建设信息时代的智能电网

徐进

摘要：智能电网是电力行业长久发展的方向，其是由全球电力企业和电力研究机构提出来的，其目的是为了应对电力行业面临工业化向信息化转变的新挑战，应对全球环境能源危机的问题。智能电网是一种智能交流，它把电力系统作为对象，从输配电到用户的各个环节都使用最新的控制技术、管理技术和信息技术，运用科学的方法对电力生产、传输和使用进行系统的优化。本文对智能电网的特征、发展、研究现状和建设目标进行了介绍，对建设过程中所需的先进技术和可能遇到的阻碍进行了分析，对智能电网的建设用户侧和输配电网侧的相关问题进行了讨论。

关键词：智能电网;智能电表;电网通信技术

随着数字化、网络化信息时代的到来，电力行业面临着新的时代挑战。在过去，电网建设使用的技术一直跟不上其他工业的先进步伐。通信技术、信息技术、数字化技术的发展，对电网的供电服务提出了更高的质量要求。当前电网的利用系数低浪费了很多的固定资产投入，提高投资建设的利用率是电力企业的重要目标。为了解决上述电力行业面临的诸多问题，智能电网便应用而生。智能电网是一种技术总称，是现代化、智能化的电力网络，本文对信息时代智能电网的建设进行了分析和介绍。

1.智能电网概述

1.1 智能电网的定义和特征

当前对智能电网虽然没有具体的定义，但智能电网在电力用户峰荷的时间段里可以优化其用电量、实现并网运行方式、达到节约能源的作用已经被人们所熟知。智能电网统是传统电力网络的智能升级，其能够使系统优化运行、保证系统的安全、提高系统的稳定性、处理分布式电源产生的并网运行问题。

1.2 智能电网的发展历程

智能电网的发展是从二十世纪八十年代开始的逐渐发展的。2001年意大利电力公司改造并安装了智能电表。到2005年，坎贝尔发明的无线控制器。2006年，IBM公司、全球电力科研机构、电力企业在防止大面积停电和快速恢复供电等方面做出很大贡献。2008年美国科罗拉多州的波尔德通过建立新测量系统，升级变电站，支持电源并网运行，来实现城市电网的智能化。同年9月，Google与通用电气联合发表声明开发新能源为美国建立智能电网。2009年2月，我国专家组在北京验收了华北电网公司安全防御和发电控制系统的智能电网项目[1]。

1.3智能电网的研究现状和相关政策

各个国家为电网系统的发展采取相关政策和计划。艾塞尔能源计划将帮助美国第一个智能电网城市Boulder的智能电网成为高速、实时具有智能变电站和用户能量控制系统的双向通信系统。美国政府将建立智能电网研究组和联邦智能电网课题组，计划在未来三年建成一个新的电力智能网。欧洲也提出了欧洲技术纲领（ETP）等相似计划，研究重点是分布式发电和微电网。2009年1月，我国财政部和科技部发布了《节能与新能源汽车示范推广管理暂行办法》，2月，国家电网公司提出以“深化两个转变，建设坚强的中国智能电网”为主题的发展目标。

2.建设智能电网的关键技术和障碍

2.1关键技术

当前智能电网建设采用的技术主要有集成通信技术、传感器和计量技术、高级交互界面和决策技术、高级控制技术以及其它高级应用技术。

2.2建设智能电网的主要阻碍

建设智能电网有以下阻碍。第一，电力公司需要考虑智能设备的投资和收益。第二，用户的用电情况和模式等隐私在AMI向用户提供实时电价的时候被记录下来，因此容易导致用户隐私泄露。第三，建设智能电网需要解决有关规约标准的制定的问题。最后，电力公司需提高自身短时间改变商业运作模式和系统运行模式的能力。

3.用户侧智能电网的建设

3.1智能电表

智能电表是智能电网建设的起动项目和重要基础设备，其安装在用户处，用于采集数据、双向通信、停电监测、窃电监测、控制用户设备、远程维护升级。其连续通信功能可以当做需求侧管理的接口实现对需求侧的实时管理操作，还可以用于电力系统中的实时监控。

