠有效的提升調度系統,并且具備駕馭大型的電網能力,并為電力系統提供一定的技術基礎。 實現調度智能化能夠將網絡保護與一些先進的技術有效結合,促進系統形成較強的安全防御防線,提高系統運行時對故障的靈敏度。
(四)高級電力電子設備
電力電子設備在能量轉換系統中占有重要角色,它能夠改善用戶使用的電能質量,滿足其需求。電子電力技術在智能電網中應用范圍較大,幾乎所有的電子設備與系統中都涉及到了該項技術的應用。比如,拓撲系統與有源濾波器等。
四、結束語
隨著信息技術的發展,電力系統的發展取得了一定的進步。因此,智能電網建設不僅要結合現代信息技術發展狀況,使電力系統擁有現代信息技術含量,還應該從國家實際國情與經濟實力出發,立足該階段社會對電力系統的需要,著眼未來電力系統的發展趨勢,而進行合理的研究。
參考文獻:
[1]鐘海亮.淺談智能電網實現的若干關鍵技術問題[J].科技創新導報,2011(34).
【關鍵詞】電力系統自動化;發展;趨勢;智能電網
1.前言
電力行業與我們生活息息相關,現代社會的發展對電力的依賴達到了前所未有的程度,我國是一個人口大國,也是一個資源消耗大國,尤其是隨著改革開放的不斷深入,電力系統的發展對我國經濟的穩步增長將起著舉足輕重的作用。雖然近30年來我國電力行業一直在保持著高速的發展,但仍不能滿足需求,并且隨著我國經濟的高速發展,在今后相當長一段時間內電力需求仍會保持較快增長。電力系統主要由發電、輸電、變電、配電及用電等部分組成,通常也可以分成一次設備和二次設備,如發電機、變壓器、輸電線等設備為一次設備,電力系統中的保護裝置、通信設備、監控設備以及控制系統使用的計算機系統等為二次設備,二次設備主要是用來對一次設備進行在線測試、保護和調度的,二次設備基本上包含了電力系統自動化的全部技術[1]。電力系統自動化是科學技術和經濟發展的一個必然方向,它主要包括以下三個方面:發電控制的自動化,電力調度的自動化,配電自動化。
2.電力系統自動化簡介
電力系統是由發電機、變電站、電力線路、用電設備聯系在一起組成的統一整體??偟膩砜?,電力系統自動化不外乎兩大部分:監測和控制,主要包括發電過程的自動檢測和控制,自動調度,系統和設備的自動安全保護以及信息的自動傳輸等。根據具體的發電配電過程,電力系統自動化主要包括電廠綜合自動化、電網調度自動化、供電系統自動化等多個方面,并實現分層分級管理。隨著世界社會經濟的發展,負載終端設備變得多樣化,電力系統這張網絡越來越大,越來越復雜,逐漸演變為一個地域分布廣闊,由各自獨立的發電站、變電站、輸配電網絡、配電網絡和用電設備組成的統一調度和運行的復雜大系統。電力系統自動化的主要目標是保證供電的電能質量,具體體現在電壓和頻率上面,使系統安全可靠地運行,管理能力更加高效有力,實現較高的經濟效益和生態效益。
3.電力系統自動化發展歷程
電力系統自動化的發展歷程可以說就是一個各行業先進技術不斷進步和應用的過程,20世紀50年代以前,電力系統容量都在幾百萬千瓦左右,單機容量也較小,基本上都在10萬千瓦以下,電力系統自動化設備比較單一,如各種繼電器,主要用于發電機和電網的保護,還有鍋爐的安全閥、并網的自動同期裝置以及發電機電壓的自動調節等,這些裝置僅是以安全保護和過程自動調節為主的單個設備或者單項自動裝置。遠動技術是電力系統自動化的一項重要技術,主要應用在電力調度的自動化環節,其主要內容是在電力系統調度中心對電力系統實施的實時遠方監視和控制。20世紀30~40年代,構成遠動設備的主要是繼電器和電子管,這些設備雖然簡單,但運行是可靠的,在電力調度的管理歷史上發揮過很大的作用。
20世紀50~60年代,由于世界經濟的復蘇和全球工業經濟的發展,電力系統規模迅速膨脹,大概增加到上千萬千瓦,單機容量也有了成倍的增加,區域聯網開始出現,這些變化對電力系統自動化提出了新的要求,工程師們不得不在電站綜合自動化、電力調度以及配電系統安全穩定方面采取新的更有力的措施,模擬式調頻裝置和以離線計算為基礎的經濟功率分配裝置開始為工程師所用,機、爐、電單元式集中控制開始出現。遠動通信技術被廣泛采用,這個時期的遠動技術主要以半導體器件為主,采用模數轉換技術和脈沖編碼技術等與計算機技術相結合的綜合遠動設備,調制解調器以調頻制為主。
20世紀70~80年代,以計算機為主體的電網實時監控系統(SCADA)開始出現。1978年8月我國第一個全國產化的電網計算機監視系統在東北電網投入運行,取得了良好的效果,其他一些電網也相繼開展了計算機電網監視工作,這個時期,大型火力發電機組開始采用實時安全監控和閉環自動起停全過程控制。在水力發電站,計算機實時監控也開始應用在大壩監測、水庫調度和電廠綜合自動化方面,微型計算機開始使用在各種自動調節裝置和繼電保護裝置中。而由于計算機技術的發展,遠動系統可以由微型計算機構成,其主要特點是在主站端行程前置接收、處理遠動信息,可以接收多個遠方站的信息,并可以向上級發送信息和驅動模擬盤,應該被稱為網絡化的遠動裝置。
20世紀80年代以后,電力系統自動化開始步入高速發展時期,常被稱為信息密集型階段。分散控制系統開始廣泛應用,常規儀表和手操設備已基本取消,許多電廠的自動控制系統的投入比例已接近100%。;遠動技術也有了里程碑式發展,遠動裝置開始從單CPU向多CPU方向轉變,交流采樣的遠程終端也得到了普遍的推廣和應用。
