智能電網的發展背景范文

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第1篇

關鍵字：智能電網；自動化；發展現狀

通信技術、計算機科學與技術和控制理論與技術的發展。以及新的一次與二次設備（非線性優化鎮定器、濾波器）等在電力系統中的廣泛使用，現代電力系統日趨智能化。信息傳輸方式單一、實時性差的點對點模式已經難以滿足智能電網快速響應的機制。并且通過信息技術、自動控制設備的應用，電網不同環節對信息處理的及時性、響應的迅速性得到滿足，同時，繼電保護、故障診斷、自動切換等電網保護設備的可靠性和維護的效率也得到很大的提高。采用不同的算法和控制策略實現電力系統信息化處理將成為智能電網發展的一個重要方面。

1 自動化技術在智能電網中的應用

智能電網的發展使電力系統的信息量急劇的增加，傳統的控制策略已經無法滿足現代電網技術的要求。采用自動化技術，實現信息處理的自動化，能夠提高電力系統的信息化管理水平，對克服電網智能化發展的瓶頸具有重要的作用。自動化技術在電力系統中的應用主要可以歸納為以下幾個方面。

1.1 信息自動化技術在電力系統中的應用

通信技術為電力系統提供了一個高速的信息通道，建立一個雙向的數據傳輸網絡系統。這個通道具有雙向、實時、高速的特點，是智能電網實現的基礎。電力系統通信線路的建立，能夠為電力系統的自我監測和校正提供網絡支持，應用信息自動化技術，提高智能電網的自愈功能。通信自動化技術的應用還可以實現電網各種擾動的監測，根據實際情況進行功率補償，智能分配電能，避免電力事故的發生。如圖1所示，智能電網中，信息傳輸和存儲的模式，主要包括兩個方面，一是建立開放的通信系統，制定統一的技術標準，推進產業標準化發展，方便各種設備的開發和維護升級；二是采用自動化技術進行信息處理和存儲，提高智能的信息收集、處理的能力。

1.2 自動化測量設備在電力系統中的應用

智能電網隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發展而有了許多新的變化。基于嵌入式微處理器的自動化設備不僅能夠實現對電網能源運輸的阻塞情況、各區域的用電狀況等內容的實時監測和控制，而且能夠滿足數字信號與電力系統電壓、電流等采集數據的相互傳輸的需求，使得電力系統生產自動化、調度自動化水平及程度越來越高，設備也越來越先進。此外，自動化測量設備還具有計算電費的功能，可以實現信息的采集和傳輸。采集的數據通過信息傳輸通道被傳輸到信息存儲中心，實現信息的集中管理。

1.3 自動化控制技術在電力系統中的應用

自動化控制技術是電網電能調整和控制的基礎，依靠通訊系統和自動化技術，不僅能夠實現電力系統的數據監測，控制、調整電網的運行狀況，而且能夠快速診斷系統故障，并快速制定出相關決策，對于確保電能的安全、持續輸送有著重要的作用。在自動化控制系統中，常用的方法就是專家決策法，系統通過對電網正常參數的對比，如果某些參數出現異常，系統會向設備發送控制信號，進行自動調整。專家系統控制如圖2所示。

1.4 自動化支持技術在智能電網中的應用

自動化支持系統是用工作人員能夠看明白的語言將電力系統的一些數據表示出來，用于工作人員進行工作記錄和總結。這些信息的轉換依賴于自動化信息采集系統和數據分析系統。自動化支持系統具有操作簡單、可視性強、運行效率高的特點，有效的提高了整個電力系統的監管水平。自動化支持技術建立經驗庫，對數據采集系統收集的信息進行分析，發現其中的規律并通過推論，輸出處理方案，并通過自動化系統，準確的執行處理方案。通過制度化支持系統，智能電網的應急處理能力，系統可分析性都得到很大的提高。目前，智能電網已經具備了輔助決策系統，該系統為電力系統的決策層提供了有力的支持。

2 自動化技術在智能電網發展趨勢

自動化技術與電力系統的融合越來越緊密，其應用前景十分的廣泛。我國電力自動化技術起步較晚，雖然近年來取得了很大的進步，但是仍然具有很大的發展空間。下面將簡要的介紹幾種自動化技術在智能電網中的應用。

