智能电网的定义范文

导语：如何才能写好一篇智能电网的定义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 智能电表 通信系统 高级量测

随着市场改革在电力行业的推进，以及国家调整能源政策、环境监管愈发严格等多种因素，要求电网系统与市场、用户间能过紧密地协调，以提高电网配电效率和电能质量，并伴随着可再生能源发电资源与日俱增，传统电力系统及网络难以满足多维的发展需求，因而智能电网得到了大家的关注。智能电网以及AMI实现的过程具有一定的负责性及难度，客户端在电网配备过程中还必须依靠网络技术以及智能电表等设备及技术的配合。智能电表更是智能电网采集数据的最最基本设施之一，承担着多项基本任务。因而，研究智能电表的概念、功能及应用具有重要意义。

1 智能电表的概念

智能电表的概念早在上世纪九十年代就已经提出，当时静止式电表才刚刚问世，但其价格高昂近被少量大型用户使用。随着远程通讯电表的增加，开发新的量测系统以实现电表的数据管理及自动抄表已成为必然的趋势。因而，电网计量逐渐向配电网自动化系统转变。之后随着电网技术以及网络技术的进步，具有数据处理能力和数据存储能力的静止式电表能够实现大批量生产，并且能做到成本低廉。进而实现了一般小型用户都能使用，大大提高了电表智能化水平，而静止式电表由于其价格低廉具有一定的智能性，逐渐取代了传统电表，早期的智能电表出现。

对于智能电表的定义国际上还没有统一的概念，对于不同的国家可能有着不同的定义，这主要是由于各国家电网智能化发展程度不一，各国实际情况不同，对智能电表的定义也有所不同。

1.1 欧洲ESMA对智能电表的定义

欧洲ESMA通过电表的特征对智能电表进行定义：（1）能进行数据传输、使用、管理以及自动处理；（2）电表自动化管理；（3）表与表之间能够双向通信；（4）为系统内的用户提供实时能耗信息；（5）改善能源利用效率以及能源管理效率。

1.2 南非Eskom对智能电表的定义

智能电表不仅能够比传统电表提供更多、更详细的消费信息，还能实时得将这些信息经过专门的电力网络系统传输到特定服务器之中，进而实现了计量以及计费自动管理的目的。除此之外，还应包括：实时抄表；融入多项先进技术；进行断电记录；对电能质量进行监测。

1.3 美国DRAM对智能电表的定义

DRAM定义智能电表应该具有以下功能：（1）能够计量特定时段包括每小时以及规定时段的能源使用实时数据；（2）允许用户以及电力公司或者服务机构以不同电价进行交易；（3）提供更多其他信息及服务功能，进而提高服务质量并能过解决服务过程中遇到的问题。

1.4 国内对智能电表的理解

国内对智能电表的定义是，以微处理器为核心构件，能够存储测量数据，对结果进行分析、综合并有能力做出判断的仪器。它应具有自动测量、数据处理、单位换算、自动调零等功能，并能进行简单的故障提示，能够实现人机交互，同时配备可操作面板以及显示器，体现一定程度的人工智能性。

综合不同的定义，我们可以认为智能电表是以微处理器为核心，应用网络通信技术的智能化仪表，具备自动计量，自动抄表，数据存储、处理，双向通信等等功能的智能仪器。并能够以此为基础构建智能电网体系、及智能量测系统满足用户使用、能源利用、市场交易等多方面的需求。

2 智能电表的功能及应用

（1）结算与账务功能。智能电表能够做到对费用进行准确地、实时地结算及处理，大大简化了传统账务处理的流程。在当前电力市场的环境中能够使工作人员高效、快捷地进行能源零销商的转换，与此同时，用户更是能得到更加及时准确的账务信息。（2）对配电网电能质量以及供电可靠性进行监控。智能电表能够有效地对电能质量及其可靠性进行监测，及时了解到用户的困难，并采取一定的预防措施防止质量问题的出现。相比传统的电能质量监测分析方法，大大提高了工作的效率及有效性。（3）实时能效管理和监控。通过智能电表能轻松地实现将电能能耗信息传达给用户，使用户能够及时的了解自己的耗能情况，从而转变能源利用方式促进节能减排。智能电表甚至能为装有发电设备的用户合理的用电机发电计划，实现用户最大程度的节能，实现较高的效益。（4）负荷分析及预测。利用智能电表采集得到的水、热等能耗数据可以用于负荷分析及预测，并经过将其结果与负荷特性以及时间变化加以分析考虑，可预测能耗变化情况及其峰值需求，进而为配电工作人员提供诸多便利，促进合理地配电、用电，降低能耗并优化电网规划。（5）对用户进行能源管理。利用智能电表所提供的数据，并在其基础上构建用户能源管理系统，为不同的使用者提供管理服务，在满足需求的情况下尽可能地实现节能减排的目标。（6）节能。智能电表能为用户提供实时的能耗信息，有利于用户改善用电习惯，还能及时发现导致能耗异常的设备故障。智能电表还能为其使用者提供电力市场的最新产品和最新服务。（7）实现用户家庭智能化。智能电表可以实现将用户家庭中的各种电器设备等耗能机器联接到同一个网络中，而且能根据用户的需求、户外条件等对其进行有效地控制，实现智能家庭。它还能使用户家的供热系统、照明系统、报警系统、通风系统等互联，实现家庭内各个系统自动化管理及远程智能控制的目的。（8） 其他功能及应用。除上述功能及应用外，智能电表还能为用户实现电网故障分析、不当用电检测、电能质量监控、信息反馈、电费计价、用电方案推荐等多项功能和服务。

3 结语

智能电表的出现及广泛应用，不仅可以为配电网内的用户带来巨大的收益，提高用电安全性；同时也为电力公司带来巨大的收益，提高了电力计量工作的准确性及高效性，并带来巨大的市场收益。智能电表的推广不仅为诸多方面带来了很大的便利同时也为行业注入了更多崭新的活力。

参考文献：

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[关键词]智能电网 构成 发展规划

中图分类号：TU973.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0208-01

前言：智能电网是 21 世纪电力行业的一种新兴发展趋势。智能电网的发展对国家的未来发展有很大的帮助，不管是经济上还是技术上，都是一个值得研究的方向。虽然当前智能电网的概念尚未统一，各国发展智能电网的驱动力和侧重点各不相同，但是对于采用先进的通信、信息和控制技术来提高电网的智能化程度已达成共识。智能的电网的建造将推动全球能源革命的深度扩散，同时为消费者提供更好的减少能源消耗的路径、为整个社会节约成本、降低温室气体排放，并促进绿色经济占统治地位。本文则简要分析我国电力系统的现状和智能电网的定义，指出我国发展智能电网的基础条件和面临的挑战，并给出相应的切实可行的建议，系统地探讨了智能电网的发展方向。

1.智能电网的相关分析

1.1智能电网介绍

智能电网概念首先由美国电力科学研究院在2001年首先提出，并在2003年启动了智能电网的研究和建设。根据我国国家电网对智能电网的定义，智能电网是指数字电力系统概念的升级。智能电网通过分布式智能通信和高度集成的自动控制系统，保证市场交易的实时进行和电网各个环节的实时监控和双向互动，是一个完全智能化的供电网络。智能电网较于传统的电网技术相比，具有自愈性、交互性、智能性、兼容性和优化性等多个特点。智能电网的核心内涵是在电力系统各环节实现新型信息与通信技术的集成，以促进智能水平的提高。由此可以看出，智能电网不是电网设备的技术升级，而是电力系统的根本性变革，而这种变革必将对我国现行电力系统各个环节产生深远的影响。

1.2智能电网的技术构成

国家建设的电网包括更加高效的电力系统――输电、配电、用电、发电、变电、调度四部分，进而形成一个经济高效、透明开放、坚强可靠、清洁环保的电网系统。而智能电网则将在机组调度、发电计划等方面发挥优势，实现电力资源的合理调配。智能输电运行优化管理系统广域动态监测系统、故障诊断分析系统、同步数据采集处理系统和实时在线报警系统。各区域性电网建立了保护系统，对电网进行动态监控，为智能输电的实现创造了条件。智能化配电网在运行时能够提高电网的资产利用率，并且能对配电网设备进行可视化管理，实现配电网运行管理和停运管理的自动化与信息化，实现电力运营商与电力终端用户的信息互动。

1.3智能电网的发展模式

智能电网的提出是以提高能源使用效率，改善电网应对不同类型用户需求，提供更加可靠、灵活、经济的电力接入和输送平台，以保障传统电力和新能源的高效、经济和可靠外送需要，这对传统的电力供应方式提出了新的挑战。此外，智能电网还需要广泛应用先进的设备技术，从而达到极大提高输配电系统性能的目的。未来智能电网中的设备将充分应用到材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果，以便提高功率密度、供电可靠性、电能质量及电力生产的效率。努力实现特高压输电网的建设和配电网升级改造相结合，全网的动态监控管理和新型储能设备的研制相结合，智能化变电站和一体化调度中心的建设与电网信息采集系统的建设相结合，从而达到电网运行的安全、自愈、兼容、高效、优质的目标。

