0引言

隨著經濟的迅速發展，人們的物質生活水平不斷提升，消費能力進一步增強。在此過程中，大量電氣設備的使用導致電能消耗量不斷增加，供電企業需不斷加強對電力系統的建設和擴展，確保供電質量，滿足人們日益增長的用電需求。除此之外，供電企業應在電網改造中積極引入各種先進的計算機、自動化等技術，加快電網智能化、自動化的建設進程。智能電網技術能夠有效提高供電企業的工作效率和質量，減少工作人員的工作負擔和工作量，有利于推動電力調度自動化系統的建設和發展。

1智能電網技術的概念

智能電網技術能夠實現各個電網組成部分、各個設備之間的網絡化互聯與信息共享，同時聯通用戶側與電源側，賦予電力系統智能化、有效化、高靈活性的特點，確保電網可靠、安全、經濟、有效、環境友好和使用安全"。智能電網技術具有良好的自適應性，能夠自主適應電能供應和需求間的變化，實現電網運行的有效自適應，充分利用能源資源。智能電網技術具有非常強的自愈能力和可靠性，能夠自主監測、快速定位、診斷、隔離和動態處理電力系統在運行中所出現的各種故障和干擾因素，防止事故擴大，為電力系統安全運行提供有力支持。因此，智能電網技術的發展應用對電力調度自動化系統有著很大的意義。

2智能電網技術在電力調度自動化系統中應用的重要性

能在電力調度自動化系統中應用智能電網技術，不僅能夠實現電力調度的智能化和自動化，提高電力調度效率，而且能夠優化調度人員的配置，及時解決電力調度中存在的問題，為電力調度方案的制定提供準確可靠的數據支撐。

首先，可以利用電力需求側管理技術，實時監測電網狀態和負荷情況，進行智能分析和判斷，制定科學的電力調度方案，合理調配人力資源，提高電力調度的時效性和準確性。其次，可以利用智能無功補償技術，通過安裝無功補償裝置，提高電網的功率因數，進而實現對電力資源的優化調配。再次，可以利用智能巡檢技術，及時發現電網的故障和異常情況。*后，可以利用信息傳感和數據處理技術，實時監測電網的電壓、電流、功率因數等，及時獲取電網狀態和負荷情況，及時排查和解決故障問題，進而提高電力系統運行的安全性和穩定性。因此，在建設電力系統的過程中，需要重視對智能電網技術的研究和應用，充分發揮其應用價值和作用，進一步提升電力調度的工作效率和質量。

3智能電網技術在電力調度自動化系統中的具體應用

3.1物聯網技術

物聯網技術(圖1)通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理。將該技術應用在電力調度自動化系統中，能夠實時遠程監控電力設備，通過信息傳感設備及時獲取設備的狀態信息，及時發現并預警電力設備的故障問題，同時還可以根據實時數據對電力設備進行智能調度，提高電力系統巡檢和電力調度的自動化。除此之外，物聯網技術可以與數據挖掘技術結合運用，對電力負荷歷史數據進行細致分析，挖掘電力負荷變化規律和影響因素，為電力負荷預測提供更為準確、整體的數據支持，為電力調度管理和節能減排方案制定提供依據參考。

圖1物聯網技術

3.2大數據技術

電力調度自動化系統在運行過程中會產生大量的數據信息，數據量非常龐大，并且各子系統間存在數據不互通、信息孤島等問題，不利于電力調度自動化系統的運行控制，而大數據技術的應用可以解決上述問題。大數據技術能夠有效整合多源數據，消除電力調度自動化系統中各子系統間的信息孤島。例如，利用數據采集與整合技術能夠將各子系統的數據整合到一個中心數據庫，將海量的歷史數據儲存起來，進而實現各子系統間的數據共享和融合。通過數據清洗與預處理技術對采集到的數據進行處理和清洗，去除無效數據和錯誤數據，保證數據的準確性和一致性。然后利用數據倉庫與數據挖掘技術存儲、分析和挖掘這些歷史數據，并找出數據間的關系和規律，以此為電力調度提供決策支持。與此同時，還可以借助可視化技術，將各種數據蘊含的規律和關系以直觀的柱狀圖、條狀圖、折線圖或三維圖等形式呈現出來，實現數據的可視化轉化，促進各子系統間的數據共享和融合。

