我国智能电网建设以及智能高压设备现状研究

        构建满足电力可持续供应要求并实现资源优化配置的平台，是适应经济社会发展需要的战略性选择。电力负荷的日益增长，供电安全性、可靠性及经济性要求的不断提高，能源结构的多元化发展等诸多因素构成了智能电网发展的驱动力。
        对于智能电网，虽然各国还没有统一的定义，但是，安装必要的传感器，可以实现对电网运行状态、设备资产状态和电力信息的更实时、更全面和更详细的监视，提高电网的可观测性。在此基础上，依托先进的技术手段实现对电力企业信息的传输和集成，对数据的深度挖掘、信息的高级分析和应用，提高系统的可视化程度和预警能力，最大化设备使用率，增强电网的安全性和可靠性，也得到了世界许多国家的认可。
        我国能源结构和分布特点
        根据中国统计年鉴的数据，2010年我国的发电总量中，水电约占17%，火电约占79%，核电、风电等约占4%。可以看出，我国电力能源中以火电为主，水电为辅。
        我国煤炭资源多分布在内蒙古、山西、新疆等西北部地区，用电负荷大部分分布在华东、华南沿海发达地区，这一格局短期内不会改变。随着社会能源紧缺意识逐步提高，发展清洁能源成了国家能源发展的重点。由于清洁能源发电多存在不稳定性、不确定性，可控度不像常规煤炭发电技术那样成熟，这就决定了我国既要在现有的能源分布格局下发展特高压等大电网，又要从长远的角度考虑发展智能电网。
        我国智能电网建设
       1.我国智能电网的研究重点
        智能电网的研究与建设是为国民经济服务的，我国智能电网建设也应结合我国的能源结构和分布特点进行，尤其是结合能源基地的分布与用电负荷的分布状况。因此，我国智能电网首要解决的问题是西北能源基地与东部发达地区用电负荷之间的能源输送问题，如利用特高压直流输电的输送距离长、输送容量大的特点进行远距离能源输送，而在这一能源输送和分配中，会涉及到一系列技术问题。建设坚强的电网网架，以智能控制为手段，以通信信息平台为支撑，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合是我国智能电网建设的特点。
        值得说明的是，上述智能电网研究的重点是通过能源的输送，尤其是大范围远距离的能源输送，来解决我国能源结构中的失衡问题。解决这一问题我们也可以从多方面入手，如考虑将高耗能的产业转移到西北的能源基地附近，不仅能源输送问题可以解决，还能够带动西北落后地区的经济发展。
        2.变电领域设备智能化的主要研究内容
        构建坚强智能电网，提高供电可靠性，必然对作为电网基本元件的变电设备的安全性和可靠性提出更高的要求。智能化变电站是建设坚强电网的基础，也是连接发电、输电、配电和用电环节的纽带和基础，智能化变电站是建立在智能设备基础上的，同时与数字化变电站密切相关。
        在变电领域，智能电网建设的主要内容是智能设备的研究和应用。智能设备主要体现在设备具有自检测、自诊断、智能控制等功能，具有数字化、网络化、智能化、组合化、状态可视化等特点。智能设备的上述特点是通过安装于设备上的传感器对主要特征参量进行实时监测，并将获得的有效数据通过嵌入式智能处理系统的分析和数据挖掘实现的，从而达到优化电力系统运行和管理的目标，打造清洁、高效、安全、可靠的适应我国经济高速发展的电力系统。在变压器、开关等主要变电设备上安装必要的传感器，实现对设备运行状态的实时监测，并对监测信息进行深度挖掘进而实现高级应用，提高主要变电设备的可观测和可视化水平，是提高电网的可视化和可观测水平不可缺少的部分。
        3.需要智能化的高压设备
        智能电网最根本的主旨是把电网建成坚强、可靠、高效、经济的绿色电网。因此，哪些高压设备需要智能化、智能化到什么程度，要服从于这一宗旨。设备在电网中的重要性、故障影响及其发生几率、故障是否可监测、监测的成本和可靠性、有无更加经济的替代方案（如带电检测）等，都是决定设备是否需要智能化和如何智能化的依据。据此原则，对于那些结构简单、可靠性高、故障影响小的设备，基于技术经济比较原则，近期智能化的价值不大。随着检测技术成本的下降和可靠性的提高，可结合智能电网建设的实际需求，有重点、有层次地应用高压设备智能化技术，服务于坚强智能电网的建设。
        变压器、电抗器、断路器、电力电缆、高压套管等，这些设备或故障率相对较高，或故障影响较大，具有实时状态检测的需求。另一方面，对于这些设备，可用的实时检测技术已有一定的研究基础和应用经验，具备进行智能化应用的基本条件。此外，变压器、断路器等设备自身有大量测量和控制信息，这些信息的数字化和网络化也是智能化需求的一部分。基于上述分析，初期推荐进行智能化的高压设备为：变压器、电抗器、断路器、电力电缆、高压套管等高压设备。
        4.高压设备智能化研究中的关键技术
       设备智能化的范围非常宽泛，不同专业、不同人员的理解和关注的侧重点也不尽相同，因此，智能设备的功能配置、接口标准、不同厂家设备的互操作性甚至更高级的互换性等，以及智能设备的运维和管理，都依赖于相关技术标准体系和管理标准体系的建立与完备。相关标准体系的建立也能够给各设备制造商提供产品设备的依据和指导，使其设计、生产的产品更符合用户的要求。
        可以说，智能电网的一切智能化功能和应用都离不开传感器对设备各种参量和状态的监测，传感器信息是智能电网各种高级功能的源泉。把传感器采集的数据，通过智能技术转变为满足支持高级应用要求的信息，是智能高压设备的关键技术之一。传感技术不仅包括传感器本身，还应该包括后端的信息处理装置的设计和制造技术，仅传感器输出高品质的数据还不一定能够满足后端信息高级应用的要求，而应该是传感器及其后端的信息处理装置一起构成的系统整体的性能指标、运行可靠性等都符合设计要求，能够稳定输出高品质的数据，才能够为这些信息的高级应用提供稳定、可靠的数据奠定基础。否则，没有稳定、可靠的数据，后续的各种高级应用就好似空中楼阁了。
        智能设备的自检测、自诊断、智能控制等功能是智能设备区别传统常规设备的重要特点，设备的自诊断、智能控制等功能都依赖于设备状态检测与评估技术的研究与实现，通过建立正确的模型，并根据设备的自检测信息，正确评估设备的可靠性状态、运行状态和控制状态。如何尽可能准确地给出设备状态的评估结果、尽可能准确地描述评估结果的可信度，对于智能高压设备及其高级应用而言，都是至关重要的。
        结论
        智能电网是一个宽泛的概念，智能电网的研究与建设必将落实到电力系统的发电、输电、变电、配电、用电等各个具体环节中。对于当前我国的智能电网研究与建设来说，远距离、大容量的能源输送还将是一个十分重要、十分迫切需要解决的问题。因此，变电环节在我国智能电网的研究与建设过程中扮演着重要角色。
         笔者根据我国能源结构的特点，分析了我国智能电网研究的侧重点，并就变电领域中高压设备智能化的研究进行了需求分析，分析了高压设备智能化的研究重点和关键技术，以期对我国的智能电网建设有所裨益。（裴 宏 李素娟）