智能电网关键技术分析

关键词： 关键技术 智能 调度 电网

智能电网关键技术分析（精选十篇）

智能电网关键技术分析 篇1

关键词：智能电网,特征,调度,关键技术

0引言

近年来,随着电网运行环境不断变化,电网负荷日益增加,电力市场运营对电网运行的影响日益突出;再加上各类风灾、水灾、冰灾、热浪、地质灾害等对电网的影响,如何提高电网运行稳定性和安全性已经成为了电力企业需要重点解决的问题。为保证电网稳定运行,提出了智能电网调度理念,在智能电网模式下可以实现电网调度运行、设备监控一体化的管理,提高电网运行的管理水平和技术水平。

1智能电网的基本特征

1.1自愈性

在智能电网运行过程中,自愈性是一个突出特征,是确保电网安全运行的基础。当电网受到来自内部或者外部的损害后,只需要工作人员进行少量的干预就可以将电力网络中出现问题的元件隔离开,不会对系统的正常运行造成过大的影响。当局部网络运行异常或者电力元件运行异常时,智能电网可以自行进行检测和分析,从而尽快恢复电网运行。

1.2兼容性

智能电网兼容性指的是其可以和微电网、分布式电网并网运行,可以实现风能、太阳能等可再生清洁能源的接入,可以和包括集中式发电在内的储能装置或电源一起使用,满足用户多样化电力需求。

1.3优质、高效

智能电网中引入了先进的信息监控技术,大大提高了设备的使用效率,实现了智能电网的高效、优质运行[1],降低了电网运行维护成本。随着社会发展步伐的不断加快,新技术、新理念层出不穷,用户对电力的需求层面也变得更加广泛,不仅对电能质量有着严格的要求,而且对电能的多样化也有了更高层次的需求。而智能电网正是在这种需求背景下被提出的,通过接入智能电网不仅可以满足人们的多样化需求,实现电网信息的高度集成与共享,而且可以达到电网精细化、规范化和标准化管理的基本要求。

2智能电网调度运行中存在的不足之处

(1)电压等级过于冗杂,电网规划不科学,使得输变电设备的电能输送效率不高。随着智能电网相关技术的不断发展,加之新能源并网发电的崛起,对电网进行科学的规划和调整已迫在眉睫。

(2)缺乏完善的电网测量基础数据,所测量的数据准确度较低。传统的调度模式中,电网的日常操作或电网的维修,都需要技术人员进行现场操作,并且需要手工对检修部位进行记录,但这种处理方式人为因素较多,若遇到一些突发事件,则处理难度较大,而且耗时耗力。

(3)现有的调度技术系统平台还不够完善。智能电网的大力普及,不仅会使电网规模扩大,而且需要维护的设备也在逐渐增多,原有的技术系统已远远不能满足其发展需求,因此,对技术系统平台进行优化设计就显得尤为重要。

(4)电厂和电力用户之间缺乏有效的互动。由于我国的电力市场发展还处于起步阶段,在很多方面还存在不足之处,各地区所开设的电网公司在服务方面也做得不是很到位,不能为用户提供更加全面的服务。因此,在智能电网应用过程中,需要结合我国的基本国情,对原有的发电体制进行改进,实现电力行业可持续发展。

3智能电网调度运行关键技术分析

3.1合理配置现行电网电压等级

(1)分析各类变电电压组合的短路电流,对配电网短路电流进行限制,简化配电网络中的电压等级,提高配电效率,实现配电网的自动化运行。

(2)对变电层次进行进一步的简化,提升低压配电网络的电压等级,提升电能输送功率,在保证电网安全运行的基础上降低线损率,为用户输送更加优质的电能。

(3)随着智能电网的日益普及,需要重新对我国的电压等级进行优化调整,实现电网效益的最大化[2]。为了防止电压等级过渡过程中影响电网的可靠性,可以通过装设联络开关的方式,实现新老配电网的并列运行。

3.2输变电设备状态在线监测技术

(1)硬件基础。硬件基础主要为传感设备和监测设备。传感器和监测装置主要安装在变电站端输变电设备的各个部位上,以实现站端输变电设备状态信息的实时监测。

(2)通信协议。智能电网通信协议目前常用的为IEC61850数据传输通讯规约,通信流程如图1所示。

(3)综合状态监测系统。监测系统采取的是开放式架构的评估平台,可实现系统与装置的数据共享。调度运行客户端通过利用站端监测单元可以对电网输变电设备的运行状态进行监控,保证电网系统的安全运行。

3.3用户侧互动模式下调度一体化技术

3.3.1负荷侧的用户互动技术

受经济技术水平的制约,目前我国的电力市场还处于建设阶段,还存在实时电价缺失的情况,因此应根据当前电网发展情况,通过采取实施峰谷电价、强化用户端需求管理等措施来提高管理水平。当前,一部分地区工商业用户已正式实施峰谷电价,错开了用电高峰期,这样一来,一方面可使电力资源得到合理的分配与使用,另一方面也能为用户节省一定的费用支出。此外,可以在峰谷电价的基础上,让用户根据自身的生产需求,自愿进行用电申报,然后将发电机组和用户互动负荷作为决策变量参与到电网调度发电计划的编制工作中。实施流程如图2所示。

4结语

3.3.2电源侧的用户互动技术

(1)光伏发电并网技术。光伏发电系统主要由以下几部分组成:一是光伏阵列,二是系统控制器,三是逆变器等构件。

(2)风力发电并网技术。风力发电机有三种类型,即同步、异步、双馈式,这三种类型的发电机都是借助风能带动风轮机转动,将其转化成动能,再通过传动装置等的作用,将发电机所产生的能量最终转化成电能。

3.4电力用户智能服务

在智能电网环境中,配电网络的稳定性可为电力居民用户智能服务提供保障,而完善的配电网络能为电力用户的智能服务提供坚实的基础。电力用户能够借助智能电表对用电情况进行了解,并通过智能电表将用电信息上传到上一级配电自动化系统,然后利用配电自动化指令对用电设备进行有效控制。此外,智能电表还能实现续缴电费、业务办理等多项功能[3]。

3.5数据服务技术

当前,在智能电网运行数据的获取和处理方面主要存在以下这些问题:进行横向数据交换时比较复杂、前置采集系统冗余,电网运行过程中有一部分冗余数据结构出现异构,数据之间存在比较大的误差,融合难度大,分级调度交换缺乏灵活性。所以,可以选择在SOA数据服务的基础上,采用标准接口和注册中心的方法解决调度自动化系统中出现的问题,实现数据的共享和设计,从而做好电网设备全生命周期管理工作。

3.6电网运行智能决策技术

电网运行智能决策技术主要包括智能电网运行状态自我感知、智能电网运行状态专家系统、智能电网运行风险评估技术三个方面的内容,可以有效提高电网的运行安全性,提高电网在线安全评估水平,可以在多个时间尺度下实现安全稳定约束和预想故障,保证电网调度运行的协调性。

综上所述,智能电网的建设为电网的发展提供了新的方向,同时也带来了更多的挑战。为了提高智能电网的调度运行水平,达到经济、环保的基本要求,需要对电网架构和调度运行系统中存在的问题进行研究,对智能电网调度运行的关键技术进行分析,为日后智能电网的调度和运行提供参考依据。

参考文献

[1]杜贵和,王正风.智能电网调度一体化设计与研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(15):127-131.

[2]陈实,许勇,王正风,等.电网实时动态监测技术及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2010.

智能电网关键技术的研究 篇2

511883 王重阳

（清华大学电力工程学院广州）

摘 要：本文对智能电网关键技术进行了具体阐述，主要是量测、通信、信息管理、调度、电力电子和分布式能源接入等方面。最后借助美国智能电网研究应用情况，对智能电网技术实现的功能进行了归纳和评述。

关键词：智能电网；关键技术；电力；电子；发展引言

智能电网并不是一个全新概念，它是随着技术发展和业务需要而逐步形成的，国内外相关研究机构很早就展开对智能电网领域的研究探索，各国政府和电网公司也开始将发展智能电网作为解决能源问题的良药。智能电网却无统一的定义，这个术语来自smart grid(可译为灵巧电网)，也有人称为intelligen t grid(智能电网).其实，智能电网不是一个特定的技术词汇，也不是一个“新技术领域”，它只是对现代电网的概括性的描述，主要侧重现代电网的两个基本特征:(1)主要的电气设备和电网的参数可以通过先进的双向信息通信系统，实施 灵活控制，保证电网安全经济运行;(2)供电方通过“智能配电设备”，向用户提供可靠、优质、个性化的电能供应，实施需求侧管理，节约资源。智能电网发展研究简介

世界经济发展与人类生存环境面临的形势：

环境：全球气候变化、自然灾害频发、污染严重、沙漠化、城市面临挑战、“高碳”经济、温室效应、冰川融化等;

能源：传统能源的日益短缺、新能源、可再生能拥、国家能源安全、可持续发展造福子孙后代„

技术：需要智能电网帮助电力行业推动技术创新，实现技术转型确保电力可靠供应.2.1 国外智能电网发展

早在2003年美国电力研究院（EPRI）就已经将未来电网定义为“智能电网”，同年6月，美国能源部输配电办公室发布的“Grid 2030：电力的下一个100年的国家设想”的报告描绘了美国未来电力系统的设想，并确定了各项研发和试验工作的分阶段目标。2004年美国Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己对“智能电网”的理解。美国PJM（宾夕法尼亚—新泽西—马里兰互联电网）公司在2006年底完成的战略规划将智能电网建设作为其发展愿景。2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)宣布成为全美第一个智能电网城市，家庭用户可以和电网互动，了解实时电价，合理安排用电；同时电网还可以根据实际情况进行电力的实时调配，提高供电可靠性。

2001年意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，欧洲其他国家也将智能网络作为一项革命进行推广。2006年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》(A European Strategy for Sustainable，Competitive and Secure Energy)明确强调欧洲已经进入一个新能源时代，而智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。