3.3云計算技術

云計算技術是一種分布式計算技術，其可將巨大的數據計算處理程序分解成無數個小程序，然后通過多臺服務器組成的系統處理和分析這些小程序，得到的結果返回給用戶，支持用戶在任何時候、任何地點和任何設備上使用計算資源，非常適用于電力調度自動化系統。云計算技術以網絡資源為基礎，通過互聯網實現集成式管理，進而降低電力調度的能耗和管理成本。云計算技術具有強大的儲存能力和分析能力，可以利用服務器保存大量的原始資源，方便后續的分析，對于電力系統的調度有著很好的改善作用。在具體應用中，可以利用云計算技術的分布式管理功能將電力調度自動化系統中的計算任務分解成多個小程序，然后通過多臺服務器組成的系統進行計算和任務調度，快速完成計算任務，提高電力調度的效率和準確性。同時可以搭配使用桌面云技術、大數據技術等，實現對電力調度自動化系統的桌面虛擬化和電力信息的大數據分析，為電力調度數據的統一管理和深入挖掘分析提供有效幫助。

3.4人工智能技術

人工智能技術是當今社會發展乃至未來科技發展的*點和關鍵，對電力調度自動化系統運行效率和效果的提升有著積極作用。人工智能技術在電力調度自動化系統中的應用具體體現在以下4點。

3.4.1專家系統

專家系統(圖2)是一種基于人工智能技術的計算機程序，其能夠模擬人類專家的決策過程，解決特定領域內的復雜問題。在電力調度自動化工作中，專家系統可以采集、存儲和分析電力調度自動化系統中的各種類型數據，包括實時數據、歷史數據、報警信息等，還可以進行數據清洗和預處理，提高數據的準確性和可靠性。一旦電力調度自動化系統發生故障，專家系統可以模擬該系統中的故障情況，快速、準確地判斷故障的類型和位置，并提供相應的處理措施，提高電力調度自動化系統的穩定性和安全性同時，專家系統可以根據當前電網的運行情況，給出*優的調度方案，為調度人員提供決策支持，協助調度人員制訂合理的調度計劃四。此外，專家系統能夠實現對電力調度自動化系統的安全管理，包括安全漏洞檢測、訪問控制、數據備份與恢復等，避免系統遭受攻擊或出現數據泄露等問題。專家系統還可以用于模擬各種電力調度自動化場景，幫助調度人員學習掌握各種技巧方法，提高調度人員的綜合能力水平。

3.4.2人工神經網絡

人工神經網絡是一種由許多互相連接的人工神經元組成的網絡，能夠模擬人類神經系統的結構和功能。人工神經網絡具備自學習和自適應的能力，通過對電力調度自動化系統歷史數據的學習，自適應地調整內部參數和權重，實現系統的狀態估計、參數識別和控制，包括電壓無功控制、頻率調整、負荷管理等。例如，在電力系統中同時傳輸多個負載需求時，應用人工神經網絡可以實現多路復用調度，根據問題的具體需求，選擇合適的神經網絡結構和算法，構建一個能夠解決該問題的神經網絡模型。然后使用歷史數據對模型進行訓練，通過多次迭代和調整模型參數，使模型的預測結果越來越接近于真實結果，之后使用測試數據對訓練好的模型進行測試，經驗證模型可用后，可以優化和調度電力流動，保證電網整體的穩定運行和安全性。除此之外，人工神經網絡還能構建自適應調整診斷模型，結合實時監測到的設備信息數據來制定和實施自適應的調整控制策略，及時切除故障，保護電力設備設施，實現對電力系統的自動化控制。

圖2專家系統

3.4.3智能圖像識別

智能圖像識別能夠對電力設備的紅外圖像、可見光圖像等進行分析，判斷設備是否出現故障。同時還能夠對電力設備進行定位，迅速找出設備的具體位置，并建立相應的設備臺賬，提高電力設備的管理效率和準確性。此外，還可以在變電站機房等區域安裝智能圖像識別設備用于火災檢測。

