對(duì)智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究論文
智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的通信技術(shù)、測(cè)量傳感技術(shù)、控制技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成，最終構(gòu)成一種新型電網(wǎng)。由此可見(jiàn)，構(gòu)建智能電網(wǎng)過(guò)程中，需要最新信息系統(tǒng)的支撐。此外，由于電網(wǎng)將會(huì)受到能源、環(huán)境等方面問(wèn)題的影響，這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展不相符，因此，構(gòu)建一個(gè)智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)是必要的。
1 傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的區(qū)別
傳統(tǒng)電網(wǎng)在環(huán)保性能與利用率等方面存在的問(wèn)題較為嚴(yán)重。目前，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)環(huán)境污染較大。因此，為了對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行解決，未來(lái)智能電網(wǎng)將得到不斷的改進(jìn)和完善，基于新能源構(gòu)建的大量分布式發(fā)電點(diǎn)設(shè)施合理的引入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力的供應(yīng)將多元化。科技的高速發(fā)展，會(huì)使未來(lái)智能電網(wǎng)表現(xiàn)出與許多分布式計(jì)算系統(tǒng)相似的特性，將會(huì)使智能電網(wǎng)的研究與計(jì)算機(jī)網(wǎng)路之間聯(lián)系變得更緊密。目前，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)面臨著許多問(wèn)題，例如在處于峰值時(shí)，出現(xiàn)“電荒”、在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果獲取信息不及時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備利用率降低。
2 智能電網(wǎng)解決的問(wèn)題
智能電網(wǎng)解決的問(wèn)題體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
2.1 確保電網(wǎng)穩(wěn)定、安全、可靠性，提高設(shè)備利用率電網(wǎng)系統(tǒng)具有較高的耦合度，如果系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在調(diào)控不當(dāng)?shù)那闆r，單一故障可能會(huì)引起連鎖反應(yīng)，情況嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致大面積設(shè)備損壞和停電故障。從而將會(huì)導(dǎo)致不可估量的損失。因此，電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求很高，智能電網(wǎng)的智能調(diào)度主要是確保調(diào)度的安全性和可靠性。
2.2 發(fā)電與用戶的良好互動(dòng)
電網(wǎng)的一項(xiàng)主要特征就是用電與發(fā)電兩者的平衡。從終端用戶角度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，用戶通過(guò)智能電力終端能夠獲取到電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中的具體參數(shù)，從而適當(dāng)?shù)恼{(diào)整自身的用電情況。對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，則可以依據(jù)用電信息構(gòu)建準(zhǔn)確的負(fù)荷模型，使供電效率得到進(jìn)一步提高。傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)主要基于發(fā)—輸—變—配的單相思維，這種思維方式會(huì)引起大量的冗余，壞造成資源浪費(fèi)，智能電網(wǎng)則是在較高實(shí)時(shí)性的測(cè)量通信系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)控制發(fā)電負(fù)荷平衡，適當(dāng)減少熱備用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提升。
2.3 接入可再生能源
新能源主要指的是光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。在對(duì)可再生能源的利用過(guò)程中，需要不斷優(yōu)化發(fā)電配置。同時(shí)，由于新能源具有間歇性和隨機(jī)性，因此，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用過(guò)程中，如果直接將其接入到電網(wǎng)中，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不良影響。例如，利用風(fēng)力發(fā)電，可能會(huì)因?yàn)闅庀笤颍瑢?dǎo)致大范圍脫網(wǎng)，致使電力系統(tǒng)的平衡瞬間遭到破壞，從而將會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭受破壞。由此可見(jiàn)，要想確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性，就必須要做好信息的采集、傳輸、處理等。因此，加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。
3 智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
3.1 基礎(chǔ)設(shè)施
基礎(chǔ)設(shè)施主要有以下三點(diǎn)組成：①控制設(shè)備，指的是控制電網(wǎng)系統(tǒng)中的頻率、電壓、相位等多項(xiàng)參數(shù)�？刂圃O(shè)備主要包括遠(yuǎn)程終端單元，智能電子設(shè)備等。②測(cè)量設(shè)備，測(cè)量設(shè)備包括用戶測(cè)量設(shè)備，主要指的是智能電表，對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的主要目的是量測(cè)用戶用電的具體情況，實(shí)現(xiàn)用戶信息與電網(wǎng)信息的良好互動(dòng)，主動(dòng)獲取用電設(shè)備的數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)斷電、計(jì)費(fèi)等方面的管理工作，可以為節(jié)電提供良好的建議。電網(wǎng)維護(hù)測(cè)量系統(tǒng)主要收集電廠、輸配線路的數(shù)據(jù)。③通信網(wǎng)絡(luò)，目前我國(guó)電網(wǎng)通信并未形成統(tǒng)一的體系架構(gòu)，在具體應(yīng)用中主要將信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入到電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中，從個(gè)人實(shí)現(xiàn)對(duì)電力狀態(tài)和用戶單元的監(jiān)測(cè)。