其他国家也纷纷启动智能电网相关研究和建设规划。日本政府计划在与电力公司协商后，于2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验；韩国计划在2011年前建立一个“智能电网”综合性试点项目，届时能提高该国环保能源的能力；澳大利亚政府在最新的预

算案中已划拨1亿澳元用于智能电网建设。

2.2 国内智能电网发展

随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增强，而国内能源结构不合理、能源分布不均衡严重制约电力行业的发展。特高压电网解决了远距离、大容量输电问题，在一定程度上解决了能源输送问题，但“重电源轻电网”导致供电可靠性较低，同时网架结构薄弱则限制了新能源有效利用。为了解决这些问题，国内电网企业也开始寻求利用信息技术提高电网运营能力，而智能电网则是一个重要的研究方向。

2007年10月，华东电网正式启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目。2008年4月，在前期智能电网研究成果的基础上，华东电网启动高级调度中心项目群建设，该项目是智能电网建设蓝图“三步走”的第一阶段“巩固提升”的重点内容。

从2007年华北电网公司开始进行智能电网相关的研究和建设，致力于打造智能调度体系，为智能输电网奠定基础；建立企业级服务总线，搭建智能电网信息架构；超前研发清洁能源关键技术，做好可再生能源并网准备；结合客户信息采集系统，试点建设智能供电网。2009年华北电网将在前期工作的基础上，深度体会国网公司建设中国特色智能电网的概念、理论，结合华北特色大力建设智能电网，制定智能电网发展规划和实施方案，继续推进智能电网的研究和建设。

2009年初，国家电网公司启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等重要课题的研究。通过积极探索国内外智能电网技术发展动态，分析中国坚强智能电网技术需求，调研中国智能电网建设已有技术基础，揭示坚强智能电网的内涵与特征，制定了坚强智能电网总目标、技术框架体系与实施计划等。2009年5月21日，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”，并公布了规划试点、全面建设、引领提升三阶段的建设方案。随后国家电网公司将智能电网技术作为2009年科技重点工作领域之一，研究方向的确定和研究框架项目的实施，将会使智能电网脱离概念炒作阶段，正式进入规划建设阶段。智能电网关键技术

我国数字化电网建设涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，包括：信息化平台、调度自动化系统、稳定控制系统、柔性交流输电，变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统、用电管理采集系统等。实际上，目前我国数字化电网建设可以算是智能电网的雏形。

总之，智能化电力设备最终的技术要求将达到：测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化及信息互动化。

3.1 参考量测技术

参数量测技术是智能电网基本的组成部件，先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。

未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。

对于电力公司来说，参数量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支

持，包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS）、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所用。

未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。

3.2 智能电网通信技术

建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现。因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络—电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。

适用于智能电网的通信技术需具备以下特征：一是具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性考虑理论上应是与公网隔离的电力通信专网。二是具备技术先进性，能够承载智能电网现有业务和未来扩展业务。三是最好具备自主知识产权，可具有面向电力智能电网业务的定制开发和业务升级能力。

作为国家电网公司从事骨干信息通信网络建设、运行管理的直属公司，国网信息通信有限公司高度重视智能电网建设工作，积极开展相关前期研究工作，并着力推进有关信息通信技术（ICT）的软硬件产品研发，开展新一代电力信息通信（ICT）网络模式研究,加快信息通信产业化发展。

电力客户用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分，信通公司积极参与其中与信息通信专业相关的研究，向国家电网公司提交了通信专题技术报告。同时，积极推进产业化进程，进一步完善了用电信息采集主站软件平台、基于电力线宽带通信技术的采集器等产品。智能电网客户服务是智能电网用电环节的重要组成部分，是实现电网与客户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。信通公司将智能电网客户服务试点分别设立在北京莲香园小区和阜成路95号院。其中，阜成路95号院试点以光纤入户为主要特点，以机顶盒和电视机为展现手段，实现三表抄收和查询、物业、配送、网络增值等一系列特色服务，体现出良好的交互性和智能化特色。

3.3 信息管理系统

智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全等五个功能。

信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备(intelligent electronic device，IED)资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据对时等。

信息分析。对经过采集、处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括“发电–输电–配电–需求侧”四级产业链业务分析和“国家–大区–省级–地县”四级电网信息分析。横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、财务管理、人力资源管理等业务模块分析。

信息集成。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成，横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。

（4）信息显示。为各类型用户提供个性化的可视化界面，需要合理运用平面显示、三维动画、语音识别、触摸屏、地理信息系统(GIS)等视频和音频技术。

（5）信息安全。智能电网必须明确各利益主体的保密程度和权限，并保护其资料和经济利益。因此，必须研究复杂大系统下的网络生存、主动实时防护、安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

3.4 智能调度技术

智能调度是智能电网建设中的重要环节，智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心，是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础。

现有的调度自动化系统面临着许多问题，包括非自动、信息的杂乱、控制过程不安全、集中式控制方法缺乏、事故决策困难等。为适应大电网、特高压以及智能电网的建设运行管理要求，实现调度业务的科学决策、电网运行的高效管理、电网异常及事故的快速响应，必须对智能调度加以分析研究。

为加快推进智能电网调度技术支持系统总体设计和应用功能规范编写工作，国网电力科学研究院受国家电力调度中心委托，承担智能电网调度技术支持系统总体设计工作。2009年7月6日至18日，在国调中心带领下，国网电科院工作组顺利完成智能电网调度技术支持系统总体设计，并讨论确定智能电网调度技术支持系统功能规范体系，为一体化智能电网调度技术支持系统的快速有序建设提供指导。国网电科院工作组成员全程参与了智能电网调度技术支持系统基础平台和四大应用的总体设计，承担并顺利完成调度计划应用、安全校核应用和调度管理应用的功能流程和总体设计。

3.5 高级电力电子技术

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术，节能效果可达10%～40%，可以减少机电设备的体积并能够实现最佳工作效率。目前，半导体功率元器件向高压化、大容量化发展，电力电子产业出现了以SVC为代表的柔性交流输电技术、以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术、以高压变频为代表的电气传动技术，以智能开关为代表的同步开断技术，以及以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。

柔性交流输电技术是新能源、清洁能源的大规模接入电网系统的关键技术之一，将电力电子技术与现代控制技术相结合，通过对电力系统参数的连续调节控制，从而大幅降低输电损耗、提高输电线路输送能力和保证电力系统稳定水平。

高压直流输电技术对于远距离输电、高压直流输电拥有独特的优势。其中，轻型直流输电系统采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，使中型的直流输电工程在较短输送距离也具有竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，还可用于向海上石油平台、海岛等孤立小系统供电，未来还可用于城市配电系统，接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。轻型直流输电系统更有助于解决清洁能源上网稳定性问题。

高压变频技术最大的优点是节电率一般可达30%左右，但缺点是成本高，并产生高次谐波污染电网。同步开断(智能开关)技术是在电压或电流的指定相位完成电路的断开或闭合。目前，高压开关大都是机械开关，开断时间长、分散性大，难以实现准确的定相开断。

实现同步开断的根本出路在于用电子开关取代机械开关。

3.6 分布式能源接入技术

智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。

分布式电源（DER）的种类很多，包括小水电、风力发电、光伏电源、燃料电池和储能装置（如飞轮、超级电容器、超导磁能存储、液流电池和钠硫蓄电池等）。一般来说，其容量从1kW到10MW。配电网中的DER由于靠近负荷中心，降低了对电网扩展的需要，并提高了供电可靠性，因此得到广泛采用。特别是有助于减轻温室效应的分布式可再生能源，在许多国家政府政策上的大力支持下，迅速增长。目前，在北欧的几个国家，DER已拥有30%以上的发电量分额。在美国DER目前只占总容量的7%，而预期到2020年时这一份额将达25%。

大量的分布式电源并于中压或低压配电网上运行，彻底改变了传统的配电系统单向潮流的特点，要求系统使用新的保护方案、电压控制和仪表来满足双向潮流的需要。然而，通过高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电网中来并协调运行，将可带来巨大的效益。除了节省对输电网的投资外，它可提高全系统的可靠性和效率，提供对电网的紧急功率和峰荷电力支持，及其他一些辅助服务功能，如无功支持、电能质量改善等；同时，它也为系统运行提供了巨大的灵活性。如在风暴和冰雪天气下，当大电网遭到严重破坏时，这些分布式电源可自行形成孤岛或微网向医院、交通枢纽和广播电视等重要用户提供应急供电。小结

本文对智能电网的发展过程及国内外现状作了论述和分析，而且详细论述了智能电网各项关键技术如调度、输电、变电、配电、用电等领域，信息技术领域、数字化变电站技术等，提出了智能电网技术发展是一个渐进的过程。鉴于中国经济和电力负荷的高速发展，能源和负荷分布不均，发展特高压电网及其它各级电网是目前中国电网建设的重点，所以对此必须密切跟踪和深入研究。

参考文献：

[1]周世平．湖北工业大学学报．2010 年2 月25卷1期

[2朱文坚, 刘小康．智能电网的关键技术．广州：华南理工大学出版社，2009

[3]李世辉，李秀彦，卞京，冯浩．智能电网关键技术研究与应用．价值工程，2012年26期

[4]周霭明．智能电网技术．同济大学出版社，2011

[5]唐忠，杨春旭，崔吴杨．智能电网关键技术及其与物联网技术的融合 ．上海电力学院学报，Vol.27.No.5.Oct.2011

智能电网关键技术分析 篇3

关键词：智能电网；继电保护；关键技术；电网运行；特高压输电 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2015）15-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.077

智能电网的提出和发展是21世纪的新举措，是应对当前的能源和环境危机的一大措施。在我国，由于社会各行业的发展带来的是用电量需求的大幅度增加，这种背景下传统电网已经难以满足社会发展的需求，集各种高精尖技术于一身的智能电网得以快速发展建设起来并成为未来电力行业发展的主流方向。可以说智能电网的建设对我国电力系统的发电、输电、配电、用电各个环节都造成了很大的影响，但同时也给继电保护带来了新的挑战，对此我们应当积极地利用新技术对继电保护进行变革以适应智能电网的建设。