3.4.4智能機器人

智能機器人在目前電力調度工作中主要用于電力設備的巡檢和狀態監測。由于智能機器人配置了視覺傳感器、激光傳感器、內窺鏡等設備，可以檢驗檢查電力設備的表面狀態以及內部情況，如檢查設備是否掉漆、是否存在變形、內部是否存在異物漏油等。同時可以通過各種傳感器，在線監測電力設備的狀態參數，如溫度、濕度、壓力、電流、電壓等參數，以便及時發現設備的異常情況。此外，由于智能機器人具有機器學習技術，能夠通過分析設備的振動數據溫度數據等，預測設備可能出現的故障，為電力調度自動化系統的安全穩定運行提供可靠保障。

4增強智能電網技術應用效果的建議

能為了提高智能電網技術在電力調度自動化系統中的應用效果，可以圍繞以下4點進行改進和創新：

1）加強技術支持。隨著電網的發展，對智能電網技術的要求和標準也在不斷提升，需要進一步加大對相關技術的創新研究，推動相關技術和設備的研發和應用，如研究和升級電網的硬件設備、提高電網的信息技術水平、優化電網的通信網絡等。2）完善標準規范。統一規范的標準能夠進一步提升智能電網技術的應用效果，因此，需要圍繞電網和電力調度自動化系統的現狀，進一步優化和完善技術標準、數據標準、安全標準等，確保電力系統的可靠性和安全性，為智能電網技術的應用提供指導和支持。3）加強人才培養。加大對智能電網技術人才的培養力度，建立完善的培訓和激勵機制，提高技術人才的綜合素質和專業水平，推動智能電網技術的普及和應用。4）加強管理和維護。建立完善的電網管理和維護機制，確保電力系統的穩定、可靠運行，如建立數據采集和監測系統、故快速響應機制等。

5 Acrel-2000MG微電網能量管理系統概述

5.1概述

Acrel-2000MG微電網能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網監控系統與微電網能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產的先進經驗，專門研制出的企業微電網能量管理系統。本系統滿足光伏系統、風力發電、儲能系統以及充電樁的接入，全天進行數據采集分析，直接監視光伏、風能、儲能系統、充電樁運行狀態及健康狀況，是一個集監控系統、能量管理為一體的管理系統。該系統在安全穩定的基礎上以經濟優化運行為目標，提升可再生能源應用，提高電網運行穩定性、補償負荷波動；有效實現用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

微電網能量管理系統應采用分層分布式結構，整個能量管理系統在物理上分為三個層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

5.2技術標準

本方案遵循的國家標準有：

本技術規范書提供的設備應滿足以下規定、法規和行業標準：

GB/T26802.1-2011工業控制計算機系統通用規范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業控制計算機系統工業控制計算機基本平臺2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業控制計算機系統通用規范第5部分：場地安全要求

GB/T26802.6-2011工業控制計算機系統通用規范第6部分：驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場地通用規范

GB/T20270-2006信息安全技術網絡基礎安全技術要求

GB50174-2018電子信息系統機房設計規范

DL/T634.5101遠動設備及系統第5-101部分:傳輸規約基本遠動任務配套標準

DL/T634.5104遠動設備及系統第5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸協議子集的IEC60870-5-網絡訪問101

GB/T33589-2017微電網接入電力系統技術規定

GB/T36274-2018微電網能量管理系統技術規范

GB/T51341-2018微電網工程設計標準

GB/T36270-2018微電網監控系統技術規范

DL/T1864-2018型微電網監控系統技術規范

T/CEC182-2018微電網并網調度運行規范

T/CEC150-2018低壓微電網并網一體化裝置技術規范

T/CEC151-2018并網型交直流混合微電網運行與控制技術規范

T/CEC152-2018并網型微電網需求響應技術要求

T/CEC153-2018并網型微電網負荷管理技術導則

T/CEC182-2018微電網并網調度運行規范

T/CEC5005-2018微電網工程設計規范

NB/T10148-2019微電網1部分：微電網規劃設計導則

NB/T10149-2019微電網2部分：微電網運行導則

5.3適用場合

系統可應用于城市、高速公路、工業園區、工商業區、居民區、智能建筑、海島、無電地區可再生能源系統監控和能量管理需求。

5.4型號說明

6系統配置

6.1系統架構

本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：

圖1典型微電網能量管理系統組網方式

7系統功能

7.1實時監測

微電網能量管理系統人機界面友好，應能夠以系統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。其中，各子系統回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關狀態、斷路器故障脫扣告警等。

