电力设计工作中智能电网的分析

2024-05-16郭师洋杜兴华

通信电源技术 2024年4期

郭师洋，杜兴华

（山东天祥电力设计院有限公司，山东济南 250000）

0 引言

21 世纪以来，随着信息技术的广泛应用和可再生能源的迅速发展，电力行业面临着前所未有的挑战和机遇。智能电网作为一种高效、可靠、环保的电网形式，逐渐成为全球电力行业关注的焦点。智能电网是建立在现代通信技术、计算机技术和控制技术等基础上的先进电网系统，具有高度信息化、自动化、互动化的特征，能够实现对电网的实时监控和优化调度，提高电力系统的可靠性、效率以及安全性，同时降低能源消耗，减少环境污染。因此，文章对电力设计工作中智能电网的应用策略进行分析与探讨十分必要。

1 智能电网概述

智能电网是利用先进的信息、通信和自动化技术完成物理电网全面重构的一种现代化电网，是电网发展的一种新形态，也是电网向更高水平发展的结果。工作过程中，通信技术能够结合计算机技术与通信技术完成工作效率的提升，具有极高的智能化及自动化程度。智能电网具有高度的信息化、自动化以及互动化等特点，可以有效提高电力系统的稳定性。此外，支持分布式能源的接入和利用，提高能源利用效率，减少碳排放[1]。

智能电网的正常运行，需要采用多种先进技术，包括传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术以及储能技术等。传感器技术能够实时监测电网的各种参数，为控制系统提供必要的数据支持；通信技术能够帮助电网实现信息的高效传输，确保控制系统能够快速响应各种突发事件；计算机技术可以帮助电网实现自动化控制，提高电网的运行效率；控制技术能够确保电网的稳定运行，提高电力系统的可靠性；储能技术能够帮助电网实现能源的优化利用，提高能源利用效率。最重要的是，智能电网可以为用户提供更好的用电体验，提高用户的满意度。因此，智能电网的稳定发展必然能推进电力行业的整体建设速度，为社会经济发展提供助力[2]。

2 电力设计工作中智能电网的应用策略

2.1 规划设计优化

智能电网可以通过分析历史用电数据、天气数据、经济数据等大量数据，结合机器学习和人工智能技术，对未来用电负荷进行精确预测。负荷预测结果为电网规划设计提供重要依据，有助于优化电网结构、确定电网设备容量和布局，提高电网投资效益。可以在规划阶段通过模拟不同场景和分析各种方案，以确定最佳的电网规划方案，这包括输电线路规划、变电站选址、容量确定以及电网分层和分区等[3]。通过智能规划，可以提高电网的稳定性、可靠性以及经济性。智能电网可以根据电网规划要求，对电网设备进行优化选型，综合分析设备技术参数、性能、成本等，以确定最符合电网要求和经济效益的设备方案。此外，智能电网可以根据设备状况，对电网设备进行实时评估，提前发现潜在问题，优化设备运行维护方案。

智能电网能够根据未来用电需求和电力行业的发展形势进行扩展与升级，这可以进一步提高电网扩展和升级的效率，降低成本，提高电网的现代化水平。电力行业的工作人员可以对电源进行优化规划，通过对电源的特性、成本、环保等因素的综合分析，上传相关数据，这样智能电网可以为电源的规划提供决策支持。不仅如此，通过对智能电网能耗数据的分析，还能够探索出电力系统的节能潜力和减排方向，进而优化电网运行方式，以此来降低电网能耗。同时，智能电网可以引导用户侧节能减排，实现电网的绿色、低碳发展，促进电网的高效、绿色和可持续发展[4]。

2.2 设备监控与维护

智能电网可以通过各种传感器、监测设备和控制系统，实时监控各项电力设备，这包括对设备的运行状态、性能参数、故障信息等进行实时采集和分析，以便及时发现和解决设备故障隐患。基于大数据分析和机器学习技术，智能电网可以预测设备潜在的故障风险，并提前发出预警信息，以便维护人员及时采取措施，降低设备故障率。电网设备的远程监控和诊断也是智能电网的主要功能，通过实时传输设备运行数据和视频信息，维护人员可以远程对设备进行评估、分析和诊断，提高维护效率，降低维护成本。通过自动化技术，能够实现电网设备的自动维护。例如，智能电网会根据设备状况，自动触发维护指令，进行设备更换、维修等操作，提高维护准确性和效率。此外，应当利用监控功能去评估设备性能，优化设备运行维护方案，提高设备的使用寿命和资产利用率，可以优化电网设备的供应链管理，基于实时设备和备件需求预测，自动发起采购订单、跟踪物流信息、安排设备仓储等，提高供应链管理的效率，降低库存成本[5]。

2.3 提高能源效率

提高能源效率对于电力设计工作有着十分重要的意义。智能电网的合理利用，可以为用户提供个性化的能源管理方案。通过对用户用电数据的分析，能够第一时间寻找到具体的节能方向，并且做出相应的计划，为用户提供节能建议和方案，帮助用户降低能耗，还可以通过需求侧管理，引导用户合理用电，实现电网的供需平衡。例如，在电网负荷高峰时段，智能电网可以实时调整电价，降低峰值负荷，提高电网的稳定性和效率。承担起对电网能源消耗进行监控的职责，对电网设备进行节能调度，及时调整运行方式，降低电网的整体能耗，并且能够应用储能系统，实现能源的优化利用。例如，在电网负荷低谷时段，储能系统可以储存多余的电能；在电网负荷高峰时段，储能系统可以释放电能，满足用电需求，降低电网峰值负荷[6]。

