论新形势下智能电网建设设计方案

摘　要：近年来，根据国家电网公司的发展，提供相关数据平台和信息服务已成为智能电网建设的基本要求。智能电网主要是实现数据交换、数据库管理与访问和人机环境等基本功能。本文在供用电的基础上介绍了智能电网建设的整体结构，以及在输、配、变、用电，调度各环节应注意的设计要点，结合笔者的具体工作实践，对智能电网提出了未来展望。

关键词：智能电网；光纤通讯；设计方案；风光互补路灯
引 言
　　随着我国通信网络.能源需求的快速增涨以及新能源的开发和利用，能源和电力行业正面临着严峻的考验与挑战。在供用电的基础上建设数字化智能电网，为抵御不可预见性地自然灾害，构建数字化.信息化.自动化和互动化特点的新型电网。
1.智能电网设计的基本理念
　　智能坚强电网具有较强的资源优化配置能力和有效抵御各类故障的能力，能够适应各类电源.用户资源的协调互动.高效率共享以及利用各类信息实现电网运行优化调度，显著提高电网运行效率和用户服务质量，实现无碳经济，促进和谐发展。智能电网的基本框架如下图1所示。

图1 智能电网基本框架
　　根据智能电网的基本框架结构可知：在子站层，引入智能化变电站.互动用户(智能电表).自愈型配电网络.风光互补路灯及电动汽车智能充电站等等；在通信层，采用光纤环网方式，做到信息共享网络化；在主站层，建设包括智能可视化监视及优化功能在内的智能型调度控制中心。
2.智能电网建设性设计方案分析
2．1一次设计
　　在输电线路设计中实现勘测数字化.信息标准化和应用网络化；全面实施状态检修，对在运杆塔.导地线.绝缘子.金具等部件和通道环境进行安全状态与预期剩余寿命评估；进行全寿命周期管理，通过对典型环境条件下输电线路设计部件性能退化规律的研究和数据统计分析，建立设施寿命分析模型，提出设施预测维修策略；建设输电线路安全状态智能监测中心，采用人工神经网络.专家系统和遗传算法等评估与决策技术，实时分析输电线路微风振动(舞动).绝缘子泄露电流.地基沉陷.杆塔倾斜.架空线张力与覆冰.气象环境等关键运行参数，对线路健康状况.电气与力学安全状态进行实时智能诊断评估和趋势预测分析，为输电线路智能化监控与维护决策提供科学有效的技术支撑。
　　在110 kV变电站设计中采用智能化电站方案：使用电子式互感器，将数字化技术应用到一次设备上，适应系统数字化.智能化和网络化的要求；实现二次设备网络化，每个间隔配置过程层设备合并单元(实现电压并列切换与故障录波等功能)及智能终端(实现设备信息及操作数字化)，而间隔层保护及自动化装置则通过光纤以太网(代替电缆连接)与对应间隔的合并单元与智能终端连接；标准上应用IEC 61850模型，确保整站数据一致性，GOOSE机制使二次设备控制操作由硬接线方式转向通信方式，增强系统配置灵活性。
2．2二次设计
　　在110 kV变电站.县调和智能配电网通讯系统设计中强调满足高速.双向.实时以及集成等四大特征，这将使智能电网成为动态信息和电力交换互动的大型基础设施。当这样的通信系统建成后，可以提高电网供电可靠性和资产利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。
　　在系统主站设计中采用智能化的调配一体化，调度.集控.配网管理功能于一体，统一实现对输.配电网及变电站的实时监视.协调及其控制功能。
2．3用电部分
2．3．1智能电表与用户管理系统
　　智能电表是适用于家庭用户用电信息监测.电度计量及控制的智能终端。而用户管理系统配合智能电表的应用，可实现大用户远程自动抄表和负荷现场管理，提高用电监测及负荷管理水平，为加强电力需求侧管理提供重要技术支持。
2．3．2风光互补路灯系统
　　节能.环保.自动化程度高及可作为清洁可利用再生能源的风光互补路灯系统将成为未来路灯的新选择。
3.智能电网设计要点
3．1 自愈的配电网
　　（1）需要建设坚强的配电网络，为其智能化打下坚实基础，重要负荷冗杂电源配置，全部采用电缆下地敷设方式，并埋设于地下排管中。
　　（2）为及时掌握电缆各种运行状态，确保电缆安全运行以及科学合理地调度电力负荷输送，在主干线上同期建设远程监测系统，其功能主要包括：
　　①环境状态监测。实时监测电缆外部火灾.淹没.人为故障位置信息；
