初探智能电网技术在电网监控系统中的应用

2021-03-26苏文豪孙天琦薛璐璐

电子元器件与信息技术 2021年2期

苏文豪，孙天琦，薛璐璐

（国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

根据国家电网中国电力科学研究院的定义，智能电网技术是指以物理电网为基础，将现代的传感测量技术、通讯技术、信息技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网，能够保证用电的安全性、可靠性。随着能源问题在国际上日益突出，智能电网技术的应用也得到了广泛的重视。将智能电网技术接入到电网监控系统中，对我国电力体制的改革有着至关重要的作用。

1 智能电网技术的主要性能

1.1 智能电网更加安全可靠

智能电网最主要的性能就是安全性和可靠性。智能电网是高安全性和稳定性的电力系统，其自身的安全稳定控制装备十分齐全，并且拥有较强抵抗外界风险的能力。一方面，智能电网技术能够分析电网设备中故障的类型、历史状态以及运行参数之间的相关性，能够精准预判电网发生故障的规律。另一方面，智能电网通过评估风险，能够对风险提前发出预警，使得相关人员能够提前做好准备工作，防止重大安全问题的发生。即使在电力系统运行的过程中，出现了紧急情况，也不会造成大面积的电路瘫痪，进一步保障了人民的用电安全，为经济发展奠定了稳定的电力基础[1]。

1.2 电网数据可视化

与传统的电网设备相比，智能电网技术能够实现电网数据的可视化，更加直观清晰的展现居民或企业的用电情况，为日后的电力勘测提供数据。在智能电网的应用中，运用相关的软件分析输配电、发电和用户大数据，能够清晰全面的展示电网运行的每一个细节，为日后电力企业的决策提供依据。电网数据具有数据大、类型多、变化速度快的特征，全社会的用电数据能够为国家宏观的经济决策奠定技术，帮助电力企业发现数据的价值。

1.3 较强的自我修复性能

智能电网技术还拥有较强的自我修复性能，在一定情况下，其工作状态可以实现无人化。节省了人力物力资源，保证了电力企业运行的安全性。一方面，智能电网技术可以进行自我检查，及时发现系统中存在的问题，依靠系统中的技术进行自我修复。另一方面，在无人监控的情况下，智能电网可以实现全天候在线，并记录电力系统的运行状况。因此，智能电网可以实现自我修复，将电网恢复如初[2]。

1.4 智能电网拥有较高的智能性

智能电网也就是电网的智能化，发展智能电网是经济社会发展的必然选择，能够实现清洁能源的开发，并且拥有较强抵御自然灾害的能力。一方面，智能电网可以通过智能化手段降低电力企业的运营成本，同时能够对用电设备进行智能控制[3]。另一方面，随着经济的快速发展，未来电网需要处理的数据将会越来越复杂，信息之间的关联也日渐紧密，而智能电网能够有效的从海量信息中挖掘出资源，并加以利用，实现信息的智能调度。

2 智能电网技术在电网监控系统中的应用探讨

2.1 传感器技术

传感器技术作为智能电网技术的一种，在电网监控系统中发挥了至关重要的作用。传感器技术指的是能感受被测量并按照一定的规律可转换成可用输出信号的器件或装置。因此智能电网中传感器技术的应用能够在电网监控系统中及时发现电网运行的变化[4]。国家电网公司曾在2010年就指出，要全面推广实施设备状态检修，全面提升设备智能化水平，推广应用智能设备和技术，实现电网安全在线预警和设备智能化监控。而传感器技术则能够对电力设备进行实时的监测，保证其平稳运行。一方面，随着传感器技术的不断发展与成熟，状态检修替代定期检修已经被电力系统所认可，并将成为电力设备检修的必然趋势。另一方面，传感器技术不仅应用在媒体、汽车、环境监测等行业，现如今在电网监控系统中也已经广泛运用。传感器基础是带有信息处理功能的传感器，智能电网与其他的智慧体系一样，不是单独的个体，而是许多装备与技术的集合体，实施检测的传感器虽然体积较小，但发挥的作用却是十分重要的。可以利用传感器对电力产品的质量、故障做出快速的测量并实施监控。例如，我国推出的光纤电流传感系统，满足了高精度测量的要求，对电力监控系统具有重要的现实意义。