系統應可以對分布式電源、儲能系統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態及發電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統應可以對儲能系統進行狀態管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統信息進行顯示。

圖2系統主界面

子界面主要包括系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統計列表等。

7.1.1光伏界面

圖3光伏系統界面

本界面用來展示對光伏系統信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、并網柜電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

7.1.2儲能界面

圖4儲能系統界面

本界面主要用來展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲能系統PCS參數設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統BMS參數設置界面

本界面用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統PCS電網側數據界面

本界面用來展示對PCS電網側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖8儲能系統PCS交流側數據界面

本界面用來展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統PCS直流側數據界面

本界面用來展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

圖10儲能系統PCS狀態界面

本界面用來展示對PCS狀態信息，主要包括通訊狀態、運行狀態、STS運行狀態及STS故障告警等。

圖11儲能電池狀態界面

本界面用來展示對BMS狀態信息，主要包括儲能電池的運行狀態、系統信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數據界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的*大、*小電壓、溫度值及所對應的位置。

7.1.3風電界面

圖13風電系統界面

本界面用來展示對風電系統信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

7.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數據等。

7.1.5視頻監控界面

圖15微電網視頻監控界面

本界面主要展示系統所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現預覽、回放、管理與控制等。

7.2發電預測

系統應可以通過歷史發電數據、實測數據、未來天氣預測數據，對分布式發電進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發電計劃，便于用戶對該系統新能源發電的集中管控。

圖16光伏預測界面

7.3策略配置

系統應可以根據發電數據、儲能系統容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動態擴容等。

圖17策略配置界面

7.4運行報表

應能查詢各子系統、回路或設備選定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運行報表

7.5實時報警

應具有實時報警功能，系統能夠對各子系統中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖19實時告警

7.6歷史事件查詢

應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

圖20歷史事件查詢

7.7電能質量監測

應可以對整個微電網系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測，使管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。

1）在供電系統主界面上應能實時顯示各電能質量監測點的監測裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態監測：在電能質量暫態事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發生時，系統應能產生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關人員；系統應能查看相應暫態事件發生前后的波形。

6）電能質量數據統計：系統應能顯示1min統計整2h存儲的統計數據，包括均值、*大值、*小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續時間、事件發生的時間。

圖21微電網系統電能質量界面

7.8遙控功能

應可以對整個微電網系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統維護人員可以通過管理系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。

圖22遙控功能

7.9曲線查詢

應可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

7.10統計報表

具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。對微電網與外部系統間電能量交換進行統計分析；對系統運行的節能、收益等分析；具備對微電網供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數等分析；具備對并網型微電網的并網點進行電能質量分析。

圖24統計報表

7.11網絡拓撲圖

系統支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網系統拓撲界面

本界面主要展示微電網系統拓撲，包括系統的組成內容、電網連接方式、斷路器、表計等信息。

7.12通信管理

可以對整個微電網系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。系統維護人員可以通過管理系統的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

圖26通信管理

7.13用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權限

7.14故障錄波

應可以在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形。

圖28故障錄波

7.15事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數據，包括開關位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發生時，存儲事故頭10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數據。啟動事件和監視的數據點可由用戶選定和隨意修改。

圖29事故追憶

8結束語

科學技術的進步為電力調度自動化系統的智能化、現代化發展提供了更強的技術支撐，有利于提升電力系統的安全性和穩定性。其中，智能電網技術對電力調度自動化系統的未來發展具有重要意義，通過對該技術的創新應用和不斷完善，能夠進一步提升電力調度自動化工作的效率和質量。未來，仍需要進一步創新、改進和優化智能電網技術，以此來滿足電力事業的技術需求。

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