北极星电力网——智能电网第2期(最终版).pdf

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1、 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 2 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 3 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 4 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 5 QQ:1354619374

2、 移动电话：15611244021 Email： 卷首语卷首语：智慧的电力智慧的电力 电为世界的进步提供了无穷动力。然而发展至今，电网却面临着各种挑战：由于电网效率低下，电力在生产和传输过程中损耗严重;发展中国家和地区随着经济快速成长，高峰电力负荷不断攀升;新能源研究日新月异，传统电网设备却难以与时俱进，成为发展障碍。变革已势在必行!预计到 2020 年中国能源消耗总量将达到现在的两倍，为保证经济高速而持续的发展，我们需要创新的电力系统。智慧的创想智慧的创想：我们所发的电，有一大半连一盏灯都没点亮过，它们全部流失掉了。从电网，从传输中流失了，我们需要智慧的电网，智慧的控制设备，智慧的电表，智慧

3、的房屋，智慧的城市，智慧的基础构架，智慧的网络，我们把这些合而为一，我们得到了智慧的能源网，智慧的地球。减少能源浪费，我们都在努力。北极星呼吁：让我们共建智慧的地球。行业的展望行业的展望：建设“制高点型”的大体系模式智能电网，是将电力、水务、热力、燃气、数据、有线电视等资源捆绑为整体资源，其特点是跨越式、跨产业突变，以集成化手段高速实现互动式的能源网建设。这是中国创立的基于互动化运转的能源网的思想体系，也可能由此把握这个新型能源网的国际标准，它勾勒了中国在全球能源革命中为数不多的具有领率力量的制高点。建设智能能源网将把中国能源效率提高至少 15%，以去年中国能源消费总量而论，全国每年大约可节省

4、至少近 4 亿吨标煤。同时，发展智能能源网还能带动诸多能源支持产业的变革，包括 IPv6、微电网、纳米能源产品、传感器、储能、海量数据优化管理和智能控制等。专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 6 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 智能网建设的相邻资源的集成改革现象目前正在意大利、马耳他、韩国、澳大利亚等地出现，如果我国的能源发展路线图不注重这种集成化的变革模式的应用，智能能源网的思想可能在其他国家开花结果。智能电网如何改变生活智能电网如何改变生活：想象一下，建立智能电网后，电力供求是双向的，如果家里安装了小

5、型发电系统，你可以把电卖给国家电网;电力资源将会被整合、优化分配，你家里的电可能来自于邻居屋顶上的太阳能电池，当地镇上的生物量发电机，或是 50 或 100 英里以外的传统电厂;你还可以使用一种叫做“智能电表”的软件来节约电费，通过这个软件，你可以得到节能建议和实时的价格信息，整合家用电器的使用时间和频率，让你家里的电器低电价时段启动运行、高电价时段停止工作，从而避开用电高峰期的高价格电力，降低电费费用 时间差给消费者带来的是经济效益。谷歌的研究显示，如果家庭用户能够及时了解家用电器的耗电详细信息，就会使自己每月的电费开支下降 5%-15%。美国科罗拉多州波尔得(Boulder)是全球第一个全

6、面架设智能电网的城市，那里的居民发现，不用牺牲任何生活便利，也能将电费降到每月 3 美元。智能电网不仅关系到我们的钱包，还关系到我们的碳排放量。美国能源部太平洋西北实验室(PNNL)日前发布一份名为智能电网：能源与二氧化碳收益评估的报告称，如果智能电网能被利用充分，美国每年可以消减碳排放4.42亿吨，相当于66座普通燃煤发电厂产生的排放量。这些电厂的发电量足以供给7000万户家庭。而在 2030 年前，智能电网可将全球每年的电能消耗以及公用事业部门的碳排放削减至少 12%。智能电网也将带动经济发展。以中美两国为例，华盛顿智库彼得森国际经济研究所和世界资源研究所的报告称，每投资 10 亿美元，每

7、年可以为美国节省 4.5 亿美元，这 10 亿美元每年可以创造 3 万个就业职位，比传统的财政刺激措施高 20%。有关专家估计，按照初步估算，仅 2009 年至 2011 年，我国坚强智能电网可能带动的投资总计 1 万亿以上，2012-2015 年达到 1.5 万亿元，2016-2020 年达到 2 万亿元。北极星电力网合作期刊：北极星电力网合作期刊：电网与清洁能源、中国电力教育、现代电力、四川水力发电 北极星电力网期刊合作启示北极星电力网期刊合作启示：北极星电力网北极星电力网成立于 1999 年，一直专注于电力领域，为电力行业人士提供最新行业动态、专业技术资讯、资料下载、人才招聘、论坛交流、