1 继电保护技术在智能电网中的应用

近年来在政府的支持下和政策的鼓励下，智能电网得到了前所未有的发展，其在大规模新能源并网、超特高压输电以及智能配电方面表现得最为明显，很大程度上缓解了社会上的用电压力。我们不能否认的是，我国的智能电网虽然发展迅速，但是仍旧处于起步阶段，离理想智能电网仍有着较大的差距，智能电网的建设面临着不少的困境。

1.1 我国智能电网建设面临的困境

我国的电力需求和电力供应呈现两极化特点，这可以说是我国进行智能电网建设所面临的最大困境。其中我国的能源主要分布于西部和北部地区，但是电力供应最为紧张的是东部和南部地区，能源供应和能源需求之间的长远距离决定了我们需要通过超特高压来进行输电，从而实现资源的优化配置。但是超特高压输电技术固然能够缓解东部和南部地区的用电压力，可是输电过程中的安全问题也愈加的突出。一般而言，电力系统越庞大，其安全事故发生的概率也就越高，近几年的数次大停电事故证明了其中的危险性。而继电保护作为保障电力系统正常运行的第一道防线，其好坏与否对于能否安全、稳定的输电有着决定性的影响。因此，加大对继电保护技术的研究力度具有普遍的现实意义。

1.2 继电保护技术在智能电网中的具体应用

为了保证电力系统的安全运行，只能尽可能地提高安全维护技术，保证电力系统的稳定性。继电保护作为维护电力系统安全的主要手段，在电力系统发生故障时能够及时地隔离故障，防止故障的影响范围扩大，避免造成大范围停电事故的发生，同时将故障信息传送至监控中心，如此一来，工作人员就能够及时地赶到故障发生地区解除故障，将电力设施的损失降到最低。可以说，建设智能电网并不是单独地进行智能电网系统，而是智能电网系统和继电保护同时建设，在建设智能电网系统的同时对电流保护、距离保护的原理做出及时的修整，从而保证定值的灵活性和适应性，例如对输电线路容量的调整、对温度变化的调整、对电压的调整、对输入电流的调整等。在实际的运行中采用人工智能技术，有助于处理更多复杂的非线性问题，进一步推动继电保护技术的发展，促进继电保护系统能够更好地适应于调节电力系统中出现的各种变化。

2 智能电网中的继电保护技术

2.1 智能电网继电保护构成

目前，智能电网在计算机技术、网络技术、遥感技术的基础上结合传统电网的优点有效地实现了对发电、输电、配电、用电环节的控制，保证了通信、安全与测量的一体化，同时也促进了继电保护技术的发展，使得继电保护装置无论是在反应速度上还是可靠性上都有了很大的提高。就目前而言，继电保护主要通过遥感技术和网络技术来实现对电网系统内部的实时监控，及时地对收集信息进行整理和分析，然后将分析结果通过网络输送到控制中心，由控制中心给予及时地解决。此外，智能电网继电保护并不是仅仅针对保护对象进行保护，还可以在保护对象之外发联跳命令，对智能电网故障进行自动修复，即使与电网设备相关联的装置出现问题，继电保护也能够有效地对其进行隔离，从而保证智能电网系统的安全稳定运行。

2.2 智能电网继电保护核心技术

具体来说，智能电网继电保护核心技术主要有以下四个：一是广域保护技术。即将电力系统中的子集看作是电力系统运行的最小单位，在一定范围内进行继电保护信息的收集与分析，从而迅速地找出故障原因并及时的处理。广域保护技术的主要作用是从根本上解决了传统继电保护整定配合复杂的难题，提高了继电保护的适应能力；二是保护系统重构技术。指的是继电保护装置本身要具有一定能力的自动重构和自我诊断能力，未来继电保护装置设置可以在本身装置出现问题无法运作时能够自动地去寻找合适的替代元件，从而恢复期继电保护的功能；三是智能技术。在智能电网的建设过程中本身就已经采用了部分智能技术作为支撑，这也促使继电保护技术必须采用智能技术来收集智能电网系统信息，以便提高更加准确的运行信息。

3 智能电网继电保护技术的发展趋势

3.1 网络化

网络可以说是目前将各种信息连接起来的最有效手段，智能电网继电保护技术在智能电网朝着数字化方向发展的今天将继电保护信号与互联网连接起来是必要的。因为智能电网时代的继电保护装置本身就是一种智能终端，其对电网系统中的信息收集是自动的，然后通过网络将信息输送到控制中心，由控制中心给予解决，这可以说是一种另类的资源共享。

3.2 广域化

继电保护技术的信息化是随着智能电网信息化发展而发展的，目前这已经成为了控制电力系统的关键所在。虽然说信息化并不是为继电保护技术服务的，但是我们可以通过继电保护技术的信息化来获得广域的信息，为控制中心做出决策提供重要依据。这有助于提高后备保护，安全自动装置的性能。

3.3 灵活化

相比于传统电网来说，智能电网有着很多的优点，其中一个重要的优点就是输电效率的大幅度提高。继电保护控制方式不仅快捷而且灵活。智能电网中所采用的静止无功补偿、可控串联补偿、电能质量控制、潮流控制器等装置与技术，都使得继电保护能够更加的灵活运行，为电力系统提供强有力的稳定保障。

4 结语

综上所述，笔者认为在智能电网时代，继电保护装置仍旧具有不可替代的作用，是电网系统安全运行的主要保障，对此我们需要加以重视，紧跟时代发展的脚步对继电保护进行研究。使得继电保护装置能够实时地反映智能电网系统中各个元件的运行状况，及时地发现电力故障状况并自动将故障部分与其他部分隔离，从而防止严重停电事故的出现，进一步保证电力系统的安全性和稳定性。

参考文献

[1] 薛迎才.论电力系统中智能电网继电保护技术的构建[J].科技与企业，2014，（14）.

[2] 杨红.探析继电保护技术在智能电网中的应用[J].电子世界，2013，（8）.

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[4] 王增平，姜宪国，张执超，张晋芳，刘国平.智能电网环境下的继电保护[J].电力系统保护与控制，2013，（2）.

作者简介：郭新杰（1974-），男，河南项城人，国网河南省电力公司调度控制中心工程师，硕士，研究方向：继电保护整定计算和管理。

智能电网关键技术的分析与探讨 篇4

电网是经济社会发展的重要基础设施,近年来,电网安全稳定运行的客观环境正在发生巨变。电网负荷快速增长,大区电网互联初步形成,电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现,加之受全球气候变化的影响,极端气候事件的出现会更加频繁,冰灾、水灾、风灾、热浪以及地质灾害造成的影响会越来越严重,这些都对电网安全稳定工作提出了诸多新挑战。

为了解决电力行业遇到的上述问题,全球电力企业和研究机构提出了“智能电网”的未来电网发展理念,并积极推动其建设和发展。但是截至目前,智能电网还处于初期研究阶段,国际上尚无统一而明确的定义。由于发展环境和驱动因素不同,不同国家的电网企业和组织都在以自己的方式来理解智能电网,对智能电网进行研究和实践,各国智能电网发展的思路、路径和重点也各不相同。因此智能电网概念本身也在不断发展、丰富和明晰中。作为倡导智能电网建设的美国电力科学研究院(EPRI),对智能电网的定义是自愈、安全、集成、协同、预测、优化、交互。这个定义主要体现了美国对电网建设的3个重要要求:可靠性要求(自愈、安全、预测)、经济与效益要求(优化、协同、交互)、技术支撑要求(集成)。欧盟委员会对智能电网的定义内容是:支持分布式和可再生能源的接入,更可靠安全电力供应,面向服务的架构,灵活的电网应用,高级自动化和分布式智能,负荷和电源的本地交互,以客户为中心。从这个定义可以看出,欧盟国家主要反映了电网建设在对市场、能源和环境方面的要求,分布式电网则是欧盟电网建设的重点[1,2,3,4,5,6,7]。我国作为发展中国家,在智能电网建设中密切结合中国电网建设的实际情况,认为智能电网就是以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将先进的传感测量技术、信息技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网,它具有可充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、提高电力供应的安全性、可靠性和经济性、减小对环境的影响、保证电能质量和减少电网的电能损耗等多个优点[8],实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

1 智能电网的特点

尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点和目标,但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素,其特征可归结为:自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成[9,10]。

1.1 自愈

自愈是智能电网的一个突出特征,也是电网安全可靠运行的重要保证。它是指对于无论来自外部还是来自内部的对电网的损害,无需或仅需少量人为干预,实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行,尽可能小地对系统正常运行产生影响。通过进行连续的评估自测,智能电网可以检测、分析、响应甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。

1.2 兼容

支持风电和太阳能发电等可再生能源的正确、合理的接入,适应分布式发电和微电网的并网运行,做到“即插即用”,可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型电源甚至是储能装置,满足用户多样化的电力需求。

1.3 交互

电网在运行中与用户设备和行为进行交互,将其视为电力系统的完整组成部分之一,可以促使电力用户发挥积极作用,实现电力运行和环境保护等多方面的收益,使需求侧管理的功能更加完善,实现与用户的交互和高效互动。

1.4 协调

与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接,有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平,电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。

1.5 高效

引入最先进的信息和监控技术,优化设备和资源的使用效益,可以提高单个资产的利用效率,从整体上实现网络运行和扩容的优化,降低其运行维护成本和投资。

1.6 优质

在数字化、高科技占主导的经济模式下,电力用户的电能质量能够得到有效保障,实现电能质量的差别定价。

1.7 集成

实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化管理。

2 智能电网的关键技术

2.1 坚强、灵活的网络拓扑

坚强、灵活的电网结构是未来智能电网的基础。我国能源分布与生产力布局很不平衡,为了缓解此现状所带来的不利影响,我国制定了“西电东送”的政策,并开展了特高压联网工程、直流联网工程、点对点或点对网送电等工程的实施建设。如何进一步优化特高压和各级电网规划成为需要解决的关键问题[11]。随着电网规模的扩大、互联大电网的形成,电网的安全稳定性与脆弱性问题越来越突出,对主网架结构的规划设计要求也相应地提高了。只有灵活的电网结构才能应对冰灾、战争等突发灾害性事件对电网安全的影响。

