智能电网中的安全性研究综述

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电业》2020年3月9期   作者:王志芳
[导读] 智能电网设备及信息安全是保障智能电网安全、高效、稳健运行的前提。
        摘要:智能电网设备及信息安全是保障智能电网安全、高效、稳健运行的前提。智能电网由于其优越的性能,对世界经济具有巨大促进作用,正成为当今世界电力发展的最新趋势,被认为是21世纪电力系统的重大科技创新。
        关键词:智能电网;安全性;稳定性
        引言
        随着世界经济的发展,当今电力发展对智能电网的需求与日俱增。智能电网是电力系统科技创新的产物,其以优越的性能影响着现有电网安全和稳定性控制,是当前世界电力发展的必然趋势。
        1智能电网的定义及特征
        智能电网就是在传统电网的基于发电--输电--变电--配电--用电单向运行上加以传感和测量体系,集信息采集、智能监控、双向通信、数据计算、决策和控制为一体的综合数物高级系统,是结合先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术,并与电网基础设施高度集成的一种新型电网。智能电网具有双向性。智能电网在发电方和用电具有双向的信息流,用电方可通过收集和分析用户的用电习惯和用电信息对电网进行合理分配和实时调度,提高电网系统的设备利用率及性能等整体优化系统的管理和运行,而用户也可以通过对发电方反馈的运行参数信息对自家的用电配电进行合理调整。智能电网具有自愈性。智能电网通过实时采集动态信息,可以对未知风险进行预测,并采取相应的防护措施。智能电网具有实时性。智能电网采用现代最先进的基于通信网络的通信介质、通信技术,保证了智能电网的实时性和可靠性。智能电网具有兼容性。智能电网打破了传统电网的远端集中式发电方式,而实现集中发电和分散发电的兼容。
        2电网系统安全稳定分析及控制
        2.1特大电网安全稳定运行的控制
        中国智能电网发展的主要目标是建设特大电网,实现无死角供电。我国地域辽阔,人口分布不均,发电资源也分布广泛而分散,要建设起可持续发电的特大电网必须发挥超高压电网中特高压输电作用才能实现。国家计划在21世纪20年代通过特高压输电网实现我国华东、华中、华北、内蒙古、陕西北部、山东南部、宁夏、关中等地区的特大同步电网输电。届时,电网系统覆盖面宽广,其结构也将空前复杂,对安全性和稳定性的控制成本也将耗费更多。智能电网将在复杂广袤的网络结构下面临严峻挑战。因此,在制定电网系统安全性和稳定性控制方案时应从两方面考虑:首先,从时间调节方面来看,电网结构会随时间变化而改变需求或增加新需求,这就要考虑是否根据电网这一时间变化而对安全性和稳定性的控制方案进行局部的修改。其次,从空间调节方面来看,电网的控制装置位置设定应合理考虑空间间隔,保证其性能优化最佳距离和协调性。通过时间和空间的配置优化可保证智能电网的安全性和稳定性相对较高,从而进一步推进特大电网在信息化、智能化的基础上对其他防线进行合理的协调优化,最终实现电网系统的全面优化。
        2.2智能调度平台对电网安全稳定运行分析软件的要求
        智能电网中最突出、最复杂的部分是智能调度平台。智能调度平台负责对电气量信息、电力发电厂信息、电力用户信息、控制装置的固定值等各方面内容进行收集。而工作人员要从控制调度平台复杂多变的内容中精准找出风险信息难度相当大,尤其是依靠目前单一的工作模式很难准确完成风险搜寻。因此,应针对智能调度平台应用一套准确度高、安全性高的风险分析软件,以便于快速、准确地筛选过滤智能调度平台收集的信息,并及时分析过滤出的风险信息即时进行优化处理,将智能调度平台进一步智能化、完善化。


        2.3分布式电源装置的接入