2.2 物联网技术

随着我国电力水平的不断提升，智能电网在保证城市用电安全、促进城市绿色发展方面也有至关重要的作用，而智能电网中运用的物联网技术对电网监控系统也是至关重要的。物联网技术，顾名思义，是指通过信息传感设备，可以实现任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、跟踪与监管。在电网监控过程中，物联网技术能够随时感知到物品动态。例如，在手机上安装的用电APP，能够远程操控电冰箱、电热水壶、电热水器等智能设备，并且通过APP，就像查询一般信息一样，能够随时了解某个电器设备在一定时间内的用电量，使用户能对自己的用电情况一目了然。物联网技术在电力监控的每一个环节都有应用，实现了对电网的智能控制与优化配置，提升了电力规划的管理能力。如在发电环节，能够根据对常规能源发电的机组运行情况，设备之间的互动以及各种指标进行监控，对风能、太阳能等能源进行动态性的分析与预测[5]。在输送环节，可以运用物联网对每个节点的监控能力，对整个输送线路上的导线温度等进行监测，并做出评估。此外，物联网技术在电网监控的过程中，能够实现电网与用户的双向互动，创新电网系统，为用户提供更加优质的服务。

2.3 通信技术

智能电网中的通信技术在电力监控系统中主要作用是对于工作人员的指挥。通信技术因其传输和感知功能被称为智能电网的神经。一方面，当电网设备出现故障时，智能电网就会通过通信技术对工作人员下达指令，帮助技术人员定位故障的具体位置，进而提升工作的效率，保障居民与工业的用电需求，避免因为电力故障而造成居民生活上的不便和工业上的巨大损失。另一方面，只有不断重视通信技术在电力系统中的应用，才能实现电力系统的平稳发展。此外，通信技术能够将电力系统与用户较好的结合在一起，鼓励用户自身对电力进行管理，这也是智能电网对电力系统进行监控的一大特征。对于供电公司来说，精准掌握了用户的需求，就能更好的平衡供求关系[6]。例如，供电公司通过分析用户的用电信息，可以总结出用户在某一个时间段的用电规律，根据这种规律制定每个区域不同的输配电方案。同时通过通信技术，供电公司能够随时通知用户消耗的电力成本，实现电价、电网状况、停电信息的透明化，用户也可以针对这些信息制定自身适合的用电方案。例如，天津中新生态城的国家电网智能营业厅，和中国移动、中国联通一样，能够为用户提供基础的信息服务。

2.4 大数据技术

电力系统在运行的过程中，会产生庞大的用电信息，并且数据增长较快、数据类型较多，随着我国经济水平的不断提升，系统内的数据源会不断的增长，甚至出现较强的增长势头，以往的数据处理技术已经不能满足当下市场的需求。而智能电网技术中的运用的大数据技术可以较好的解决这一问题。首先，智能电网数据具有多样性、海量化的特征。例如，客户信息系统中的语音数据、在线监测中的音频、图像数据等，这些数据类型不同，并且种类繁杂，运用以往的数据技术并不能进行有效的处理，要对电网系统监控中的信息资源进行合理的利用，就需要利用大数据技术对智能电网下各类数据信息进行科学的分析、计算，为更好的实现电力系统的监控奠定基础。其次，在大数据技术运用的过程中，关键的就是将信号转化为数据，并对数据进行有效的提炼，帮助电力企业进行决策。例如，德国就是使用数据分析的技术，为太阳能的推广提供了科学的决策依据，更好的满足用户的需求，也能进一步提升企业的效益。在大数据技术的帮助下，日后对电网系统的监控应该搭建更完整的电力大数据平台，能够充分利用信息的价值，提升智能电网中电力输送与分配的水平，保证电网的平稳高效运行[7]。

2.5 控制技术

智能电网在网监控系统运行的过程中，控制技术是关键的技术。关键的控制技术不但是实现电路智能化的关键，更能够帮助电路及时排除故障。作为一种新型的技术，能够及时解决电力系统中出现的干扰信息，确保操作的安全性和可靠性。一方面，作为先进的控制技术，拥有自动的控制系统，这一自愈电网的特征能够极大提升电网的安全性。另一方面，智能电网通过控制技术能够降低危险发生的可能性，防止紧急问题的发生，并能够自动修改系统设置。此外，先进的控制技术不仅能够为电网监控系统提供信号，而且也能为操作人员提供信息，控制系统信息资源的收集不仅对自身有用，而且对电力企业也有很好的应用价值，辅助领导部门进行决策。随着能源的大量消耗与经济的快速发展，对电能的质量问题也提出了新的挑战[8]。作为智能电网中的控制技术也应随着市场的变化不断精进与发展，更好的适应环境的变化，满足社会的需求。