8、电子商务等服务。北极星电力网全球 ALEXA 排名 2 万名，在国内电力网站首屈一指、遥遥领先。目前，拥有各类电力相关会员 200 万，日均点击率超过 60 万 PV，是电力行业最专业、影响力最大的垂直门户网站。所以，与我们合作，是您最好的选择，选择我们，等于成功。电力在影响我们，我们在电力在影响我们，我们在影响电力人！影响电力人！专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 7 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 8 QQ:135461

9、9374 移动电话：15611244021 Email： 智能电网的发展及应用前景智能电网的发展及应用前景 摘要：随着我国经济的不断快速发展，对能源的需求不断提高，而以智能电网为代表的新能源经济时代即将到来，将在很大程度上减少对资源的浪费，并将电网形成一个有效的智能体系。文章从智能电网的定义、发展及应用前景等多方面进行了分析介绍，从经济学的视角对中国智能电网的规划和建设进行了思考，以期对智能电网的发展有所借鉴。关键词：智能电网;电网规划;技术创新;绿色经济 我国的智能电网被定义为坚强的智能化电网，“坚强”和“智能”是我国智能电网建设的基本内涵，“坚强”即建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调

10、发展的坚强电网，而“智能”则是在此基础上实现电网的信息化、数字化、自动化及互动化。智能电网建设的逐步展开，将给国内的电力设备制造企业带来广阔的市场空间。智能电网是对电网未来发展方向的精辟总结，目前中国数字化电网建设可以算是智能电网的雏形。它涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，组成部分包括：信息化平台、调度自动化系统、稳定控制系统、柔性交流输电，变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统、用电管理采集系统等。一、智能电网的定义 智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网 2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以

11、及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足 2l 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接人、启动电力市场以及资产的优化高效运行。二、智能电网的主要特征 (一)数字化和信息化 现代信息通信技术、现代电力电子技术、芯片技术等数字化数据采集、控制装置和手段将在智能电网中得到广泛应用，具备专有自主分析功能的数字化芯片嵌入电力装置中，电网进人数字化信息时代。(二)分布式智能化 智能电网中将广泛采用具有分布式智能功能的分析和控制装置或工具，实现优化分析与控制、安全分析与控制等功能。分析和控制装

12、置具有地理分布性、功能分散化等特征。在这些分布式装置和工具的支撑下，电网具有自适应特性，可以实现自愈功能。(三)交互式能动性 智能电网中用户和商家之间双向互动性增强，用户可参与负荷控制和管理，对电力使用管理可细化到每个用电装置。用户也可自发电供给电网，成为个体发电厂商。制度安排与效率的关系问题在此凸显出来。这就提出了智能电网的市场化改革需求。三、智能电网的收益 (一)减少电网固定资产投资支出 通过智能电表与分时电价手段的结合，可抑制电力高峰负荷需求增长，减少和延缓电网投资;通过设备状态监测，可实现对设备更好的管理和维护，延长设备寿命，延迟设备投资;通过对设备状 专注于电力行业的品牌媒体 北极星

13、北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 9 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 态和用户负荷情况的详细掌握，可提高电网投资和改造的针对性、合理性。(二)减少电网运行费用 自动计量管理能帮助电网企业缩短电费回收时间，减少窃电损失，减少客服成本;远程资产监控能够避免设备出现事故维修和更换;移动作业能有效地提高现场作业效率，减少作业人员和费用。(三)提高供电可靠性 通过网络实时重构，保证电力设施运行在额定范围内，减少停电发生;故障发生时，快速检测、定位和隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因，恢复供电，缩短停电时间。(四)提高运营管理水平 通过实施

