智能电网技术在大型机场供电系统中的应用

李辛阳 薛晓东 乔志远

（河南省机场集团有限公司后勤管理中心，河南郑州 451161）

智能电网技术在大型机场供电系统中的应用

李辛阳 薛晓东 乔志远

（河南省机场集团有限公司后勤管理中心，河南郑州 451161）

从现阶段智能电网技术的发展状况和大型机场供电系统建设的实际出发，探讨智能电网的技术特点及其在机场中的应用前景。通过引入智能电网技术，将有效提高机场供电网的安全可靠性和电能质量，并实现经济绿色、降低能耗的目的。

智能电网；机场供电；能耗；配电网

智能电网（Smart Grid）技术建立在集成、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、控制方法及决策系统的综合应用，实现电网安全可靠、经济高效的运行。由于其坚强、可靠、灵活、经济的特点，智能电网已成为未来电力技术的发展方向［1］。

目前，我国民航业飞速发展，机场供电系统作为机场运行的动力供应，尤显重要。在国家提出加强智能电网建设和民航局建成安全、高效、优质、绿色的现代化民用航空体系的大背景下［2］,在机场供电网络中引入智能电网技术，建设智能化机场供配电系统，不仅为机场运行提供更加可靠的能源供应，强化电力保障，还可实现节能减排，对机场长远发展有着重要意义。

1 智能电网技术在机场供电系统中的应用

1.1 建设完善的电力监控体系

大型机场通常供电区域大，线路长，供电设备多，负荷种类复杂，不同电压等级混合。因此，必须建设完善的电力综合监控系统，实现对全场配电网络的信息采集、集中管理［3］。

典型的监控系统网架采用B/S+C/S双层架构设计，主要分为2层：第1层为专业监控层，第2层为现场执行层。其系统构成包括：①电力设备监控，监控变电站的仪表、保护装置、直流屏、变压器等状态及参数，实现实时监测、危险预警、异常告警；②环境监控，监控变电站的温湿度状态、红外双鉴监测安全状态、感温感烟探测器监测环境状态等功能，并可通过网络实现远程监控；③智能照明系统，变电站内智能灯光控制，采用目前主流KNX/EIB灯光控制技术，实现手动开闭、远程开闭、与门禁探测联动开灯等功能，并可通过网络实现远程联动；④视频监控，变电站内的视频监控，采用IP网络摄像机，达到无人值守视频监控功能，并可通过网络实现远程监控；⑤指纹刷卡电子考勤巡更系统，变电站内通过指纹识别/刷卡识别设备读取巡更考勤信息，并可通过网络实现远程监控；⑥IP网络电话系统，变电所/开闭站内通过IP网络电话可进行实时语音通信。

1.2 先进的检测装置

机场供电网络正常运行，设备安全是关键，在电力设备检测这一方面应特别重视，要积极运用先进的设备状态监测与运行测控手段。电力监控系统偏重于软件建设，现场更多的还要利用先进的检测装置。

首先，利用智能检测设备对场内输电电缆的导线温度、线路电容、绝缘强度进行全程监测，并作出评估和诊断，主动预警。其次，采用先进的传感技术对各变电站（尤其是无人值守站）的变压器重点全面检测，及时掌握变压器状态参数和运行数据，当设备出现问题时发出预警，从而减少隐患，提高变压器运行可靠性［3］。最后，结合先进的电能质量检测元件快速地诊断电能的质量问题，如检测负载均衡度，实时进行负荷调节，以保证三相平衡；利用现场滤波元件消除高次谐波。

1.3 智能变电站建设

变电站是机场供电的核心，进行智能变电站建设可有效提高变电站运行管理效率。根据国网相关导则、规范，智能变电站系统分为3层：过程层、间隔层、站控层［4］。

过程层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备、合并单元和智能终端，完成变电站电能变换、传输及其测量、控制等相关功能；间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，主要实现一个间隔的保护；站控层包含自动化、站域控制、通信、对时等子系统，实现面向全站的测量和控制功能：完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等。