2.关于智能电网发展的建议

2.1做好智能电网的未来规划

要具有充分的前瞻性和预见性，充分认识到集成的能量与通讯系统是智能电网的基础设施，在配电网规划中要以智能电网为导向，不再批复仅适应模拟技术的传统电网的规划和建设。要把规划建立到国家层面上，以国家战略的形式出台智能电网发展战略和布局。在立足坚持智能电网建设的同时，也要充分研究不同条件下智能电网的多元化发展模式。

2.2重视基础条件建设

宏观政策上，国家电网公司已经指定了能源规划和电网结构，为智能电网的发电和输电环节进行了初步的规划。首先建设双向、实时、可靠的全网双向通信系统，制定具有中国特色并与国际智能电网发展，相接轨的标准规范，指导我国智能电网建设。以承载智能电网的发展需求。而且各个区域电网都在建设广域测量系统其为电网的动态监控创造了基本条件。各种新型负荷的研究已经起步，但是远远不能达到智能电网的要求。

2.3 进一步推进可再生能源

智能电网将会在一定程度上解决当前可再生能源发展面临的难题，通过便捷的接入多种发电方式和储能设施，在一定程度上克服风电、小水电、太阳能发电、海洋潮汐发电等新能源发电的随机性和间歇性对于电网稳定性造成的冲击，实现可再生能源的柔性接入和大规模、远距离输送，通过供需侧信息互动进一步提高可再生能源发电设施的利用率，为大规模开发可再生能源提供了可靠的保障。因此，智能电网建设将会大大促进可再生能源发电产业的发展。

结语：目前，我国城市化的步伐正在加快，智能电网是电网发展的必然势，为了提高传统电网的供电效率和绿色环保创造出新的发展环境。但由于智能电力系统现在还没有一个广泛认可的模式和标准，并且涉及到通信、控制、在线监测等多种技术，因此需要在进行智能电力系统各个方面理论研究，获取充分的数据进而开拓和发展智能配电系统的研究，设计更合理的系统规划、运行、控制和管理架构的同时，还需要加大智能电网发展，对于提高整个电网的安全可靠性具有重要的意义，对促进电力资源为国民经济建设发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 施海斌.试论智能电网技术的研发与应用[J].科技资讯，2012（21）

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[关键词]智能电网 智能电表 产业化

中图分类号：F270.3；TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0333-01

1.智能电网中的智能电表简介

电子技术以及集成电路等在计量装置中获得推广应用之后，现阶段，我国在智能电表的概念上仍未与国际达成统一，不同国家都是按照智能电表的具体功能对其进行定义的，国内对智能类仪器仪表给出的定义如下：是一种以微处理器为核心，能够存储测量信息并对测量结果进行实时分析处理的计量器具。国家电网公司在智能电表的系列标准中，对智能电表做出了如下定义：即由测量、数据处理、通信等单元构成，具有电能量计量、电能数据信息处理、实时监测、自动控制以及信息交互等功能的电能表统称为智能电表。由此不难看出，国内对智能电表的定义充分诠释了其强大的功能。现如今，随着智能电表的不断发展和完善，电能计量范围结合当前国际和国内对智能电表的定义，可对智能电表进行全面、系统的定义：智能电表是以适应智能电网发展为主要目标，并以微处理技术、网络技术、通信技术为核心，由测量、数据处理以及通信等单元构成，具有电力参数测量、双向电能计量、电能质量监测、实时数据交互、多种费率时段以及远程控制等功能的智能型仪表。

2.智能电表的工作原理

智能电表的工作过程中，首先对电流及电压进行采样，在此基础上把采样数据处理转换成脉冲，这种脉冲与电能成正比例关系，然后利用单片机把脉冲处理成能够显示成用电量的数字，最终将其输出。这种新式的智能电表应该具有数字化功能，并能进行实时双向通信。

目前，户表的改换一般采用的都是由电网公司统一匹配的智能电表。这种智能电能表采用了目前比较先进的集成电路技术，它是根据国际电能表标准和我国相关电力标准制造而成。优势特点明显，具有数据计量准确、存储安全、通信便利等特点，不仅对用电客户的远程信息采集实现控制，还能够对远程系统下发各类指令，在一定程度上保证了用户信息的传输存储安全，而且操作比较简单，具体实现过程如下：用户购电，用电客户拿卡交费，供电机构通过售电系统记入卡内。实施供电，用电户拿卡进行非接触式感应刷取。用电报警，当表内的电量接近报警设置的电量时，拉闸断电警报响起，用户只有再次刷卡才能实现正常供电。断电，当电量全部用完时，系统会自动拉下电闸，用户只有再次交费后才能实现正常的用电。这种方法，避免了以前人工上门抄表、收电费难、误差多等瓶颈问题，同时，因为使用了微机控制技术，用户的用电信息进一步的明细，还可进行用电信息的查询等。

3.智能电表的计量

智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。智能电表作为智能电网用户环节实现的重要基础，具备完善的功能是其必须满足的基本要求，智能电表在电压、电流量的计量上要求能够提供足够点数的量测数据，为高级应用中的统计分析功能的实现提供历史数据对于有功，无功的计量需要满足双向要求，随着分布式发电技术的发展，在可以预期的未来，作为供电方的用户将成为可能，同时在电力市场高度成熟以及储能技术满足应用需求的条件，充分调动用户参与电能管理的积极性，利用峰谷电价差异，引导用户参与削峰填谷，智能电表的双向计量功能是满足用户最终作为一个双向负荷的身份出现的必要条件，也是互动式电网建立的标准双向通信为了建立智能电表和智能电网之间联系，形成数据传输的通道，可靠、稳定的通信网络是必备基础条件之一，对于智能电表而言为了实现其管理控制，以及计量功能，数据的传输将不再是表端到管理主站之间的单向传输，而应一方面由智能电表采集电压电流表征电能质量的量测量以及电能消费数据的电度信息，另一方面，智能电网中的智能变电站还可以向智能电表发出调控信息，因此，智能电表要求具有双向的通信功能智能电表与远端的智能化变电站之间的通讯方式可以有多种形式，如电力线路的载波通讯。无线网络通讯，通信网络通讯以及借助其他专网的通讯，未来三网合一的发展，也会为智能电表的通讯带来更大的方便。

管理控制包括费率控制远程控制管理分布式发电设备控制，智能化家电设备，以及本地管理控制功能，费率控制按照费率控制实现方式，可以分为本地智能费控和远程智能费控两种方式。用户可以根据自身的生活习惯、用电习惯进行合理的费率方式选择。远程控制功能为实现远方的负荷投切提供了方便的接口，便于供电端管理。由于智能电表可以带有强大的I/O接口，使得它可以与更多的外部设备对接。借助远程通信的功能，用户在异地通过计算机网络、移动通讯设备对智能化用电设备进行远程遥控、遥测将会变成现实。该控制管理功能也是未来智能住宅的一种实现方法。本地管理控制功能为用户提供一种本地接口，用户可以通过该功能接口，就地查询用电特性、费率模式、实现就地分合闸等简单查询、管理功能

4.智能电表在智能电网中的应用

4.1 提高负荷预测的准确度

随着智能电表的推广与应用，大用户可以通过智能电表向供电公司上传近期的用电计划，有分布电源的用户可以利用智能电表上传自己的发送电计划及分布电源的发电数据供电企业可以将用户计划用电的数量时间和各用户计划用电的顺序作为负荷预测的信息，自动干预负荷预测系统，提高负荷预测的准确度，减少电网备用容量，提高电网的经济效益。

4.2 提供故障分析依据

供电企业可以通过智能电表对用户的用电情况进行实时监测，实现异常状态的在线分析动态跟踪和自动控制，从而提高供电的可靠性当故障发生后，通过智能电表查询用户异常用电记录，为故障分析提供了可靠的实时数据。

5.结论

通过对智能电表原理介绍以及功能分析，可以看出智能电表技术在智能电网用户环节中所具有的重要地位智能电表的双向计量双向通信以及管理功能，可以作为电表功能完备性的检测标准在智能电表提供的监控数据基础上，一方面可以完善已有功能，如状态估计负荷预测另一方面又为新功能的开发提供可能，为交互式的智能化电网管理提供了新的思路和方法。

参考文献

[1] 林宇锋，钟金，吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009，33（12）：8-14.

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关键字：智能电网 太阳能 发电政策

中图分类号：TK511 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: with the development of science and technology, the development of renewable energy in China is more demanding, the development of solar energy has become the international competition strategic field, so in our country for the development of solar energy requires a lot of policy to promote, to a very important role in promoting application of solar energy as a clean energy development country's. The development of new energy sources cannot do without China's policy support, in order to adapt to China's market demand, and actively promote the development of new energy sources, China's policy has played a very important influence. This paper studies the policy of solar power under the relevant functions of grid is discussed.

