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重庆邮电大学
第十四章
物联网应用案例-智能电网
魏旻
Contents
01.智能电网概述 02.智能电网体系架构 03.智能电网典型案例：核心网络 04.智能电网典型案例：智能电表 05.智能电网典型案例：家庭网络
本章学习要点
1. 什么是智能电网？ 2. 智能电网体系架构如何？ 3. 智能电网中的输电配电是怎样的？ 4. 智能电网在家庭中有哪些应用？
的描述，三方基观点相近，建设经济、环保、安全、高效的新型电网，是中美欧发展智能
电网的共同追求。
以特高压电网为骨干网架、各级电网协调
中国国
发展的坚强网架为基础，以通信信息平台 为支撑，具有信息化、自动化、互动化特
家电网
征，包含电力系统的发电、输电、变电、
公司
配电、用电和调度六大环节，涵盖所有电 压等级，实现“电力流、信息流、业务流
实现实时和非实时信息的 高度集成、共享与利用，
为运行管理展示全面、完整 和精细的电网运营状态图， 同时能够提供相应的辅助决 策支持、控制实施方案和应 对预案。
信息技术、传感器技术、 通信、信息和现代管理 自动控制技术与电网基础 技术的综合运用，将大 设施有机融合，可获取电 大提高电力设备使用效率，
网的全景信息，及时发现、 降低电能损耗，使电网运 预见可能发生的故障。故障 行更加经济和高效。 发生时，可以快速隔离故障， 实现自我恢复，从而避免大 面积停电的发生。
物联网应用案例-智能电网
智能电网的定义
智能电网概述
目前国际范围尚未形成统一的智能电网定义。国际组织和一些国家性组织从智能电网采用 的主要技术和具有的主要特性的角度对其进行了描述
欧盟智能 可以智能化地集成所有接于 美国强调了数字化技术在智能电网中的重电要工网作作特用组别，认为其 保 经现中 证 济代的 电 性数用 力 和字户 供 安化的 应 全技行 的 性术为 可 。和和 持新行 续动 性能， 、源技术的结
广域测 量系统
企业总线
配电调度计划
调度管理
资产管理
需求 响应
量测数据 管理系统
企业总线
ISO/RTO参与者
RTO SCADA
英特网/ 电子商务
市场服务接口 设备控制系统
规模发电
发电机
输电SCADA
计量系统 配电SCADA
广域网
变电所 局域网
数据收 集器
变电站 控制器
现场网络 现场设备
公共服务机构 用户信息 系统 计费系统
英特网/ 电子商务
服务机构
第三方供应方
零售能源 供应商
用户信息 系统
家庭/建筑 管理者
计费系统
聚合器 其他部件
能源服务 接口
计量单位
电动车辆
分布式发 电
楼宇网络
电力储能
领域网关 参与方 跨领域通信路径
信息网络 领域 通信路径
变电站 设备
电力储存
输电
分布式 发电
配电
用户设备
电气设备
用户能量 管理系统
自动调温 器
用户
智能电网体系架构
智能电网的主要技术要求
具有坚强的电网基础体系和技 术支撑体系能够抵御各类外部干
扰和攻击，能够适应大规模清洁能 源和可再生能源的接入，电网的坚 强性得到巩固和提升。
柔性交/直流输电、网 厂协调、智能调度、电 力储能、配电自动化等 技术的广泛应用，使电
网运行控制更加灵活、经 济，并能适应大量分布式 电源、微电网及电动汽车 充放电设施的接入。
建立双向互动的服务模 式，用户可以实时了解供
电能力、电能质量、电价 状况和停电信息，合理安 排电器使用；电力企业可 以获取用户的详细用电信 息，为其提供更多的增值 服务。
物联网应用案例-智能电网
智能电网背景
智能电网概述
传统能源日益短缺和环境污染日趋严重等问题使得世界各国纷纷大力发展 环境友好的新能源，以减少对传统能源的依赖性，减少因能源需求对环境的污 染，确保社会和经济的可持续发展。风能及太阳能是公认的可规模化开发和利 用的一类新能源。然而，由于以风能及太阳能为代表的新能源具有随机性和间 歇性特征，大量新能源电力集中或分布接入电网，必然会对传统电力系统的安 全性及可靠性产生各种不利影响。传统电力系统结构仅适用于接入具有可控且 集中发电特征的电源，并经过输电及配电环节将电力从电源端输送到终端负荷 用户。大量新能源电力集中或分布接入电网后，其具有的随机性和间歇性特征 导致新能源电力的不可控性及波动性，从而使得传统电力系统无法适应大量新 能源接入的需求。电网只有具有智能化后，才能满足大量新能源集中或分布式 接入的需要，并确保系统的安全性及可靠性需求。由此提出了从传统电网转变 为智能电网的需求。
