智能电网概述

丁永瀚 徐柳飞

摘要：本文简单介绍智能电网的定义、特征、构成、关键技术发展和关键器件，以期对相关从业人员的工作有所帮助。

关键词：智能电网；概述

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

随着电力事业的发展，智能电网建设越来越受到人们的重视，本文就针对智能电网的几个简单概念加以概述。

一、智能电网的定义

智能电网是在现有电力基础设施中嵌入计算机程序和双向通讯技术的电力传输、分配网络。智能电网使用感应、嵌入式处理器以及数字通讯技术来实现以下功能：可视化（能够精确衡量并能够通过肉眼观测）；可控化（能够实现人工操控和优化）；自动化（能够自我适应和自我修复）；集成化（与现有系统完全兼容，同时还能接入其他类型能源的电力）。智能电网将为各种先进的低碳技术提供一个应用平台。智能电网将嵌入式智能化通讯设备配置在电厂至终端用户的连接线路上。到目前为止，智能电网的大多数讨论集中在智能仪表和先进的计量设备上，这些设备被用来精确计量和传送家庭或办公用电数据。如果将智能仪表等同于智能电网，则会引发歧义。从整体角度来看，实际情况是：智能仪表只是电力传输网络中的一个节点，用来计量和传输电力流量和质量数据。

二、智能电网系统的特点

智能电网系统具有以下五大特点：

1、.坚强的特点

当电网出现大的扰动与大的故障的时候，依然可以保证对于用户的正常供电，也不会造成大面积的停电类事故；即使遭遇自然灾害或者极端的气候条件，甚至直接的外力破坏，这一系统依然可以保证整个电网的顺利运转；在电力信息的安全保障方面能力出色。

2.、自愈的特点

可以实现实时的与在线的，甚至连续性的安全评估与分析，具有很高的预警与防控的能力，还能做到故障诊断的自动化、故障隔离的自动化与系统自我恢复的自动化。

3、兼容的特点

可以允许可再生能源得以有序而合理地进行接入，并且能够很好地适应分布式电源与微电网的接入，从而实现和用户间的交互工作与高效互动的目的，最终使得用户多样化的电力需求得到满意，并提供相应的增值服务。

4、经济的特点

能够支撑电力市场的正常运营与电力交易的顺利开展，并实现合理配置资源，降低电网的损耗，提高能源的利用效率。

5、集成的特点

支持电网信息的高度集成化与共享化，使用统一化的平台与模型来实现相关的标准化工作、规范化程序与精益化的管理。

三、构成智能电网的组成部分

智能电网在结构上，由数据采集、数据传输、信息集成、分析优化、信息展现五大部分组成。

1、数据采集部分

在实时的进行数据采集工作时，智能电网可以有效地扩展监视控制和数据采集系统(SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA)的数据采集的范围与数量，并提高电网的“可视化”效果。智能电网的实时采集的数据主要涵盖三方面的内容：电网运行的数据、设备状态的数据与客户计量的数据。

2、数据传输部分

在整个智能电网系统中，总是需要传输设备状态的实时数据与客户计量的大量数据。对如此庞大数据进行传输需要采用基于开放标准的数字通信网系统，也就是基于IP的实时数据的传输方式。具体进行基于IP的实时数据传输工作时，所有的后台系统将会通过相关的订阅方式来直接地获取到所需的数据，这样就能很大程度上减少数据通道的巨大压力，防止在实时系统与管理系统间造成需要开发多个数据接口的问题，有助于实现实时数据的共享。

3、信息集成部分

需要集成的信息包括自动化系统的实时数据、电网公司内部管理应用系统产生的管理数据、外部应用系统数据。为了实现企业级的信息集成，需要建立企业信息集成总线，实现应用系统之间的数据流动，各应用系统的数据集成到统一的分析数据仓库。

4、分析优化部分

分析优化是智能电网的核心内容，是电网智能化的根本体现，有利于支持电网企业的业务改进与创新。智能电网根据信息集成程度，将分析优化分为四个层次：实时事件、阈值、通知、屏幕显示、邮件、传呼；指标计算、趋势分析；数据分析、事件的实时或事后诊断处理、数据挖掘；高级优化、业务建模和规划、决策支持。