14、智能电网，梳理和完善业务流程;提高资产运维和管理水平，逐步从传统检修模式向状态检修过渡;加强需求侧管理，提高客户服务水平。(五)精确服务、满足需求 智能电网可以解决精确供能、电力需求侧管理、电网自由接入、多电源互动以及分散储能等问题，它不仅服务于大电网，而且服务于我们的电力终端用户，有可能大大改变我们未来的生活。智能电网通过需求侧管理提高终端响应能力，就可以节约大量的电力负荷和相关投资，这对于智能电网来讲是很容易就能实现的，这样就可以大大提高电力系统效益。四、智能电网的发展 早在世纪之交，智能电网概念的雏形已被提出。美国电力科学研究院(EPRI)2001 年就提出Intelligrid(智能电

15、网)技术并进行相关研究，欧洲在 2005 年成立了 SmartGrids(智能电网)欧洲技术论坛，对欧洲的智能电网发展战略进行研讨。中国智能电网相关研究工作的开展稍迟于西方发达国家，2009 年 6 月由余贻鑫院士发起，在天津大学举办了“第 1 届智能电网研究学术论坛”，从智能电网的基本理念、技术组成、设备需求等多个角度对中国智能电网的建设和发展进行了探讨。我国是华东电网公司于 2007 年在国内率先开展了智能电网的可行性研究，并规划了从 20082030 年的“三步走”战略，即：在 2010 年初步建成电网高级调度中心，2020 年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030 年真正建成具

16、有自愈能力的智能电网。2009 年 2 月，作为华北公司智能化电网建设的一部分华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组的验收。我们预计我国智能电网将在地区实行试点，然后在全国实行推广。与美国的智能电网不同，我国的智能电网将主要以特高压电网为主干电网。目前我国政府正在研究中国智能电网的发展战略和投资规划，国家电网也在积极准备建设智能电网。智能电网既是下一代全球电网的基本模式，也是中国电网现代化的核心。实际上，智能电网的本质就是能源替代、兼容利用和互动经济。从技术上讲，智能电网应是最先进的通讯、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、通信

17、技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成，对于推动新技术革命具有直接的综合效果。由此，智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。智能电网学说的本质就是以信息革命的造发性标准和技术手段大规模推动工业革命最重要财产 电网体系的革新和升级，建立消费者和电网管理者之间的互动。中国智能电网建立，多网合一的前景美好，十分必要，但困难很大。电力网、信息网、电视网三网合一技术经济可行，资源充分利用，前景美好，问题是要建立中国跨几个垄断企业的管理协调体制。中国智能电网战略研究和基础现状落后于发达国家，建立更要经历二三十年一个较长时期和数万亿元的巨大资金支持，欲速则不达。在提高认识、实事求是、积

18、极慎重、科学论证基础上，提出中国智能电网战略架构是当务之急。专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 10 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 近年来，随着中国经济的高速发展，我国社会经济对电力的需求也呈现急速增长的态势。如果一味扩展电网规模而不解决传统电网中存在的电力流失大，用电难以动态调控等问题，电网系统将难以适应经济发展的要求。2009 年 5 月，国家电网公司首次公布了“智能电网计划”，中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、数字化、自动化、互动化四化

19、为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。五、智能电网的应用前景及社会意义 智能电网建设是一个庞大的工程，未来几年上万亿元的投资将涉及行业的众多环节。智能电网的投资构成上，不考虑大规模储能装置，配网自动化和用户侧系统将占 40%，智能变电站占 20%、智能调度占 15%、柔性输电系统(含清洁能源接人侧设备)占 10%，其他投资占 15%。智能电网将成为新能源、新技术、新材料的综合应用平台，拉动相关产业需求。时间节点上，未来 23 年内，即 2012 年前，特高压、数字化变电站将是建设高峰期;20122015年智能调度将逐渐引入;20092013年用电信息采集和智能电表的需求将有较快增长。其中，

20、特高压作为我国坚强智能电网的关键组成部分，指的是交流 1000kV、直流正负 800kV 及以上的电压，其在传输容量、传输损耗以及传输的距离都较 500kV线路有绝对优势，按国网规划，到 2020 年规划投资预计超过 7000 亿元。智能电网的功效包括：一是智能电网能够实现双向互动的智能传输数据，实行动态的浮动电价制度;二是可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期之时，能够在不同区域间进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理;三是智能电网能够将新型可替代能源接人电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现分布式

