智能电网及其关键技术综述

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论与例流 文案交
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孙 亚 贤 （ 津 市 市政 公 路 管理 局 计 量 中心站 ） 天
１智 能 电 网的 特 征 及 发 展 现 状
１１智能 电网 的 内涵 和特征 ．
系 统 中隔 离 出去 ． 自动 进 行必 要 的事 故 控 制 和恢 并 复 控制 。 保证 用 户 供 电 的连 续 性 ． 防止 大 面 积停 电．
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 ２３先进 的 电网设 备技术 ．
定 要 注 意实 效 ， 实 际情况 和 需要 出发 ， 计划 、 从 有 有
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 。 ２２１智能 仪表 ． ．
电 管理 、 场 运 营 、 业 资 源计 划 等 系统 统 一 集 合 市 企 在智 能 电 网大平 台上 ． 此基 础 上实 现 各 种业 务 的 在
的发 生
目前 对 于智 能 电 网 尚未 有 统 一 的定 义 ． 一 致 但
２互动 的电 网。 ） 与传 统 的“ 向电 网” 比 ， 单 相 智能
认 为智 能 电网是 一个 中长期 的 目标 和愿 景 ｆｉ ｏ ｖｓ ｎｏ ｉ
文献 『３ ｌ １主要 强 调 了突 出 自愈 功 能 的智 能 电 １一 ５ 网 ， 献 『６ １ ｌ 出 了智 能 配 电 网 的 定 义 。 为 文 ｌ— ７ 提 认 研 究 重 点 关 注 的应 为 配 电 网 ； 献『８ ０ 阐述 了 文 ｌ —２ １
２２ ．． 域测 量系 统（ ＭＳ ２广 ＷＡ １
广 域测 量 系统是 由基 于全 球 定位 系 统 ｆＰ ） Ｇ Ｓ￣
同步相 量测 量 装 置 Ｐ ＭＵ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 ＷＡ ＭＳ基础 上结 合先 进 的控 制 理
震 荡 和级 联事 件 ． 行 风险 评估 并 且采 取 预 防 和校 进
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 ． 速 把 电网 中有 问题 的元 件 从 迅
４优质 的电 网。新 型 的智 能 电网可提 供满 足 不 １
《 资源节约与环保》 ０ １年第五期 ２１
２． ． ３电网设备 的在线监 测 ２
化 ， 多地从 市 场 、 更 安全 、 能质量 和 环 境 等方 面 出 电 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 、 全 、 保 、 活 和 互 动 安 环 灵
息制 定 自己 的 电力使 用 的方 案 ． 助 于平 衡供 求 关 有
种 将信 息 与通 信 、 制技 术 集成 到 电力 系统 所有 控
相 关 环节 ． 盖从 需 求侧 到 发 电侧 以及 电力 市 场 的 覆
全 面智 能 电力 网络 但 也有 能 源专 家 认 为 “ 动 电 互 网” 更能 体现 下一 代 电网的特 征
量 监测 主要 通 过 监测 电网设 备 的 电流 、 电压 、 角 、 相 功率 、 功率 因数 等 运 行 状 态 量 ； 电气 量 监 ｉ 则 包 非 贝 ０
括监 测 电气 设 备 中 的介 质 的压 力 、 流量 、 体 成 分 、 气
《 源 节 约 与 环 保》 ０ 资 ２１ １年第 五 期
１自愈 的电 网ｆ 括对 事故 的预 测与决 策１ 通过 １ 包 。
系 ． 保 系统 的可靠 性 确 ３安全 的电 网。智 能 电网 的安全 策 略包 含应 付 １
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
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电网将 实 现需 求侧 响应功 能 ． 励用 户 参 与 电力 系 鼓 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 Байду номын сангаас 统 ．可实 时通 知 用 户 其 电力 消 费 的成 本 、 时 电价 、 实 电网 目前 的状 况 、 计划 停 电信息 以及 其 他一 些 服务 的 信息 ． 而 用户 也 可 以根 据 这些 信 从
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同用 户需 求 的优 质 电能 ． 且 能对 电能 质量 进 行 分 并
级 和价 格联 动
方 的用 户互 动 系 统 ． 大 力 发展 可 再 生能 源 发 电 的 并
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 。
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 、 高 压 直 流 输 电和 灵 活交 特
控 制 系统 ．以及新 一 代 的基 于 Ｐ ＭＵ 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
平台。
２２先进 的传 感 与测量技 术 ．
７兼 容 的 电网 。智 能 电网打 破 了传统 单一 的远 １ 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
制 的灵 活性 。 在这 方 面直流 输 电技 术 和 Ｆ Ｃ Ｓ技术 ＡＴ
应 予 以重视