　　②灵活负荷调度。根据状态监测信息，预估电缆负荷能力，过载能力，实现负荷输送的灵活调度；
　　③运行状态监测。实时显示沿电缆线路上的温度分布曲线.各点温度随时间变化曲线。出现异常现象及时报警，并反映报警画面及故障信号所在区域的分布图，显示故障区域最高温度或其他相关报警指标；
　　④建立与绵阳电业局调度中心的通信联系，将监测数据及时传输给电业局调度中心。
　　（3）与远程监测系统配套，智能化调配一体化系统主站中设计负荷转供与故障处理两类功能，前者在系统正常状态下，根据各种限制条件，如负荷容量.开关动作次数等，基于局部拓扑搜索算法，给出较现有方式更优的负荷供应方案，目的是提高系统供电可靠性，减少可能停电的影响范围；后者是在实现馈线自动化的区域，根据拓扑关系自动识别各种故障，获得最优故障处理方案和最高的安全保证，并进行快速隔离和恢复。
　　在实现馈线自动化中必须要考虑投入与产出比例，不应该过多强调所有点的馈线自动化，而是应该根据线路重要性合理分布一遥.二遥.三遥点，只有重点线路才布置三遥点，而相应的故障恢复策略也需要根据一遥.二遥.三遥点的分布进行考虑，得出结合实时信息点分布的故障隔离和恢复方案，如一遥模式进行基于网络拓扑结构的故障处理方案，二遥模式进行基于拓扑结构和量测数据的故障处理方案，三遥模式可以进行在故障处理方案基础上的遥控执行。
　　（4）接纳足够容量的分布式可再生能源及分散储能装置也是配网实现自愈的重要措施之一。由于有些地区不具备大规模建设分布式可再生电源的条件，但可选取调度大楼，开发光伏建筑一体化项目，利用建筑的屋顶或幕墙进行太阳能发电，并接入电网。此外，在低压用户侧，规划建设智能化小区，通过构建在智能家居中的即插式混合动力汽车充电站实现分布式储能。
3．2智能化的调度系统
　　除实现传统的配电管理信息化功能(含业务定制.工作流管理.检修计划.操作票管理等)之外，智能化的调配一体化系统主站还可通过采集各终 端数据，结合配网拓扑结构，监视电网运行，实现自动化控制.管理和配网自愈.用户互动.高效运行.分布式电源灵活接入等智能化功能。
3．2．1智能监视及优化
　　①智能化监视与告警。能根据上传信息发现配网运行薄弱点及其发展趋势，并以专家知识库为依据对电网越限等告警信息实现在线判别过滤，按照类型和轻重缓急分页面显示，并提供处理方案。
　　②智能可视化显示。配网可视化技术可以提高配调人员警觉性，快速.准确掌握电力系统运行状态，提高电网调度运行水平，同时减少调度员脑力劳动，为调度员运行值班提供更高效的监视方式。
　　③视频监视。在变电站.开闭所.环网柜等区域安装摄像头，实现对一次设备现场的视频监视，即时发现问题，并防火防盗等。
3．2．2 智能自愈
　　对于没有安装配电终端的地区，可以根据用户打来的电话进行故障定位.隔离和恢复，这应作为馈线自动化功能的重要补充。详细的用户信息支持可以提高供电可靠性和减少停电时间，同时可与95598结合，更好地服务用电客户。
3．2．3用户智能化管理
　　①防窃电分析。采用电能和电流平衡法两种技术手段实现防窃电。
　　②负荷控制。改善电网负荷曲线形状，使负荷均衡地使用，提高电网运行的经济性.安全性和投资效益。
　　③WEB信息网建设。客户可以在WEB上实现用电信息查询.用电业务办理.用户信息录入等功能，实现电子营业厅。
　　④智能电表采集分析。具有智能电表的采集.统计.分析.控制等功能，能以W EB的方式显示每个电表的电量曲线，统计分时电量.分时计费.设备用电特性等，并可以基于因特网远程查看。
　　⑤用电信息采集。实现电力企业与用户之间的双向信息互动功能，提高电能计量.自动抄表.预付费等业务的自动化程度，为电力用户提供用电信息查询和电费交纳服务，为开展其他增值服务奠定基础，也为促进智能家居.智能楼宇和智能小区的全面发展创造条件。
3．3 新型供用电设施的利用
　　风光互补路灯系统具备风能和太阳能产品的双重优点。它是一套独立供电系统，在风.光任一或同时具备时都可以发电并储存在蓄电池，由蓄电池向负载提供电力。路灯开关无须人工操作，由智能时控器自动感应天空亮度进行控制。
结束语
　　综上所述，智能电网必须从设计开始对工程进行全生命周期的管理，逐渐成为电网设计方.建设方和业主的共识。特别是智能电网的建设，离不开设计时所产生的基础数据作为基础，数字化设计越来越受到重视。