合是智能电网发展的动力，也是带动新型产业发展、增加就业的机遇，而这正是美国发展
智能电网的驱动力之一；欧洲主要强调了对Prosumer的服务和管理，原因在于欧洲分布式 智能能源电和网电利动用汽数字车化发技展术迅改速进，配电网面临巨大的压力和挑战，这是欧洲发展智能电网的最主
电要力驱系动统力的之可一靠性。、中安国全由性于和电力工业美仍国处能在快速发展时期，国家电网公司强调在增强电网智 能化水平的同时，运需行要效建率设坚强的源输电部网，并强调各级电网协调发展。关于智能电网性能
”的高度一体化融合，具有坚强可靠、经
济高效、清洁环保、透明开放和友好互动
内涵的现代电网。
物联网应用案例-智能电网
常用术语
1. 核心电网：包含由发电到配电的网络。包括初 级和次级变电站。
2. 邻居区域网络 (NAN)：是指变电站到家庭之间 的网络。它包括集中器和智能电表。
3. 家庭网络(HAN)：家庭网络包括智能家电，家庭 能源控制器（HEC）等。
物联网应用案例-智能电网
01
智能电网概述
传统能源日渐短缺和环境污染问题日益严重是人类社会持 续发展所面临的最大挑战。各种低碳技术的大规模应用主 要集中在可再生能源发电和终端用户方面，使传统电网的 发电侧和用户侧特性发生了重大改变，并给输、配电网的 发展和安全运行带来了新的挑战。在这样的发展背景下， 智能电网的概念应运而生，并在全球范围内得到广泛认同 ，成为世界电力工业的共同发展趋势。
物联网应用案例-智能电网
02
智能电网体系架构
智能电网体系架构
电网智能化的基础是信息交互，借用美国标准技术委员会(NIST)智能电网 工作组发布的智能电网信息交互模型，描述如下
市场 零售商聚合物Fra bibliotek能源市场交易所
RTO/ISO调度计划 能量管 理系统
企业总线
运营 输电调度计划 能能量量管管 理理系系统统
第十四章
物联网应用案例-智能电网
魏旻
Contents
01.智能电网概述 02.智能电网体系架构 03.智能电网典型案例：核心网络 04.智能电网典型案例：智能电表 05.智能电网典型案例：家庭网络
本章学习要点
1. 什么是智能电网？ 2. 智能电网体系架构如何？ 3. 智能电网中的输电配电是怎样的？ 4. 智能电网在家庭中有哪些应用？
的描述，三方基观点相近，建设经济、环保、安全、高效的新型电网，是中美欧发展智能
电网的共同追求。
以特高压电网为骨干网架、各级电网协调
中国国
发展的坚强网架为基础，以通信信息平台 为支撑，具有信息化、自动化、互动化特
家电网
征，包含电力系统的发电、输电、变电、
公司
配电、用电和调度六大环节，涵盖所有电 压等级，实现“电力流、信息流、业务流
实现实时和非实时信息的 高度集成、共享与利用，
为运行管理展示全面、完整 和精细的电网运营状态图， 同时能够提供相应的辅助决 策支持、控制实施方案和应 对预案。
信息技术、传感器技术、 通信、信息和现代管理 自动控制技术与电网基础 技术的综合运用，将大 设施有机融合，可获取电 大提高电力设备使用效率，
网的全景信息，及时发现、 降低电能损耗，使电网运 预见可能发生的故障。故障 行更加经济和高效。 发生时，可以快速隔离故障， 实现自我恢复，从而避免大 面积停电的发生。
物联网应用案例-智能电网
智能电网的定义
智能电网概述
目前国际范围尚未形成统一的智能电网定义。国际组织和一些国家性组织从智能电网采用 的主要技术和具有的主要特性的角度对其进行了描述
欧盟智能 可以智能化地集成所有接于 美国强调了数字化技术在智能电网中的重电要工网作作特用组别，认为其 保 经现中 证 济代的 电 性数用 力 和字户 供 安化的 应 全技行 的 性术为 可 。和和 持新行 续动 性能， 、源技术的结
广域测 量系统
企业总线
配电调度计划
调度管理
资产管理
需求 响应
量测数据 管理系统
企业总线
ISO/RTO参与者