2.2 开放、标准、集成的通信系统

智能电网的发展对网络安全提出了更高的要求,智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力:既包括识别故障早期征兆的预测能力,也包括对已经发生的扰动做出响应的能力,其监测范围将大范围扩展、全方位覆盖,为电网运行、综合管理等提供外延的应用支撑,而不仅局限于对电网装备的监测[12,13]。

2.3 高级读表体系和需求侧管理

智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统,可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集,且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户,实现对电能的最优配置与利用,提高电网运营的可靠性和能源利用效率。所以电网的智能化首先需要电力供应机构精确得知用户的用电规律,从而对需求和供应有一个更好的平衡。因此目前国外推动智能电网建设,一般以构建高级量测体系为切入点。

高级读表体系由安装在用户端的智能电表、位于电力公司内的计量数据管理系统和连接它们的通信系统组成,近来,为了加强需求侧管理,又将其延伸到用户住宅内的室内网络(HAN)。这些智能电表能根据需要设定计量间隔,并具有双向通信功能,支持远程设置、接通或断开、双向计量、定时或随机计量读取。同时,高级读表体系为电力系统提供了系统范围的可观性。不但可以使用户参与实时电力市场,而且能够实现对诸如远程监测、分时电价和用户侧管理等的更快和准确的系统响应,构建智能化的用户管理与服务体系,实现电力企业与用户之间基本的双向互动管理与服务功能以及营销管理的现代化运行。

随着技术的发展,将来的智能电表还可能作为互联网路由器,推动电力部门以其终端用户为基础,进行通信、运行宽带业务或传播电视信号的整合[14]。

2.4 智能调度技术和广域防护系统

智能调度是智能电网建设中的重要环节,调度的智能化是对现有调度控制中心功能的重大扩展,智能电网调度技术支持系统则是智能调度研究与建设的核心,是全面提升调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力、纵深风险防御能力、科学决策管理能力、灵活高效调控能力和公平友好市场调配能力的技术基础[15]。

调度智能化的最终目标是建立一个基于广域同步信息的网络保护和紧急控制一体化的新理论与新技术,协调电力系统元件保护和控制、区域稳定控制系统、紧急控制系统、解列控制系统和恢复控制系统等具有多道安全防线的综合防御体系智能化调度的核心是在线实时决策指挥,目标是灾变防治,实现大面积连锁故障的预防。

2.5 高级电力电子设备

电力电子设备可以实现电能质量的改善与控制,为用户提供电能质量满足其特定需求的电力,同时它们也是能量转换系统的关键部分,所以电力电子技术在发电、输电、配电和用电的全过程中均发挥着重要作用。现代电力系统应用的电力电子装置几乎全部使用了全控型大功率电力电子器件、各种新型的高性能多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术,包括可控硅并联电抗器、多功能固态开关、智能电子装置(IEDs)、静止同步补偿器(STATCOM)、有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、故障电流限制器(FCL)以及高压直流输电(HVDC)所用装置和配网用的柔性输电系统装置(如SVC和D-Statcom)等。

2.6 高级配电自动化

高级的配电自动化(ADA)将包含系统的监视与控制、配电系统管理功能和与用户的交互(如负荷管理、量测和实时定价等)。通过与智能电网的其他组成部分的协同运行,ADA既可改善系统监视、无功与电压管理、降低网损和提高资产使用率,也可辅助优化人员调度和维修作业安排等[15,16]。

为此,ADA需要更复杂的控制系统。

(1)系统全部元件必须在一个开放式的通信体系结构内并具有协同工作能力;

(2)将使用经由分布式计算的局部分布式控制;

(3)使用传感器、通信系统和分布式的计算主体,对电力交换系统上的扰动快速做出反应,以使其影响最小化。

在局部分布式控制的概念中,在全配电系统层面上使用分布式的配电运行中心和中央配电控制中心。中央配电控制中心将监视全配电系统(包括遍布配电系统和其他局部代理的嵌入智能电力电子装置)的微处理器,协调其分布式的控制能力。中央配电控制中心将同输电层面的控制相协调,监视全系统的潮流;它也负责协调在配电层面上DER与在输电层面上的大型发电机的电压管理、无功管理、应急处理和系统恢复等。而局部的配电运行中心将控制局部系统实现传统的配电自动化功能,如故障定位、隔离和服务恢复(FLIR)、多重网络重构(MFR)、继电保护再整定(RPR)和电压/无功优化控制(V VC)等。

2.7 可再生能源和分布式能源接入

分布式能源(DER)包括分布式发电和分布式储能,其中分布式发电技术包括:微型燃气轮机技术、燃料电池技术、太阳能光伏发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、海洋能发电技术、地热发电技术等;分布式储能装置包括蓄电池储能、超导储能和飞轮储能等[11]。配电网中的DER由于靠近负荷中心,降低了对电网扩展的需要,并提高了供电可靠性,因此被广泛采用。特别是有助于减轻温室效应的分布式可再生能源,在许多国家政府政策上的大力支持下,得到了迅速增长。在我国,风能、太阳能发电的主要发展方式是在沙漠、戈壁滩等偏远地区大容量集中开发,但其在地理位置上分布不均匀,易受天气影响,而且具有波动性和间歇性的特点,会对可靠供电造成冲击,当地电网无法适应可再生能源集中开发和利用,这就需要解决风能、太阳能等可再生能源大规模开发的间歇性、不确定性问题,保证电力的大规模接入和远距离送出,这将是接入各种可再生能源电源和分布式能源电源面临的一大挑战[17,18,19,20,21,22,23]。

3 结语

面向智能电网的信息安全技术分析 篇5

摘要：智能电网的高效性离不开信息技术的支持，想要建设智能电网，信息化建设必不可少。文章在剖析了智能电网信息安全技术内容的基础上，结合实际阐述利用信息安全技术建设更加具有安全性能的智能电网，旨在为实际的智能电网信息化建设的安全工作提供切实可行的理论基础。

关键词：智能电网;信息安全技术;安全防御;信息化建设;电力系统

信息技术已经渗透到了人们生活的各个角落。电力系统作为保证人们正常生产生活的基础设施，其在实现智能化的同时也存在一定的信息安全问题。此时就需要借助信息安全技术有效保证电力系统的正常运行。

1、 智能电网信息安全技术的具体安全内容

1.1 基础性安全――物理安全

物理设备保证了电力系统基本的安全性。对于电力系统而言，应该建立两种不同模式的备份方式即集中备份与分散备份。建立一个双机热备与单机镜像补充的数据备份体系，保证数据的安全性。

1.2 深层次安全――网络安全、应用安全、数据安全、主机安全

1.2.1 网络安全，整个电力系统中包含了功能不一的信息网，针对不同的网络应该设置不同的安全级别，配备相应的安全设备。需要注意的就是在匹配相应的安全设备的同时要保证网络运行速度不会受到影响。

1.2.2 应用安全。一方面是企业员工存在着操作上的失误或者是其他原因导致的智能电网应用系统出现问题。出现这种问题的原因就是由于电力企业内部存在管理不严的现象，从而导致了安全运行的效率不高;另一方面则是黑客的恶意攻击、病毒的入侵等。

1.2.3 数据安全。一方面采用各种方法对电力系统的各类数据进行加密保护;另一方面加强对数据防护的安全保护，借助现代化的存储技术实现对数据的主动性保护。特别是电力企业的特殊性更加需要对数据做好安全防护工作，因此电力企业应该在做好数据加密的基础上加强文件加密、身份认证等一系列安全措施保证数据安全性。

1.2.4 主机安全。电力企业的内部主机最可能受到病毒以及恶意程序的攻击。因此应在对主机做好基本的基础防护的基础上，做好身份识别、访问限制、安全审计等一系列措施。

2 、借助信息安全技术建设智能电网的方案

本文结合某电力企业的实际情况来阐述智能电网的信息安全建设。该电力企业按照上级要求建立一个信息网络，同时设置内外网有效加强安全隔离。其中外网在防火墙的保护下与电信连接，与智能电网内部服务器实现内接。内网连接电力企业业务办公网络，再将其细分为服务器域、桌面终端域等，将银行、抄表通道等安装IPS，同时连接内部审计设备。在网络出口处设置高性能的硬件专用防火墙，加强外网与互联网之间的安全隔离。

2.1 针对边界的安全防护

其主要的功能就是对网络的入侵检测，实现对网络边界出现的各种恶意代码进行清除，保证进出智能电网的信息未携带其他病毒。借助边界安全防护，其能够对数据流提供明确的允许或拒绝的访问权限，控制力度更换为端口级。

2.2 针对整个网络环境的安全防护

其主要的防护对象为整个电力企业的全网网络、防火墙、交换机、防火墙等。面对日益复杂的网络环境，电力企业在实现智能电网建设与安全运用的同时需要保证基础网络以及业务系统运行的网关设备、交换设备等基础性设备的安全防护。

2.2.1 从结构方面而言，首先需要保证智能电网的主要网络设备的业务处理能力具有一定的冗余空间，能够保证智能电网在运行高峰时能够正常工作，另外保证接入网络与核心网络能够保证业务高峰的运行需要。想要实现这个目的电力企业的核心设备以及主要的链路就需要达到双机热备以及链路冗余的.要求。例如，本文中该电力企业的内网核心交换即为双核心。

