研究智慧電網實驗課題資源建設論文

摘要：以產學研聯合方式建設虛實結合、整合開放的智慧電網實驗資源，能夠培養出勝任新技術研究開發、新成果轉化、新產品推廣和企業新技術改造等工作的基礎紮實、素質全面、工程實踐能力強並具有較強創新能力的應用型、複合型高層次工程技術和工程管理人才，並能將“智慧電網與控制技術”建成省級優勢特色學科。

關鍵詞：智慧電網；實驗室建設；人才培養

中圖分類號：G64文獻標識碼：A文章編號：1673-9132（2016）13-0256-232 DOI：10.16657/1673-9132.2016.13.092

智慧電網學科實驗資源的建設主要是構架融智慧電網技術、資訊科技、網路控制技術、通訊技術於一體，進行智慧電網領域相關教學與關鍵技術研究的實驗與實踐資源建設，提高實驗資源的科研水平，大力推進成果提升、關鍵技術攻關和成果轉化。

一、智慧電網實驗平臺資源建設

智慧電網實驗資源包含大量分散式可調節裝置（如光伏發電、風電機組、同步發電機組、燃料電池、儲能、柔性負荷等多型別分散式單元）和多種結構形式電網線路。由於智慧配電網系統規模大，分散式裝置容量小、數量多、地域分散等特徵，單一的集中控制模式或分散控制模式均難以適應有源配電網的特徵需求。因此，智慧電網研究生實驗資源的整體控制結構擬採用“上層集中協調、下層分散式協同”的控制框架。在此控制框架下，電網被劃分成若干分散式裝置群或控制區域。電網集中控制中心負責集中協調各分散式裝置群或區域，而在分散式裝置群或區域內部則通過協調各分散式可調單元來完成集控中心下達的任務。整合化智慧電網半實物模擬實驗環境建設主要包括：（1）電網安全執行與控制監視屏區、模擬電網動態模擬執行以及模擬電網管理與控制區。其中，監視屏區主要用於顯示系統的執行狀態和控制效果。（2）模擬電網動態執行區包含虛擬配電網系統和部分實際物理裝置（如儲能、光伏單元等），兩者通過功放介面裝置實現“虛實互聯”，可用於模擬有源配電網管理與控制區域包含集控中心、區域控制中心和資料儲存與分析。

二、智慧電網實驗課題資源建設

實驗課題資源的建設是學科實驗室的一個軟核心。豐富和有創意的實驗課題既能實現研究生課內外教學與實踐活動的統一，也可滿足綜合實驗與科研實驗的統一。智慧電網實驗室充分依託校企合作實驗資源與經驗，整合化建設智慧電網實驗資源，主要包括上層系統集中控制、中層區域分散式控制和底層可調單元控制的協調執行。

（一）上層系統級集中控制的實驗課題

智慧電網實驗室上層系統可進行電網執行分析和動態模擬；電網集中式狀態估計；電網集中優化協調排程；網路故障後網架重構；智慧變電站實時監控研究；複雜電網的控制策略等。根據智慧電網的網架結構特徵，研究包含多種量測裝置（PMU、RTU、SCADA）的布點優化方法，以及研究量測資料具有多時空尺度、不完備性（如通訊網路產生的丟包）等特徵的狀態估計方法。在負荷預測和發電預測支撐下，研究電網多目標、多約束情況下的有功、無功優化排程策略。

（二）中層區域級分散式控制的實驗課題

與傳統的集中式執行與控制不同，分散式執行與控制是通過區域間協調變數相互通訊交換資訊，最終進行全系統的狀態資料估計與執行控制。實驗室可模擬常見的資訊不確定性因素（如延時、丟包等），分析電力通訊訊號傳輸。在各子區域狀態估計基礎上，通過區域間協調變數相互通訊交換資訊，最終估計出全系統的狀態資料，在各區域之間能夠進行相互通訊。研究分散式協同控制，將多個相互依賴的可調節單元有機地組織起來，以共同完成某一任務的分散式控制策略。

（三）底層可調節單元控制的實驗課題

在電網底層，智慧電網實驗室主要開展電力電子逆變器控制等相關實驗課題，依託現有產學研模式下研製的500kV光伏逆變器裝置等，進一步開展分散式電源（光伏、風電機組、儲能等）以及FACTS裝置的控制系統設計研究工作；研究發電機組的.調速與調壓控制的相關問題，搭建控制系統進行實現物理電力電子變換器控制，以及硬體在環測試等功能。可見，通過建設智慧電網實驗資源，可以開展可再生能源發電併網、微電網執行控制、綜合負荷與電網互動等智慧電網方面的多項實驗課題，實現電力網路資訊通訊技術、可再生能源發電技術、分散式電源協調控制技術、微電網智慧排程技術、柔性負荷監控技術等智慧電網相關領域的虛擬模擬與實體互動實驗等。同時，依託虛擬通訊網路實現網路教學共享，最大限度發揮該平臺模擬高危、大電壓、高成本、高消耗等智慧電網系統虛擬現實物件的功能。利用PSCAD、RTLAB等軟體，模擬電網發電、輸電、變配電、用電全過程，結合實體元件和虛擬通訊網路，實現虛實結合的智慧電網中能量流與資訊流的互動。

綜上所述，智慧電網實驗室建設基於“實踐教學社會化、企業化”的理念，利用自身學科優勢，依託省部級重點實驗室、工程專案研究中心等各類科研平臺，全方位、多層面利用社會資源提高學生實踐素質，引導學生系統參與實驗實踐活動，強化學生工程實踐能力和工程素質的培養，提升學生的實踐能力與創新精神。這樣就為智慧電網專業人才培養、開展高層次高水平的科研活動、展現高水平智慧電網科研成果提供了更加堅實的基礎，增強了學校服務於江蘇以及區域經濟建設和社會發展的綜合實力。

參考文獻

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