綜合來看,近30年來,隨著電力電子技術、計算機技術、通信技術、控制技術的發展,現代電力系統已經成為一個由多種專業和技術支撐起來的龐大綜合體,其中主要包括計算機、通信、控制和電力裝備及電力電子,簡稱為“CCCP”。在這個框架基礎之上,電力系統自動化監測、處理、傳輸和控制的信息越來越多,直接可觀可測的范圍越來越廣,其內涵和外延都在不斷深入和擴展。
4.電力系統自動化的發展趨勢
通過電力系統自動化的發展歷程可以看出,電力系統這張網正在向超大規模發展,并且不斷實現互聯。區域互聯后,電力系統的安全經濟運行也將提出更高的要求。
具體來講,以下幾個方面的發展趨勢比較值得關注:
在電網調度自動化方面,將不斷深化整個系統的彼此融合,信息的測控和共享,提高效率,促進電力調度系統的信息化和現代化;在電站自動化方面,將逐步擴大DCS的應用范圍并增強DCS的功能,大范圍使用現場總線技術,加強電站監控系統的網絡化、全面化以及自動化;在配電自動化方面,將綜合考慮配電網的監控、保護、遠動和管理等工作,實現配電網的自動監視、控制與管理。
從宏觀上來說,電力系統自動化的發展則趨向于以下幾個方面:
由開環監測向閉環控制發展;由單個元件或區域向全系統發展;由單一功能向多功能、一體化發展;裝置性能向數字化、快速化、靈活化發展;追求的目標向最優化、協調化、智能化發展[2];除了要求提高運行的安全性、經濟性和效率,還追求管理、服務的自動化擴展。
縱觀全球社會經濟的整體發展趨勢,不難看出,智能化將是電力系統自動化發展一個重要的方向,智能電網是我們追求的一個遠大目標,當然,它是一個綜合概念,雖然現代高度自動化的電力系統中已經多少有一些智能化成分,但離智能電網還有很大的差距。所謂智能電網,就是電網的智能化,它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎之上,通過先進的傳感和測量技術、設備技術、控制方法以及先進的決策支持系統的應用,實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標,其主要特征包括自愈、激勵、兼容、優化、互動、集成及抵御攻擊等,能提供用戶需求的高質量電能,容許各種不同發電形式的接入,啟動電力市場和資產的優化高效運行。具體來講,未來的智能電網將可以給我們的生活帶來巨大的變化,如可以通過自動關閉家庭、辦公室和工廠中指定的設備,降低高峰電力;通過隔離電網中的干擾因素,降低停電風險;也可以鼓勵廠商生產智能設備,降低資源消耗。
說到智能電網,就不能不提電力系統自動化發展過程中一個里程碑式的技術—柔流輸電系統(FACTS)技術,它已在電能的生產、傳輸和分配的各個環節中都得到了應用。所謂“柔流輸電系統”技術,就是在輸電系統的重要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行調整控制,使輸電更加可靠、可控和節能,能大大提高壓輸電的效率,改善電能質量。柔流輸電系統(FACTS)這個概念是美國電力系統專家N.G.Hingorani在1986年正式提出的,之后得到了世界各國電力部門的高度重視,它實際上指出了如何利用現有的電力系統資源,維持和改善電力系統穩定方法。
智能電網的目標是在特高壓電網為骨干電網架、各種網協調發展的堅強電網基礎之,集成應用新的技術、材料和工藝,實現勘測數字化、設計模塊化、運行狀態化、信息標準化和應用網絡化。輸電線路的智能化是智能電網的發展目標之一,實現智能輸電,需廣泛采用柔流輸電技術,以提高輸電電路的輸送功率和電壓,增強潮流控制的靈活性,因此,FACTS技術在智能電網的實現中的作用是至關重要的,將能解決智能電網技術層面仍然存在的無功儲能不足、大電網運行控制薄弱等問題。另外,隨著人們環保意識的不斷增強,將來智能電網也需要考慮新能源的接入和分布式能源的隔離等技術,而FACTS技術是新能源、清潔能源等大規模接入電網系統的關鍵技術之一。FACTS技術將電力電子技術和現代控制技術相結合,實現電力半導體開關的全面控制,通過對電力系統參數的連續調節監控,可有效降低負荷電路的潮流和系統的損耗,提高系統的傳輸能力,保證電力系統的穩定。
在科學技術日新月異的當今,我們也驚喜的看到,很多新技術也都有希望應用到電力系統自動化的發展當中來,工程師們都在默默的努力探索中,如遠動控制技術、現場總線技術、計算機視覺技術、藍牙技術、大屏幕技術、軟交換技術、以及用戶電力技術等。近代計算機技術、控制技術、電力電子技術及信息通信技術的高速發展,使得電力系統自動化面臨著空前的變革。我們有理由相信,在當今科學技術迅猛發展的基礎之上,電力系統自動化必將高速發展,智能電網將是社會經濟發展的必然趨勢,未來展現在我們面前的必然會是一個能抵御多種自然災害、穩定、靈活兼容以及經濟高效的智能電力系統。
參考文獻
[1]賈云得.機器視覺[M].北京:科學出版社,2000.
[2]陳顯治.現代通訊技術[M].北京:電子工業出版社, 2001.
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