2.2.2 针对安全接入控制，借助联网认证系统实现整个智能电网的802.1x控制，借助这个控制器能够了解到未注册的主机的使用情况。

2.2.3 针对设备的安全管理，依据国家颁布的相关标准，其要求电力企业智能电网中的所有网络设备都需要开启SSH，主要是实现对管理的数据流进行加密。针对其他的安全设备采用SSL加密方式实现数据流的传输。其中对登陆网络设备，首先进行身份的识别，另外还需要对管理员的登陆地址进行限制。其口令必须在一定时间之内进行更换，口令还需要规定一定长度。必须是大小字母、标点符号、字符的混合搭配。该电力企业设置了一个定期修改制度，系统管理人员需要每个季度对口令进行修改，并且不能重复上次口令。对连续失败登陆的次数限制在5次之内。

2.2.4 需要定期对整个系统、网络设备以及应用程序进行安全扫描，及早发现其中可能或已经存在的安全隐患，防止出现恶意攻击的现象。设定专门的内网审计设备。针对重要的网络设备和安全设备的配置都需要对其进行备份并分别放置在两个不同管理员的主机上，保证数据的有效性。

2.3 针对整个智能电网的主机与系统

考虑到应用服务器其中包含了电力企业的应用系统以及业务数据，因此需要从两个方面进行设计，首先是操作系统安全，由于操作系统作为整个数据的基础，第一步就需要做好操作系统的基础防护工作，服务器需要做好补丁管理、病毒防护、漏洞扫描、系统修复等一系列措施。其中需要设置访问控制与安全审计，开启服务器日志审计功能，将其同意发送至内网的审计设备中。如果出现恶意攻击与入侵的行为，平常需要做好补丁的升级与更新工作，并在所有内外网中安装防病毒软件。定期对系统数据进行备份。针对数据库的安全防护，整个流程分为身份识别、访问限制、安全审计、入侵防范四个方面。

2.4 针对应用系统的防护工作

首先需要实现应用系统的安全加固，另外还需要定期对系统进行检测。借助最新的身份认证功能，保证用户进入不对应用系统造成影响。并且还需要限制用户访问权限，不同的工作人员其访问权限需要固定，如有变动需要上级部门的批准方可执行。尽量避免出现多人共用一个账号的现象。

智能电网关键技术分析 篇6

【关键词】智能电网；调度自动化系统；集中运维；远程浏览；远程维护

引言

随着智能电网建设水平的提高，电网运行特性日趋复杂，管理电网运行的难度逐渐增加，调度已离不开技术支持系统，系统运行维护工作面临着更高要求。目前，我国大多数地区都已经引入智能电网调度技术支持系统以提高管理电网运行的水平，确保电网运行的稳定性、安全性和经济性。系统运行维护工作是关键环节，直接影响到智能电网调度技术支持系统的正常使用。因此，研究智能电网调度技术支持系统的集中运维关键技术具有现实意义，笔者提出一种智能电网调度技术支持系统的集中运维关键技术方案，以期为相关人员提供参考。

1.调度自动化系统运行维护现状

目前，我国调度自动化系统运行维护工作主要存在以下问题：现有调度技术支持系统的运维机制难以促进自动化系统的稳健发展，难以充分发挥科研机构对调度技术支持系统的技术支撑作用；运行维护人员数目不多，难以满足调度技术支持系统的发展需求，再加上各地自动化系统维护水平参差不齐，这就给运行维护工作增加了难度。为了解决上述问题，必须要建立起调度技术支持系统集中运维中心，对调度自动化系统的设备、软件及数据进行统一监视，这样有助于及时发现并解决问题，减少问题带来的不良影响，从而为调度运行提高优质服务，提高系统运行的安全稳定性。下面详细阐述了一种智能电网调度技术支持系统的集中运维关键技术，通过集中运维方式来进行高效远程维护，从而提高调度机构诊断、处理系统故障的效率，提高调度技术支持系统的可靠性和自动化水平。

2.运维系统结构及功能

集中运维中心系统与各调控中心系统的数据采集网络互联，运维系统网络结构见图一。集中运维中心主要负责远程监视省级以上智能电网调度技术支持系统运行工况及一些通用性业务的值班工作，对系统进行常规性维护，运维中心系统能够通过高效的远程维护手段来帮助调度部门快速诊断并处理系统故障，能够为调度技术支持系统的研发单位及工程部门提供各项技术服务。

运维系统可以通过采集智能电网调度技术支持系统的运行状态及支撑环境，找出各调度技术支持系统存在的故障，然后通过人机界面、电话等形式通知运维相关人员，从而及时处理系统故障，有些保障调度技术支持系统的安全运行，运维系统的主要功能见图二。运维知识库是系统的核心知识源，储存着大量信息，例如操作日志、事故预案、故障记录、统计分析评估报表等，运维人员借助运维知识库能够快速查询相关信息，提高运维工作效率。运维人员能够集中监视各调控中心系统的报警信息、远程浏览各调控中心系统画面，对各调控中心系统进行远程维护调试及技术支持。运维技术支持系统能够将运维资源集中起来并实现资源共享，能够提高处理事件的反应速度。通过统一集中管理，能够加强对运行管理的控制，降低安全风险，提高管理效率及质量，最终保障电网运行的安全稳定性及经济性。

3.智能电网调度技术支持系统集中运维关键技术

3.1报警信息汇集技术

报警信息汇集技术主要针对各网省调技术支持系统及运维技术支持系统，调度技术支持系统（报警产生端）在发现技术支持系统运行过程中出现异常状况或发生故障时，会根据报警标准将报警信息传递到运维技术支持系统（报警接收端），接收端根据相关标准解析报警信息，从而快速掌握报警详情并做出处理。报警信息汇集技术使得远程浏览各调度端技术支持系统的报警信息成为可能。报警信息所包含的内容较多，例如报警点号、报警内容、时间、原因、级别及设备名称等。调度技术支持系统通过DL476/IEC60870-104协议向运维技术支持系统传输报警信息，并实时采集、传递、分析远方各调度技术支持系统的报警信息。各调度技术支持系统在将报警信息传输给运维技术支持系统前，需要先将本地稳态监控结果及报警信息转换成带站名及设备名的标准报警信息。运维技术支持系统报警采集程序在接收到报警信息后，需要进行解析，然后再以消息的形式传给报警系统，由报警系统进行处理。

3.2远程浏览画面

当运维技术支持系统需要远程浏览调度技术支持系统画面时，可以通过本地代理与远程代理建立TCP连接，具体交互如图三所示。运维技术支持系统可以直接浏览各调度技术支持系统的实时数据与画面，实现全景信息监视。

3.3数据优化及统计分析

运维技术支持系统主要负责收集智能电网调度技术支持系统的关键数据、监视运行状态及支撑环境的在线数据，然后进一步分析各调度技术支持系统是否存在故障，通过电话、语音、人机界面等形式来通知运维人员，督促使其快速处理好系统异常及故障，保障调度技术支持系统的安全运行。运维技术支持系统实时接收的信息主要包括以下几类：节点运行状况，一旦发现超出规定值便会及时发出报警信息，督促系统进行及时处理；网络工况，即自动采集实时数据并监视网络设备的工况与负载、端口状态及流量、链路状态等，并具有报警功能；数据库状态，当出现异常时发出报警；主要进程工况，即监视系统应用、服务及重要进程，出现异常立即报警。

3.4知识库管理及故障查询

知识库管理主要是将系统运行中出现的问题及解决办法进行整理、保存及管理，从而有助于后期快速解决类似问题。知识库管理可以录入、检索、审批知识，可以根据类别、提出者、时间等条目进行模糊查询。知识库在划分子类时一般以环境、设备、网络、操作系统、数据库及应用软件等为划分依据。知识库不仅可以在运维人员遇到问题时帮助其迅速找到解决办法，还能够为运维人员提供一个学习培训的平台。随着现代化技术的快速发展与更新，运维人员要能够在工作过程中不断学习，掌握更多的知识技能，要能够充分利用知识库，掌握系统各方面的知识，从而提高自身工作技能，保障系统的正常运行。

3.5预案管理

系统能够通过预案管理功能来向每个报警对象提供相关的处理预案，具体包含故障报警的处理方法、处理经验及相关责任人等信息，为值班人员提供相关资料信息，以提高处理故障的速度。运维系统具备预案的编辑、上传、关联报警对象点、自动应用等功能。预案主要分为两类：共性预案及个性预案，共性预案可以作为典型预案，能够重复使用。运维人员在处理故障后需要建立新的预案，这样能够进一步完善预案管理，以供其他运维人员学习并应用到故障处理中。管理部门需要安排专门人员负责预案管理功能，预案的修改或增加都需要经过各部门讨论决定并报领导审批，最后再安排专门人员负责预案管理功能的维护。

结束语

综上所述，智能电网调度技术支持系统集中运维有助于对智能电网调度技术支持系统加强运维管理，有助于规范运维工作流程，有助于保障调度技术支持系统的稳健运行，切实提高调度技术支持系统的整体运维水平，为电网的可持续发展及安全运行提供基本保障。

参考文献

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作者简介

智能电网关键技术分析 篇7

1云计算及大数据关键技术和智能电网这三者关系探析

智能电网及大数据关键技术之间主要是, 智能电网将信息技术及计算机技术和通讯技术, 加上原有输配电各方面设施设备充分结合, 使其成为新型电网, 具备较高能源效率以提升供电安全性, 从而有效缓解环境影响, 这样可提升供电可靠性且降低输电网电能损耗。智能电网是利用所得到的大量信息, 通过现代化网络及通讯技术展开信息交互, 这样可达到电网设施之间各方面信息转换, 同时可自动完成信息采集及测量和控制, 加上保护及计量与检测等方面功能;大数据及云计算之间的关系主要是, 技术上大数据根植于云计算, 云计算数据储存及管理和分析等技术为大数据关键技术的主要基础, 通过云计算的强大计算能力, 使其可快速处理海量数据, 同时更为便捷的提供所需服务。大数据业务方面的需求可提供更为实际的应用为云计算发展。云计算使得大数据应用得以实现, 不过并没有大数据信息沉淀则云计算功能未能充分发挥, 这两者是相辅相成;这三者之间的关系是相互, 智能电网中大数据平台方面的探究, 其间应用云计算技为合理运用电力系统中的海量数据资源, 从而提升数据储存及分析与计算能力, 并且通过此种方式有利于提升智能电网的在线分析能力及实时控制能力, 在降低基础设备成本等方面也具有非常重要的作用, 有利于智能电网的良好发展。