2.1 自動化與信息化提升電網設備監測

在電網設備狀態監測系統中，基于標準化的電網模型和實時運行數據，可以對電力設備、變電站和電網的當前運行狀態進行監測、風險評估、故障診斷及控制。電力設備和電網的未來運行狀態，則須根據各種輸變電設備狀態監測系統提供的設備狀態信息，在專有系統或基礎平臺支持下利用狀態評價、故障診斷及趨勢預測技術分析。

在公共信息模型（CIM）和統一公共信息模型（UCIM）的基礎上，擴展輸變電設備狀態監測相關信息的抽象描述，并以子集（Profile）形式提取，可以為建立輸變電設備狀態信息的采集、標準化管理及訪問系統提供支持。綜合來看，未來信息化自動化的發展需要涵蓋以下數據：①邏輯電網模型，即以電網設備功能角度抽象描述的電網及電網設備連接模型；②電網運行數據，如設備運行電壓、經由設備輸送、消耗的電能等；③設備狀態監測數據，即表征輸變電設備自身狀態的電氣類狀態及化學類狀態數據。

2.2 自動化變電站控制系統

自動化變電站控制系統是以組成全所的各控制單元智能化為基礎，加上相互之間的通信聯絡，構成的全所二次控制整體自動化系統。具有以下的功能：各保護功能完整、獨立，并以智能化手段實現；控制系統的功能齊備、可靠，人機界面可操作性強，使用計算機集成控制系統；能將全所實時監測的數據準確可靠地傳輸至相應的SCADA系統等功能。隨著集成電路、微計算機、通信和網絡等高科技技術的不斷發展，微機保護、微機監控裝置被廣泛采用并不斷發展，變電站綜合自動化系統也從傳統的單項自動化向綜合自動化方向過渡，其體系結構不斷發生變化，性能和功能以及可靠性等也不斷提高。當前“變電站自動化控制系統”是以信息挖掘和信息交叉為基礎的，將變電站中的微機保護、微機監控等裝置通過計算機網絡和現代通信技術集成為一體化的綜合自動化系統，使電力系統具有狀態監測、事故預防等處理功能。

2.3 自動化與智能化融合，提升調度可視化

可視化技術融合了計算機的圖形學、圖像處理、數據管理等諸多分支，可視化程度的提高有利于正確理解數據或電網過程。自動化和智能化的融合，不僅提高了電網的處理能力，而且可以實現電網的智能化，使電網具備很好的調度功能。兩者的融合主要可以實現以下功能：實現電網實時數據的收集；利用動態三維圖像對有功、無功功率備用的實時信息進行形象表達；可視化圖形的Web；對歷史數據的回放、重演、評估；對關鍵線路低頻震蕩模式動態閾值可視化監測等。

2.4 配電自動化推出智能電網配電新方案

智能電網的要求是實現適應性故障處理、分布式電源接入、可靠性供電質量。這些要求都必須要對現有的配電自動化系統進行改造升級。配電自動化充分考慮了分布式電源、儲能系統、用戶定制、智能需求管理等多個方面，有效的提高了電網的供電質量和可靠性，減小了故障停電的區域和時間，甚至可以實現配電網故障的自愈合。配電自動化技術是在現有配電網絡基礎上，通過自動控制技術，實現配電網重構建，從而實現電網的智能化管理。配電自動化不僅需要通信技術、信息技術和智能決策信息的支持，還要求電網控制能力延伸至用戶室內，從而增強控制中心對電網的控制能力。AMI對配電網的工作狀態進行研究，通過狀態評估、快速模擬仿真、最優化處理等，實現智能電網快速適應故障，大大縮短了恢復供電所需要的時間。為了滿足上述任務，繼電保護、供電恢復、故障隔離、安全控制等系統必須實現高度的自動化，彼此協調合作，各司其職，在很短的時間內完成一系列的處理。配電自動化的應用為新型配電方案的設計奠定的技術基礎，通過模擬風險評估、優化和自愈控制，實現改善電網安全性、可靠性，提升運行效率的目的。目前，網絡重構、電壓和無功補償、故障自動定位和修復等解決方案已經逐漸成熟，未來將從根本上改變電網的配電方式。