Keywords: solar power policy of smart grid

中图分类号：TM2文献标识码：A文章编号：

随着我国市场经济的快速发展，我国工业化的不断深入，人们生活水准在不断的提高，对太阳能的要求也是进一步的提高，尤其是电力系统的智能化。在我国，相比较于传统的电网设备，存在着陈旧老化的问题，其自动化的水平很低，所以为了适应社会的发展，在各个国家引进智能电网的研究的时候，我国也对智能电网的研究概念重视起来，智能电网的主要内容包含六个方面，他们分别是发电，输电，变电，配电，用电以及电网的调度等。与此同时，太阳能在发电过程中的各个环节都存在着密切的联系，本文针对智能电网中的太阳能发电政策以及发展的相关动态的研究做出分析。

一、智能电网的定义概述

由于世界各国对智能电网的研究存在着很大的差异，其相关的定义也是很模糊。但是他们却有着相同的研究内容，可以从可再生能源的接入、需求管理以及输电网建设的升级。智能太阳能电网有着其独特的特征，即可靠性、互动性、兼容性、集成性等重要特征，根据这些特点以及研究我们可以暂时的对其进行定义归纳，通过以物理电网为基础，建立集成、高速的双向通信网络，使用高级的传感器以及电力电子装置，以先进的监控技术、控制手段、参数的测量以及决策支持系统的技术，在实际的建设过程中实现电网的优化以及高效的管理。

二、智能电网的标准探究

为了达到智能电网的规范发展，我们需要制定比较完善的电网标准，包括美国为首的智能电网的应用都制定了相应的标准。在2010年IEC的网站上推出了智能电网标准的相关映射解决方案，此方案已经得到了多个国家的认可，它为解决方案的时候创造出了多个智能电网映射图，为工程人员进行快速的检索提供一个标准，同时它还指出在这些标准之间存在着相互的影响和交叉。由于智能电网的不断发展，在IEC提供给的标准数据在不断的发生着变化。

三、智能电网发展动态分析相关概述

（一）世界区域的智能电网目标概述

随着世界智能电网的不断发展，政府部门都在采取着措施大力进行扶持，都制定了相应的智能电网的目标。下面对主要几个国家的智能电网的目标进行分析的图表如下：

表1 主要国家区域智能电表的实现目标

（二）智能电网的具体研究问题探究

1、智能电表的造价问题

由于电源设备以及智能电表的造价比较高，这使得在进行智能电网的实现过程中要采用更加优越的方案来减小成本的开支，根据用户的实际负荷的需求来不断优化资源的配置，在现实的改进过程中不断开发智能电网的技术研究，通过降低系统的成本来达成提升设备性能的目标，以此来缓解电网建设过程中消耗的成本与用户消费的矛盾。

2、各国的智能电网的政策不稳定

虽然国际上对清洁能源的理念达成了共识，但是由于昂贵的经济开支、自然灾害、政治导向等各方面的因素，使得各国在实行智能电网的目标的时候，不能够满足既定的目标。因此，虽然制定了相应的发展目标，到那时仍然面临着不确定的因素。

3、电力市场的竞争能力不足

在太阳能的开发上有很多的都是靠政府的财政扶持，其成本比较的高，但是现在太阳能发展却出现了爆炸性的增长，如果政府的财政补贴上慢慢削弱，其成本还是不能够得到明显的下降。然而太阳能的电价与常规的能源不具备竞争力，那么政府的资助不能够成为太阳能的发展长久之计。

4、区域对智能电网的探究

在智能电网的发展中由于区域的限制性，智能电网的发展存在着很大的局限性，根据不同地域的不同政策，对待智能电网的发展存在着不同的限制性，因此区域性的障碍对智能电网存在着阻碍。

四、总结语

太阳能作为一种绿色的再生能源，是我国发电领域的重要组成部分，世界上各国在发展政策的规划和鼓励上都制定的相应的扶持措施，尤其是以日本、美国、欧洲等地的智能电网的发展最为明显。根据我国当前社会的经济国情判断，发展智能电网仍然面临着诸多的挑战，所以只有清楚的认识到智能电网的发展趋势，及时的做出相应的政策调整，才能够跟上时代的步伐，为我国的智能电网太阳能的发展做出贡献。

参考文献：

[1]李志生,张国强,李利新,李冬梅,李丽娟.美国对太阳能的资助政策及对中国的启示[J].建筑经济,2006,10:78-81.

[2]钱伯章.国际可再生能源新闻[J].太阳能,2011,16:59-60.

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本文首先介绍了不同国家对于智能电网概念的不同理解，然后介绍了智能电网的主要应用和特征，最后着重介绍了智能电网在国内外发展的现状和一些自己的思考，在科技引领社会变革的时代，智能电网必将展现出其特有的强劲的生命力。

【关键词】智能电网不同国家生命力

Abstract: Since twenty-first Century, save energy, reduce energy consumption and carbon emission, establish the mechanism that can develop continuously is current world each country development and the major problems facing the focus, the developed countries in Europe and America have developed a smart grid construction. This paper firstly introduces the different countries have different understanding of the smart grid concept, then introduces smart grid applications and characteristics, then introduces the smart grid in the domestic and foreign development present situation and the number of their own thinking, in science and technology to lead the social change of the times, the smart grid will show its strong vitality.

Key words: smart grid in different countries; vitality;

中图分类号：V242.3+1文献标识码：A 文章编号：

进入21世纪以来，节约能源、降低能耗和低碳排放，建立可持续发展的机制是当今世界各国发展面临的重要问题和关注的重要问题和关注的重要焦点。以可再生能源和绿色能源逐步代替化石能源和煤炭能源，建造新的能源使用体系，同时以信息技术改造现有的能源体系，采用先进的控制技术提高电网的能源效率是智能电网理念产生的源泉。目前国内外对智能电网还没有一个明确的概念，世界各国对智能电网的理解不一样。以下是一些企业、国家及专家对智能电网的理解和看法。

一、不同国家对智能电网的定义

不同的国家对智能电网的理解不同，定义不同，具体如下：

美国电科院（EPRI）：智能电网是由多个自动化的输电和配电系统构成以协调、有效和可靠的方式运作。快速相应电力市场和企业需求；利用现代通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务；具有快速诊断、消除故障的自愈功能。

欧洲则采用SmartGrid的称呼，欧洲在2006年推出了研究报告，全面阐释了智能电网的发展理念和思路。欧洲则重点关注可再生能源和分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变。目前智能电网（SmartGrid）这个称谓被世界普遍采用。

日本电力中央研究所：智能电网是实现低碳社会必须的，能够确保安全可靠供电、使可再生能源发电能够顺利接入和得到有效利用、统筹电力用户需求实现节能和提高能效的综合系统。

国家电网公司：智能电网是以特高压电网韦骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的“统一坚强智能电网”。

南方电网公司等：当前智能电网的定义还处在不断探索完善的过程中，但只能点味甘的概念已涵盖了提高电网科技含量，提高能源综合利用效率，提高点味甘供电可靠性，促进节能减排，促进新能源的利用，促进资源优化配置等内容，是一项社会联动的系统工程，最终实现电网效益和社会效益最大化。

二、智能电网的主要功能和特征

智能电网包括了以下八个方面的主要特征，这些特征仅从功能上描述了电网的特性，而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。

1、智能电网是自愈电网。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。以确保电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。

2、智能电网激励和包括用户。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。

3、智能电网将抵御攻击。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应，以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。

4、智能电网提供满足21世纪用户需求的电能质量。电能质量指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等。

5、智能电网将减轻来自输电和配电系统中的电能质量事件。通过其先进的控制方法监测电网的基本元件，从而快速诊断并准确地提出解决任何电能质量事件的方案。此外，智能电网的设计还要考虑减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的电能质量的扰动，同时应用超导、材料、储能以及改善电能质量的电力技术的最新研究成果来解决电能质量的问题。

6、智能电网将容许各种不同类型发电和储能系统的接入。

7、智能电网将使电力市场蓬勃发展。智能电网通过市场上供给和需求的互动，可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻塞，扩大市场，汇集更多的买家和卖家。

8、智能电网优化其资产应用，使运行更加高效。例如，通过动态评估技术以使资产发挥其最佳的能力，通过连续不断地监测和评价其能力使资产能够在更大的负荷下使用。

三、国内外智能电网的发展现状

1、我国的智能电网的发展现状

我国的智能电网建设目前主要关注与骨干网的建设，特别是超高压与直流输电的建设、智能化变电站的建设。目前，中国智能电网建设已取得一定成绩，已建成并投入使用多条超高压骨干输电线路及多个智能化变电站，并正在规划更多的骨干网及数字化变电站。计划在第十二个五年计划期间内，建设超过六千座数字化变电站。但是，随着智能电网的发展越来越大，我国智能电网的发展也遇到了一系列的问题。我国发展智能电网主要是由于能源资源分布不均，负荷增长过快；此外，电源结构以煤为主，调节能力不足，而且节能减排已经成为关注的重点，减小碳排放、保护环境、接纳风电及太阳能等大规模可再生能源成为亟待解决的问题之一。如何保证电网供电质量及安全性等等问题已浮出水面，需要智能电网产业链上各方共同努力，进而促进智能电网的发展。