2.4 促进分布式能源的利用

促进分布式能源的利用是智能电网在电力设计工作中的重要应用策略之一，智能电网可以为分布式能源提供接入支持，帮助其安全稳定地接入电网。对分布式能源的容量、位置、类型等因素进行全面分析，以确保分布式能源与电网的有效整合。储能系统的应用，能够实现分布式能源的调度和利用。储能系统可以在分布式能源充足时储存多余能量，在需求高峰期释放能量，提高分布式能源的利用率。微电网和分布式能源的有效管理对于电力系统而言非常关键。通过分布式能源的合理利用和调度，可以降低对化石燃料的依赖，减少碳排放。通过需求侧管理，能够引导用户合理用电，实现电网的供需平衡，降低对传统能源的依赖，并且智能电网可以根据电网能源消耗状况，对分布式能源进行智能调度，包括调整分布式能源的出力、储能系统的充放电策略等，以提高分布式能源的利用率。物联网技术的不断发展让智能化理念深入人心，如今智能理念可以对于一些节能设施进行全面的宣传，并与电动汽车充电基础设施进行互动，鼓励用户使用分布式能源充电，有助于提高分布式能源的利用率，降低电动汽车充电成本[7]。

2.5 提高电能质量

首先，智能电网可以对电网的电能质量进行实时监测和分析，包括电压波动、频率波动、谐波污染等。通过对相关数据的分析，能够及时找出存在的问题和潜在的风险，以便相关工作人员采取措施改善电能质量。其次，智能电网可以进行无功补偿，提高电网的功率因数，通过安装并联电容器、同步调相机等设备，提高电网的电压质量和稳定性。最后，可以通过自动电压调节器技术，实现电网电压的自动化调整，保证电压稳定。这项技术可以实时监测电网电压，并自动调整变压器分接头，保持电网电压稳定在正常范围内。在电网运行过程中可能存在一些电能质量问题，相关工作人员需要对于存在的问题进行智能研判和定位，通过分析电能质量数据，快速定位故障点，并采取措施消除故障，缩短停电时间。通过需求响应程序，可以激励用户调整用电行为，降低电网峰值负荷，有效减轻电网压力，通过分布式能源的合理利用和调度，提高电能质量，降低对化石燃料的依赖[8]。

2.6 信息安全保障

智能电网需要制定严格的信息安全策略，确保电网信息系统的安全。可以结合实际工作情况定下与访问控制、数据保护相关的策略，设计合理的体系结构，实现信息安全的物理隔离。建立安全监测与审计机制，对电网信息系统进行实时监控，识别并应对潜在安全威胁。同时，需要收集和分析安全数据，及时发现并应对网络攻击和行为。

随着智能电网的不断发展和信息化程度的不断提高，信息安全问题也变得越来越重要。智能电网运营企业应当制定完善的信息安全政策和标准，确保智能电网系统的安全稳定运行，并且要加强网络安全防护，部署防火墙、入侵检测系统、安全网关等安全设备，以保护智能电网系统免受网络攻击。首先，智能电网运营企业需要定期进行安全评估和加固，以确保智能电网系统始终处于安全状态，对系统进行漏洞扫描，以发现并修复潜在的安全漏洞。其次，要加强员工信息安全培训，提高员工的信息安全意识和技能，制定严格的信息安全规章制度，以确保员工能够遵守公司的信息安全政策和标准。再次，相关企业更应当建立应急响应机制，以确保在发生信息安全事件时能够迅速采取措施，降低损失。最后，需要设立应急响应团队，并且定期在企业内部进行应急演练等，以确保智能电网系统在发生信息安全事件时能够迅速恢复。智能电网信息安全保障工作是一项系统性、长期性的工作，需要智能电网运营企业、政府部门等各方共同努力，不断提升智能电网系统的安全水平，确保智能电网安全稳定运行。

2.7 互操作性

智能电网的建设和运行需要遵循统一的标准与协议，确保电网设备、系统和应用之间的互操作性，实现设备与系统之间的无缝对接和数据共享。通过构建信息模型，可以实现不同设备、系统和应用之间的数据共享和交互，消除数据孤岛，提高系统互操作性。建设高速、可靠、安全的通信基础设施，为电网设备和系统之间的互操作性提供支撑，通过系统集成，实现不同设备、系统和应用之间的协同运作，采用企业服务总线、微服务架构等软件技术，实现跨系统的业务协同和数据集成。

2.8 需求响应

为提升智能电网的运行效率，需要采取以下措施。首先，需要通过先进的计量设备、传感器等，实时收集电网负荷、电价、用户行为等数据，通过对这些数据的分析，预测未来电网负荷趋势，为需求响应提供数据支持。其次，应当设计有效的激励机制，鼓励用户参与需求响应，这包括制定适当的电价政策、补贴政策、竞争机制等，让用户能够在需求响应中获益，提高参与度。最后，需要评估可调度资源，以提高电网的灵活性，分析各类可调度资源的特点、可用性和调度成本，并且制定合适的调度策略。