智能电网在枢纽机场的应用与分析

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:通过描述智能电网对枢纽机场的重要意义,综述目前智能电网在枢纽机场的应用情况。分析了智能变电站、智能巡检、智能全景电网系统、分布式能源接入等在机场的重要意义,最后给出相应分析结论。

  关键词:枢纽机场;智能电网;应用分析;

  伴随着科技的进步,传统电网也在向智能化转变。根据我国制定的智能电网发展规划,从2021年开始,智能电网将步入完善提升阶段[1]。智能电网是以建设更加可靠、安全、经济、高效、环境友好和用电安全的电网为目标,将精确的数据采集技术、高效的通信技术、准确的控制技术、智能化的分析技术等技术与现有物理电网紧密联合的新型电网。枢纽机场作为变电、配电、用电的重要组成部分,也应向智能电网靠拢,在响应国家政策的同时,打造一个更加智能、安全、环保的电力系统。

1 智能电网对枢纽机场的发展意义

  中国民用航空局正在加快推进以“平安机场、绿色机场、智慧机场、人文机场”为战略核心的四型机场建设。因此,每个枢纽机场都将在注重质量、效率、效益的基础上,将自身打造成集内在品质和外在品位于一体的现代化民用机场。能源是当今社会重要的组成部分,电力供应影响到机场运行的方方面面。智能电网技术的应用和推广有利于四型机场的建设。

  1.1 有利于平安机场的建设

  稳定电力供应是建设平安机场的基石之一,枢纽机场可以采用智能电网的先进技术,促进平安机场的建设。枢纽机场可以建设智能变电站提高变电站设备稳定性,减少设备发生故障的概率;也可以通过落实配电自动化技术,减少故障恢复供电的时间,建立快速预警,可靠自愈的配电网。

  1.2 有利于绿色机场的建设

  构建智能电网有利于绿色机场的建设。随着社会对环境的日益重视,国家推行了很多关于碳排放相关政策。枢纽机场通过对分布式发电技术的应用,采用太阳能、风能等新能源,能有效降低机场本身的碳排放量,为建设绿色机场打下坚实基础。

  1.3 有利于智慧机场的建设

  智能电网能促进智慧机场的形成。枢纽机场通过建设智能全景电网系统,采取大数据等信息化手段,实现航站楼照明智能化控制、空调智能管理等功能,提高对乘客的服务质量,打造高效互联的智能管控平台。

2 智能电网在枢纽机场的应用讨论

  智能电网涵盖了发电、输电、变电、配电、用电、调度等多个环节,其中包括智能变电站、供配电自动化、分布式能源接入、智能巡检、柔性输电、智能调度等多项关键技术。智能电网在枢纽机场的应用前景分析如下。

  2.1 智能变电站技术在枢纽机场的应用讨论

  2.1.1 智能变电站技术。

  智能变电站是智能电网的建设重点。根据《智能变电站技术导则》,智能变电站是采用可靠、经济、集成、节能、环保的智能设备与设计,以实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集成化、结构设计紧凑化、高压设备智能化和运行状态可视化等目标为基本要求,能够支持电网实时在线分析和控制决策,进而提高整个电网运行可靠性及经济性的变电站。与传统变电站相比区别如表1。

  智能变电站的通信网络和系统按照逻辑功能可划分为三层:站控层、间隔层、过程层[2]。智能变电站各层级设备组成和功能概述如表2。

  2.1.2 智能变电站在枢纽机场的优势。

  智能变电站采用智能高压设备和电子式互感器,能满足枢纽机场对供电可靠性的高要求,智能变电站设备特点及功能如表3。

  机场航站区和飞行区的照明是保证航班正常和服务乘客的重要指标,智能变电站采用智能变压器,能实现网络控制载调压开关,支持自主恒压控制和智能主从控制模式,能根据电网电压情况实时调节。有效防止电压过高损坏灯具等电气设备,防止电压过低影响照明亮度。

  智能变电站采用智能高压开关柜,能够支持顺序控制,通过模块化的操作等手段,最大程度降低运行人员失误操作的可能性,有效提高工作效率和供电可靠性。此外,智能变电站将传统互感器替换为电子互感器,消除了传统互感器二次侧存在的风险,提高了设备的安全性。

  传统的机场配电网采用以预防性试验为基础,定期开展换季检修来保障电力系统的稳定运行;并且传统变电站对电网实际运行情况监测数据不足,为保证安全,预防性试验周期一般选择规程允许的最短周期,效率较低,耗费人力物力多。

  智能变电站能够智能评估设备状态,通过传感器、人工智能、5G网络通信等技术,运用一定算法(如TOPSIS理想解法),通过学习分析变电站内设备正常运行时的各种状态参量和故障时的特征数据,可对设备的运行状态及可靠性作出判断,从而及早发现潜在的故障,辅助运行人员制定检修规划[3]。因此,智能变电站能够量化设备健康状态水平,提高运行检修效率。

  2.2 分布式能源接入与微电网技术在枢纽机场的应用讨论

  2.2.1 分布式能源接入与微电网技术。

  传统的机场配电网一般为两组独立的单电源辐射网络,两路电源互为备用。分布式能源接入,改变了配电网单向潮流的特点,使传统配电网变为了多源网络,从结构上改变了配电系统的网络拓扑结构,打破了配电网各级继电保护配合,进而影响整个系统的安全性。分布式电源多为太阳能、风能,受天气影响因素较大,会对电网电压、频率等供电质量方面造成影响。相比传统电网,智能电网能够更好的支持分布式能源的接入。