第2篇

關鍵詞 ：電能計量 ；智能電網 ；智能化

中圖分類號：U665.12 文獻標識碼： A 文章編號：

一、電能計量在智能電網下的變革趨勢

隨著我國經濟發展，電能計量工作在我國電力管理及電網完善過程中的重要性也越來越突出。電能計量是國家電力能源領域的一項重要技術和基礎管理，它不僅是電力行業正式運行的先行官，而且是電力行業及與電力相關的民生建設項目正式運轉的技術基礎。

然而隨著經濟與社會的發展，電力行業的工作方式以及人民的生活方式都已經發生了深刻的變化，這些變化與發展對電能計量提出了新的要求。需量電價和分時電價的實施，電能質量監控和無功計量的應用，預付費、網上處理電費、接電和斷電等電子商務模式在電力生活中的發展，使得傳統感應式電能表和管理模式難以滿足要求，一個高度智能化、信息化的智能電網的構建已成為電力改革的當務之急。而智能電能計量系統作為智能電網構建的重要組成部分，也將成為電能計量未來發展和改革的趨勢。

在智能電網建設的大背景下，電能計量技術進步和設備更新的步伐也將會大大加快，一批采用智能技術的電能計量產品將會產生，舊有的電能計量裝置和檢定設備將逐漸被淘汰。長期以來存在的技術問題和產品缺陷會因此得到解決，電能計量的準確性、可靠性以及檢定技術水平將會大幅提高。此外，電能計量室內檢定、現場檢驗、量值傳遞、實驗室管理、資產物流及計量器具管理的全過程也將實現電子化、智能化，形成智能檢定系統和智能管理系統，從而從根本上杜絕了由于人工管理和手工操作可能產生的偏差和漏洞，提高工作質量和工作效率。

二、智能電能計量系統的特點及帶來的影響

1. 智能電網下電能計量系統帶來的影響

智能電能計量系統實現了全封閉自動化的室內檢定，將電能表的現場檢驗實現遠程化、自動化控制實驗室環境，并且使得資產管理、物資配送和標準設備的管理更加規范和精細。這些作用從根本上改變了人工管理和操作存在的弊病，將可能出現的質量漏洞控制在最小的范圍內，有效地提高了工作效率和質量。智能電網的不斷升級及新技術的誕生，加快了電能計量系統的技術改進和裝備更新。電能計量系統的不斷發展變革，使一批新穎的計量產品應運而生，老舊的電能計量設備不斷被淘汰，一些長期存在的技術問題和缺陷在升級過程中得到完善解決，最終會使計量的準確性、可靠性以及檢定技術水平得到提高。電能計量的智能化實現遠程自動抄表和設備實時監測，從根本上解決了傳統人工抄表模式的問題，使電能計量設備得到全方位改善。

2. 智能電網下電能計量系統的結構和功能特點

電能計量智能化的核心思想，就是基于電子信息技術、網絡通信技術和現代管理思想，構建起一套以數字信號傳輸、高度信息化、操控智能化為特點的智能化系統，實現從數據采集到數據分析存儲，再到信息反饋的全過程數字化和自動化。該系統將主要由智能電能表、智能互感器、高速通信網絡、信息分析處理中心以及相應的智能檢定、管理系統組成。智能電能表、互感器用以采集數字化計量信息，并將這些信息通過高速通信網絡上傳至信息分析處理中心，信息分析中心對接收的數據進行分析整理，再將之傳送給供電公司相關管理部門和用電客戶，并自動生成電量電費清單、故障處理指令以及各種統計分析報告。

智能電能計量系統實現了從數據采集到數據分析存儲，再到信息反饋的全過程的數字化和自動化，也就為實現智能電網的信息化和智能化提供強有力的數據和智能支撐。它通過安全智能的信息采集和測量技術，為智能電網提供準確實時、翔實可靠的數字化測量數據信息，同時可通過高度信息化的智能電能計量系統，搭建起一個連接用電客戶與供電公司交流的平臺，并從遍布整個電網系統的各個計量節點處獲取計量信息，有助于管理電網中數量眾多的發電廠、變電站、輸電線路和配變臺區，并及時有效地發現和解決電力使用過程中的問題，提升供電公司的服務質量，實現電網安全、高質量地運行。