21、能源管理;四是可以提高供电效率，减少能量损耗，改善供电质量，解决电网商业化运转;五是智能电表可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、宽带业务或传播电视信号。中国电网升级化路线应该定义为智能电网的变革，智能电网的发展是全球工业和信息业的一次新产业革命、技术革命和管理革命，应该以此为基础制定中国高起点的电网现代化的战略发展路线。为此，IT 产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动全球能源革命的深度扩散。通过建造互动的电网，将推进IT革命进人创新阶段;将为消费者提供更好的减少能源消耗的路径;将为整个社会节约成本、降低温室气体排放，并促进绿色经济占统治地位。参

22、考文献 【1】胡学浩.智能电网：未来电网的发展态势【J.电网技术，2009，33(14).【2】张文亮，刘壮志，王明俊，等.智能电网的研究进展及发展趋势J1.电网技术，2009，33(13 l 【3】王伟，毛安家，张粒子，等.市场条件下电力系统暂态安全风险评估 中国电机工程学报，2009，29(1).【4】国家电力监管委员会.美国电力市场【M】.北京：中国电力出版社，2005 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 11 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 智能电网之电能质量 我国第一个超导变电站在甘肃白银建成我

23、国第一个超导变电站在甘肃白银建成 我国第一个超导变电站，日前在白银国家高新技术产业开发区建成，目前正在进行系统的测试，不久将实现并网运行。该超导变电站由白银市国有资产监督管理委员会、中国科学院电工研究所和甘肃万通电缆(集团)有限责任公司共同建设。超导变电站总体技术方案设计由中科院电工所负责，高温超导电缆由甘肃万通公司提供。三方合同约定，中科院电工所在超导变电站建设和示范运行所形成的技术成果，在白银市实施转化和产业化。与传统变电站相比，超导变电站在大幅提高电网供电可靠性和安全性、改善供电质量、提高传输容量及降低传输损耗等方面发挥重要而不可替代的作用。(信息来源：甘肃日报)三峡地下电站至荆门换流站

24、三峡地下电站至荆门换流站 500kV500kV 线路工程完成竣工验收线路工程完成竣工验收 国家电网公司建设部会同生产技术部于 2011 年 3 月 6 日-11 日组织开展了三峡地下电站至荆门换流站500kV 线路工程竣工验收现场检查工作，并于 11 日在湖北宜昌召开了竣工验收总结会。三峡地下电站至荆门换流站线路工程分为一般线路和长江大跨越两个部分，并且均有三个回路，其中I 回为单回路架设，全长 159.153 千米，铁塔共计 352 基;、III 回为双回共塔设计，全长 157.137(157.125)千米，铁塔共计 348 基。单回线路烟灯坡长江大跨越长度为 1.454 千米，铁塔 2 基

25、;双回线路黑岩子长江大跨越长度为 1.827 千米，铁塔 3 基。该工程于 2009 年 4 月 11 日正式动工，2010 年 12 月 10 日完成全线施工任务，并分别由国家电网公司交流建设分公司和湖北省电力公司组织完成了竣工预验收和运行交接验收工作。竣工验收检查分现场实物及工程档案两部分进行验收。现场实物检查采用抽查形式，共检查 2401 项，其中关键项目 739 项、重要项目 675 项，一般项目 987 项，铁塔抽查比例 12.3%，走线抽查比例 12.1%。通过对工程现场及资料档案进行检查，验收检查工作组认为，工程建设质量总体上符合设计与验收规范的要求，各参建单位的档案资料基本齐全

26、、规范，竣工档案资料质量基本符合国家重大建设项目文件归档要求与档案整理规范和国家电网公司跨区电网建设项目档案管理办法。竣工验收总结会对竣工验收遗留问题进行了安排，要求各参建单位组织做好验收遗留问题以及消缺处理等工作，确保工程“零缺陷”移交生产目标的实现。(信息来源：建设部)专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 12 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 初中生初中生成为中国智能变电站改造安装第一人成为中国智能变电站改造安装第一人 夏晓宾的故事夏晓宾的故事大显身手大显身手 当 2010 年 11 月 23 日，青岛

27、午山智能变电站通过了国家电网公司验收，成为国内第一个 220 千伏智能变电站时，夏晓宾无法抑制内心的激动，眼泪潸然而下。他知道，这是国家电网公司朝坚强智能电网发展的重要一环，是青岛电网发展的崭新高度，也书写了他工作经历中难以忘却、为之自豪的一页。制作组件制作组件 2009 年，美国总统奥巴马访问中国时，曾就电网建设与中方进行了交流，在国家电网公司总经理刘振亚与随从奥巴马访华的美国能源部部长会谈时，刘振亚总经理明确提到了建设坚强智能电网是国家电网公司的发展方向。当国家电网公司首次公布了“智能电网”发展计划时，夏晓宾震惊了，他被这个宏伟蓝图吸引了，到处搜索智能电网的知识，开始学习。当青岛供电公司的