2、国外智能电网的发展现状

国外很早就开始智能电网的规划与建设，比较重视的是美国与欧洲。

我们先来看一下美国。美国的智能电网建设注重用户端，主要针对用户的具体用电要求及变化来实施智能化管理，其实现方式包括智能电表、智能化抄表与以家庭为单位的规划用电管理，主要建设了基于无线方式的智能抄表及通讯网络。ADI公司直接参与部分州的智能电网的建设，在智能电表及无线网络建设上取得了不俗的成绩。

从欧洲的智能电网建设来看，更注重新能源的建设。从全球范围来看，欧洲目前是太阳能、风能发展最好的地区，其智能电网的建设引入了大量的新能源，对于并网的风能及太阳能的管理与控制，体现了欧洲智能电网的特色。ADI的贡献在于太阳能及并网设备的信号条例与控制。

四、电网发展面临的形势

经济社会的快速发展对作为重要基础性产业的电力工业发展尤其是电网发展，提出了更高的要求。我国大范围能源资源优化的配置和可再生能源的大规模集中接入，要求电网结构更加坚强合理，控制管理更加灵活便利。资源节约型、环境友好型社会建设要求电网在确保安全可靠的前提下，着重提升其运行效率和灵活管理能力。人们生活水平的不断提高，要求电网企业不断改善供电服务质量，丰富服务内容。国际社会对气候变化问题的高度关注，使优化能源结构和提高能源效率成为世界各国获得国际话语权、彰显国际竞争力和实现可持续发展内容。电网作为能源供应体系的重要环节，必然会在节能减排领域承担更加艰巨的任务。

基于每个国家对于智能电网概念的理解不同，需求不同。所以，我们不能用一种眼观来看待世界各国智能电网的发展。

国外对智能电网的研究相对于我国来说更早，同时技术也更加成熟、深刻。所以我们要吸收他们的先进技术和经验，但是也不能全盘接收，应该发展中国特色的智能电网。开放才会更快的促进科技的发展。这个观点对于智能电网的研究和发展同样适用。开放、统一标准，让更多的研究机构加入，就会有更多的新技术产生。

给用户提供更多的方便和实惠。人性化的电网概念是至关重要的，智能电网的设计除了在技术方面要深入研究之外，怎样最大限度的满足用户的需要，提供更加便捷的服务是很重要的。

开放的市场。就如前面德国对于智能电网的发展一样。用户可以根据自己的需要进行“买电”和“卖电”，这样不仅能够在一定程度上促进电能的有效利用，也会增加用户对电的概念的理解和兴趣。减轻政府部门的工作量。

参考文献：

[1]张铁峰,王江涛，苑津莎.智能配电网研究.电力系统通信，2007,28（181）

[2]刘振亚.建设坚强智能电网 支撑又好又快发展.电网与清洁能源，2009,25（9）

[3]李震杰，袁越．智能微网——未来智能配电网新的组织形式.电力系统自动化，2009,33（17）

[4]许晓慧．智能电网导论．北京：中国电力出版社， 2009．

篇6

、全要素的配电系统。试验结果表明，主控制器和各采集终端之间的数据通信可靠、准确，可满足智能电网用户端的基本需求。

关键词：机构设计；通信协议机理；主控制器协议；采集终端协议

Abstract: The intelligent power distribution system is an important part of the smart grid. Diverse user environment requires a flexible combination of embedded and distributed CAN bus technology designed a multi-functional, All elements of the power distribution system. The test results show that the communication of data between the host controller and the collection terminal reliable, accurate, and to meet the basic needs of the smart grid client.

Keywords: mechanical design; communication protocol mechanism; main controller Agreement; collection terminal protocol

中图分类号：TM93

0 引言

随着经济和社会的发展，智能电网越来越成为各行业研究的热门领域。智能电网在传统电网的基础上发展而来，将信息化、数字化、自动化、互动化等特征融合到电网中来，从而使电网更加安全、高效与环保。智能电网对加速新能源开发、防止气候变暖、促进节能减排、转变经济发展模式和国民生活方式有着重大的意义。同时智能电网也对发、输、变、配、用等环节提出了新的要求，尤其是用户端领域最为重要，是电网与用户之间的桥梁，可以让用户切实感受到电网建设的成效和收益，可以将用户融入成为智能电网的组成部分。

智能电网用户端系统，简单来说就是用智能化来改造传统物理供电系统。通过计算机网络，精确测控和监视用户端电气设备运行状况，实现负载监控、故障预警、电能质量管理等功能。智能电网用户端系统主要结构特征体现在：①采用标准化、开放式现场总线技术，具有双向通信网络化功能;②采用主控制器与分散采集终端相结合，采集终端包含各类信息如：设备主要运行状况、工作参数、故障等；③用户端电能管理系统具有兼容、高效运营管理能力。

本文以嵌入式系统中的CAN（Controller Area Network,CAN）总线网络为基础，根据智能电网的需要，设计了一种多功能、实用可靠的低压配电系统，适用于小区、商厦、学校等多个用户终端。系统利用CAN总线技术与嵌入式LINUX系统而设计，由采集终端、主控制器组成。物理层上，两者是通过CAN总线将联系在一起；应用层上，两者则是通过CANopen应用协议实现兼容、互换的目的。

1系统结构设计

CAN总线是一种支持分布式控制的串口通信网络，与一般通信总线相比[1~2]，具有性能突出、可靠性高、实时性好和抗干扰能力强等特点。同时，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，所以相关高层协议的开发使得CAN总线具有更强的功能，更广的适用范围，被广泛应用于交通工具、工业自动化、医疗仪器、环境控制等诸多领域。

CAN总线物理接口采用差分电压传送，通过被称为CAN_H和CAN_L两条信号线，进行正常通信。对于CAN应用层的协议目前主要有CANopen、DeviceNet两种主要协议，都是通过定义CAN报文中的11/29标志符以及8字节数据帧来使用。智能低压配电系统采用CANopen应用协议，支持Siemens和Philips等多个CAN厂家设备，在CAN总线网络中提供统一的系统通信模式和设备功能描述方式，保证网络各项的功能的执行。网络结构如图1所示。

图1 智能低压配电系统网络结构图

CAN总线网络将挂接在总线上的主控制器和各采集终端汇集在一起。主控制器可以通过以太网将存储的相关信息与主工作站（设于供电公司）进行双向信息交换。主控制器是通过PC扩展CANopen主站通讯卡和Linux操作系统为平台构建，采集终端采用STM32F103xx微处理器为核心设计。

2 CANopen通信协议机理

CANopen是一个基于CAN接口协议，采用软件工程方法分析设计[3]，具有良好的模块化特性和较高的适用性，通过扩展可广泛应用于多个领域。CANopen协议中包含了标准的应用层规范和通信规范，不同厂家的设备如果遵循相同的规范则可以实现相互的操作。

CAN设备模块被分为通信协议对象、对象字典、应用程序三个部分。其中对象字典是CANopen设备的核心。应用程序与CAN接口之间的接口在对象字典中实现。对象字典实际上是一个对象组，可通过网络以事前安排的预定义方式访问。CANopen设备模块如图2所示。

图2 CANopen设备模块图

CAN控制器负责CANopen协议的解释与执行。CANopen协议保证通信对象在不同的CANopen设备间进行交换。

3 主控制器协议的实现

CANopen 物理层每次传送资料包括 11 位元的 ID、远端传输请求（RTR）位元及大小不超过8字节的资料。11 位元的 ID 分为 4 位元的功能码及 7 位元的 CANopen 节点 ID。CANopen节点被分为主节点和从节点。主节点可以提供本地网络的管理服务，相关从节点接受主节点的管理。7 位元的 ID 共有 128 种不同的组合，其中 ID 0 不使用，因此一个 CANopen 网络上节点号范围为1～127。扩展CANopen通讯卡的PC在网络中作为主节点，各采集终端被作为从节点。

3.1 主节点功能

主节点实现CANopen的主站功能，为了满足管理整个CANopen网络的从站设备，需要提供如下功能：①支持NMT（Network Management）网络管理，管理报文负责层、网络管理和ID分配服务，例如，初始化、配置和网络管理（其中包括监控从节点的接入与脱离，自动识别和主动纳入管理）；②通过“客户端－服务器”通讯模型监控网络中每个从节点的运行状态；③主节点进行时间管理，提供时间戳功能，保证网络内主节点和各从节点时钟都是保持一致；④分析处理并保存数据，主节点根据收到的数据帧的标识和对象字典的定义，得到有功功率、频率、谐波等数据并进行处理[4]。

