智能电网中的电力设计关键技术
刘晓敏
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刘晓敏,. 智能电网中的电力设计关键技术[J]. 电网技术研究,20215. DOI:10.12721/ccn.2021.157041.
摘要: 随着互联网技术的发展,电力行业的发展趋势已经转向智能电网。智能电网,简而言之,就是电网的智能化。它以一体化、高效的双向通信网络为基础,通过先进的技术,实现电网的可靠、安全、经济使用。与传统电网相比,智能电网更节能、更高效、更安全。在使用智能电网之前,需要进行一系列的电气设计。智能电网的应用水平与电力技术的水平和科学性密切相关。要想实现智能电网的普及和发展,就必须以电力设计为出发点进行一系列的改革和优化,不断加强对智能电网的合理应用。
关键词: 智能电网;电力设计;关键技术
DOI:10.12721/ccn.2021.157041
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1智能电网的必须

智能电网的主要特征有:

(1)自愈性。对电网运行状态进行自我评估,在出现故障时可以快速隔离故障,无需人为干预或少量人工干预,保持电网安全有序运行。

(2)互动性。电力系统的运行与批发和零售电力市场无缝连接,可以实现电力的有效利用,不同程度地提高电力的使用效率,避免电能的浪费和损耗。

(3)兼容性。智能电网既能适应大型集中电厂,又能适应分布式能源的日益增多,能够满足电力、自然环境和社会经济协调发展的要求。

(4)可靠性。智能电网运行安全、可靠、稳定,这是其独特而强大的优势。

(5)节能性。智能电网在运行过程中可以节约10%的电能,大大避免了资源的浪费,对我国经济的可持续发展起着重要的作用。

2智能电网对电力设计的需求

2.1满足市场用电需求,不断提高用电质量

目前我国正处于经济高速发展时期,对电力的需求日益增加,电力质量标准也日益提高,利用先进的电力设计技术发展智能电网已成为唯一的途径。据资料显示,由于缺乏电能质量管理,美国在电力设计技术应用上的损失高达1000亿美元。因此,不断加强和提高电力质量是非常重要的,可以为电力技术的应用提供更好的发展平台和环境。

2.2确保设备的可靠安装,满足电网的安全要求

我国电力在实际应用中还存在许多问题需要解决,如部分电网结构薄弱,许多地区输配电不足等。因此,电力企业应在不断加强电网框架建设的同时,加大交流输电设备的开发力度。在当前我国经济高速发展的环境下,对电力设计的要求逐渐提高,这为智能电网的发展提供了新的机遇,也因此带来了更大的挑战。如果一些潜在的问题不能及时解决,将严重影响电力设计在智能电网中的进一步发展和应用。

3电力设计技术在智能电网中的应用分析

3.1能源转换技术

低碳经济是未来社会的发展方向之一,其核心之一就是能源转换技术的创新和应用,利用太阳能、风能等可再生能源已经成为世界能源转换领域的研究热点。从目前的发展情况来看,国产大规模并网技术及光伏发电因其安全、稳定运行、范围大,将成为电网未来的发展方向。在能源转换技术方面,我国还处于发展的初级阶段,相关技术还不成熟,需要不断探索、研究、开发和利用。在国内智能电网建设中,最重要的是开发和利用可再生能源,同时提高对并网技术的研究和利用。必须在降低能源消耗和环境污染的同时实现能源的高效利用,才能真正实现低碳经济可持续发展的理念。

3.2柔性交流输电技术

柔性交流输电技术是将电力技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术集成在一起,为实现对交流输电的柔性、快速控制而形成的一种新技术,可增强交流电网的稳定性,降低输电成本。根据智能电力传输和转换的现状,有必要使用这种灵活交流输电技术集成高压和清洁能源,合理调整和提高智能电网的各种参数,使其运营安全、稳定和有效的。

3.3高速双向通信技术

高速双向通信技术不仅保证了其在智能电网运行中的自愈性,而且提高了对电力安全的监控。它可以检测智能电网运行中受损区域并分析其原因,对智能电网进行合理的调整和配置。例如,在高能耗时期,可以利用高速双向通信技术,合理分配电能,调整方案,提高智能电网运行的稳定性和自控性。

4案例

4.1智能电表的设计

(1)通信网络。采用固定双向通信网络,将智能电表采集到的数据信息(包括故障报警和设备干扰报警)实时传输到数据中心,这是所有先进应用的基础。

(2)测量数据管理系统MDMS。这是一个带有分析工具的数据库,与AMI自动数据收集系统一起处理和存储仪表测量。

(3)用户室内网HAN。通过将智能电表连接到用户家中通过网关或用户群体控制的电器或设备,用户可以根据电力公司的需求积极参与需求响应或电力市场。

(4)提供用户服务。如分时或实时电价等。

(5)远程接通或断开。

4.2硬件结构设计

计量芯片和主机的选择是其中的关键。在智能电能表的设计中,专用计量芯片更方便地计算电能及相关电能质量参数,因此将嵌入式控制器分离,实现通信、费率周期管理、实时电价、存储管理等管理功能。计量芯片为Maxim多功能低功耗计量芯片MAXQ3180,主机为sT公司STM32FlO7xx增强型ARM嵌入式控制器。由于STM32F107只有10/100eThemetMac,需要10/100MB /s以太网物理层收发器DP83848CVV和RJ45连接器J0Ol1D21B。该智能电表可以提供以太网通信接口,便于分布式通信网络的形成。

此外,智能电表还具有HM1人机界面,采用LCD模块显示数据和设置信息。非易失性铁电存储器FRAM用于存储累积的功率和设置信息。

4.3智能电表的软件设计

智能电表软件主要由监控器、键盘扫描程序、显示、整定、MAXQ3180数据读取器、自动校正量程和功率补偿程序、数字滤波程序、算法、实时时钟程序、分时用电程序、网络通信等组成,采用c+语言编程和模块化设计。

结束语

电网对社会的发展有着重要的影响。传统电网在运行中,如果出现线路故障,很有可能导致安全事故和停电,从而影响社会生产和人们的生活。因此,智能电网的建设起着不可替代的作用,必须给予足够的重视。在智能电网的设计中,应根据智能电网的运行要求和特点,识别和设计智能电网与传统电网的区别。除了考虑的关键因素,设计师必须有相关的专业知识和丰富的设计经验,并继续提高自己的专业能力和综合素质的工作,以确保合理性,电力系统的安全与稳定设计,以促进中国电力工业的进一步发展。

参考文献

[1]张利.智能电网中的电力设计技术分析[J].科技展望,2015(4):101.

[2]谭小勇.智能电网视域下的电力施工设计研究[J].南方农机,2015(3):48,50.