３在发 展 优 良 的一次 系 统 同时 ． 力 加 强新 技 ） 大
术在 二 次保护 和控 制 系统 中的综合 与集 成应 用 特
别 是 ＷＡ ＭＳ技 术 和在 此 基 础 上 发展 的广 域保 护 和
流输 电ｆＡ Ｔ ） 术 ． 电系 统 中基 于 Ｖ Ｃ的 中压 Ｆ Ｃ Ｓ技 配 Ｓ
新 予 以重视 同 时为 了最 有效 地 利用 资 源 ． 些 围 这
家关 注 的 重点 是 停 电 时 问最 小 化 和 市 场 效益 最 大
速 分析 系统 状 态 ． 别其 安全 性 。在存 在 风 险 的情 鉴 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 ． 止 级 联 跳 闸 制 和 缩小 停 电范 围 ． 可从 集 中监 视 控 制发 展 到 分 布 还 协 调控 制 作 为 自愈 电 网计 划 的 一部 分 ． ＭＳ及 ＷＡ 其 应用 已成 为 电网安全 控制 的研究 热点
术。 ２１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 ， 有 高速 、 成 、 容 、 具 集 兼 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 、 制 中心 、 护 系统 和 控 保 需 求响应 系统 提供 一个 安全 的 “ 即插 即用 ”的网 络
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 ． 保 电网系 统稳定 确
韩 国把 智 能 电 网 的重 点 定 为 电力 产 业 供 求 双
该技术 包括 电气 量 以及 非 电气 量的监 测 电气
步 骤 、 重点 地予 以实施 。 应先试 点再 推广 。 有 且 ２应 当优 先 发 展 坚 强 的输 电 网架 ． 成 良好 的 １ 形
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次 系统 ． 注意加 强 一 次 系统 运行 可 靠性 和操作 控
先 进 的电 网一 次设 备是 智能 电 网实现 的物理 基
础。以下 ４ 方面的电网设备技术发展值得关注 ： 个 再生 能 源发 电和运 行技 术 ： 电力 电子 技 术 ： 大 容 量储 能技 术 ： 导技 术 超
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温度 等 采 用先进 的传 感器 通过 对 以上各 状态 量 的
监 视 ． 完 成 电 网设 备 的在 线 诊 断 ． 可 为实 施 电 网设
５Ｓ ５圈
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毅 中需 要特 别注 意 以下几 点 ：
１智 能 电 网是 一 个 长远 目标 ． １ 建设 智 能 电 网一
自由买卖 以及公 平竞 争
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 、 进 的传 感 和测 量技 术 、 先 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
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。 １ 以输配 电网为物 理实 体 ， 以集
成 、 速 、 向 的通 信 网络 信 息 系 统 为 平 台的 智 能 高 双
电 网 ， 电力 系 统 的监 视 、 制 、 将 控 维护 、 能量 调度 、 配
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 ． 体 优化 调 整 电网资 产 的 整 管理 和运行 ． 现最低 的运 行维 护成 本及投 资 实 ６市场 化 的 电网 智 能 电 网通过 市场 上供 给 和 １ 需 求 的互 动 ． 形 成更 为 紧密 与高 效 的 市场 行 为模 将 式 ：通 过 有 效 的市 场 设 计 可 以提 高 电 力 系统 的 规 划 、 行 和 可 靠 性 管 理 水 平 ， 而 促 进 电力 市 场 的 运 从
论 和 智 能 技 术 开 发 的 广域 保 护 和控 制 系统 可 以快
欧美 等发 达 国家 的高科 技 产 业发 达 ． 负荷 增 长
相 对 较 小 ． 电 网架 构变 化 较 小 ， 输 电力 工 业 已步 人
成熟 期 ， 过去 一 段 时 间 内电力 投 资相 对 较少 但 在
近年 的 大停 电事 故 使 政 府 对 电 网安 全 可 靠 运 行 重
实 时采 集 电力 系 统 的动 态信 息 ． 时 发现 并 快速 诊 及 断 可能 存 在 的隐 患 ． 预测 故 障及 其 可 能引 发 的 系统
力 企 业 与政 府之 间 的密 切 沟通 ． 且 在 电网规 划 中 并 强调 安 全风 险 ． 强 电 网运行 安 全 和 网络 安全 等 手 加 段 ． 高智 能 电 网抵 御风 险 的能力 。 提
交 互 与集成
１２各 国 智能 电网发展 现 状 ，
智 能 电 网 中 的智 能仪 表（ｍａｔ ｔｒ 用 先进 Ｓ ｒ Ｍｅ ） ｅ采
测 量 架构 （ ＭＩ Ａ ） 新技 术 ． 除测 量 功 能 以外 ． 可 提供 还 实 时 电价 、 求状 态 等更 详 尽 的用 电信息 。ＡＭＩ 供 也
引 领 着 未 来 的 自动抄 表 技 术 和 智 能 住 宅 技 术 的发
展。
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 ． 国都 结 合本 国的 各 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