2电力大数据关键技术概论

由于智能电网自身的实际需求与云计算体系的特点存在一定的相似性, 因此, 其当下可行的电力大数据平台构架是基于云计算平台和基础设备层, 加上云计算服务访问层及云计算应用软件结合而成。电力系统运用分层分级管理, 应利用主云及子云来达到权限设定及资源分配, 可有效避免系统内部出现资源浪费及不必要的权限, 这样可有效促进数据资源应用, 以适应智能电网持续发展的需求。

电力数据集成管理技术是着眼于电力大数据快速增加时, 在进行大量的数据信息收集活动的过程中, 需要应用到大量的传感器, 并要对包含温湿度在内的大量数据实施有效的管理, 为了能够提供给客户更好的服务, 提供商需要对各种自适应传感系统进行合理的布置, 并要对其所采集到的数据开展具有针对性的分析。这其中涉及到电力大数据分析的概念, 其主要指的是能够通过对海量的数据进行分析, 从中找出一些有用的信息, 并对其开展有效的管理, 将其作为一些重要决策的依据, 在电力企业的运行与发展过程中发挥良好作用。

而电力大数据的数据处理技术则主要指的是对所收集的大量数据实施分库、分区及分表的处理, 其中分库处理主要是指在一定的处理原则允许的情况下, 在不同的数据库中输入利用率比较低的数据, 从而实现有效提升数据库利用率的目的;分区处理主要是指在不同的文件当中载入通表数据, 从而有效的降低大型表的压力, 也能够发挥良好的提升数据访问性能的作用;分表处理主要指的是在一定的数据处理原则允许的情况下, 建造出不同的数据表, 从而有效的减轻单表的压力。

3智能电网中大数据关键技术应用

随着电网技术水平的不断提升, 使得大数据关键技术在电力系统中的应用量飞速增长, 这其中也导致了其信息量及数据量的快速提升, 这就对电力系统的信息处理能力提出了更高的要求, 为了很好的解决这一问题, 目前很多厂家已经开始建立Hadoop架构上的数据平台和商务服务, 希望通过这些措施能够有效的提升自身电力系统的信息处理能力, 应用该软件数据, 能够对海量的数据信息进行收集与处理, 并且能够建造在其基础上的Datameer系统提供的电表格式界面, 从而使得用户能够在数据分析及处理方面更加的方便, 将该数据处理系统应用于电力企业的发展当中, 对于其多元化的发展具有非常重要的促进作用。

4结论

大数据及云计算和智能电网这三方面息息相关, 大数据关键技术被电力行业广泛应用, 可迅速带动行业性变革, 亦可将智能电网发展推入下一个阶段。信息通讯系统属于智能电网重要系统, 其合理推进了现代化电网生产及管理方式的发展, 也让电力行业迎来了电力大数据时代。电网技术水平的不断提升, 使得大数据关键技术在电力系统中的应用量飞速增长, 其间数据量及信息量提升快速, 这对电力系统信息处理则提出了更高要求。目前, 电力行业信息处理水平不能适应现代化社会发展需求, 更不能满足智能电网需求。所以, 分析面向智能架力华电网应用的电力大数据关键技术有着极大现实意义。本文就云计算及大数据关键技术和智能电网这三者关系进行了深层探析, 对电力大数据关键技术展开了概述, 基于此分析了智能电网中大数据关键技术应用实际, 以期提升国内智能电网中电力大数据关键技术应用水平。

参考文献

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智能电网关键技术分析 篇8

一、智能电网运用主要特点

智能电网是整个电网系统的智能化产物, 智能化电网主要构建在集成、双向的通信网络中, 通过先进的技术进行应用, 因此智能电网有一些显著的特点, 能够使电网足够智能化。

1.1稳定

智能化的电网与传统的电网结构不同, 智能化的电网具备较强的稳定性能, 由于在信息传输的时候能够实现网络结构中的高效运行, 因此能够有效的避免了数据信息被盗取的现象。电网一旦出现较大的故障时, 仍然可以对用户进行供电, 不会使用户产生较大的损失, 不能够产生大面积的强制停电的现象, 在自然灾害的面前, 一些极端的、严重的气流等可能会对于电网造成比较严重的破坏, 因此不能够保障电网能够正常的运行。但是智能电网在这样不利的条件中仍能够保障电网安全的运行, 使电力能够正常有序的顺利运行, 保障生活与生产用电。

1.2自愈

传统的电网在运行的时候一旦受到其它因素的影响与限制, 就会自行停止, 造成电网不能够顺利的运行, 因此对于智能化的电网来说, 一旦出现故障或者受到严重的影响时, 智能化电网具备自行处理的功能, 通过自动化的分析与检测, 可以及时的对电网进行修补与抢修, 保障电网能够继续的发挥自身的作用。除此之外, 智能化电网还具备实时、连续的安全评估能力与监测分析能力, 智能化电网中存在强大的预警能力和控制能力以及自动的故障诊断能力和故障隔离功能, 这样的能力都能够帮助网络结构正常运行, 这一优势能够使电网能够高效率的正常运行。

1.3兼容

智能化的电网与传统的电网相比存在一定的差别, 在智能化的电网中兼容各种不同的数据, 这种情况为电网长期的运行创造了一定的优势与条件, 充分发挥出智能化电网的综合性能, 使信息通信网络能够支持再生能源的合理、科学接入, 能够为用户提出一系列的网络进行选择。这样的兼容性能够保证供电公司和用户间的交互性能和高效的互动性, 进而能够满足用户在使用电网的时候产生多样化的电力需求, 并且能够为用户提供增值的服务。

1.4经济

在信息化的背景中, 通信行业在扩展业务的同时要时刻兼顾运营的成本, 这样才能够创造理想的经济效益, 进而能够加快经济的全面发展。智能电网能够帮助电力市场正常的运行和进行交易, 从而有效的提高能源的使用率。这样的方式现在被广泛使用, 无线通信的技术与智能化电网的结合, 能够创造更加大的经济效益, 进而满足大量数据的传输与运行要求。

1.5集成

为了能够实现电网信息的集成与共享, 就需要采用统一化的平台进行实现, 使其更加标准化、规范化和精准化。在智能电网信息中和通信技术的管理中, 其主要的优势在于信息间的集成特点, 将不同类型和形式的数据相融合, 再通过结构的直接调控运行, 从而能够全面的发挥成效, 以确保用户能够按时的接收到所发送的数据信息, 避免重要的资料与信息被盗取。

二、智能化电网的信息与通信技术的关键问题

2.1建构层次模型

智能电网是一个比较复杂的结构系统, 其中的内部是由多个小分子的模块进行组合而成的, 模块的综合运用能够为现在的人们提供更加优质的、高效率的传输。在智能电网信息采集中, 运用无线通信的模式协助完成, 这样能够保障电网的输送更加准确化, 通过建构层次模型能够合理的实现电网正常的运行。在设计智能电网的过程中, 设计人员要合理的规划智能网络, 按照科学的方案针对计划进行适当的划分, 能够保障每一个功能能够发挥出自身的用途, 进而能够使模块发挥出良好的信息化能力, 层次模型全面的体现出了无限通信技术的独特优势。

2.2设计标准体系

在智能化的电网中, 标准体系是能够正确的引导电网进行正确的作业主要标准, 随着现代时间的推移与社会的发展变革, 早期的智能化电网的结构逐渐被淘汰, 原有的信息流动速度过慢, 在全新的信息传递过程中电网的受损程度更加严重。在智能化的电网结构改造中, 要想维护电网的本质是一项技术活动, 通过对网络的结构进行优化的调节, 进而能够增强电网的使用特性。根据现在独有的智能电网结构的体系分析, 工作人员要对数据化的网络进行优化和调整, 这样能够简化网络结构的主要形式, 进而能够全面的提高现代网络的体系运行效率, 能够为电网的发展带来一定的经济效益。

2.3优化通讯网络

在信息发展的过程中, 技术间的全面配合程度更加紧密与坚固, 在计算机、传感和通信技术之间的应用更加常见, 这三种技术的结合不再是传统的单一的技术服务, 因此要想使社会的通信发展更加快速, 就需要将这三种技术进行全面的结合。无限的通信技术要依靠智能化的电网才能够完全的完成数据间的传递操作, 还要通过利用计算机和信息传感的网络化方式进行共同的组网。利用计算机作为主要的信息处理平台, 对一些需要网络传输的数据进行前期的妥善处理, 在接下来通过电网传输到通信的网络中, 进而能够实现信息间的科学传输。

2.4加强安全

安全问题一直是智能化的电网稳定运行的主要因素, 一但智能化电网在规划的时候, 其安全系数较低, 就会产生信息支援大幅度的流失, 就会给用户带来不必要的损失。一旦智能电网与无线通信科技的技术相互结合后, 就应该安排专业的人员按照合理的方式制定相应完善的安全防护措施, 对于无线通信的技术在运行时候可能出现的一些潜在风险进行有效的防范。在这样的风险中经常采用的方式就是对于设计网络的防御体系, 对电网实行及时的安全保护, 以便能够及时的处理安全入侵和袭击等严重问题, 因此要不断的对电网的安全故障方式进行制定提前的应急处理措施。

三、结语

在智能化电网的实施运用中, 能够为未来的社会通信行业的发展带来一定的帮助, 能够尽可能的满足用户的数据通讯的全面需求。无线通信技术是一种先进科学的数据传输方式, 它本身的优点是具备传输距离远, 其工作的效率较高, 数据传输的质量较为优等, 在这样的发展中, 智能化的电网环境中推广无线通信技术能够实现更多的功能。

在智能化电网经营的时候, 要不时的注重关于智能化电网的管理维护, 严格的对一些存在的隐患进行控制与消除, 以免造成对电网的不利影响, 这样能够有效的提高无线通信技术的传递水平。

参考文献

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[2]毕艳冰.面向智能电网的通信中间件的关键技术研究[D].山东大学, 2013.

