智能微电网核心技术

AAM
输电 GIS
阻塞管理
设计/ 建设
基于条件维护
资产利用
记录
控制系统模型
混合系统 - 认识 - 结构 - 调谐 控制设计 - 性能评价 - 振荡 - 运行条件 预测 - 需求 - 质量，…… - 运行条件
现象 模型 - 物理，化学，… - 数学
数据驱动模型 - 识别 - 参数估计 - 数据
计算 智能化 - 专业技术和数据 - 适应性
止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。
智能发电子系统
同步相量测量技术 实时动态曲线监视 扰动识别与事故后分析 计及PMU信息的状态估计 低频振荡检测、可视化 及广域阻尼控制技术
机组、负荷与线路参数识别 电压不稳定辨识 机组次同步振荡辨识 系统在线稳定评估与控制 基于广域信息的保护 技术
广域同步相量测量技术
智能电网的功能
特征
激励/包括电力用户
传统电网
电价不透明，缺少实时定价，选择很少 中央发电占优，少量分布式发电, 储能或可再 生能源 有限的趸售市场，未很好的集成
智能电网
充分的电价信息，实时定价，有许多方案和电价可 供选择 大量“即插即用”的分布式电源补助中央发电（节 能、环保） 成熟、健壮、很好集成的趸售市场 电能质量需保证，有各种各样的质量/价格方案可 供选择 电网的智能化同资产管理软件深度集成 防止断电，减少影响 具有快速恢复能力
前置机
厂站PMUs 远方主站
互联网关
分析/维护/ 图形工作站
本地主站
查询终端
远方主站
查询终端
前置服务器
互联网关
互联网关
前置服务器
PMU
PMU
通信数据流
PMU PMU
智能微电网的核心技术
3. 量测技术
量测技术是智能微电网重要的核心技术，先进的参数量测技术能获得数据并将其转换成数据信息，
量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持，包括功率因数、电能质量、相位关系、 设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能 消费和预测等数据，以供智能微电网的各个方面使用。 量测技术还包括评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防
燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。 它们接在用户侧， 具有成本低、电压低以及污染小等特点。
容量小于20MW;电压等级小于35KV;支持分布式电源接入。
微电网结构示意图
智能微电网
智能微电网能实现从分布式微电网、发电设备群、到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的 双向流动，从而实现控制过程的数字化、智能化、快速化。
就地保护 稳控
多功能二次装置(测控,PMU,电能质 量分析,故障录波,计量) 合并单元 新型故障测距 二次设备舱
智能终端 在线监测IED
就地保护
多功能二次装置(测控,PMU,电能质 量分析,故障录波,计量) 合并单元 计费 计量 辅控 子机
开关设备
互感器
变压器
互感器
2017/10/10
41
智能变压器
智能变电站
2017/10/10
40
智能变电站系统示意图
广域保护 主站 主站
(保信，PMU，计量， 在线监测，辅助）
时钟源
站域保护
广域保护子机
集中式测控
站控层
远动 （保信，PMU子站， 计量，在线监测）
一体化监控
故录及网络分析仪
总线
SV GOOSE MMS 对时
就地层
二次设备舱
智能终端 在线监测IED
微电网的组成
微电网是一种由分布式电源组成的独立系统，由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷 和监控、保护等装置组成的小型发配电系统。它一般通过联络线与大系统相连，由于供电与需求的不平 衡关系，微电网可选择与主网之间互供或者独立运行。
微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、
温度、局放复 合监测探头 一体式 温度监测探头 母排、开关类 测温 温度、局放复 合监测探头
云台式 一体化摄像机i 局放监测探头 场景监视、设备 外观、表计遥视
云台式 监控型红外仪
网 无线
络
套管类、导线 接头类测温
无线通讯管理机j
户外网络交换机
一体化摄像机
网
一体式 局放监测探头
络
线
无线网络 无线通讯管理机 i
所有数据获取、保护和控制都需 要这样的通信系统的支持。
综合监控平台
线路信息系统 图表、曲线、数据、视频 用户管理、参数配置 WEB信息查询
DLR动态提高输送容量系统 导线温度模型(CTM) 气候模型（WM) 确定最大输送容量 短时容量预测
3G 短信 GPRS/CDMA Zigbee 以太网 现场总线
风速、风向
故障定位
电量计
气温、湿度