3.2 监测通道标识

主控制器为了能够识别从节点的每一个监测对象[5]，需要在主控制器内部建立一个监测对象的列表。列表中的每个条目代表一个对象，列表条目的值标识相应监测对象。列表条目的对象索引和子索引组成相应监测对象的逻辑编号。

监测对象标识值是用一个32位值表示，其中第16～31表示索引号，第8～15表示子索引，第7位保留，节点号是第0～6位；索引号部分与CiA DS-401中的输入对象一致，如：0x75010308表示8号从节点的A相电流；对象索引0x3700～0x3705是用于定义监控对象标识的，每一个对象索引的子索引最大为255，理论上最多可以标识1530个监测对象[6]。结构定义如表1。

表1 监测对象标识索引

3.3参数映射

按照CiA DS-401应用层和通信协议的规定，在对象字典中对服务数据对象SDO、过程数据对象PDO等进行定义。主控制器PDO 分为两种：传送用的 TPDO 及接收用的 RPDO。TPDO 是将资料由此节点传输到其他节点，而 RPDO 则是接收由其他节点传输的资料。主控制器中的RPDO通信参数和映射参数如表2所示。通过RPDO映射参数，主节点从接收到的PDO中解析出电力监控对象的各项数据。

表2 主控制器中RPDO通信参数和映射参数

主节点作为SDO客户端，从节点作为服务器。主节点对从节点进行参数配置，为每个消息都生成一个应答，确保数据传输的准确性。主节点通过索引和子索引，能够访问数据服务器上的对象字典。这样主节点可以访问从节点的任意对象字典项的参数，获取电力监控对象的相应数据。同时从节点也可以通过SDO接受主节点对从节点的参数配置以及传输电力监控对象的数据。

在主节点中，把每个节点的电力监控对象的参数如各项有功功率、总功率、谐波等看一个独立的对象。在主节点的对象字典中，对所有电力监控对象的参数进行了定义。把电力监控对象的对象索引和子索引填到RPDO的映射参数中。当接受到一个PDO时，就可以根据映射参数得到相应电力对象的监控数据，并执行对应的设备子协议。

4 采集终端协议的实现

各采集终端执行CANopen的从节点协议，按照CiA DS-401通用IO模块子协议作为CANopen中的一个IO模块。从节点在主节点的时间管理下运行，把监控数据通过PDO发送主节点并提供SDO服务。不同节点提供的电力监控参数不完全相同，其触发PDO发送时间也不完全相同。主节点每24小时接受一次相关从节点提供总功率、有功功率、无功率；主节点每秒接受一次相关从节点提供谐波监测数据；主节点实时接收相关从节点提供三相电压/电流、零序电流、频率监测数据。

8号从节点部分TPDO通信参数和映射参数定义如表3所示。8号从节点有2路12位A/D通路，分别测量电力线路A相电压、B相电压、C相电压、A相电流、B相电流、C相电流、N相电流等数据。从节点把采集到数据，分析处理分别得到三相电压/电流、零序电流、功率因数、总功率因数、1～15次谐波等参数，通过PDO发送到主控制器。PDO通过事件触发的同步方式发送。

表3 采集终端TPDO通信参数和映射参数

5 结 语

本系统通过PC扩展一个CANopen主站通讯卡为主节点，具有管理CANopen通讯网络的能力。各采集终端为从节点。在完成主节点和从节点硬软件设计后，通过CAN总线将其组合在一起进行整体测试，主节点发送时间同步信号及SDO给从节点，从节点接受到信号后，把分析处理完后数据通过数据帧格式发送给主节点。主节点通过上位机可以实现对接受的各数据统计分析记录、绘制相应参数实时曲线、查询故障信息等功能。

结果表明，本系统实现了预期设计的智能低压配电系统的基本功能，结构简单，具有广阔的应用前景。

参 考 文 献

梁涛，张江涛，孙鹤旭，等.CANopen总线智能多路温度采集从站的研制[J].仪器技术与传感器,2009，10:61-66.

CiA. CiA draft standard 301,CANopen:Application layer and communication profile(Version 4.20) [S].2002

贺学梅,丁远翔,徐建帅等.CAN总线在智能配电系统中的应用[J].现场总线与网络技术,2006[5]:80-83.

王小宇.基于小波的电能质量特征分析及电能质量在线监测系统的研制[D].北京:清华大学,2003.

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关键词：物联网；智能电网；LED路灯；节能控制

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）08-0070-03

0 引 言

物联网最先起源于1999年麻省理工学院（MIT）自动识别中心提出的网络无线射频识别（RFID）系统[1-2]。2005年ITU在突尼斯举行的信息社会世界峰会上正式提出了物联网的概念，并了《ITU互联网报告2005：物联网 》。ITU报告中指出将任何时间、任何地点、连接任何人，扩展到连接任何物品，万物的连接就形成了物联网[3]。

物联网被提出之后引起了广泛地关注，研究人员对其做了大量研究。从技术角度来看，文献[4]针对物联网海量数据问题，提出了一种面向物联网传感器采样数据管理的数据库集群系统构架IoT-ClusterDB，为物联网数据存储与查询处理提供了一种可行的解决方案[4]。文献[5]研究物联网的安全与隐私问题，利用可信计算技术和双线性对的签密方法提出了一个物联网安全传输模型，满足了物联网的ONS查询及物品信息传输两个环节的安全需求[5]。从应用角度来看，文献[6]将物联网技术应用于购物引导系统，大大提高了工作效率，为了顾客节省等待时间[6]。文献[7]将物联网技术应用于电动汽车智能充换电服务网络当中，实现了电动汽车电池高效有序的管理[7]。文献[8]提出基于物联网的远程智能家居控制系统，将家居中的电器产品连入网络，真正实现了智能化[8]。文献[9]针对多车道复杂车辆行驶状况，借助物联网解决方案提出利用改进边缘势场函数来描述车辆行驶中动态产生威胁关系的方法[9]。

随着计算机技术和通信技术的发展，路灯系统的功能越来越完善，智能化程度越来越高。而路灯系统所使用的传感器如光强度传感器、微波车辆检测传感器，不需要在所有的路灯上都安装或者不需要安装在路灯上。路灯节点与在其周围分布的传感器相互通信，构成一个无线传感网络，适合用物联网方案来解决。

1 物联网路灯体系构架

物联网路灯系统分为四层：感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层[10]。在物联网路灯系统中，路灯节点（包括其中的各种检测、报警装置）、光传感器、微波车辆检测器、摄像头构成了传感层。ZigBee无线传感网络、GPRS网络、Internet构成了网络层。管理服务层包括数据中心、控制中心服务器、智能手机、平板电脑等。综合应用层包括智能电网、智能交通网络、智能路灯。

在感知识别层中，光传感器用于检测光照强度，对路灯进行光控。由于相邻路灯的光照强度基本相同，不需要每盏路灯都安装光传感器，系统中将路灯覆盖区域进行分区，每区中安装一个光传感器即可。凌晨时车辆很少，系统用微博车辆检测器检测车辆的出现，然后适时开启路灯。路灯上的摄像头采集道路交通信息，为智能交通提供数据支持。

网络构建层主要利用ZigBee、GPRS接入Internet。ZigBee终端节点和路由器将信息发送给协调器，协调器通过RS232与GPRS模块连接，GPRS通过网络将信息上传给服务器。

管理服务层包括服务器、手机、平板电脑，通过这些设备对数据进行处理，将大规模数据高效可靠地组织起来，为上层应用提供支持平台。

在综合应用层中，物联网路灯系统与智能电网进行交互，按照智能电网能耗要求进行亮度调节；同时系统将传感器和摄像头采集到的信息传递给交通管理系统，对数据处理后用于交通管理。图1为物联网路灯系统的构架图。

2 物联网路灯控制策略

凌晨车辆较少时，路灯系统不需要像傍晚车流量大时全功率开启工作，无车时可以以最低亮度进行照明；而当车辆出现时，由于车辆很少，也可以以低于标准的亮度进行照明以节约能源。本文综合考虑照明亮度和智能电网的节能要求，提出了物联网路灯系统的照明策略。

2.1 系统工作流程及相关参数计算

（1）确定节能要求

系统首先由智能电网根据城市节能要求提出路灯系统期望能耗要求W，然后根据城市历史车流量情况确定时刻t。在t之前车辆较多，路灯常亮；在t时刻之后车辆较少，路灯智能调节亮度。最后根据道路照明要求确定路灯常亮时的亮度A，并通过转换系数计算出能耗aA。

