智能電網在樞紐機場的應用

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摘要：通過描述智能電網對樞紐機場的重要意義，綜述目前智能電網在樞紐機場的應用情況。分析了智能變電站、智能巡檢、智能全景電網系統、分布式能源接入等在機場的重要意義，最后給出相應分析結論。

關鍵詞：樞紐機場；智能電網；應用分析

伴隨著科技的進步，傳統電網也在向智能化轉變。根據我國制定的智能電網發展規劃，從2021年開始，智能電網將步入完善提升階段［1］。智能電網是以建設更加可靠、安全、經濟、高效、環境友好和用電安全的電網為目標，將精確的數據采集技術、高效的通信技術、準確的控制技術、智能化的分析技術等技術與現有物理電網緊密聯合的新型電網。樞紐機場作為變電、配電、用電的重要組成部分，也應向智能電網靠攏，在響應國家政策的同時，打造一個更加智能、安全、環保的電力系統。

1智能電網對樞紐機場的發展意義

中國民用航空局正在加快推進以“平安機場、綠色機場、智慧機場、人文機場”為戰略核心的四型機場建設。因此，每個樞紐機場都將在注重質量、效率、效益的基礎上，將自身打造成集內在品質和外在品位于一體的現代化民用機場。能源是當今社會重要的組成部分，電力供應影響到機場運行的方方面面。智能電網技術的應用和推廣有利于四型機場的建設。

1.1有利于平安機場的建設

穩定電力供應是建設平安機場的基石之一，樞紐機場可以采用智能電網的先進技術，促進平安機場的建設。樞紐機場可以建設智能變電站提高變電站設備穩定性，減少設備發生故障的概率；也可以通過落實配電自動化技術，減少故障恢復供電的時間，建立快速預警，可靠自愈的配電網。

1.2有利于綠色機場的建設

構建智能電網有利于綠色機場的建設。隨著社會對環境的日益重視，國家推行了很多關于碳排放相關政策。樞紐機場通過對分布式發電技術的應用，采用太陽能、風能等新能源，能有效降低機場本身的碳排放量，為建設綠色機場打下堅實基礎。

1.3有利于智慧機場的建設

智能電網能促進智慧機場的形成。樞紐機場通過建設智能全景電網系統，采取大數據等信息化手段，實現航站樓照明智能化控制、空調智能管理等功能，提高對乘客的服務質量，打造高效互聯的智能管控平臺。

2智能電網在樞紐機場的應用討論

智能電網涵蓋了發電、輸電、變電、配電、用電、調度等多個環節，其中包括智能變電站、供配電自動化、分布式能源接入、智能巡檢、柔性輸電、智能調度等多項關鍵技術。智能電網在樞紐機場的應用前景分析如下。

2.1智能變電站技術在樞紐機場的應用討論

2.1.1智能變電站技術。智能變電站是智能電網的建設重點。根據《智能變電站技術導則》，智能變電站是采用可靠、經濟、集成、節能、環保的智能設備與設計，以實現全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、系統功能集成化、結構設計緊湊化、高壓設備智能化和運行狀態可視化等目標為基本要求，能夠支持電網實時在線分析和控制決策，進而提高整個電網運行可靠性及經濟性的變電站。與傳統變電站相比區別如表1。智能變電站的通信網絡和系統按照邏輯功能可劃分為三層：站控層、間隔層、過程層［2］。智能變電站各層級設備組成和功能概述如表2。2.1.2智能變電站在樞紐機場的優勢。智能變電站采用智能高壓設備和電子式互感器，能滿足樞紐機場對供電可靠性的高要求，智能變電站設備特點及功能如表3。機場航站區和飛行區的照明是保證航班正常和服務乘客的重要指標，智能變電站采用智能變壓器，能實現網絡控制載調壓開關，支持自主恒壓控制和智能主從控制模式，能根據電網電壓情況實時調節。有效防止電壓過高損壞燈具等電氣設備，防止電壓過低影響照明亮度。智能變電站采用智能高壓開關柜，能夠支持順序控制，通過模塊化的操作等手段，最大程度降低運行人員失誤操作的可能性，有效提高工作效率和供電可靠性。此外，智能變電站將傳統互感器替換為電子互感器，消除了傳統互感器二次側存在的風險，提高了設備的安全性。傳統的機場配電網采用以預防性試驗為基礎，定期開展換季檢修來保障電力系統的穩定運行；并且傳統變電站對電網實際運行情況監測數據不足，為保證安全，預防性試驗周期一般選擇規程允許的最短周期，效率較低，耗費人力物力多。智能變電站能夠智能評估設備狀態，通過傳感器、人工智能、5G網絡通信等技術，運用一定算法（如TOPSIS理想解法），通過學習分析變電站內設備正常運行時的各種狀態參量和故障時的特征數據，可對設備的運行狀態及可靠性作出判斷，從而及早發現潛在的故障，輔助運行人員制定檢修規劃［3］。因此，智能變電站能夠量化設備健康狀態水平，提高運行檢修效率。