28、午山变电站被国家电网公司确定为第一批智能化改造试点时，他摩拳擦掌准备大干一番。2010 年 3 月，午山站智能化改造正式启动。曾参与午山站智能化改造全程的青岛供电公司调度处副处长于立涛说，夏晓宾作为国家 220 千伏第一座智能变电站改造的一线技术骨干，他呕心沥血的奉献让人敬佩。午山站是一个创造性的全新型的变电站，跟以前常规变电站建设不一样，没有参照样板，生产设备的厂家也没有安装调试的经验，这对夏晓宾和他的同事们来说是一个极大的挑战。智能变电站中要用到“智能组件”，这个新概念会是什么样子?夏晓宾开始搜索查阅国内外的资料，主动咨询厂家专家，研究智能组件的功能及其设备的接口，对各设备配合衔接问题进行

29、研究，将一些可能不相融的问题提前做了预想，为最后的安装调试提前做好了准备。平时精于业务学习的夏晓宾又一次大显身手。母线倒排操作是变电站最复杂的操作之一，以前倒排一次需要一个多小时，而智能化改造后的母线倒排只需 10 分钟，这是技术上的飞跃，是智能化的集中体现。但在改造中，却遇到了难题，进行母线倒排操 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 13 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 作时，根据相关规程要求，需要一个控制回路，于是，夏晓宾自己制作了一个微型中间继电器，开始实验，接点容量小了，继电器就被烧了，接点容量大

30、了，控制盘上就放不下，如何做得不大不小，恰到好处，夏晓宾反复试验，他废寝忘食地沉浸在这个试验里整整三天，进行了上百次试验，最后终于做出了这个恰到好处的继电器。最后的一次母线倒排试验开始了，2010 年 9 月 15 日 23 时，母线倒排操作有条不紊地进行着，夏晓宾的心提到了嗓子眼，23 时 10 分，当最后一步操作完毕，倒排成功，无一点差错。献计支招献计支招 青岛午山站智能化改造项目与以往任何一项变电站改造工程都大不相同，它是国家电网公司首批智能电网建设试点项目，起点高、任务紧，实施的好坏对后续项目的开展影响很大，从国家电网公司、山东电力集团到青岛公司都给予高度关注。因此，作为实施单位的青岛

31、供电公司修验工区特别重视，工区主任崔潇带领一帮技术人员超前介入，与国内外生产厂家充分沟通，夏晓宾又一次充当了不可或缺的角色。午山站的智能化改造中，大多数使用的是国内最先进的设备，只有光纤互感器引用了国外的先进设备。美国专家对他们的产品很自信，认定一天就可以完成安装，且要求必须由他们的专家亲自拆箱安装，可没想到安装现场却出了一系列问题。为了配合光纤互感器的应用，需要加装一套保护装置，但从光纤互感器中只能引出电流，没有电压。如何增加一个电压?美国专家犯了难。夏晓宾和同事们反复研究每一个设备，终于发现可以从旁边的一台设备中接过一个信号，将其中的电流过滤掉，将其电压与这个电流融合到这套保护装置中，并将

32、接口做相应的修改，就能装上这套保护了，美国专家竖起大拇指，连连点头。一个问题解决了，另一个问题又出现了。美国专家发现现场的环境与他们想像的完全不一样，为了使设备达到应有的精确度，必须安装一个温度控制箱，而且要安装在室外光纤互感器的附近。这一改动，很可能超出原先的时间计划，而预定的停电时间只有两天，时间紧迫。美国专家杰瑞安德森立即给他们公司打电话求援，第二天火速赶来了另一位专家杰克，可两人鼓捣了半天，都很无奈。夏晓宾和施工人员急了，就剩下一天时间了，送电前所有问题必须解决，否则本次智能化改造任务就无法完成。夏晓宾和同事们集思广益，反复论证，然后开始与外国专家交涉，夏晓宾他们建议在互感器的支架上做