（2）智能调节时期期望能耗计算

t时刻之前路灯亮度不变，能耗也不变，路灯节能主要是在智能调节时期。定义W1为智能调节期间期望总能耗，定义T（n1，n2）为n1～n2时刻之间的时间长度。

（3）单车期望能耗计算

定义P为单车期望能耗，N为智能调节期间历史平均车流量，Ni为第前n天智能调节时期总车辆数目。根据智能调节时期期望总能耗W1和车辆历史数据，可以确定智能调节期间每辆车经过时期望的能耗。

（4）单车动态能耗计算

每天智能调节时期经过的车辆一般与历史平均数据不同，若车辆经过时以单车期望能耗对应的亮度照明，最终无法达到智能电网的能耗要求，所以要动态地调节路灯亮度。调节思想是，若当天智能调节时期车辆较多，路灯亮度就低一点（不能低于下限）；若车辆较少，路灯亮度就高一点，用第n辆车出现的早晚来预测当天车流量的大小。定义Q1为路灯亮度下限所对应的能耗，即出于安全考虑，路灯亮度不能低于Q1所对应的亮度。定义Q为单车动态能耗，Δ为波动调节参数，tn为第n辆车出现的时刻。用当天的T（t， tn）与历史平均数据TN （t，tn）比较，预测当天车流量情况。若当天车辆较多超出了历史数据，则超出的车辆以Q1对应的亮度进行照明。定义n{TN（t，tn）}为TN（t，tn）所对应n的值。

车辆数目不超过历史数值

车辆数目超过历史数值

2.2 能耗曲线

对于通过PWM方式调光的LED光源，其能耗正比于亮度，假设比例系数为a，智能电网对路灯系统能耗的要求为W，路灯从傍晚18点钟点亮，一直持续到第二天早晨6点。18点到t点由于车辆较多，路灯以标准亮度A持续照明，t点到6点车辆很少路灯采取动态照明。当W、A、t确定后，t到6点时间段内的能耗也可确定。无车时路灯以αA的亮度照明（α为无车状态亮度下限系数，0≤α

3 实验与仿真

为测量物联网路灯系统实际能耗与期望能耗之间的误差，本文对这一系统进行了仿真测试。N=30，并且由于在智能控制期间车辆出现的时刻完全是随机的，认为30天的平均数据汽车是等时间间隔出现的，则汽车出现的时刻为0.2，0.4，0.6，…，6。

每组实验需要产生2次随机数，第一次产生随机数n，表示当天智能控制期间出现的车辆数，25

4 结 语

本文提出的应用于智能电网的物联网路灯系统能够根据车流量和智能电网能耗要求智能地调节路灯亮度，实验仿真显示系统的累计误差较小，能够符合实际的工程要求。论文提出的单车动态能耗计算公式中参数Δ取值分别为5%、10%、15%，后续的研究中可以尝试对Δ进行动态取值，以求达到更好的调光和节能效果。仿真实验当中，认为30天平均历史数据中汽车是等时间间隔出现，可能会与实际情况有所差别，接下来的实验中可以对平均历史数据汽车出现时刻进行随机模拟，以更好地贴近实际情况。

参 考 文 献

[1]孙其博，刘杰，黎羴，等.物联网：概念、构架与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（3）：1-9.

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[8]袁敏，基于物联网的远程智能家居控制系统的设计[J].制造业自动化，2012，11（34）：32-34.

篇8

【关键词】智能电网 继电保护系统

智能电网实际上就是电网的智能化，它通过先进的传感、测量、控制等技术实现电网的可靠、安全、高效以及环境友好等目标。由于智能电网体现出电力流、信息流、和业务流高度融合的显著特点，智能电网是现阶段电网发展主流，所谓的继电保护系统是智能电网的第一道屏障。本文通过简述面向智能电网的继电保护系统，探讨现阶段智能电网的继电保护系统的现状及发展方向。

1 智能电网及继电保护系统的定义

智能电网是将电网智能化运行，它是建立在集成的、高速双向通信网络基础之上的电网结构。与现阶段的电网相比，智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的特点，具有传统电网所不具有的优势。而继电保护系统是指当电力系统发生故障或者异常工况时候，在最短的时间最小的区域内，自动排出故障或者告知工作人员，以减小或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。智能电网和继电保护系统就像一对孪生兄弟一样，相互依存，没有继电保护系统，智能电网的运行随时可能瘫痪，而继电保护系统就如同管家一样，存在于智能电网系统之内。

2 继电保护系统的重要性

我们知道，继电保护系统是保障大电网安全的第一道防线。如果继电保护系统在第一时间内做出准确、可靠的指令，必然会阻止问题的扩大和运输电设备的损坏。反之，则可能扩大事故影响，甚至是大面积停电，这会给民众的生活带来极大的不便利。所以说，继电保护及自动装置是电力系统的重要组成部分，不可或缺。因此，我们对于继电保护系统的研究直接关系到智能电网高效稳定的运行，具有重要意义。

3 面向智能电网的继电保护系统的现状

继电保护是实现电力网络及其相关设备检测保护的重要技术。据有关数据显示，截止2012年止，全国222kV以上的继电保护装置微机化率已达99.8%。继电保护装置的微机化趋势运用先进的技术保护电网，通过对数字化技术的引入，加大了继电保护系统的可靠性，但不容忽略的是，现阶段，仍然有各种各种的问题，影响着继电保护系统。笔者从以下几个方面谈及继电保护系统的现状。

3.1 继电保护系统发展现状

近年来，随着通信以及信息技术的高速发展，使得继电保护系统运行的可靠性不断提升、当前所运行的继电保护系统是刚性结构域，无论是连接方式、网络适应条件，还是保护的对象，这都是我们事先所设定的，总的来说，现阶段的继电保护系统的自适能力较差。

如图1所示，继电保护系统如果遇到自然灾害时，会导致T1通道失效，又由于其自适能力较弱，又不能自发的寻找新的信息通道进行线路恢复，因此，会给我们的智能电网造成极大的危害。

3.2 继电保护人员工作现状

现阶段的继电保护人员主要从事巡查任务，以及对新建供输电设备的检修，他们的主要工作是辅助管辖区域内220kV以下继电保护设备的正常运转。具体的工作要求有：（1）新投入变电站和线路保护相关设备的调试验收工作（2）变电站及线路运行方式改变时，继保相关设备的调整及测试（3）继电设备发生故障时，完成设备抢修工作。工作示意图如图2所示。

3.3 继电保护系统硬件现状

要保证电网的稳定运行，单单强调继电保护是远远不够的。电网整体的可靠性才是保障电网稳定运行的第一要素。然而目前我国的整体性智能电网还未建成，硬件系统不具备。加之现在的设备更新速度快，不少供电站跟不上节奏，这也给电网保障带来了一定的隐患。

4 面向智能电网的继电保护系统发展趋势

继电保护系统是实现电力网络及其相关设备监测保护的重要设备，它的发展趋势是向网络化、智能化以及数据通信一体化发展。由于智能电网将极大地改变传统电力系统结构，所以与之对应的继电保护系统就需要随着时代的发展而变化。

4.1 继电保护系统的结构升级

智能电网的分布式发电和交互式发电对于现阶段的继电保护系统提出了更加高的要求。随着通信、信息技术的长足发展，对于智能电网中的传感要求就会越来越高。完整的继电保护系统结构利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行情况随时进行监控，并通过网络系统分析综合。利用所采集的信息对运行状况进行全方位的检测，事先实时保护功能和远程动态保护。因此，该系统的结构升级有助于提升继电保护的功能，这是继电保护应当关注的重点。

4.2 继电保护技术的升级

智能电网的出现和发展改变了原有输电网络的一些格局和方式，信息化、数字化成为智能电网的主要特征，因此，与之配套的继电保护技术就需要在技术上作出一定的突破。运用各种高新技术，升级现阶段的继电保护技术，这样有助于改善继电保护系统的完善，对于落后的继电保护技术应当予以淘汰。

4.3 继电保护系统数字化

继电保护系统数字化是继电保护的一个重要发展方向。它是指利用互感器的高传输性能以及互感器性能的提升，使得继电保护不需要再考虑电流互感器出现的互感饱和以及二次回路等故障，电气量信息的真实性也得到了提升，有助与提升继电保护系统的安全性。

4.4 继电保护系统网络化

现阶段，网络具有得天独厚的优势，尤其是在信息数据交流方面，那么对于继电保护系统而言，网络化发展也是其中一个发展方向。升级继电保护系统网络化就是指利用网络共享的其它电气元件信息来提升继电保护系统信息的准确性。新一代的继电保护系统是智能电网中继电保护研究的前沿性问题，也是实现电网运行高度智能化的关键。

4.5 员工检修技术的提升

电力系统的保护仅仅依靠提升继电保护系统的性能等方面是远远不够的，值得注意的是，供电企业的检修技术人员也需要发挥作用。对供电企业来说，培养和提升企业在职员工的检修技术很有必要，它是一项长期性的工作，也是维护继电保护系统正常运行的一个重要一环，不容忽视。我们需要提升业务人员的专业水平，广泛开展技能竞赛，充分调动员工的积极性。

5 结束语

综上所述，笔者在本文中对继电保护系统的定义、重要性、现状及发展趋势做了简要的探讨，由于智能电网的升级发展需要继电保护系统具有更大的灵活性和可靠性，因此，我们需要配合智能电网的发展研究继电保护系统。在未来的智能电网中，我们的研究要使继电保护具有可重构、可再生的功能特点，而且需要与网络、数字化接轨，做到全方位的智能运行，这是今后我们智能电网以及继电保护系统的发展趋势，也是我们每一个智能电网研究者所要奋力追求的目标。

参考文献

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[3]李宇青. 面向智能电网的继电保护系统重构[J]. 科学之友，2013，04：30-31.

