智能电网技术

网模 型 的 改进 ，如 集 中 式的 发 电模 型 以及 受 配 电 网络和 有
源 电 力用 户 影 响 的 负荷 模 型 ） 。
的 通 信 网上 去 ， 是 做 出快 速 预 测 和 响 应 的 关 键 。 快 速 仿 真与 模拟 （ ｆ ａ ｓ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ，Ｆ Ｓ Ｍ） 是Ａ Ｄ Ｏ 的
以满 足 用 户 的 各 种 需 求 ；
（ ４ ） 大 量可 再 生能 源接 入和 分 布 式储 能 ：为 各种 分布 式
发 电提供 “ 即插即方 便 的 接 入 和 退 出 ， 补 充 集 中式 发 电 ，通 过 微 电网 技 术 和 电 能
（ ３ ）ＡＴ Ｏ 使 用 ＡＤＯ 信 息 改善 输 电系 统 运 行 和 管理
输 电 阻塞 ，使 用 ＡＭ Ｉ 让 用 户 能 够 访 问市 场 ；
用 电力 电子 、 信 息 、 分 布 式 计 算 与 仿 真 方 面 的 新 技 术 ； 同 时 ，ＡＤＡ 可 为 用 户 提 供 新 的 服 务 。
值 得 一 提 的 是 ， 由 于
知 识 讲 座
Ｌ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ
《 电力电子》 ２ ０ １ ０年 １ 期
３ 智能电网与传统 电网的主要 区别
智 能 电 网 与 传 统 电 网 的 主 要 区 别 主 要 体 现 在 用 户 互 动 、 发 电 和 储 能 、市 场 化 和 自愈 性 等 方 面 ， 详 见 表 １ 。
施 ，保 持 电网 的稳 定运 行 ，避 免大 面 积 停 电等 灾 难性 事 故
和 应 用 集 成 的 解 决 方 案 ，其 技 术 组 成 和 功 能 主 要 包 括 ：
（ １ ） 智 能 电表 ： 可 以 定 时 或 即时 取 得 用 户 带 有 时标 的分 时段 的 （ 如１ ５ ｍｉ ｎ，ｌ ｈ等） 或 实 时（ 或准 实时） 的多种 计量
（ ５ ） 成 熟 、强 壮 的 电力 市 场 ：开 放 式 电 网和 成 熟 的 电 力市 场 为 所 有 的 市 场 参 与 者 提供 透 明 、 公 平 的 竞 争 机 会 ， 通 过 市 场 的调 节 作 用 将 电力 系 统 的 运 行 需 求 （ 调 压 、调 频 、 稳 定 性 ）与 用 户 的 需 求 （ 廉 价 、 可 靠 、 清 洁 ） 紧
的 发生 ，将 受事 故 影 响 的负荷 损 失 降 低 到最 小 程 度 ，并在 故 障 元件 恢 复 后 自主地 将 系 统 快速 恢 复 到 故 障前 的 状 态 。 （ ２ ） 用 户互 动性 ：智能 电网应 通过 各 种通 信 手段 向用 户
发布 实 时 电价信 息 ，向用 户提 供 多种 可供 选 择 的 供 电方 案 和控 制手 段 ， 以实 现 需 求 侧 响应 （ Ｄｅ ｍａ ｎ ｄ Ｒｅ Ｓ Ｐ Ｏ ｎ ｓ ｅ， Ｄ Ｒ） ，达 到 电 网 和 用 户 的 双 赢 。 （ ３ ） 满 足 ２１世 纪需 求 的 电 能质 量 ：通 过 先 进 的 电力 电
上述主要功能相互联系，致使 Ｄ Ｆ Ｓ Ｍ 变得很复杂。例
如 ， 电网 的任 一 重 构要 求 一个 新 的 继 电保 护 配合 和新 的 电 压 调 节 方 案 ，还 包 含 恢 复 供 电功 能 。ＤＦＳＭ 通 过 分 布 式
的智 能 网络代 理 （ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ｓ ，Ｉ ＮＡ ） 来 实现 跨 地 理 边界 和 组 织边 界 的 智 能控 制 ，从 而实 现 系 统 的 自愈
（ ６）Ａ Ｃ ／Ｄ Ｃ 微 网运行 ； （ ７）运 行 管 理 系 统 （ 带有 高级传 感器） 。
ＡＤＯ 主要的功能是使 系统 可 自愈。为 了实现 自愈 ，
电 网应 具有 灵 活 的 可重 构 的配 电 网络拓 扑和 实 时监 视 、分
５ 智能电网的技术框架
智 能 电 网主 要 由 ４部 分 组 成 【 ］ ：
Ａ Ｄ Ｏ １
４ 智能电网的核心内涵
迄 今为 止 ，智能 电网 还没 有 一个 被 大 家 公认 的完 整 的
定 义 ，智 能 电 网涵 盖 面 很 宽 ，也 很 难 用 一 个 概 念 来 归 纳 。
（ ３ ） 高 级 输 电运 行 （ Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ Ｏ ｎ Ｏｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ＡＴ Ｏ） （ ４ ） 高 级 资 产管 理 （ Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ａｓ ｓ ｅ ｔ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，