33、一个转接板，把温度控制箱正好卡在上面，简单易行。两位外国专家频频点头，连呼：“good idea(好主意)!”转接板很快做好了，两位外国专家开始忙活了，可到了下午 5 时，两位专家却停工了，按照他们的惯例，他们到点下班了。夏晓宾和同事们急了，时间如此紧迫，他们却要下班休息，夏晓宾和同事们着急地轮番劝说，可他们却说下班时间到了，一个劲说：“no way(没办法)。”夏晓宾和同事们苦口婆心地劝说他们，连比划带表演，半中文、半英语地告诉他们：“you must，please(请你们尽量配合干完)。”专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 14 QQ:1354

34、619374 移动电话：15611244021 Email： 最后，两位外国专家同意了，打破了从不加班的先例，一直忙到晚上 9 时 30 分才完成了安装，而夏晓宾和他的同事们则一直忙到次日凌晨 4 时多。模拟试验模拟试验 午山站的智能化改造首次引用了第四代机器人，它将代替人工进行设备巡视检查，通过机器人的传感系统，不仅能将设备的实时图像传送到监控室，而且能进行红外线测温。由于午山站是无人值守变电站，为了能全面掌握站内的运行情况，机器人必须每天两次对站内的变压器及高压设备进行巡视，对设备温度进行测量，并实时将相关数据和图像传送到远方的监控站，而且风雨无阻，越是恶劣天气巡视就越重要。机器人的生产厂

35、家技术人员在现场进行安装，并当场进行实验。经过几次操作，发现机器人很听话地按照巡视路线进行工作，一切正常，厂家人员很高兴地说：“好了，没问题了。”在一旁观察的夏晓宾提出了疑问：“这是风和日丽的好天气，假如遇到暴风雨雪恶劣天气怎么办?你们也知道，变电站最需要在特殊天气巡查，这机器人能行吗?”厂家人员说：“应该没问题吧?”显然，没经过现场恶劣天气的实验，说话有些底气不足。夏晓宾建议必须进行模拟环境实验，否则投运后再出问题就麻烦了。厂家人员像消防队员一样搬来粗大的水管，从几个方向朝机器人灌水，先是小雨，逐渐加大，当将水量加到最大，机器人忽然站住不动了，这就意味着机器人遇到暴雨就会罢工了，厂家人员立即

36、停止试验，开始检查机器人，将机器人的脑袋卸下来，对密封装置部分进行了检查改进。当重新安装起来，“暴雨”再次降临时，机器人不再理会，继续工作着，厂家人员终于很坚定地说：“没问题了!”下雨可以了，刮风怎么实验?夏晓宾建议厂家人员将机器人放在变压器的冷风装置旁，开启所有的风扇，对着机器人连续几小时地吹终于，机器人经受了风雨的洗礼，正式“上岗”了。经过夏晓宾团队 3 个多月的拼搏，午山智能变电站终于提前完成安装，夏晓宾笑了，他的同事们也笑了，他们成功地完成了中国第一座 220 千伏智能变电站的改造安装，夏晓宾也成了名副其实的中国 220 千伏智能变电站改造安装第一人。(杨明清 郭雪梅)信息来源：工人日

37、报 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 15 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 现代电能质量的主要问题及其对策现代电能质量的主要问题及其对策 徐 忠(中国电科集团 29 所,610036)摘摘 要要:阐述了电能质量的概念,分析了产生电能质量问题的原因及其分类。指出电压暂降是现代电能质量的主要问题。介绍了几种具有代表性的解决电压暂降问题的用户电力设备(如 DVR,U PQC 等)的工作原理和特性。关键词:电压暂降;电能质量;户电力技术 随着电力电子技术的发展,调速电机、整流电源等非线性电力电子装置在现代工业中

38、得到了广泛应用;同时,为了解决电力系统自身发展存在的问题,直流输电、FACTS 技术不断投入实际工程应用。这些设备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重,谐波水平不断上升,另外,冲击性、波动性负载的使用还会产生电压波动与闪变、三相不平衡等电能质量问题。但另一方面,随着电网中精密电能用户的增多,要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。因而精密电能用户和电能质量问题这对矛盾已逐步上升为主要矛盾,电能质量也成为了目前研究的重点。先阐述了电能质量的基本涵义,分析了现代电能质量的主要问题,最后提出了解决电能质量主要问题的方法。1 电能质量的基本涵义 1.1 电能质量的基本概念 目前,世