  智能电网技术中的微电网技术能有效支持分布式能源的接入,进而提高分布式能源的利用效率[4]。微电网能将分布式能源、用户、储能系统、智能控制装置有机整合在一起。运行单位根据实际能源产生和消纳情况选择微电网的运行方式,在能源不足时,使微电网与大电网并网;在能源充足时也可孤岛运行,减少对大电网的影响;在能源盈余的情况下,也可与大电网并网,出售多余电能获取效益。微电网内的智能监控控制装置不仅能提高供电质量,更能快速感知、切除微电网故障的能力,能有效控制分布式能源并网的影响。因此,微电网的实施,可以减少大规模分布式发电并入电网对电网的影响,提高供电可靠,实现对新能源的高效利用。

  2.2.2 分布式能源接入与微电网在枢纽机场的优势。

  分布式能源主要有太阳能发电、风力发电和冷热电三联供等模式。随着风力发电、光伏发电的成本逐渐下降,枢纽机场采用分布式能源,能大大减少枢纽机场的电费支出,并且有效降低碳排放,促进绿色机场的建设。智能电网中微电网的技术的应用能够提高分布式电源的稳定性,让分布式能源接入更具有可行性。

  2.3 智能全景电网系统在枢纽机场的应用讨论

  2.3.1 智能全景电网系统技术。

  智能全景电网系统是指针对电网系统,进行实时状态感知且全景模拟的虚拟同步智控系统,主要包含全息状态感知、全态量化评估、全程精准控制、全域智能交互四大核心基本功能,最终实现电网的实时态势评估与智能控制[5]。

  在智能全景系统概念下,以现实电网为实际物理系统,构建电网时空大数据平台,实现互联大电网能源供需的实时匹配、态势感知、动态优化、安全防御、系统自治、智能响应和高效服务。

  2.3.2 智能全景电网系统在枢纽机场的优势。

  智能全景系统有利于机场建立一个一体化的电力运行管理平台。随着机场电力系统的扩建,部分机场存在多个监控平台的现象,存在信息传递复杂,运行控制难等问题。智能全景电网能够进行多源信息融合,并且统一通信规范,不仅有利于数据的传输分析,更有利于后期新设备数据的接入。

  机场航站楼部分设备如步梯、行李传送装置等对电力要求高,电压波动和闪断均有可能导致上述设备停机,对乘客造成不利影响。智能全景电网系统通过全状态信息的感知、评估和控制,能可靠保证供电质量,提高供电服务水平。

  智能全景系统有利于实现智能用电管理,包含智能照明、需求侧管理等。机场可以通过全景系统的对人流量、航班量等信息进行采集分析,以优化照明、保护光源、绿色节能为目标,智能控制航站楼照明等相关设备,在满足旅客的需求的前提下,追求低碳环保的发展;同样机场路灯也可根据天气、季节、人流量等数据进行智能控制。智能全景系统能够实现用电信息采集,实现信息和电能的双向互动,通过实时电价等手段,进行调节用户侧需求。

  智能全景系统能支持智能巡检的实现。部分机场电缆敷设于综合管廊,管廊一般距离较长,内部剩余空间较小,存在巡视难度和密闭空间作业的风险。机场可采用智能机器人巡检,利用先进的传感技术,智能的图像识别技术,高效可靠完成巡检工作,解决了人工巡检存在的巡检效率低,巡检标准执行不到位的问题[6]。既能节约人力成本,又能减少安全隐患。

  此外依托于智能全景系统,机场能实现智能调度、VR培训、智能台账、智能工作单等功能。智能全景系统有利于提高机场电力系统运行和控制水平,提高机场的信息化和智能化建设,推动机场向智慧机场转变。

3 结语

  相较于机场传统配电网络,智能电网技术有显著的优越性。枢纽机场对智能电网技术的应用和推广,有利于机场向平安机场、智慧机场、绿色机场的转变,从而实现建设四型机场的目标。

  智能电网技术众多,枢纽机场可根据实际情况选择改进的方向,为提高供电可靠性可以优先推进智能变电站的建设;为降低成本,节能减排可优先推进分布式能源并网及技术的落实;为提高智能化、信息化管理水平,可推进智能全景电网的建设。

参考文献

  [1] 宋璇坤,韩柳,鞠黄培,等.中国智能电网技术发展实践综述[J].电力建设,2016(7):1-11.

  [2]李孟超,王允平,李献伟.智能变电站及技术特点分析[J].电力系统保护与控制,2010(18):59-62.

  [3]王珊珊,施磊,顾然.基于TOPSIS法实现智能电网中一次设备运行状态的评估[J].供用电,2021(6):56-60.

  [4]孙建梅,陈璐.微电网技术综述[J].中国电机工程学报,2014(1):57-70.

  [5]张晓华,刘道伟,李柏青,等.智能全景系统概念及其在现代电网中的应用体系[J].中国电机工程学报,2019(10):2885-2894.

  [6]蔡焕青,邵瑰玮,胡霁,等.变电站巡检机器人应用现状和主要性能指标分析[J].电测与仪表,2017(14):117-123.

作者:李辛阳 高阳 单位:河南省机场集团有限公司

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