5、信息展现部分

通过门户系统，能够从多个数据源获取数据，将经过分析优化处理后的信息，以用户定制的门户和仪表盘方式呈现给用户。

四、智能电网的关键技术发展

（一）智能电网的关键技术

智能电网关键技术主要包括：分布式能源的智能管理系统、先进监控软件和辅助决策体系、高度集成的开放式通信系统、新型的电网元件技术、高级的职能仪表体系和需求侧管理。

1、分布式能源的智能管理系统

分布式能源是比单纯的分散式电源，即单纯的联合循环电站，更高效的系统。分布式能源是智能电网天然的合作伙伴，因为它不仅能够保障大电网的安全，而且具有强大的调峰功能。分布式能源主要特征有三点：一是靠近需求，以用户自用为主，避免能源的远距离传输，通常接入低压配电网。二是节能环保，能效高（天然气冷热电三联供能效达到70%以上）。三是装机规模小，装机容量通常为千瓦级、兆瓦级。概括起来就是“高能效、低排放、小型化”，其中自用为主、就近消费是分布式能源最本质的特征。其关键技术包括：分布式能源的运行管理优化、分布式能源的接入标准和规划方案、新的保护方法和技术、分布式能源微网(MicroGrid)接入大电网技术。

2、高质量的监控软件与高质量的辅助性决策体系

现今实施电网监控时，通常会使用名为EMSSCADA系统的软件和它的扩展功能。这样进行数据采集时，速度会比较慢，采集的信息容量也很有限，并且在线进行分析的能力也较差、是很难正确预测出电网的运行趋势的、所以实际控制运行时依然有借助人脑的经验。因此这种落后的处理方式已经无法适应现今复杂多变的电力系统的工作实际了。

然而智能电网的研发成功，却可以全面地监控到电网内的全部节点情况、线路情况与设备情况，使用最先进的计算机的优化算法，来采集数据、组织数据与分析电网中的海量数据，并且可以在这样的基础之上建立其相应的辅助决策系统，为相关操作人员提供最佳的解决方案，进而实现整体电网的实时的动态管理工作。其中关键的技术包括有：分布式与集中式监控系统相结合、多代理系统MAS(Multi-AgentSystem)、高级的可视化界面和运行决策支持、电力系统运行趋势的预测。

3、高度集成的开放式通信系统

为了能够更好地保证实时监视与控制电网的正常运行，清晰地掌握电网的状态，预防事故的出现与及时地清除相关故障，智能电网还应当具有高速的、双向的数字化的通信系统。遍布在整个电网的通信设备把信息在各种测量装置、控制设备和执行元件之间进行相互的传递，来保证电网安全、可靠、经济地运行。其关键技术包括：开放式的数据通信、完备的通信标准、数据通信网络与智能设备的高度集成。

4、新型的电网元件技术

智能电网要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。新材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果将被允许运用到未来智能电网的设备中，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，来提高电网输送容量和可靠性，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。

5、高级的智能仪表体系和需求侧管理

除了预付费和准确计量、数据统计等基本功能外，高智能电能表的广泛应用，能够把我们带入一个崭新的智能化生活空间，一个家庭安装智能电表后，该智能电表会自动读取这个家庭所使用的所有的电器信息，使电表和电器之间能够实现数据通信和实时信息交换。智能电表和家电实现互联之后，就会出现双向的信息交流，智能电表首先自动读取每个电器的用电信息，然后将读取的信息传给变电站，变电站再继续把信息传给电力公司的数据通信中心。电力公司与用电家庭之间的信息也是双向通信的，电力公司掌握了终端用户的电力使用情况后，根据电力供应和需求之间的情况采取行动，做出适当调节。关键技术包括：海量电网数据信息采集，优化供电可靠性和资产管理；智能仪表用电量实时计价，不同时段电价计价；系统故障快速检测；电力系统设备评估等。

（二）智能电网的关键器件

智能电网仍处于初期起步阶段，重点集中在量测技术、通信技术、电子设备和控制设备上。

结束语

综上所述，智能电网拥有着其他系统无法比拟的优点。因此，我们有理由相信智能电网将会让我们的生活变得更加便利、安全。

参考文献

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