RTO SCADA
英特网/ 电子商务
市场服务接口 设备控制系统
规模发电
发电机
输电SCADA
计量系统 配电SCADA
广域网
变电所 局域网
数据收 集器
变电站 控制器
现场网络 现场设备
公共服务机构 用户信息 系统 计费系统
英特网/ 电子商务
服务机构
第三方供应方
零售能源 供应商
用户信息 系统
家庭/建筑 管理者
计费系统
聚合器 其他部件
能源服务 接口
计量单位
电动车辆
分布式发 电
楼宇网络
电力储能
领域网关 参与方 跨领域通信路径
信息网络 领域 通信路径
变电站 设备
电力储存
输电
分布式 发电
配电
用户设备
电气设备
用户能量 管理系统
自动调温 器
用户
智能电网体系架构
智能电网的主要技术要求
具有坚强的电网基础体系和技 术支撑体系能够抵御各类外部干
扰和攻击，能够适应大规模清洁能 源和可再生能源的接入，电网的坚 强性得到巩固和提升。
柔性交/直流输电、网 厂协调、智能调度、电 力储能、配电自动化等 技术的广泛应用，使电
网运行控制更加灵活、经 济，并能适应大量分布式 电源、微电网及电动汽车 充放电设施的接入。
建立双向互动的服务模 式，用户可以实时了解供
电能力、电能质量、电价 状况和停电信息，合理安 排电器使用；电力企业可 以获取用户的详细用电信 息，为其提供更多的增值 服务。
物联网应用案例-智能电网
智能电网背景
智能电网概述
传统能源日益短缺和环境污染日趋严重等问题使得世界各国纷纷大力发展 环境友好的新能源，以减少对传统能源的依赖性，减少因能源需求对环境的污 染，确保社会和经济的可持续发展。风能及太阳能是公认的可规模化开发和利 用的一类新能源。然而，由于以风能及太阳能为代表的新能源具有随机性和间 歇性特征，大量新能源电力集中或分布接入电网，必然会对传统电力系统的安 全性及可靠性产生各种不利影响。传统电力系统结构仅适用于接入具有可控且 集中发电特征的电源，并经过输电及配电环节将电力从电源端输送到终端负荷 用户。大量新能源电力集中或分布接入电网后，其具有的随机性和间歇性特征 导致新能源电力的不可控性及波动性，从而使得传统电力系统无法适应大量新 能源接入的需求。电网只有具有智能化后，才能满足大量新能源集中或分布式 接入的需要，并确保系统的安全性及可靠性需求。由此提出了从传统电网转变 为智能电网的需求。
合是智能电网发展的动力，也是带动新型产业发展、增加就业的机遇，而这正是美国发展
智能电网的驱动力之一；欧洲主要强调了对Prosumer的服务和管理，原因在于欧洲分布式 智能能源电和网电利动用汽数字车化发技展术迅改速进，配电网面临巨大的压力和挑战，这是欧洲发展智能电网的最主
电要力驱系动统力的之可一靠性。、中安国全由性于和电力工业美仍国处能在快速发展时期，国家电网公司强调在增强电网智 能化水平的同时，运需行要效建率设坚强的源输电部网，并强调各级电网协调发展。关于智能电网性能
”的高度一体化融合，具有坚强可靠、经
济高效、清洁环保、透明开放和友好互动
内涵的现代电网。
物联网应用案例-智能电网
常用术语
1. 核心电网：包含由发电到配电的网络。包括初 级和次级变电站。
2. 邻居区域网络 (NAN)：是指变电站到家庭之间 的网络。它包括集中器和智能电表。
3. 家庭网络(HAN)：家庭网络包括智能家电，家庭 能源控制器（HEC）等。
物联网应用案例-智能电网
01
智能电网概述
传统能源日渐短缺和环境污染问题日益严重是人类社会持 续发展所面临的最大挑战。各种低碳技术的大规模应用主 要集中在可再生能源发电和终端用户方面，使传统电网的 发电侧和用户侧特性发生了重大改变，并给输、配电网的 发展和安全运行带来了新的挑战。在这样的发展背景下， 智能电网的概念应运而生，并在全球范围内得到广泛认同 ，成为世界电力工业的共同发展趋势。
物联网应用案例-智能电网
02
智能电网体系架构
智能电网体系架构
电网智能化的基础是信息交互，借用美国标准技术委员会(NIST)智能电网 工作组发布的智能电网信息交互模型，描述如下
市场 零售商聚合物Fra bibliotek能源市场交易所
RTO/ISO调度计划 能量管 理系统
企业总线
运营 输电调度计划 能能量量管管 理理系系统统