三、智能電能計量發展變革存在的問題及改進

1. 智能電能計量系統變革存在的問題

1.1 電能計量智能化技術不成熟，缺少使用和維護的經驗

由于操作人員對于電能計量的使用缺少必要的培訓，對于技術的生疏經常會導致電能計量的失準，這其中測量準確度的溫度漂移和在長期運行過程中可靠性比較差的問題，仍需要進一步改進和完善。計量人員的技能素養和管理能力必須得到相應的提高，及時進行操作人員培訓不可或缺，計量人員要能夠輕松勝任智能電能計量系統的操作和維護。

1.2 新型智能計量設備使用全新的檢定技術方法和新的改進標準

相應的全套改進案也要同步進行，智能化電能計量設備的制造標準和功能等都力求設備的完善和統一。此外，如何處理由于智能電網的建設大批更換下來的老舊計量設備，避免資源浪費，也是必須要重視的問題。

2. 智能電能計量系統變革的改進

2.1關口計量的改進

關口計量要實現設備的生命周期全管理，并及時傳遞和反饋監督信息。這一改進有利于實現動態監督管理，從而促進關口計量監督的規范化和系統化。子系統實現關口計量設備的流程化、網絡化和信息化，其主要有流程管理、運行監督、庫存處理、查詢統計等功能。

2.2 注重計量人員培養

培養計量人員是不可或缺的，這就要求對計量人員的培訓、考試以及成績等進行統計和比對，將計量人員的考核結果與年終評比結合起來，以對計量人員做出綜合評估。利用電能計量系統，可以輕松地實現對計量人員的統計，計量人員的各類信息都可以在信息管理中體現出來，這在監督的過程中也有利于對人員的培養。

2.3 質量監管

首先，現場檢校。現場檢校包括電能表和互感器的現場檢校。在實際工作中，對于高中電能計量設備的檢校相當重要，這樣有利于提高電能計量的質量。其次，將信息管理實現標準化。標準設備資產管理用于登記所屬設備的資產，包括各種參數和技術數據及標準化設備的歷史記錄等。最后，監管統計報表。這項監管工作主要是針對電能計量裝備的統計數據、標準清單、流轉登記表、分類賬目等進行的全局管理。當然，這其中還包括很多年度、季度清單，工作流程計劃表等，從而進一步實現信息管理。

2.4 不斷完善標準裝備器

電能計量裝備器是指包括電能表、TA、TV及計量箱等在內的電能計量設備。其審批和考核都要一定的流程，要實現電能計量裝備資產的動態管理，也就是對各種計量器具裝備進行專業的臺賬管理，裝備的編寫、修改、查詢、刪除都要有具體功能體現。

第3篇

關鍵詞 智能電網 繼電保護 數字化 網絡化

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A

隨著市場化改革的推進、氣候變化的加劇，環境監管要求日趨嚴格，可再生能源等分布式發電資源數量不斷增加，智能電網概念應運而生，其目標是利用先進的技術容許綠色可再生能源順利接入電網，提高電力系統的能源轉換和傳輸效率，確保供電質量和更高的可靠性。智能電網通常具有如下特點：自愈和自適應；安全穩定和可靠；兼容性；經濟協調，優質高效；與用戶友好互動。其中自愈和自適應是要求可以實時掌控電網運行狀態，在盡量少的人為干預下實現快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電事故的發生。對繼電保護系統而言，就要求其能夠自動適應一次系統因分布式能源接入而出現的多變的運行方式，更要求繼電保護系統自身出現隱藏故障時也能做到自診斷及自愈，以避免連鎖故障的發生。