导线覆冰 张力
导线温度 雷击闪络 视频图像
线路监测信息：广域、全景、实时、准确可靠
WEB 服务器 高级应用 服务器 实时 服务器
I区
历史数据 服务器
网络安全 隔离装置 III区
WEB服务器
历史数据服务器 +磁盘阵列
高级应用 服务器
实时数据服务器 网络打印机
GPS卫星 通信前置服务器 通信网 主站互联服务器 通信网 调度监视 工作站 在线分析 工作站 离线分析 工作站
专家系统 绝缘子状态评估 导线覆冰预警 导线舞动预警
通讯管理
无线网络 有线网络 远程通讯
导线安装单元采用无线网络 现场无线维护、诊断
通讯管理机及分布式监控终端 软件可实现远程升级
通讯解决方案：可靠、灵活、功能强大
导线舞动 倾角 线路电流 电池保护 太阳能电板 最大功率点跟踪
分布式监控终端
光伏电源管理 视频监控 导线监测 力学参数监测 杆塔监测 绝缘子监测 微气象监测 气压、雨量 杆塔倾斜 泄漏电流 日照辐射 分布电压
优化预测，动态匹配，数据融合，沙堆理论，蝴蝶效应，量子纠缠等理论。
智能微电网的技术结构
分时电价 （送到用户） ISO 用户户内网HAN
EMS 可视化 高级配电运行
•变电站自动化 •高级保护 •高级输电网元件 高级的输电运行
高级计量体系
AMI
计量数据管理系 统 •需求响应 •负荷控制 •远程开合
ADO
状态转换控制
正常运行控制 预 防 控 制 安全正常状态 扰动
扰动
待恢复状态
恢复控制
不安全正常状态
校 正 控 制 扰动
紧急控制
紧急状态
电力系统的四种运行状态
智能微电网模拟系统图
智能微电网的核心技术
2. 通信与计算机技术 通信技术建立高速、双向、 实时、集成的通信系统是实现智
能微电网的基础，智能微电网的
微电网的组成
智能微电网示意图
智能微电网示意图
智能微电网示意图
Part 3
智能微电网核心技术
智能微电网的核心技术
1. 控制技术
控制技术是指智能微电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供
电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理 整个电网的有功和无功。 控制技术中的分析和诊断功能包括专家系统，包括支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应 用软件。采取自动的控制和执行的行动在秒级水平上，从而提高电网的可靠性和自愈性。控制技术涉及
提供发电/储能
使市场化成为可能
满足电能质量需要 优化 自愈 抵御攻击
关注停运，不关心电能质量 很少计及资产管理 扰动发生时保护资产（保护跳闸） 对恐怖袭击和自然灾害脆弱
微电网的定义
微电网（Micro-Grid）也称为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的 系统单元。微电网是一种由分布式电源组成的独立系统，一般通过联络线与大系统相连，由于供电与需求的不平衡 关系，微电网可选择与主网之间互供或者独立运行 微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微 电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静 态开关关联至常规电网。 开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种 能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。
电压、电流
S5 S6 S1
S7
S9 S10 S2 S11
局部放电 电压、电流 顶层油温
气体继电器
C S12 S13 OLTC S3 S4
油中溶解气体 油中水分
系统网络
底层油温
智能 组件
S8
S14
铁芯接地电流 局部放电 有载调压 冷却系统
注： 1. S1、S2顶层油温，S3、S4底层油温 2. S5、S6、S9、S10电压、电流 3. S7、S8局部放电 4. S11气体继电器 5. S12油中溶解气体
¼
工业化
自动化
信息化
智能化
¼
现代社会发展 的技术特征
智能电网的组成
智能电网由很多部分组成，可分为：智能变电站，智能配电网，智能电能表，智能交互终端，智能调度，智能 家电，智能用电楼宇，智能城市用电网，智能发电系统，新型储能系统。 它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制 方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其 主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的 接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
6. 7. 8. 9.
