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智能计量编织智能电网

作者:www.cechina.cn2010.06.28阅读 1735

        一个由传统电网和风能、太阳能水电以及生物热电等新能源发电共同组成的虚拟发电厂,它可以根据实际的电力需要“智能”地选择不同的电源加以组合,保持城市的电力供应始终强大而稳定。
        寒冷的冬天,下班回家之前,只需要在办公室里轻点鼠标,一组指令信息就会传回“智能家电”的信息中心。于是,如同点亮了阿拉丁神灯,唤出了神仆,电饭煲开始煮饭,热水器开始烧水,空调自动打开,让室内温暖如春,一切就绪,只等主人回家。

        烈日炎炎的夏天,正是电力使用的最高峰,电网不堪重负。各家使用的空调会“聪明”地将温度自动上调2~3℃,使电网负荷得到巧妙调节。于是,工厂不再需要拉闸限电,城市不会遭遇大面积停电。
        在有人的房间,在人们需要的地点,根据室内的实际照度、使用者对色温的要求,自动地进行适当的、针对性的照明CONTROL ENGINEERING China版权所有,既满足人的需求,又将能源浪费控制在最低水平,同时也减少了二氧化碳的排放……
        这不是科幻电影里的场景,在智能电网的建设蓝图里,这些都将成为易如反掌的事情。毫无疑问,智能电网将给我们的生活带来根本性的变化。
        要实现智能电网设计者们的这些宏伟目标,计量,特别是高压电能计量是其中关键的支撑和保障。“可以毫不夸张地说,建设和评价智能电网,电能计量是关键。同时,智能电网建设可能反过来也会大大促进电能计量技术的进步。计量也因此将成为智能电网建设的第一个受益者。”瞿清昌,这位研究电能和高压电能计量二十多年的中国计量科学研究院研究员,谈起智能电网给电能计量带来的发展机遇,丝毫不掩饰自己内心的激动与兴奋。
        智能电网与数据电网
        现在的网络技术、计算机技术、控制技术可以用来实现智能电网设计者们的种种宏伟目标,但这些目标的实现必须有一个基础和前提,就是电网信息传感结点,也就是智能电能表提供的数据信息必须是实时、可靠、准确的。
        “本质上智能电网就是数字电网,更确切地说就是数据电网。数据的关键是数据质量,即数据的准确度与实时性。”瞿清昌介绍,许多信息专家、社会经济学家在研究智能电网时,往往忽视了一些基本的计量学常识:电网参数,特别是电能测量数据是有误差的,要建设实用的、高水平的智能电网,首先必须确保这些数据的准确、可靠。可他们中的不少人认为在现有的电网测控技术提供的数据基础上,就可以运用各种数学模型和控制理论,实现智能电网各种宏观和微观的应用,产生他们设想的各种效果。
        “但现实是,这些数据并不是他们所设想的那样准确无误。智能电网中基础数据不是人为输入,或者搜集、衍生的,而是通过智能电表实时测量得到的,要使这些数据实时、可靠和准确,这就为电能计量提出了新的课题。”瞿清昌介绍,只有在有效的计量保证条件下,这些测量结果才可能是准确可靠的CONTROL ENGINEERING China版权所有,测量数据才具有可比性和实用性。这涉及到电能表的自身质量,如稳定性、线性度,更涉及到这些电能表的量值溯源。
        “因此,智能电能表特别是智能高压电能表、高压电能计量标准和法制计量管理在建设我国智能电网中的重要性必须引起各方的重视。”瞿清昌说。
        “滴水不漏”与“斤斤计较”
        自从有了电网CONTROL ENGINEERING China版权所有,电能计量就开始发挥作用。传统的电能计量包括:电能表检定、电流互感器检定和电压互感器检定。“电能计量的任务就是按照检定规程,对这些计量设备分别进行检定。但电网是一个系统,电网中电能计量装置也是一个系统,其运行误差并不是上述计量设备误差的简单相加。遗憾的是,以前我们缺乏对整个电网系统中电能计量误差的有效测量方法。”瞿清昌说,要建设智能电网,必须考虑整个电网的电能测量误差,这是电能计量面临的一个新挑战,也是电能计量遇到的一次重大机遇。
        有人将电能计量,特别是高压电能计量概括为两个方面:实验室校准(关键词是“In house”)和现场检定(关键词是“On side”)。“In house”是指在实验室内参照条件下进行的电能计量器具的整体校准(量值溯源),这一部分是基础。目前,中国计量院正在开展“高压电能计量标准及其量值溯源的研究”,实施这一项目的目标就是建立我国的高压电能计量标准。为建设我国的智能电网提供计量保证并打下坚实的技术基础。
        “On side”则是指对电网中运行的电能表进行现场计量检定,这是一个一直困扰着电能计量和电网管理的难题。“我们将在智能电网中,实现在线、持续、实时和网络化的整体电能计量检定和监督,这是计量技术的最新发展,将对国民经济产生巨大影响。”瞿清昌认为,我国在建立高压电能标准以后,电能计量的突破将主要集中在“On side”。
        智能电网上的网上电能计量的重要意义在于,通过对整个电网的实时监控,可以对每一度电的去向做到心中有数CONTROL ENGINEERING China版权所有,达到“滴水不漏”的效果。智能电网将所有的智能电能表,包括高压智能电能表,连接成一张以高压智能电能表为核心的巨大的网www.cechina.cn,通过对这些高压电能表为核心的局域智能电网的实时监测,可以随时知道每块表的计量误差,每一个支路的电网损耗,从而实现对每一度电进行追踪,加强电能管理,做到“斤斤计较”,为国家有关部门和电网公司提供准确的电能数据,以加强电网管理,提高用电效率。实时在线的计量检定还可以很好地解决窃电的问题。在以高压电能表为核心连接成的巨大网络中,哪一个点出现问题,发生窃、漏电现象,都可以从计算机上一目了然,并即刻做出反应。这对于节约和合理使用电能、确保电网安全具有重大意义。
        “总之,智能电网将帮助我们实现 ‘On side’。实现了整个电网的实时在线检测,就实现了对整个电网的控制,完全颠覆了原有的对单个电能表进行在线检定的观念。在这个意义上,计量也就可能因此成为智能电网的第一个受益者,更重要的是它将为建设我国坚强的、具有世界先进水平的智能电网做出贡献,创造巨大的经济效益和社会效益。”瞿清昌对此满怀信心。
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