试探面向智能电网的智能电力设备技术与应用

摘 要：智能电力设备技术是在模块设计的背景下，为满足智能电网对电量数据存储和传说安全可靠的需要，广泛应用于智能电网的一种=技术，为此本文对智能电网和智能电力=设计技术的相应要求进行了阐述，并对其设计及实现进行了分析，以供参考。

关键词：智能电网 智能电力设备技术 应用

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0136-01

配电网智能化已经成为我国电网建设的重点，伴随低碳经济的不断深入和可持续发展的总战略要求，电力工业也必然会从经济、环保、科学的轨道上快速迈进，而配电网“智能”便是最鲜明的特征之一。因此，在供电安全和低碳节能的大趋势下，有必要对智能电力设备技术在智能电网中的应用进行分析，以提高智能电网的智能化监控管理水平，进而为确保智能电网的安全可靠运行奠定坚实基础。

1 基于智能电网特点的智能电力设备技术要求

智能型电网的智能化特征十分明显，具体表现在以下几方面：（1）智能电网的运行安全有了较好保障，因为其主要功能即保证电网稳定可靠，以及抵御攻击的自愈功能；（2）智能电网兼容和集成特征明显，其发电资源可兼容，其信息系统采用集成方式；（3）智能电网实现了用户的交互式，以及电脑质量的高度优化，同时，其还对电力市场的协同功效也不言而喻，为供电企业在很大程度上节约了资本支出，提高了供电企业的经济效益。

在上述智能电网特征中，最为重要的莫过于其自愈功能，其好坏程度直接影响电网智能化程度的深浅。要确保电网的自愈功能实现，先进的控制技术是前提，而要确保控制技术的有效实现，IED等智能电力设备技术的应用便成为了最初也是最重要的基础条件，加之智能电网其他标志性功能的实现，要有效确保这些功能可正常进行，就必须在配电网底层设置覆盖率高的“配电网控制节点”。

总之，在智能电网背景下，IED设备是其基础和前提，而与之密切相关的智能电力设备技术主要内容如下：（1）其必须包括量测、传感的可观测技术；（2）其必须对观测状态进行有效的调节和控制；（3）其必须实现数据到信息的提升，并采用嵌入式自主处理技术；（4）其必须具有明显的自适应和自愈功能。IED设备利用新兴传感和测量技术将电网实时信息通过各类集成通信（光纤、无线、电力载波宽带等）与控制技术、决策支持进行数据交换，并能准确执行上层信息。

2 智能电力设备关键技术分析

2.1 设备硬件

智能电力设备使用的是全不锈钢机箱，采用模块化的系统设计，机架内紧密集成者控制模块、通信模块、电源模块几部分。为更好地了解智能电力设备技术，本文对控制系统和软件实现的方法分别进行了阐述。

（1）控制系统。

智能电力设备的控制系统模块主要负责开关控制，以及对故障电流进行监测和测量，然后根据所采集到的电流和电压数值，计算其相应的参数。在对执行设备控制时，需要对相关的状态信号进行采集，比如开关的状态、接地刀闸的状态等等，应注意的是，一切DI量必须都采取光电隔离措施。智能电力中的IED设备负责①接收、执行，以及遥控复归指令，其包括本地和远端的闭锁和切换控制功能；②实现开关实时操控，在输入、输出的回路中使用安全而严密的防护措施，以实现防干扰、防误动的目的，确保模块的稳定系和安全性；③交流失电时，智能电力设备应具备对开关实施3次以上分合操作功能，同时具备对输出短路、过热、过压等情况实施保护的功能；④遥控模块采取三级遥控模式，即遥控对象的预置、返校及执行3个级别；⑤当设备的单模块或单插件发生故障时，其不会对其它模块的正常运行造成影响，同时其要具有可热插拔，可在线扩充的功能。

电压采集通过电压测量模块接入供电电源来获取，可测量50 Hz或60 Hz的单相或三相电压，它基于基波成分测量。剩余电压的测量取三相电压的内部和。频率基于单相测量电压RMS。功率是基于线电压U21和U32以及相电流I1和I3得出。采用2个瓦特计方式测量三相三线线路的有功和无功功率。有功和无功电能基于基波成分的测量，可分别计算2个方向的累积电能，当电源故障时，保留累积值。

（2）软件的实现。

软件的实现是通过内嵌的WEB数据服务器，将数据以HT-ML的格式予以显示的过程，它是重要状态量变位信息得以快速主动上报，以及时间记录，故障识别的渠道和保证。其主要显示画面包括以下几部分内容：①监视画面，其包含所有状态量，以及测量值；②控制画面，其对断路器（开关）的“开”或“合”命令予以控制和命令计数；③诊断画面，及对数据进行存储或读取并予以存档；④维护画面，包括软件升级，参数下载等；⑤参数画面，即包括通信配置参数，规约协议参数，以及测量值和检测参数等。

2.2 智能电力设计的关键技术分析

（1）实时数据采集及处理技术。

实时数据采集及处理技术是针对全电量而言，其是由相电流、相（线）电压、频率、功率（有功/无功/视在）、功率因数、电能（有功/无功）等及部分组成。其过程即将电流和电压二次信号进行高速A/D转换，在得出正确一次值的同时对故障电流的发生予以监控，在根据电流电压的向量计算，计算其它相应的电力参数。

（2）执行设备控制技术。

执行设备即对智能电网中的中、高压开关进行“开”或“合”操作的一次设备。实践中，工作人员通过对其灵活而有效的控制，以确保智能电网自愈性和自适应性功能的实现。

（3）数据存储、交换及信息安全技术。

由上述可知，智能电网对智能电力设备的数据存储、交换及信息安全都提出了较高的要求。因此，IED智能电力设备必须满足重要参数的失电保存，关键数据或状态的快速上报，以及馈线短路故障或事件SOE的快速反应处理功能。

（4）多通信接口技术。

现今，智能电力设备的通信接口越来越多样化，能够满足外部环境的需要。主要包括以下几种：①RS-232、RS-485及以太网通信接口都是现在比较常见的接口；②对于使用公网通信的终端设备而言，则需要客户根据实际情况，具体问题具体分析，进行合理配置，比如配置GPRS或CDMA等通信模块；③对于使用光纤、载波等通信方式的监控系统，则必须根据光纤、载波的频率，配备相对应的通信设备。

3 结语

综上所述，智能电网的建设是电力系统的一次重要变革，是电网未来的发展方向。随着智能电网建设的推进和相关研究的深入，为确保智能电网运行的安全和可靠，对智能电力设备技术的应用还须不断探索。

参考文献

[1]霍海锋，李军学，张昊，等.面向智能电网的智能电力设备技术与应用[J].智能电网，2011（3）.

[2]赵丽华，高进强，郭相国.浅谈电力设备智能化[J].高压电器，2010（12）.

[3]孔祥玉，赵帅，贾宏杰，等.智能电网中电力设备及其技术发展分析[J].电力系统及其自动化学报，2012（2）.