S13油中水分 S14铁芯接地电流 C冷却系统 OLTC有载调压系统
浙江首座智能变电站投入运行
2014年12月18日18时59分，随着2号主变10千伏Ⅱ段开关热备改运行试验的完成，110千伏胜 利变电站投运工作圆满结束，该变电站属平阳地区首座智能变电站，其投运为当地智能电网建设 完美开篇。 浙江平阳胜利变电站为新型智能化变电站，采用智能终端通过光纤替代传统电缆，不仅大大 降低铜材损耗，更能实现全站采集数字化、信息共享化、顺序控制、状态检修、智能告警、设备 状态可视化等智能一体化信息平台。一期工程投运2台主变，容量均为5万千伏安。
箱变状态信号: 开关量、温度、局放 等
单机组综合信息采集 无线或光纤 区域数据中心
发电机温度 机舱温度、振动 风信号
叶片覆冰、变形、各 类机械件裂、损声发 射
智能微电网的核心技术
4. 智能设备技术
包括智能变电站，智能配电网，智能电能表，智能交互终端，智能调度，智能家电，智能用电楼宇，
智能城市用电网，智能发电系统，新型储能系统，
高级配电自动化 高级保护与控制 配电快速仿真与模拟DFSM 自动读表AMR （按小时读表， 远方编程，电能 计量，电能质量 监视，负荷调查， 停运捡出）
ATO
输电系统仿真与 模拟
配电
输电
输电SCADA， WAMS
AAM
DER运行 AC/DC微网运行 新型电力电子装置 配电 SCADA 配电 GIS •（带有高级传感 器的）运行管理系 统 • 停运管理系统 规划
智能微电网的核心技术
目录
1
历 程
3
智能微电网技术
2
智能微电网
Part 1
历 程
个人简介
1988--1997
企业电工/学校电工电子 专业教师
1998--2007
计算机硬件/网络/编程专 业教师(首席技师)
2008--2012
太阳能光伏发电/风力发 电等专业教师(名师)
2013--?
电力控制/智能微电网/创 新创业专业教师
变压器、GIS、CT、PT类 监测放电 温度监测探头
无
Internet
场景监视、设备外 观、表计遥视 j
监控中心
便携式巡检仪 状态预警、信息发布
某智能微电网的的监测系统
某风电场监测
振动信号
定子、转子电压、电流动态同步信号 振动信号 配网设备、线路、变电站局放、 温度、外观等
综合智能 监控系统
覆冰、腐蚀、外 观、场景 图像
Part 2
智能微电网
智能微电网
新能源
智能电网
微电网
智能电网的定义
智能电网是以物理电网为基础将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技
术与物理电网高度集成而形成的新型电网
1 硬件基础：电网和建立在集成的、高速双向通信网络。 2 软件基础：智能的控制技术，是指诊断电网状态，防止供电中断，改善电能质量扰动的装置和算法。
新能源
智能电网
微电网
系统架构
Hale Waihona Puke Baidu
15Kw
5Kw
15Kw
75#
74#
72#
73#
a
b
c
d
智能微电网的特点
多样性——电能供应的种类和构成数量类别
局部性——电网的容量及覆盖范畴相对性
安全性——特/超高压电网的分类和综合安全裕度 脆弱性——定位引起电网不正常运营的潜在因素 充裕度——保障电网安全运行的动态响应能力 转移性——不确定因素引起的连锁因果效应和关联关系 可靠性——判断电网正常运行的期望值和风险控制 经济性——电网每个环节的经济分析 可控性——将电网置于安全，经济运营中的能力 后效性——总结评估发生的运营演化过程