2.2分布式能源接入與微電網技術在樞紐機場的應用討論

2.2.1分布式能源接入與微電網技術。傳統的機場配電網一般為兩組獨立的單電源輻射網絡，兩路電源互為備用。分布式能源接入，改變了配電網單向潮流的特點，使傳統配電網變為了多源網絡，從結構上改變了配電系統的網絡拓撲結構，打破了配電網各級繼電保護配合，進而影響整個系統的安全性。分布式電源多為太陽能、風能，受天氣影響因素較大，會對電網電壓、頻率等供電質量方面造成影響。相比傳統電網，智能電網能夠更好的支持分布式能源的接入。智能電網技術中的微電網技術能有效支持分布式能源的接入，進而提高分布式能源的利用效率［4］。微電網能將分布式能源、用戶、儲能系統、智能控制裝置有機整合在一起。運行單位根據實際能源產生和消納情況選擇微電網的運行方式，在能源不足時，使微電網與大電網并網；在能源充足時也可孤島運行，減少對大電網的影響；在能源盈余的情況下，也可與大電網并網，出售多余電能獲取效益。微電網內的智能監控控制裝置不僅能提高供電質量，更能快速感知、切除微電網故障的能力，能有效控制分布式能源并網的影響。因此，微電網的實施，可以減少大規模分布式發電并入電網對電網的影響，提高供電可靠，實現對新能源的高效利用。2.2.2分布式能源接入與微電網在樞紐機場的優勢。分布式能源主要有太陽能發電、風力發電和冷熱電三聯供等模式。隨著風力發電、光伏發電的成本逐漸下降，樞紐機場采用分布式能源，能大大減少樞紐機場的電費支出，并且有效降低碳排放，促進綠色機場的建設。智能電網中微電網的技術的應用能夠提高分布式電源的穩定性，讓分布式能源接入更具有可行性。

2.3智能全景電網系統在樞紐機場的應用討論

2.3.1智能全景電網系統技術。智能全景電網系統是指針對電網系統，進行實時狀態感知且全景模擬的虛擬同步智控系統，主要包含全息狀態感知、全態量化評估、全程精準控制、全域智能交互四大核心基本功能，最終實現電網的實時態勢評估與智能控制［5］。在智能全景系統概念下，以現實電網為實際物理系統，構建電網時空大數據平臺，實現互聯大電網能源供需的實時匹配、態勢感知、動態優化、安全防御、系統自治、智能響應和高效服務。2.3.2智能全景電網系統在樞紐機場的優勢。智能全景系統有利于機場建立一個一體化的電力運行管理平臺。隨著機場電力系統的擴建，部分機場存在多個監控平臺的現象，存在信息傳遞復雜，運行控制難等問題。智能全景電網能夠進行多源信息融合，并且統一通信規范，不僅有利于數據的傳輸分析，更有利于后期新設備數據的接入。機場航站樓部分設備如步梯、行李傳送裝置等對電力要求高，電壓波動和閃斷均有可能導致上述設備停機，對乘客造成不利影響。智能全景電網系統通過全狀態信息的感知、評估和控制，能可靠保證供電質量，提高供電服務水平。智能全景系統有利于實現智能用電管理，包含智能照明、需求側管理等。機場可以通過全景系統的對人流量、航班量等信息進行采集分析，以優化照明、保護光源、綠色節能為目標，智能控制航站樓照明等相關設備，在滿足旅客的需求的前提下，追求低碳環保的發展；同樣機場路燈也可根據天氣、季節、人流量等數據進行智能控制。智能全景系統能夠實現用電信息采集，實現信息和電能的雙向互動，通過實時電價等手段，進行調節用戶側需求。智能全景系統能支持智能巡檢的實現。部分機場電纜敷設于綜合管廊，管廊一般距離較長，內部剩余空間較小，存在巡視難度和密閉空間作業的風險。機場可采用智能機器人巡檢，利用先進的傳感技術，智能的圖像識別技術，高效可靠完成巡檢工作，解決了人工巡檢存在的巡檢效率低，巡檢標準執行不到位的問題［6］。既能節約人力成本，又能減少安全隱患。此外依托于智能全景系統，機場能實現智能調度、VR培訓、智能臺賬、智能工作單等功能。智能全景系統有利于提高機場電力系統運行和控制水平，提高機場的信息化和智能化建設，推動機場向智慧機場轉變。

3結語

相較于機場傳統配電網絡，智能電網技術有顯著的優越性。樞紐機場對智能電網技術的應用和推廣，有利于機場向平安機場、智慧機場、綠色機場的轉變，從而實現建設四型機場的目標。智能電網技術眾多，樞紐機場可根據實際情況選擇改進的方向，為提高供電可靠性可以優先推進智能變電站的建設；為降低成本，節能減排可優先推進分布式能源并網及技術的落實；為提高智能化、信息化管理水平，可推進智能全景電網的建設。

參考文獻：

［1］宋璇坤，韓柳，鞠黃培，等.中國智能電網技術發展實踐綜述［J］.電力建設，2016（7）：1-11.

［2］李孟超，王允平，李獻偉.智能變電站及技術特點分析［J］.電力系統保護與控制，2010（18）：59-62.

［3］王珊珊，施磊，顧然.基于TOPSIS法實現智能電網中一次設備運行狀態的評估［J］.供用電，2021（6）：56-60.

［4］孫建梅，陳璐.微電網技術綜述［J］.中國電機工程學報，2014（1）：57-70.

［5］張曉華，劉道偉，李柏青，等.智能全景系統概念及其在現代電網中的應用體系［J］.中國電機工程學報，2019（10）：2885-2894.

［6］蔡煥青，邵瑰瑋，胡霽，等.變電站巡檢機器人應用現狀和主要性能指標分析［J］.電測與儀表，2017（14）：117-123.

作者：李辛陽 高陽 單位：河南省機場集團有限公司