智能变电站由国网提出，并在国网内部逐步实践建设，但很多概念还处于理论阶段，建设是长期的，而且随着以后电力技术的进步和电力设备制造水平的提高而不断完善。因此，机场变电站的智能化建设目前应着眼于借鉴国网已被实践的、成熟的建设经验，简单概括就是实现智能化一次侧、网络化二次侧［5］。

智能化一次侧包括采用电子互感器和智能高压开关设备。电子互感器可有效克服传统电磁式互感器饱和的缺陷；智能高压开关设备是具有较高性能的开关、控制设备，配有电子装置、传感器和执行器，具有监测和诊断功能。网络化二次侧是指用数字通讯手段传递电信号，用光纤作为传输介质取代传统的金属电缆，有效解决二次电缆交直流串扰问题。

另外，为降低人工巡视工作量，提高巡视效率，还可考虑在变电站引入智能巡视机器人。巡检机器人可以携带红外热像仪、可见光CCD等检测装置，以自主和遥控的方式，辅助人工对室内高压设备进行巡测，以便及时发现电力设备的内部热缺陷、内部损伤等，弥补人眼巡视的不足。

1.4 优化配电网结构

优化配电网结构，场内一级变电站（110kV）一次侧采用双母线加旁母方式，二次侧采用环网运行，建设坚强的配电网结构。

对各二级变电站（10kV变电站/开闭所）引入馈线自动化技术，即基于馈线终端设备FTU实现闭环控制，在配电网故障时进行故障判别、隔离，切断故障区，并对非故障区不间断供电，切实提高机场供电可靠性［6］。

另外，由于大型机场供电系统规模大，短路电流大，如果不采取有效的抑制短路电流的措施，一旦发生短路故障，开关及用户设备将是无法承受的。因此，可以考虑加入故障电流限制器（Fault Current Limiter，FCL）。国外对超导FCL和电力电子FCL研究较多，技术也已经较为成熟。

1.5 配网故障趋势预测与预警技术

配网故障趋势预测与预警系统通过整合网络各部分、各环节与配网故障相关的各类数据（历史故障数据、历史天气等），分析现有数据与配网故障次数之间的相关关系，建立区域配网故障次数发展趋势预测模型，实现在时间、温度、降雨等因素作用下的配网故障趋势提前预判与预警，进而指导一线班组开展有针对性的配网运维工作，最终达到降低配网故障率的目标。

1.6 智能路灯远程监控技术

大型机场内部路灯照明系统的规模也很庞大，其运行费用和维护成本不容小视。为提高路灯照明效率，节约成本，采用智能照明控制系统对场内路灯进行远程控制，对灯具进行分区、分线路管理，并根据天气情况和实际光照强度，自动控制灯具的开/关和调节灯具亮度，如在不好的天气及时打开路灯，天气好时关闭路灯，从而有效提高灯具利用效率和使用寿命。智能路灯远程监控系统具有的功能如下：①主动问询，控制中心可以主动问询每路路灯的开关状态、电流电压、电量等数据；②主动控制，控制中心可以随意开关任何一路路灯，灯具的所有运行参数（通断电时间、区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用；③自动控制功能，现场可按季节变化自动调节路灯开关时间；④报警功能，通信中断、亮灯率过低、未按时开关等情况出现时，控制中心有报警显示；⑤显示功能，电子地图上显示每路路灯的开关状态及其他重要信息；⑥曲线报表功能，可以生成电流、电压、电能、亮灯率及开关时间的分析曲线和报表。

1.7 电动汽车充电站建设

电动汽车是未来的发展潮流，需要提前对电动汽车充电站进行考虑及布局，以满足未来运营需求。可在内场、停车场区域建设电动汽车快速充电桩（交、直流），满足内部电动摆渡车、私人电动乘用车、电动出租车、租赁电动汽车等的充电需求，实现绿色低碳、节能减排的目的。与此同时，也要考虑充电站接入后对整个区域配电网的影响。