[3]何建明.智能电网信息和通信技术关键问题探讨[J].企业技术开发, 2012 (01) .

[4]王巍.智能电网信息及通信技术关键问题研究[J].电子世界, 2012 (10) .

智能电网关键技术综述 篇9

随着电力系统的集中发电以及远距离输电工程的发展,电力系统已逐步转化为一种大型的互联网络系统,因此国内很多场合也称智能电网为互联电网。智能电网的提出,将解决传统电力系统无法解决的问题,具体体现在发电模式的转变(由污染环境的发电方式向清洁、环保的发电方式转变),不再仅仅依靠石化资源(煤、石油、天然气等),大力发展可再生资源,从根本上改变电力设备结构和设备的在线监测问题,有效改善电能质量、可靠性等。

目前无论是欧盟、美国还是亚洲地区都针对“智能电网”技术展开了研究。欧盟理事会于2006年发布了能源绿皮书,指出智能电网技术是未来电网电能质量的关键技术与发展方向。同年,美国IBM公司也相继提出了智慧地球的概念,并就智能电网技术与相关的电力技术方案进行了研究。伴随着我国清洁能源的发展,在未来的10年~30年内,电网的优化改革将全面展开,目前我国华东电网已开展了智能电网方面的研究,预计华东电网在2030年可全面实现智能电网系统。

1 智能电网的概念、特点和问题

1.1 智能电网基本概念[1]

目前,智能电网还没有统一的概念,IBM给出的定义是:运用先进的网络分析技术及新的智能化技术手段,将电力企业的网络分析技术及新的智能化技术手段,电力企业的各种设备、控制系统、生产任务及工作有机地联系在一起,在一种“公共信息模型”的基础上自动收集和存储数据,对供电系统的运行及电力企业的经营管理进行全面、深入的分析,客观正确地优化其资产管理和供电服务。

美国能源部现代电网委员会则是从广义的角度定义智能电网,是将先进的传感技术、控制理论、通信等先进技术集成到现行的电力系统的输配电领域的一项综合技术。

目前我国智能电网的定义是:以特高压电网为骨干网、各级电网协调发展的坚强电网为基础,利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。

从美国、欧洲及国内的研究来看,智能电网是以物理电网为基础(我国是以超高压电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置,确保电力供应的安全性、可靠性和经济性,满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

1.2 智能电网的特点

根据智能电网的定义,很多学者都将智能电网的特点总结为以下几个方面[2,3]:

(1) 自愈性:实时在线掌握电网的运行状态,对电网的运行状态进行趋势预测,及时发现、快速诊断故障并进行故障处理;当故障发生时,在没有或少量人工干预的情况下,能够快速地隔离故障、自我恢复,避免大面积停电的发生。

(2) 高度集成:通过流程优化、信息整合,实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的高度集成,通过系统监测、控制、保护、维护、调度和电力市场管理的数字化集成,形成完善的辅助决策体系,从而提高电力企业的管理效率。

(3) 互动:实现与用电用户的智能互动。通过控制用户侧的用电设备和装置,能够有效地开展电力交易,实现资源优化配置,提供最佳的电能质量和供电可靠性。通过能量管理系统有效地减少电能的开销。

(4) 优化:实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化,合理安排设备的运行与检修,提高资产的利用效率,有效地降低运行维护成本和投资成本,减少电网损耗。

(5) 兼容:电网能够同时适应集中发电与分散发电模式,实现与负荷侧的交互,支持风电等可再生资源的接入,扩大系统运行调节的可选资源范围,满足电网与自然环境的和谐发展。标准化的电力和通讯界面接点将使得用户可以连接燃料电池、可再生资源发电及其他分散的电源,并以简单的“即插即用”方式来实现。

智能电网与当前电网的主要区别在于:①智能电网电价信息的透明性更优、电价方案种类可操作性更好;②智能电网的系统快速恢复能力更优;③智能电网能够针对海量数据进行响应并处理;④根据电网的变化,智能电网能够进行快速的拓扑重构;⑤智能电网可视化技术更高,能够提供更强的辅助决策功能。

1.3 智能电网的基本问题

智能电网需要从发电侧实现智能发电和智能输电,变电侧实现智能变电、智能配电和智能调度,而用户侧需要实现智能用电。因此若要实现智能电网,则需要解决以下基本技术问题:

(1) 随着国家政策以及环保意识的不断增强,新能源与分布式电源将占很大的比重,如何处理系统分布式电源接入过程中的并网规划、运行、控制和预测等将成为重点研究的技术问题,例如风能、太阳能、大容量储能装置的并网发电。

(2) 智能电网下的输电线路动态状态监测以及预警问题。设计能够进行快速仿真和模拟的输电线路技术、高级保护和控制技术以实现智能输电,有效保障输电系统的稳定运行。

(3) 传统变电站的改造问题。采用通信网络技术、智能化的电气设备、自动化的运行管理系统,将传统的枢纽变电站改造成智能变电站,能够处理海量数据,并进行数据的采集、传输以及处理,从而实现变电站的智能化、数字化。

(4) 目前的配电网技术标准不完善,自动化程度较低,信息管理不够健全。如何构建高效、合理的配电网络是智能电网发展的基本问题。

(5) 传统用电设备的智能化和信息采集交互能力较低,用户端的交互较差。积极采用智能电表等高级计量装置,能够有效地实现用户与电网的交互,提高用户的服务质量,满足用户的多元化用电需求。

(6) 在传统调度的基础上设计出全面而准确的数据采集系统,完善智能安全预警功能。系统发生故障时能够快速地进行自愈,利用先进的可视化技术,不断简化调度工作。

2 智能电网的关键技术

2.1 基于多Agent技术的智能调度方法[4]

目前电能无法被大规模存储,电能的生产和使用是同时的,导致电力系统表现出一定程度的不确定性。而Agent系统是一种设计和实现复杂软件系统的途径,随着Agent技术的不断发展,其被应用到了电力系统的多个领域,例如电力市场、电力系统故障诊断和电网调度。

现代能量控制中心突破了以往的集中式的体系结构,目前正向分布式和开放式的方向发展。针对新一代的EMS系统开放式体系结构的电网调度方法很多,如基于多Agent技术的能量控制中心架构。

基于多Agent技术的智能调度系统模式是一种比传统EMS系统规模更庞大的应用软件,该软件能够实现故障分析、故障恢复决策、电力市场决策支持;能够接收SCADA系统、故障信息系统以及广域测量系统(WAMS)的数据,通过多Agent相互协调制定决策方案,实现智能调度的决策支持。

2.2 基于物联网、CPS的通信网络技术

通信网络技术在智能电网的实现过程中起着关键的作用,高效稳定的电力通信网络能够实时地监视和控制电网的运行状态,通过掌握电网运行状态预防事故的发生和清除故障。

随着物联网技术在全球范围的发展,新一代的通信网络也在逐步完善。通过物联网技术将电网中的各种测量设备、控制设备以及执行装置进行网络连接,从而实现信息的相互传递,保证电网的可靠运行。但是目前物联网技术、CPS技术还处于发展阶段,很多技术还局限于单一的应用方向,没有一个统一的国际标准。若要实现基于物联网、CPS技术的智能电网通信网络,仍然需要很长一段时间的发展。目前面临的问题主要集中体现在:①如何实现物联网技术在电力系统中的开放应用;②基于物联网技术的智能电网通信网络标准协议问题;③如何实现通信网络与智能设备之间的物物相连。

2.3 分布式能源管理技术

分布式能源(DR)是指安装在用户端的能源综合利用系统,主要包括分布式电源(DG)和分布式储能系统,同时还包含负荷侧能源管理系统和热电联产系统(CHP)。分布式的电源形式主要包括风力发电、光伏发电和小水电等,而分布式储能系统则包括燃料电池和蓄电池等。随着分布式发电装机容量的不断上升,分布式电源并网发电是智能电网发展的大势所趋。分布式电源技术的研究主要包括以下几个方面:

(1) 针对分布式电源能源间歇性的特点,如何进行分布式能源的运行优化管理。

(2) 未来智能电网技术中的分布式电源接入标准和规划方案的制定。

(3) 由于分布式电源的接入,使得传统的保护方法不再适用,需要研制新的保护方法和技术。目前有部分学者进行了基于载波通信的配电网保护方面的研究,并取得了一定的效果。

(4) 如何提高分布式电源的利用效率,将分布式电源并入大电网是提高输电和电能质量的关键。

2.4 智能计量技术与用户需求侧管理

随着智能化仪表的不断普及,用户侧和发电侧的智能仪表能够实现双向通信和远程监控的功能,并且能够实现实时的电价计量。在智能电网中,必须实现智能仪表体系架构。实现当前体系架构的关键技术主要有:

(1) 通过智能调度、运行和规划,将海量处理的数据通过网络提供给运行人员,从而提高供电的可靠性以及资产的合理应用。

(2) 利用DSM技术实现用户端需求侧的用电信息的优化控制,从而为用户提供可靠的电价信息,电价高时少用电,电价低时多用电,真正实现供电企业与用户的实时互动。

(3) 根据智能仪表的运行状态,实时评估系统运行状态,从而提高效率和降低运行成本。

3 结论

智能电网技术是未来全球的发展目标,无论是在系统的运行、维护和控制方面,智能电网技术都优于传统的电力系统,大力发展和研发智能电网技术将成为国内外的研究热点。

参考文献

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[3]李兴源,魏巍,王渝红,等.坚强智能电网发展技术的研究[J].电力系统保护与控制,2009,37(17):1-7.