39、界各国对电能质量的定义都不完全相同。从不同的角度来看,对电能质量会有不同的理解。从供电角度看,电能质量是指供电的参数符合标准及供电的可靠性;从用电设备生产商的角度看,电能质量是指提供设备所要求的电能特性;从用户角度看,电能质量问题是指一切会引起用电设备运行故障的供电电压、电流及频率的异常扰动。通常,电能质量问 题主要反映为电压质量问题。1.2 电能质量问题产生的原因 产生电能质量问题的原因主要有以下几个。(1)非线性负载。在工业和生活用电负载中,非线性负载占很大比例,这是电力系统谐波问题的主要来源。如电弧灯、荧光灯的使用会引起电压波形发生严重畸变,大功率整流或变频装置的使用不仅会对电网造成严重

40、污染,同时也会使得功率因数降低。(2)电力系统的非线性特性。同步发电机是公用电网的电源,但在实际运行中,它的感应电动势不是理想的正弦波,因而它的输出电压中含有一定的谐波。电力变压器励磁回路的非线性特性也会使它产生谐波电流。(3)电力系统故障。电力系统运行的内外故障也会造成电能质量问题,如短路故障、雷击、误操作、电网故障时发电机及励磁系统工作状态的改变、故障保护电路中的电力电子设备的启动等。1.3 电能质量扰动分类 电能质量扰动可分为稳态和暂态两类。稳态扰动主要类型:(1)过电压(O vervo ltage):持续时间大于 1m in,电压幅值为 1.1 1.2(标幺值),系统频率仍为额定值。(

41、2)欠电压(U ndervo ltage):持续时间大于 1m in,电压幅值为 0.8 0.9(标幺值),系统频率仍为额定值。(3)电压不平衡(Vo ltage U n2balance):电压的最大偏差与三相电压的平均值的比值超过标准的规定值。(4)谐波(Harmon ics):频率为基波整数倍的正弦电压或电流称为谐波,谐波是由于 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 16 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 电力系统和电力负荷的非线性特性造成的。暂态扰动主要类型:(1)电压暂升(Sw ell)。持续时间为

42、0.5 周期 1m in,电压幅值为 1.1 1.8(标幺值),系统频率仍为额定值。(2)电压暂降(Sag)。持续时间为 0.5 周期 1m in,电压幅值为 0.1 0.9(标幺值),系统频率仍为额定值。(3)电压波动(F lunctua2t ion)与闪变(F licker):电压波动是在包络线内的电压的有规则变动,或是电压幅值通常不超出 0.9 1.1(标幺值)范围的一系列电压随机变化。闪变问题则是指电压波动对照明灯的视觉影响。(4)电压中断(In terrup t ion,O u tage)。在一定时间内,一相或多相完全失去电压(低于 0.8(标幺值)称为断电。按持续时间长短,分为瞬时

43、断电(0.5 周期 3s)、暂时断电(3 s 60 s)和持续断电(大于 60 s)。(5)电压切痕(No tch)。电压切痕是一种持续时间小于 0.5 周期的周期性电压扰动。电压切痕主要由于电力电子装置的电流从一相转换到另一相时产生的。2 电能质量的主要问题 相关资料显示,在电能质量问题的投诉中,90%以上是由电压暂降引起的5。由此可见,电能质量的首要问题是电压暂降问题。电压暂降是指供电电压有效值短暂降低,随后恢复正常的供电现象。根据欧洲标准 EN 50160 以及美国国际电气电子工程师协会推荐标准IEEE Std.519-1992,电压暂降(Vo ltage D ip 或 Vo ltage

44、 Sag)定义为:供电电压有效值突然降至额定电压的 90%10%(0.9 p.u.0.1 p.u.),然后又恢复至正常电压,这一过程的持续时间为 10 m s 至 1 m in。随着经济的发展,高科技设备获得了广泛的应用。这些设备对电压变化很敏感,短时的供电中断或电压有效值下降往往会造成设备不正常运行,发生停机等事故。电压暂降就是针对这一问题而提出的。引起电压暂降的主要原因是电网或用电设备发生雷击、外力短路故障,一些用电设备(如电动机)启动或突然加负荷也会造成电网电压瞬时下降。与长时间供电中断事故相比,电压暂降有发生频率高、事故原因不易觉察的特点,处理起来比较困难。电压暂降会引起敏感控制器不必