3.2 智能網(wǎng)的支撐平臺(tái)
傳感測(cè)量系統(tǒng)，信息量和信息計(jì)算為電網(wǎng)決策奠定了基礎(chǔ)，依據(jù)測(cè)量系統(tǒng)所得到的結(jié)果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管與收集。因此，在收集用戶數(shù)據(jù)時(shí)，主要的表現(xiàn)形式為測(cè)量系統(tǒng)收集。對(duì)設(shè)備之間的通信模式、關(guān)聯(lián)性進(jìn)行整體式描述。
智能電網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)系統(tǒng)，系統(tǒng)必須要具備采集數(shù)據(jù)和命名兩項(xiàng)功能，數(shù)據(jù)具有模型標(biāo)準(zhǔn)與聯(lián)動(dòng)性。例如，在不同的協(xié)議下，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方案的種類也有會(huì)所不同，主要的幾種存儲(chǔ)方式包括：分布式、關(guān)鍵詞句、集中式等。近幾年，隨著科技的飛速發(fā)展，云計(jì)算平臺(tái)這一模式逐漸被人們所掌握，該方式同時(shí)具有可靠、安全、存儲(chǔ)空間大等諸多優(yōu)勢(shì)于一身，從目前的發(fā)展情況來(lái)看，該方式在未來(lái)將會(huì)成為電網(wǎng)數(shù)據(jù)的主要存儲(chǔ)形式。
在分析與決策智能電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，要對(duì)涉及到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行容量處理，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，完成對(duì)計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的'合理分析。此外，還需要詳細(xì)記錄電網(wǎng)在運(yùn)行期間的存遇到問(wèn)題，并通過(guò)合理的方式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，避免系統(tǒng)在日后運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)相同的問(wèn)題，同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)通過(guò)合理的方式提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，最大程度降低停電事故和用電路故障的發(fā)生幾率。
3.3 智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的應(yīng)用體系
3.3.1 發(fā)電側(cè)的應(yīng)用
隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，新能源逐漸被應(yīng)用到發(fā)電系統(tǒng)中，如水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等。但是，在發(fā)電過(guò)程中如何利用風(fēng)能，因?yàn)轱L(fēng)的時(shí)間和強(qiáng)度都是無(wú)法控制的，這將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成不良影響，為了解決這一問(wèn)題，在具體處理上可以采用以下方式：①預(yù)測(cè)風(fēng)場(chǎng)出的風(fēng)力輸出信息，合理的與負(fù)載測(cè)能源信息結(jié)合，實(shí)現(xiàn)發(fā)電的穩(wěn)定輸出。②實(shí)時(shí)控制電網(wǎng)負(fù)荷，平衡風(fēng)力發(fā)電輸出和負(fù)載功率兩者之間的關(guān)系，這樣在風(fēng)機(jī)輸出降低時(shí)，減少負(fù)荷使用，通過(guò)這種處理方式，可以適當(dāng)縮小存儲(chǔ)設(shè)備的規(guī)模，降低成本。
3.3.2 電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用
電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用主要表現(xiàn)在能源管理上，就是在具體操作過(guò)程中需要傳統(tǒng)的不可再生能源與新能源合理的結(jié)合在一起，并全要實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的分析、檢查、調(diào)度、控制，保證電網(wǎng)側(cè)的安全性。
3.3.3 用電側(cè)應(yīng)用
電力部門對(duì)一段時(shí)間內(nèi)電力系統(tǒng)負(fù)荷情況進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電行為的預(yù)測(cè)，從而為電力部門制定合理的電價(jià)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。例如，電力系統(tǒng)在分級(jí)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷信息后，可依據(jù)具體情況采用相應(yīng)的激勵(lì)電價(jià)措施，實(shí)現(xiàn)間接的負(fù)荷管理，也可以針對(duì)用戶的用電設(shè)備采取直接控制。例如，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電力部門可以直接對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制，通過(guò)降低功率和控制電壓等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用設(shè)備的控制。此外，電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果可以終段負(fù)荷，要計(jì)算中斷成本，也就是能計(jì)算因停電給客戶造成的損失，以便制定相應(yīng)的補(bǔ)償策略，最大程度降低因?yàn)橥ｋ娨鸬牟粷M。
4 結(jié)語(yǔ)
智能電網(wǎng)需要具備采集、存儲(chǔ)、分析、處理信息的功能，只有這樣才能適應(yīng)未來(lái)電力行業(yè)的發(fā)展需求。一個(gè)完善的智能電網(wǎng)需要包括基礎(chǔ)設(shè)施、支撐平臺(tái)、應(yīng)用體系三部分，本文也從這三部分對(duì)智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系進(jìn)行了分析，希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展有所幫助。
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