1.8 光伏发电

光伏发电即通过光伏电板将清洁的太阳能转化为电能，供机场负荷使用。光伏发电在国内很多大型机场都有应用。比如，深圳宝安机场有国内容量最大的机场太阳能光伏发电项目，上海浦东机场的光伏建筑一体化（BIPV）项目现可产生足够的清洁能源，用以满足机场停车设施和装卸设备的需求，其本身还可为机场户外的空调设备进行遮阳；另外，合肥新桥机场、北京首都国际机场、上海虹桥机场、杭州萧山机场也都有太阳能发电项目。需要指出的是，光伏新能源虽然绿色环保低碳，但不是一种稳定的电力来源，受天气条件影响比较大。因此，光伏发电可与主配电网隔开，用于机场内部一般非重要负荷的供电。

1.9 自动化抄表

机场内部用电负荷全部安装智能电表，用电信息“全采集、全覆盖”，实现远程抄表、远程通知、电量实时查询、线损在线监测。这样电量采集不仅方便准确，而且完全可视化。

2 规划建设原则

①应以配电架结构完善和设备水平提高为基础，以配电自动化建设（监控、预警）为重点，以新装备和新技术应用为支撑，以精益化运维管理为核心，打造运行安全、网架坚强、装备先进、管理高效的机场配电网。

②机场供电系统智能化建设是一项长期、复杂的系统工程，需要借鉴国家电网智能电网建设的经验，并结合机场实际，逐步完善。

③智能电网与传统电网有很大不同，其设备投入、技术引进成本高，而且智能电网技术还在不断发展进步中，一些新技术/新设备还没有经过较长时间运行与维护的考验，对其性能、寿命等仍需要进一步分析考察。机场一级负荷的属性要求必须把供电可靠性放在第一位，所以需要以稳为主，全面考虑，综合评估，做到经济效益与安全效益兼顾。

3 结语

将比较成熟的、先进的、可靠的智能电网技术引进机场供电网络，建设智能化机场供配电系统，不仅符合民航局打造“节能、环保、科技、人性化、可持续发展机场”的理念，也将为机场提供更可靠、更优质的电力供应。

［1］易丹，马涛，叶任时.智能电网发展前景与关键技术［J］.科技创业月刊，2009（10X）：19-20.

［2］国家电力监管委员会，中国民用航空局.民用运输机场供用电安全管理规定（试行）［Z］.2012-05-25.

［3］李都红.智能电网关键技术在新建机场区域型电力网络规划中的集成与应用［J］.电气技术，2014（6）：106-108.

［4］张云青，杜勇，郭树林.首都机场智能化配电管理系统［J］.智能建筑电气技术，2009（23）：43-45.

［5］王哲.智能电网涉及的关键技术［J］.电力系统通信，2009（11）：7-10.

［6］刘健，倪建立，邓永辉.配电自动化系统［M］.北京：中国水利水电出版社，2009.

Application of Smart Grid Technology in the Power Supply System of Large Hub Airport

Li Xinyang Xue Xiaodong Qiao Zhiyuan
（Logistics Management Center，Henan Airport Group Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 451161）

From the current development situation of the smart grid technology and the actual construction of large airport electricity system,the application prospect of smart grid technology in the airport was analyzed.Through the introduction of smart grid technology,the safety,reliability and power quality of airport electric system will be im⁃proved greatly,and the purpose of reducing energy waste and economically green will be realized.

smart grid；airport power supply；energy waste；distribution network

TM76

：A

：1003-5168（2017）01-0049-03

2016-12-05

李辛阳（1971-），男，硕士，中级工程师，研究方向：工商管理，机电工程；薛晓东（1974-），男，大专，中级工程师，研究方向：电力系统及其自动化；乔志远（1989-），男，硕士，中级工程师，研究方向：电力系统及其自动化。