45、要的动作(引起跳闸),造成包括计算机系统失灵、自动化装置停顿或误动、变频调速器停顿等;引起接触器脱扣或低压保护启动,造成电动机、电梯等停顿;引起高温光源(碘钨灯)熄灭,造成公共场所失去照明。表1 给出了国外有关资料所提供的电压暂降对一些电力设备的影响6。从表 1 中可进一步看出解决电能质量问题的重要性,尤其是电压暂降而引起的电能质量方面的问题。但长期以来,对电能质量的研究主要集中在电压偏移、谐波、闪变、三相不平衡等方面,对电压暂降问题重视不够。3 解决电压暂降问题的对策 电力电子技术的应用给解决电压暂降问题开拓了广阔的前景。用户电力技术(Cu stom Pow er)将电力电子、计算机和现代控

46、制理论等高新技术运用于供电、配电系统,形成了一系列的电能质 专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 17 QQ:1354619374 移动电话：15611244021 Email： 量控制技术和设备,可较好地解决稳态、暂态电能质量问题,从而大大提高了电网的电能质量。3.1 动态电压恢复器 动态电压恢复器(Dynam ic Vo ltage Resto rerDVR)结构如图 1 所示。DVR 通过串联变压器在馈线上以电压叠加的方式向电力系统注入补偿电压,用于消除系统电压变化(尤其是电压暂降)对负荷的不利影响。DVR 使用 IGBT 或IGCT 等大功率

47、可关断器件。系统正常供电时,它处于低耗备用状态。当系统电压出现突然变化时,DVR 能快速反应,通过串联变压器向系统注入 3 个与系统同频的单相交流电压分量以抵消系统电压的改变,其瞬时值为正常电压瞬时值与故障电压瞬时值之差。DVR 的响应速度在几毫秒之内。根据电压相位的不同,DVR 控制分为同相电压补偿控制和最小能量补偿控制。由于出现电压暂降时,相电压的相位也会出现很大的变化,这给补偿参考信号的检测、计算造成了困难。因此,快速可靠的补偿电压参考信号检测技术是 DVR 的关键。决定 DVR 容量的是补偿电压最大值和负载电流值。当最大补偿电压是负载额定电压的30%时,大约可消除 95%以上的电压扰动

48、。目前,DVR 容量可达几十MVA,反应速度在1 m s 以内。图 1 DVR 原理图 图 2 U PQC 原理图 3.2 统一电能质量控制器 统一电能质量控制器(U n iversal Pow er Q ualityCon t ro ller U PQC)的主电路由一串联逆变器和一并联逆变器组成,两者通过电容耦合,如图 2 所示。并联逆变器采用 PWM 电流控制技术,进行非线性负载谐波电流及无功补偿,并起调节电容直流电压作用。串联逆变器采用 PWM 电压控制技术,通过控制其输出电压达到抑制电源电压谐波,减少电源电压波动对敏感负荷的影响。因此,该装置综合了串联和并联补偿器的优点,是一种综合电能

49、质量补偿器,能解决绝大多数的暂态电能质量问题。4 结论 传统电能质量控制方法,例如柔性输电系统(FACTS)技术,主要用于解决无功功率、谐波、三相不平衡等静态电能质量问题,不能很好的解决电压暂降这个暂态电能质量问题。然而,随着电力电子器件制造水平及设备控制水平的提高,DVR、U PQC 等设备可以快速、动态地补偿电网中的电压暂降。借助于用户电力技术,可望将电力系统改造成无电压波动、无不对称以及无谐波的理想网络,满足电力负荷对电能质量(尤其是电压暂降)日益提高的需求。专注于电力行业的品牌媒体 北极星北极星电力网电力网技术频道技术频道：http:/ 18 QQ:1354619374 移动电话：15

50、611244021 Email： 参考文献 1 H ingo raniN G.Int roducing custom pow er J.IEEESpect rum,1995,(6):41 47.2 Chow dhury H B.Pow er Q uality.IEEE Po tent ials,2001,20(2):5 11.3 Daniel Sabin D,A shok Sundaram.Q uality enhance re2liability J.IEEE Spect rum,1996,(2):34 41.4 肖国春,刘进军,王兆安.电能质量及其控制技术的研究进展J.电力电子技术,200