６ 实现智能电网的顺序 ［ ６ ］
如 前 所 述 ，智 能 电网 的 ４个部 分 之 间是 密 切 相 关 的 ，
表 现在 ：
功能。这些智 能网络代理 ，能收集和交流 系统信息并对
（ 诸如 继 电保 护操 作 这 样 的 ） 局 部控 制 做 出决 策 ，同 时根 据
整个系统要求协调这 些决策 。 ＡＤＯ 中的高级 配 电 自动 化 （ ＡＤＡ） 是智 能 电网实 现 自愈 的基 础 。与 传 统 配 电 自动 化 相 比 ，ＡＤＡ 是 革 命 性 的 。 因
密 地 联 系 在 一 起 ， 消 除 输 电 阻塞 ；
（ Ｉ） 高 级 配 电 自 动 化 ； （ ２） 高 级 保 护 与 控 制 ；
（ ３） 配 电 快 速 仿 真 与 模 拟 ；
（ ４）新 型 电力 电子 装 置 ；
（ ５）Ｄ Ｅ Ｒ运行 ；
（ ６ ） 优 化 资 产 管 理 ，提 供 电 网运 行 效 率 ：通 过 对 电 网 资产 的 运行 状 态 进行 在 线 监 测和 潮 流控 制 ，提 高 设备 利用 率 ，实 现 重 要 设 备 的 故 障 预 警 和 状 态 检 修 ， 减 小 网 损 ， 提 供 电网的运行 效率 。
析 系统 目前状 态 的 能力 。后 者 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 。 而
《 电力 电子 》 ２ ０ １ ０年 １ 期
在 系统 中安 放 大量 的监 视 传 感器 并把 它们 连 接 到 一个 安 全
核 心 软 件 ， 其 中 包 括 风 险评 估 、 自愈 控 制 与 优 化 等 高 级 软 件 系 统 ，为 智 能 电 网提 供 数 学 支 持 和 预 测 能 力 ， 以期 达 到 改 善 电 网 的 稳 定 性 、 安 全 性 、可 靠 性 和 运 行 效率 的
５ ． ４ 高级 资产 管理 Ａ Ａ Ｍ
联 系 ，使 用 户 能 够 支 持 电 网的 运 行 。ＡＭ Ｉ 包 含 许 多技 术
（ １ ） 自愈性 ：智 能 电网应 能够 对 电 网的脆 弱性 的安 全 性 进 行 实时 评 估 ， 当系 统受 到 严 重级 联 故 障 、 自然 灾 害 甚 至 恐 怖 袭 击 时 ， 能 自主 地 采取 切 机 切 负 荷 和 主 动 解 列 等 措
Ａ Ａ Ｍ １
但 是 各 国在 结合 本 国 国情 发 展 智 能 电 网时 已 经形 成 了很 多
共识 。总 的来说 ，智 能电网的核心 内涵包含 以下几 个方
面［ 】 ：
５ １ 高级 量测 体 系 Ａ Ｍ ｌ ＡＭＩ 主 要 功 能 是 授 权 给 用户 ，使 系统 同 负荷 建 立 起
（ １ ）ＡＭＩ 同用户建立通信联系 ，提供 带时标 的系统
信 息 ；
（ ２）ＡＤＯ 使 用 ＡＭ Ｉ 的 通信 收 集 配 电信 息 ，改 善 配
电运 行 ；
为 ＡＤＡ 是 用 于 电力 交 换 系统 的 （ 由于 分 布 式 电源 上 网 运
行 ，而 使 配 电 网支 路 上 的 潮 流 可 能 是双 向 的 ） ，其 中将 使
值 ， 如 用 电 量 、 功 率 、 电 压 、 电 流 和 其 他 信 息 ，事 实
上 已成 为 电 网 的 传 感 器 。
（ ２）通 信 网 络 ：采 取 固 定 的 双 向 通 信 网 络 ， 能 把
表 计信 息 （ 包括 故 障报警 和装 置干 扰报警 ） 接近 于实 时地从 电 表 传 到 数 据 中心 ，是 全 部 高 级 应 用 的基 础 。
５ ３ 高级 输 电运行 Ａ Ｔ Ｏ ＡＴＯ 强 调 阻塞 管 理 和 降 低 大规 模 停 运 的 风 险 ，ＡＴＯ
（ ４ ）ＡＡＭ 使 用 Ａ ＭＩ 、ＡＤＯ 和 ＡＴ Ｏ 的信 息与 控 制 ，
改善运 行效率和 资产使用 。 可 见 各 个 部 分 的 实 现 顺 序 是 有 价 值 。 因 此 ，北 美 把 ＡＭＩ 视 为是 实 现智 能 电网 的 第一 步 ，如 图 １和 图 ２所 示 。
（ １ ） 高级量测体系 （ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，
ＡＭ Ｉ ） （ ２ ） 高级 配 电运 行 （ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，
（ ３ ）计 量 数 据 管 理 系 统 （ Ｍ ＤＭ Ｓ ） ：这 是 一 个 带 有 分 析 工具 的数 据 库 ，通 过 与 ＡＭＩ自动 数据 收 集 系 统 的 配合 使 用 ，处 理 和 储 存 电 表 的 计 量 值 。 （ ４）用 户 室 内 网（ ＨＡＮ） ：通 过 网 关 或 用 户 入 口把 智 能 电表 和用 户 户 内可 控 的 电器 或装 置（ 如可 编程 的温控 器） 连
目的 。配 电快 速仿 真 与模 拟（ ＤＦ Ｓ Ｍ） 需要 支持 ４个 主要 的 自
愈功 能 ：