1智能電網二次繼保的特征

1.1數字化

與傳統變電站綜合自動化系統相比，智能（數字化）變電站的測量輸入信號和斷路器控制信號都發生了很大變化，主要體現在傳統電磁式的電壓/電流互感器、斷路器被電子式互感器和智能開關所代替。電子式電流互感器大多是采用羅格夫斯基線圈將一次大電流轉換為二次弱電壓的模擬信號，并經過高壓側信號處理變為數字量經光纖通道傳送給合并單元；而電子式電壓互感器，特別是高電壓等級的互感器，大多是采用電容式分壓技術將一次高電壓轉換為二次低電壓的模擬信號，然后基于相同原理，經信號處理后到合并單元。

1.2網絡化

基于合并單元的測量信號數字傳輸和基于智能斷路器控制信號的數字傳輸為變電站的信息共享提供基礎。當然就目前保護配置要求，同一間隔的保護裝置和合并單元采用點對點的直采模式，而不同間隔的保護裝置則可以采用基于SV（Sampled Values）網的網采模式。智能斷路器與保護裝置間既可以采用GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）網絡通信也可以采用點對點通信。相比較基于電纜的傳統變電站通信網絡，智能（數字化）變電站采用光纖通信，并建立了基于數字量傳輸的SV 網和GOOSE 網的變電站過程層網絡，實現了通信平臺的網絡化。

1.3標準化

智能變電站二次系統對自動化技術的要求越來越高，變電站中各種IED 的管理以及設備間的互聯就需要一種通用的通信方式來實現。IEC61850 提出了一種公共的通信標準，通過對設備的一系列規范化，使其通信交換過程處于一種標準化的輸入/輸出中，實現了系統的無縫連接。這種信息標準規范直接克服了來自不同廠家的智能電子設備之間的信息交互問題。結合通信平臺的網絡化技術，統一標準信息的應用也使得智能變電站繼電保護和控制裝置真正能夠達到協同互操作的目的。

1.4廣域化

隨著電力系統調度光纖通信網絡的大規模建設，光纖通信技術被廣泛應用于電力系統廣域通信中。目前，我國高壓系統站間通信基本上采用基于OPGW 或ADSS的光纖通信，并采用SDH 環網制式，已形成以光纖通信為主、結合載波、微波等方式的電力系統通信骨干網絡，而基于光纖通信的WAMS 工程應用也為廣域通信系統的構建提供技術支持。

2 繼電保護發展趨勢

2.1安穩及自動化裝置性能

現行的電網廣域監測系統網絡運用在智能電網中，不僅使整個電網的共享信息的自我保護能力有很大提高，而且使其具備緊急控制功能。因此，智能電網可以利用已建成的網絡，提高敏感性能不強的后備保護的速動性，并使安全的自動設備改變現有的動作設置原則，使其更快速動，降低故障對電網的沖擊。甚至使很多保護的動作時間都變得更高效可靠。安穩及自動化裝置在可靠判斷系統故障后，以最快的速度的按動作設置出口，隔離故障，并避免更大的惡性事故如發電網崩潰等的出現。

2.2網絡化的二次繼保的在線整定

智電變電站的在實現了網絡化、準確化后，實現了智能設備與維護人員的互動能力，具備在線整定功能。對二次繼保而言，網絡準確化的變電站的改變有三個：一個是數據的傳輸，各種的電氣量控制信息從原來的二次電纜改為了光纖電纜及網線通道；二是數據的采集，由于共享數據網的存在，所轄系統的相關設備元件的電氣量二次繼保定值都可在線采集；三是在線整定，對于開放在線整定權限的二次繼保設備可以遠程整定，如調度可以遠程報退線路的軟壓板，系統運行方式改變時可以遠程修改定值。

3 總結

智能電網的建設是電力系統的一次重要變革，是電網未來的發展方向。對于智能電網系統而言，繼電保護裝置就像是促使其正常工作的保障。不及能夠及時發現其中存在的問題，解決產生的故障；還能夠通過裝置迅速的對電力系統元件中產生故障進行及時的反映，以實現電力系統發生的各種故障的迅速與正確的隔離，以實現大面積地區停電事故的避免，確保電力系統安全和穩定運行。

參考文獻

[1] 梁國艷.智能電網繼電保護技術發展的探討[J].大眾用電，2011（05）.