        智能电网方便了各种独立发电、储电系统接入电力系统,并可实现不同电压等级的电源装置的即时接入,这种操作简便、适用的电源装置接入功能必将造成分布式电源装置的过量接入,从而产生新的稳定安全问题。分布式电源装置发电具有安全性高和高度节能环保的优点,在电源发生故障时可快速接入电力系统,减少停电可能造成的经济损失和安全困扰,电力用户安全性得到进一步保障。分布式电源装置发电还具有成本低、收效快的优点。使用独立的电源发电设备,在实现快速供电的同时还节约用电成本。因此,发电主体和用电客体双方应积极主动的推动分布式电源装置的发展,促进分布式电源和电力系统的合理结合,实现电力系统的全方位优化。外置电源接入电力系统可改善人们生活生产对原有供电方的完全依赖状况,很大程度减少单一电源带来的不便。然而在外置电源接入电力系统的发展过程中,应注意把握好分布式外置电源的控制度,界定外接电源发电系统的范围,加强对外接电源发电系统的安全、稳定性管理,降低分布式电源发电接入对智能电网安全性和稳定性分析控制的不利影响。
        2.4分布式电源的接入
        智能电网将容许各种不同类型的发电及储能系统能够方便的接入系统,各种不同容量的分布式发电(如光伏发电、小容量风电、小水电)和储能系统(如先进的电池系统、蓄能式混合动力交通工具和燃料电池)在所有的电压等级上都可以互联,实现“即插即用”。分布发电的特点:一是安全、高效、经济、环保是供电安全防护和应急处理的理想设施;二是投资少、回收快。商业用户可以安装自己的发电设备(包括高效热电联产装置)和电力储能设施将更加容易和更加有利可图。认为在智能电网的发展过程中,配电网需要从被动式的网络向主动式的网络转变,这种网络利于分布式发电的参与,能更有效地连接发电侧和用户侧,使得双方都能实时地参与电力系统的优化运行。各种各样的分布式电源的接入一方面减少对外来能源的依赖,另一方面提高供电可靠性,特别是对应对战争和恐怖袭击具有重要的意义。但是,大量的此类分布式电源对电网提出了严峻挑战,也对地区系统安全稳定分析与控制带来极大困难。国内外对分布式发电已有很多研究,并取得相应成果,但大都是讨论分布式电源的定义、分类、优缺点、并网标准、单个电源给电网带来的影响及控制策略,而对电力系统安全稳定分析带来的影响却很少讨论。目前,分布式发电接入系统的容量较小,对系统的影响也较小。但是随着智能电网的发展,电网公司对环境、输电经济性和可靠性的重视,分布式发电必然在智能电网中占有越来越重要的地位,分布式发电的容量也将越来越大。当某个地区含有较多的分布式发电时,对该地区电网进行安全稳定分析时就必须考虑这些大量分布式发电的影响。因而需要对以下问题做进一步的研究:1)对各类分布式电源的并网标准做进一步研究。2)对各类分布式电源的建模方法、参数选取做进一步研究。3)分析各类分布式电源的静态和动态特性。4)对地区电网中的大量分布式电源的等值方法进行研究。
        结语
        智能电网是二十一世纪世界电力系统发展的必然趋势和先进技术,是信息和通信技术、控制技术、电力电子技术、智能化系统在电力系统中的应用。它将带领我们进入一个更高端更清晰的信息技术时代,但是智能电网中的安全问题也不容小觑,它将直接影响到我们的生活质量和隐私保护。所以,对于安全技术的研究是未来智能电网方向的重点和热点。智能电网应经济发展和基础建设需求其安全性和稳定性要求日渐增强,要最大限度地保障智能电网安全稳定运行就必须对智能电网方方面面的影响因素进行深入细致的探究,及时制定处理和改进方案,并合理运用改善措施。
        参考文献
        [1] 郭琦.智能电网建设中存在的问题及对策探讨[J].中国新技术新产品,2015,(3).
        [2]余贻鑫.智能电网的技术组成和实现顺序[J].南方电网技术,2009,3(2):1-5.
        [3]牛元立,李献伟,李燕斌,许长请.智能电网信息安全风险分析及对策研究[C]//中国会议/中国智能电网学术研讨会论文集,2011.
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