作者简介

杨明（1982 -）男，工程师，现在主要从电二次设备检修工作。

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关键词：安全约束；遥控操作系统；变电站；乌海电网

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0037-02

伴随着不断提高的自动化技术水平，规模日益扩大的供电网络正向着调控一体化建设管理模式不断发展。乌海电业局隶属蒙西电网，是蒙西电网首家采用调控一体化管理模式的供电企业，其调度自动化系统和监控系统均采用前置系统、SCADA系统和历史系统相结合接收处理“四遥”信息，从而实现各项调度、监视功能，如遥控、遥调等。但现有遥控操作是无约束操作，调度员、监控员只能凭借主观判断当前电网运行方式进行操作，这种人为判断在调度大电网、复杂电网时存在很大的误操作隐患。主要隐患大概包括：电力五防规定中的误选操作设备、带电挂接地线、带地刀合闸、带电合接地刀闸以及带负荷拉合刀闸和跨步操作，即上步没有实际操作完成而操作下一步，违反刀闸操作顺序规定和违反设备各侧开关操作顺序规定等。并且，在实际调度中不易判断出操作后可能出现的

结果。

1 国内研究水平综述

目前针对集控中心的遥控操作的约束防误，在国内采用的主要方式还是将变电站的就地五防信号接入到集控中心，也就是对五防进行集中管理，实现的还是基于站控层的防误，没有真正实现集控层的防误，同时如果五防系统的厂家不一样，在实施时也没有可行性，所以集控中心基本上还是处于无约束的工作状态。

这种无约束的操作会给电网运行带来很大的隐患。如误操作带电设备、带地刀合闸、带电挂接地线、带负荷拉合刀闸等，并且，在实际调度中不易判断出操作后可能出现的结果，这也是造成误操作事故的一大隐患。针对遥控操作的安全分析约束的研究趋势是基于集控层的安全分析防误，针对电力安全规程进行定向的开发应用。

因此，在操作过程方面，集控中心的遥控安全约束在电网分析法的基础之上更加深入地分析每个工作流程中的每一个步骤，如出线错误时立即发出警示，从而使误操作的可能性降低，使监控人员遥控操作的准确性、可靠性提高，大大提高了遥控操作的安全性、准确性，防止人为因素造成的电网误操作事故的发生。

2 遥控操作安全约束系统

该系统根据电网的接线方式和实时运行方式，依据操作规程，设计单步骤操作下的“无票操作”或紧急事故处理和正常操作下的“有票操作”两种状态，利用多种控制流程和约束机制，来实现遥控操作过程中的安全约束和辅助提示，最终形成合理安全的操作规则，再以此进行电网操作。

系统分为遥控操作安全约束分析子系统、遥控规则维护子系统、遥控操作预演流程控制子系统和智能拟票子

系统。

该系统具有面向电网的基于电网拓扑结构的安全约束功能。其主要功能是通过电网的运行方式，分析操作前后的运行状态，根据运行方式合理性给出约束条件或操作警示。其约束条件不仅包含五防闭锁条件，还将非同期合闸、送电、停电、电网解环、合环等操作作为重要警示信息，判断是否操作正确，防止误操作的发生。

2.1 面向电网的基于电网拓扑结构的安全约束功能

其主要功能是通过电网的运行方式，分析操作前后的运行状态，根据运行方式合理性给出约束条件或操作警示。其约束条件不仅包含五防闭锁条件，还将非同期合闸、送电、停电、电网解环、合环等操作作为重要警示信息，判断是否操作正确，防止误操作的发生。

2.2 自定义条件约束

对一些特殊设备的操作，为满足其特殊性，可通过自定义条件逻辑对设备的操作进行约束，其判断依据是用户自定义的逻辑单元，任何可操作设备都可通过逻辑表达式定义约束其操作的逻辑单元，逻辑单元的参数可是任何采集的遥信或遥测量或实时监控数据，通过自编操作逻辑，形成对操作的约束。

2.3 遥控操作预演流程控制子系统

对所要进行的实际操作进行操作前模拟，根据当前电网实际接线方式和各操作步骤进行模拟操作预演。

2.4 遥控操作培训子系统

用于对调控中心监控人员进行操作培训。

2.5 遥控规则维护子系统

该子系统主要用来编辑自定义特殊的安全约束条件、设备操作对应的语句模型、定义各类设备的综合令、任务令和逐项令的拆卸步骤等等。

3 技术方法和路线

3.1 技术方法

3.1.1 面向电网的研究主体思路，以电网为研究对象，摒弃以往孤立的以单个变电站为研究对象的研究

思路。

3.1.2 面向智能体的系统设计理念与实际应用相结合，从实际应用中抽象出智能体，再以智能体为主得出智能信息来指导实际应用。

3.1.3 在保障电网安全和符合电力规程的基础上，尽可能地适应不同用户的多异性需求，避免死板的系统设计带来的系统扩展和推广的障碍。

3.2 技术路线

3.2.1 先进性与实用性完美统一。符合电力规程以及值班运行人员的使用习惯，有关各使用单位可快速适应。

3.2.2 以C/S方式实现全部功能。各功能模块清晰

明确。

3.2.3 安全性和灵活性相统一。在保证遥控操作的安全分析严密可靠的前提下，尽可能地使系统的使用简单灵活，人性化。

3.2.4 面向多智能体的系统设计思想。将各类设备都单独抽象为智能体，多个智能体协调合作、相互影响，将最终的分析决策信息反馈给用户。

3.3 创新性

3.3.1 防误操作手段。目前国内针对防误操作的其他产品包括变电站的五防系统，它主要以单个变电站为研究对象，因此是一个局部的防误操作系统。本系统以电网为研究对象，建立在所辖电网实时运行方式基础之上进行分析下令和操作时对所辖电网的影响，应用于调控中心等下令和进行遥控操作的部门，是一种很强的算法分析手段。

3.3.2 在线生成操作票。在操作票生成方面，国内有很多操作票生成系统，普遍是基于传统的拟票方式和使用方式，其目标为形成文字描述性的操作票。但该系统改变了传统操作票的方式，在电力系统实际数据和图形拓扑模型校验的基础之上进行操作票拟定，不仅描述标准，而且操作可靠、迅速，最为突出的是，该系统形成的操作票不只是文字描述，而且在实际操作过程中与电网进行实时校验，对实际操作产生约束，避免各类跨步操作、误选设备、遗漏等问题。

3.3.3 实时性。同大多数离线系统比较，该系统完全共享实时系统（SCADA）资源，时刻保持信息与SCADA信息的同步。无需再额外增加硬件设备进行信号的采集。所有校验是基于电网当前状态和实际电网拓扑进行校验，具有非常强的实时应用价值，避免由于电网发生突变而带来的误操作。

3.3.4 智能性。遥控安全约束系统从电网运行方式上智能提取设备特征，进行约束判断，所以它无需用户对基本约束规则进行维护录入，极大地降低了用户维护工

作量。

4 系统应用情况

该系统在乌海电网应用以来能够更加准确、及时、简单、明了地显示变电站运行信息，突出了监控信息中的重点信息，减少了监视中的遗漏点，缩短了异常状态下的反应时间，提高了集控的实时性和可靠性，提高了监控效率，提升了监控中心监控能力防误操作的能力。相比原来的监控方式，监控中心遥控操作更加准确、及时、简单、明了；重点信息能够突出显示，减少了监视中的遗漏点；大大缩短了异常状态下的反应时间，提高了集控的实时性和可靠性；提升了故障处理能力，提高了监控的安全性；同时也便于异常信息的及时发现和消缺。

该系统的开发能适应大型电网的需要，在电网结构发生改变时只需维护电网模型，无需再追加投资，也就是一次性投资后，无需因为电网结构的改变而增加硬件设备的投资，节省投资的同时变相地带来了经济效益。