智能电网及其关键技术综述 篇10

1.1 智能电网的内涵和特征

目前对于智能电网尚未有统一的定义, 但一致认为智能电网是一个中长期的目标和愿景 (vision o文献[13—15]主要强调了突出自愈功能的智能电网, 文献[16—171提出了智能配电网的定义, 认为研究重点关注的应为配电网;文献[18—20]阐述了一种将信息与通信、控制技术集成到电力系统所有相关环节, 覆盖从需求侧到发电侧以及电力市场的全面智能电力网络。但也有能源专家认为“互动电网”更能体现下一代电网的特征。

1) 自愈的电网 (包括对事故的预测与决策) 。通过实时采集电力系统的动态信息, 及时发现并快速诊断可能存在的隐患, 预测故障及其可能引发的系统震荡和级联事件, 进行风险评估并且采取预防和校正控制手段, 如将大电网按照风险等级适当分区等;当故障发生后, 迅速把电网中有问题的元件从系统中隔离出去, 并自动进行必要的事故控制和恢复控制, 保证用户供电的连续性, 防止大面积停电的发生

2) 互动的电网。与传统的“单向电网”相比, 智能电网将实现需求侧响应功能, 鼓励用户参与电力系统的运行和管理。电力供应方与用户问建立双向实时的通信系统, 可实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网目前的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息, 从而用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用的方案, 有助于平衡供求关系, 确保系统的可靠性。

3) 安全的电网。智能电网的安全策略包含应付威慑、实现预防、检测和反应, 以尽量避免和减轻事故对电网和经济的影响。智能电网需要通过加强电力企业与政府之间的密切沟通, 并且在电网规划中强调安全风险, 加强电网运行安全和网络安全等手段, 提高智能电网抵御风险的能力。

4) 优质的电网。新型的智能电网可提供满足不同用户需求的优质电能, 并且能对电能质量进行分级和价格联动。

5) 高效的电网。通过高速通信网络实现对运行设备进行在线状态监测, 获取设备的运行状态, 提高单个资源的利用效率, 整体优化调整电网资产的管理和运行, 实现最低的运行维护成本及投资。

6) 市场化的电网。智能电网通过市场上供给和需求的互动, 将形成更为紧密与高效的市场行为模式;通过有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平, 从而促进电力市场的自由买卖以及公平竞争。

7) 兼容的电网。智能电网打破了传统单一的远端集中式发电, 而实现集中发电与分散发电的兼容。各种可再生能源分布式发电和储能系统以“即插即用”的形式接人, 扩大了系统运行调节的可选资源范围, 满足电网与自然环境的和谐发展。

8) 多元化的电网。以输配电网为物理实体, 以集成、高速、双向的通信网络信息系统为平台的智能电网, 将电力系统的监视、控制、维护、能量调度、配电管理、市场运营、企业资源计划等系统统一集合在智能电网大平台上, 在此基础上实现各种业务的交互与集成。

1.2 各国智能电网发展现状

目前智能电网建设正处在初始阶段。由于不同国家的经济与发展条件的不同, 各国都结合本国的特点来规划和发展智能电网, 因此其发展重点和步骤也不相同。

欧美等发达国家的高科技产业发达, 负荷增长相对较小, 输电网架构变化较小, 电力工业已步人成熟期, 在过去一段时间内电力投资相对较少。但近年的大停电事故使政府对电网安全可靠运行重新予以重视。同时为了最有效地利用资源, 这些围家关注的重点是停电时间最小化和市场效益最大化, 更多地从市场、安全、电能质量和环境等方面出发, 重点强调信息技术与电网的结合及基于信息的业务重整。许多研究侧重从用户端来考虑智能电网的功能, 来建立一个高效、安全、环保、灵活和互动的智能电网。

在亚洲经济发达的日本和韩国相继开展了智能电网的研发。日本政府所定义的智能电网重点在大规模开发太阳能等新能源, 确保电网系统稳定。

韩国把智能电网的重点定为电力产业供求双方的用户互动系统, 并大力发展可再生能源发电的联网和存储技术, 在不断降低成本和提高效率的同时, 提高整个电网的可靠性及可用性。

2 智能电网的关键基础技术

智能电网的关键基础技术包括集成的通信技术、先进的传感和测量技术、先进的电网设备、先进的控制技术以及决策支持和可视化的人机接口技术。

2.1 集成的通信技术

智能电网的通信系统将集成各种通信技术, 并可采用开放式的通信网架, 具有高速、集成、兼容、双向的特质, 可以动态响应实时信息与功率交互, 为智能传感器和控制装置、控制中心、保护系统和需求响应系统提供一个安全的“即插即用”的网络平台。

2.2 先进的传感与测量技术

该技术是智能电网信息的基础, 主要用于智能仪表、广域测量系统和电网设备在线监测方面。

2.2.1 智能仪表

智能电网中的智能仪表 (Smart Meter) 采用先进测量架构 (AMI) 新技术, 除测量功能以外, 还可提供实时电价、供求状态等更详尽的用电信息。AMI也引领着未来的自动抄表技术和智能住宅技术的发展。

2.2.2 广域测量系统 (WAMS)

广域测量系统是由基于全球定位系统 (GPS) 的同步相量测量装置PMU群及其通信系统组成。它可以动态地测量和计算电力系统的运行状态相量和发电机功角。在WAMS基础上结合先进的控制理论和智能技术开发的广域保护和控制系统可以快速分析系统状态, 鉴别其安全性。在存在风险的情况下, 广域保护和控制系统可通过切机、切负荷、主动解列和灵活分区等安全控制措施, 制止级联跳闸和缩小停电范围, 还可从集中监视控制发展到分布协调控制。作为自愈电网计划的一部分, WAMS及其应用已成为电网安全控制的研究热点。

2.2.3 电网设备的在线监测

该技术包括电气量以及非电气量的监测。电气量监测主要通过监测电网设备的电流、电压、相角、功率、功率因数等运行状态量;非电气量监测则包括监测电气设备中的介质的压力、流量、气体成分、温度等。采用先进的传感器通过对以上各状态量的监视, 可完成电网设备的在线诊断, 为实施电网设备的状态检修和管理提供必要的信息。现时采用电网在线监测技术的应用主要包括变压器在线监测、断路器状态监测以及线路容量动态监测等。

2.3 先进的电网设备技术

先进的电网一次设备是智能电网实现的物理基础。以下4个方面的电网设备技术发展值得关注:

再生能源发电和运行技术;电力电子技术;大容量储能技术;超导技术。

具体包括大功率风力发电和太阳能发电场的规划建设和运行, 高压、特高压直流输电和灵活交流输电 (FACTS) 技术, 配电系统中基于VSC的中压直流系统和所谓D-FACTS技术, 以及各种新型储能技术和超导输电-术等。

2.4 先进的控制技术

现代控制理论、优化理论和人工智能技术在控制领域的综合应用形成了先进的控制技术。其用于智能电网中分析、诊断和预测系统状态, 并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动。

目前使用人工智能技术开发的快速准确地计算出控制策略并执行的广域保护系统 (WAPS) 以及使用基于灵敏度的连续线性规划方法的电压稳定性监视和控制系统 (VSMC) 儿将不断发展, 并成为智能电网控制的重要组成部分。

2.5 决策支持和可视化技术

决策支持系统可识别和确定电网中的实时问题及发展趋势, 然后运用知识库和科学推理方法进行分析, 以提出解决问题和决策支持的方案, 并将相应的系统情况、多种选择以及每种选择的可行性等展示给运行人员。它也可用于需求侧管理系统 (DSM) 和用户的需求响应。而可视化技术则将各种信息形成便于运行人员分析和决策的可视化信息, 从而大大提高工作效率和决策准确性。

3 AREVA T&D对智能电网建设的看法

阿海珐输配电公司 (AREVA T&D) 正积极开展智能电网最新技术的研发和提供智能电网相关的先进设备、系统和服务。为了确保电力系统的安全可靠运行和取得最好的经济效益, 并实现节能、环保和可持续发展, AREVA T&D认为, 在智能电网建毅中需要特别注意以下几点:

1) 智能电网是一个长远目标, 建设智能电网一定要注意实效, 从实际情况和需要出发, 有计划、有步骤、有重点地予以实施, 且应先试点再推广。

2) 应当优先发展坚强的输电网架, 形成良好的一次系统, 注意加强一次系统运行可靠性和操作控制的灵活性。在这方面直流输电技术和FACTS技术应予以重视。

3) 在发展优良的一次系统同时, 大力加强新技术在二次保护和控制系统中的综合与集成应用。特别是WAMS技术和在此基础上发展的广域保护和控制系统, 以及新一代的基于PMU的能量管理系统和设备监测系统, 必将对电力系统的安全可靠优质运行发挥重大作用, 可予以重点研发应用。

4) 在条件许可的地方, 大力发展可再生能源。

但应先进行试点, 并重点解决大功率风力发电并网

运行可能引起的频率和电压的波动和稳定问题, 确保系统安全。

5) 在智能输电网建设同时, 应积极对智能配电网建设进行规划, 对关键新技术 (如风力和太阳能发电、分布式发电、微网技术等) 进行重点研发和试点应用。大力推进配电系统数字化、信息化和自动化, 促进市场环境下的需求侧响应与互动, 积极研发相应的关键技术, 包括数字计量、双向通信、基于PMU的新一代变电站和馈线自动化系统和配网实时监控和可视化决策支持系统等各个方面。

6) 要建设好智能电网, 不仅需要智能技术 (smar technology) 还必须有产、学、研相结合的优秀的智能电网建设团队 (smart team) , 并积极促进和大力开展国际合作, 从而可制订统一的智能电网标准, 有效地进行关键技术的合作研发和国际交流, 建设高质量的智能电网。

4 结语