3.2 AMI

AMI作为智能电网的基础设施，其组成部分包括智能电表、通信系统和电表数据管理系统。智能电表按照需求和已经设定的方式，通过多种通信设备来测量、收集和分析用户的用电数据。用户可以利用分布式电源装置自由选择用电时间，积极参与电网运行的控制。

4.智能輸配电网络的建设

4.1智能控制中心

智能控制中心是整个智能电网的核心，结合智能化的EMS、DMS、SCADA、虚拟电厂（virtual power plant，VPP）等技术来实现准确的预测和交易与调度、快速安全稳定分析等功能。在研究的过程中，将不同级别控制中心的需求和权责作为依据，将分层分区作为原则，有针对性对国家各个省、市和地方的控制中心功能进行设计。

4.2智能输配电网

智能输电网是电力传输通道，是电力系统安全、稳定运行的前提，输电网关系着发电和用电的供需平衡。当前，输电网存在很多的问题，而且伴随输电电压等级的升高电磁环境很容易影响输电走廊的生态平衡。建设输电网智能化可以从潮流控制技术、降低输电损耗、设备监测和故障隔离这三个方面进行[2]。

智能配电网直接面向用户，可以对用户的供电质量起到控制和保障的作用。目前配电网的自动化程度远低，能源损耗高，配电系统是用户停电的主要原因，所以配电网智能化成为建设智能电网的重要环节。智能配电网以现代测控、通信和信息为技术基础是配电自动化的升级。有所区别的是智能电网允许分布式电源的接入和微网技术的应用，注重系统接口的开放性、一致性，而且一次、二次设备是否协调也属于一个重要要求。除了上述智能技术，IP通信网络、VPP和定制电力等技术也是建设智能配电网的关键技术。

4.3智能变电站

智能变电站是输电和配电的集结点，是电力系统中重要的电力设施。智能变电站以高度集成化、数字化、信息化和标准统一化为方向，在综合自动化的基础上进行提高和发展。变电站集成化先进的集成电路和计算机技术使保护和测控装置更加小型集成化，通信、数据存储及处理能力更强。智能变压器可以利用监视和断路器监视系统监视分析变压器油中气体、有载分接开关和记录断路器动作次数、绝缘油的绝缘情况等。智能变电站的数字化平台能够自治运行，同时，智能开关设备以及智能装置的开发应用也加快了智能变电站的数字化[3]。

智能变电站的局域网和自动恢复能力的通信网络要求智能变电站不能中断数据采集和监控系统，需要有容纳有线和无线通信应用的平台。用智能传感器和智能控制回路连接变电站层、间隔层和过程层，从而使智能变电站通信标准达成统一。全球定位系统的PMU在电力系统的广泛大量运用，形成了电网的WAMS。WAMS通过高速通信网络，为广域电网运行状态的在线同步测量、相量数据的汇总和电网全局电压稳定性在线同步监测创造了条件。变电站用PMU取代传统的远程终端单元（CRT）、通过GPS信号获得的测量参数都有高精度的时间戳。在智能感应器和智能测量单元中使用一些计算功能和可视化水平的数据管理可以减少通信数据的流量。

5.结语

智能电网是以高级技术在电力系统中的应用为基础，通过智能监测技术、智能仿真技术、高级计算技术结合智能分析工具和友好的可视化方法，将电网建设成为顺应时代发展、安全、稳定、坚强的智能电网，因此做好信息时代的智能电网建设工作具有重要作用。

参考文献：

[1]郑钊. 基于信息时代的智能电网建设要点分析[J].企业技术开发.2013（18）

[2]齐佳鑫. 智能电网的研究与应用[J].电气开关.2011（03）

[3]李建芳，盛万兴，孟晓丽，宋晓辉. 智能配电网技术框架研究[J].能源技术经济.2011（03）