5 存在问题与今后努力方向

在近年来变电站防误系统的设计中，虽然出现了“测控一体化”的防误闭锁形式，但还存在一些固有缺陷，特别在防误闭锁的集控化、网络化方面还需要一个管理平台来支撑。由此，微机防误系统作为一项研究实践能较好地满足这一需求，网络型防误集控系统的设计思想必将成为今后防误管理现代化的发展方向。防误系统将针对电力安全生产的四个层次：电气层、间隔层、站控层、集控层，充分挖掘市场的需求，使系统能适应不同区域、不同职能的各级电力生产部门的需要，为建设我国电力安全生产保障体系提供基础产品，更好地保障我国电网的安全和可

靠性。

6 结语

篇10

【关键词】智能电网；运行安全；风险评估

作为未来电力行业的发展方向，具有安全、可靠、经济、环保、友好接入等特征的智能电网是近年来世界各国关注的热点，与此同时，电力安全是关系到社会稳定和经济发展的世界共性问题。在智能电网方兴未艾的新形势下，探讨各种灾变因素下电力系统的风险评估体系，利用智能电网自愈性理念进行电网风险控制，具有重要的理论意义和工程实用价值。

1.智能电网的定义

智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，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。

2.智能电网的特征

虽然目前国际上对智能电网的定义还未具体统一，但对智能电网的关键特征形成共识：

（1）自愈性（Self-healing）。对电网的运行状态进行连续的在线自我评估， 并采取预防性的控制手段， 及时发现、快速诊断和消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工干预下， 能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。

（2）互动性（Interactive）。系统运行与电力市场实现无缝衔接，支持电力交易的有效开展，实现资源的优化配置；同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。

（3）优化性（Optimized）。实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化，合理地安排设备的运行与检修，提高资产的利用效率。

（4）兼容性（Compatible）。电网能够同时适应集中发电与分散发电模式，扩大系统运行调节的可选资源范围，满足电网与自然环境的和谐发展。

（5）集成性 （Integrated）。通过流程的不断优化，信息整合，实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成，不断提升电力企业的管理效率。

（6）安全性（Safety）。无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害；一旦发生中断，也能很快恢复运行。

（7）优质性（High-quality）。在数字化、高科技占主导的经济模式下，电力用户的电能质量能够得到有效保障，实现电能质量的差别定价。

3.智能电网运行安全风险评估

3.1 智能电网与传统电网的差异

传统电网是一个刚性系统，电源的接入与退出、传输等都缺乏弹性，难以构建实时、可配置、可重组的系统。另外，运行时使用SCADA系统，通常为2～4s采样一次，并可能存在数据污点，导致状态估计存在误差，对网络缺乏能见度。传统电网系统自愈、自恢复能力较差，依赖于实体冗余。与用户之间缺乏互动，对客户的服务简单、信息单向。新一代智能电网将在传统电网的基础上进一步拓展系统的灵活性、网络能见度、自愈能力及与用户之间的双向互动能力。智能电网与传统电网的主要差异包括：

（1）更多不确定性的可再生能源（如风能、太阳能、潮汐能等）的接入。

（2）更加小型化的发电设备以及即插即用的高效储能设备。

（3）配电侧形成一些小型而独立的微网系统（Microgrid）。

（4）与用户之间更多互动。促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。

3.2 智能电网风险评估与传统电网风险评估的差异

鉴于智能电网与传统电网的不同之处，智能电网的风险评估也存在相应的不同。一方面，大规模随机波动的可再生能源的接入使得传统的风险评估更加复杂化；另一方面，可再生能源的发展及微网的接入可满足部分负荷需求，提高整个系统的经济性、可靠性和安全性。

（1）大规模可再生能源的接入增加了系统的不确定性，从而也增加了系统风险。

可再生能源通常具有间歇性和严重的不确定性，如变化的风速和太阳辐射，因而可再生能源发电机的出力被视为是不可靠的，具有极强的随机性和不确定性。对于随机波动的可再生能源发电系统来说，电力供应情况受以下不确定性因素影响较大：宏观经济走势；气候因素；新投产的可再生能源发电机组能否按时投产发电、发电设备运行状况能否稳定等。因此，可再生能源发电系统的投入使用，为评估系统风险带来更多更复杂的考虑因素。

（2）虽然可再生能源发电本身具有随机性和波动性，但可再生能源的持续使用从本质上可加强电力系统的整体可靠性。

实际上，现阶段为解决可再生能源发电的随机性和波动性带来的系统风险，确保系统的可靠性，保守的系统运行部门倾向于将与可再生能源发电量相等的装机容量作为系统备用，这虽然从某种程度上大大减轻了可再生能源的不确定性带来的风险。当然，未来的智能电网风险评估将不仅仅停留在现阶段偏于保守的风险评估及风险控制方法上，而应实时、有效地评估可再生能源发电对整个电力系统能源结构优化带来的积极作用，并可使人们清楚地认识到可再生能源在提高供电可靠性方面所具有的独特的优势，同时也应实时评估出其对大电网安全稳定带来的冲击。

（3）更多灾变情况下的即插即用小型设备风险评估。

由于智能电网中使用了更多更加小型化的新型发电设备以及即插即用的高效储能设备，因此，分析这些设备在各种灾变情况下（包括冰灾、台风、洪水等严重自然灾害或人为破坏如恐怖袭击等）停运导致的系统风险也非常重要，利用此项风险指标尽可能地减少灾害损失，做好相应的防护工作。

（4）微网作为智能电网中极其重要的组成部分之一，如同可再生能源发电一样，对电力系统而言一方面增强了局部供电的可靠性，另一方面微网的接入本身也可能带来对大电网的冲击。微电网中含有多个微电源，可在主网发生故障时，与主网隔离运行，提高局部供电的可靠性。但由于微网中含有传统的电源方式（燃气轮机等）、新型的DERs（风电和光伏等）和各种储能元件。这些元件的时间常数各不相同，而电力系统中的能量都是瞬时平衡的，如何协调这些元件的控制策略，保持微电网运行的稳定性，尽量减少这些不可控源对主网的冲击等，都需要做进一步的探讨和研究。另外，微电网中引入了很多先进的电力电子设备，它们大都是灵活可控的，如何实现对这些设备的智能控制和最优控制也是一个很重要的问题。

（5）包括用户端共同参与的智能电网风险评估。

未来智能电网风险评估的目的是从社会公共安全的角度出发，把握住整个系统的薄弱环节和风险度。由政府、电力企业及用户共同采取措施有效降低风险度，减少大面积停电的可能性，同时根据风险制定应急预案，采取相应的应急措施。因此，未来智能电网的安全风险评估体系并非简单地指导电力企业自身的安全生产，而是将其定位为受到全社会高度关注的公用事业及基础能源安全问题，对其供电安全风险进行分析、评估和监管。

4.智能电网安全展望

随着社会的发展与时代的进步， 新一代电力网络――智能电网的发展已经初露端倪。它是全球经济和技术发展的必然结果，预期效益也相当可观，是下一代电网的必然发展模式。

然而，电力系统取得巨大发展的同时，也承受着更大的潜在风险，尤其是自然灾害及人为破坏等各种灾变情况下的安全稳定性问题日趋复杂。在智能电网增加了大量不确定的可再生能源接入、即插即用的高效储能设备、配电侧形成多个微网系统的背景下，为保证电力系统特别是未来智能电网的可靠性和安全性，探讨在自然灾害及人为破坏等各种灾变情况下的智能电网的风险评估和应急减灾机制，具有重要的理论意义和工程实用价值。如何通过评估含有可再生清洁能源的智能电网的可靠性来降低电力系统的安全风险，是国内外电力行业近年来所关注的重点之一。对于大型电力系统特别是含有大规模可再生清洁能源形势下的智能电网可靠性和风险评估体系的研究，还有大量的基础性研究工作有待进一步开展：

（1）含有可再生清洁能源及微网的智能电网不确定性及风险分析。由于大多数可再生清洁能源及微网受自然环境、社会环境及人为因素的影响较多，来源不稳定，具有较强的不确定性。这也造成了利用可再生清洁能源及微网发电具有较强的不确定性这一特点，因此，可再生清洁能源及微网系统虽然一方面可以为电力系统提供额外的电力支持，另一方面可再生清洁能源及微网的不确定性也必然为电力系统稳定送电带来一系列风险及挑战。由其不确定性带来的风险分析这一研究领域迄今并未有太多进展，还有大量工作亟待开展。

（2）含有大量新型高效储能设备的智能电网设备的风险评估。由于智能电网引入了大量的新型元件和设备，包括分布式电源，大型可再生能源电源，用户侧的智能电器，包括测量、保护、控制装置的二次装置，新型的一次设备，通信设备等。对这些新型一次及二次智能电网设备进行风险评估，并对对传统设备和新设备运行时的协调问题进行研究也是必不可少的。

（3）包括用户端参与的智能电网动态安全风险评估体系。深入探讨由政府、电力企业及用户共同参与的智能电网实时动态安全风险评估系统，在风险来临时，由各方面共同参与，采取相应应急措施保证电力基础能源的安全运行及用户供电，实现智能电网安全评估动态化、运行控制最优化，将是近几年的一个非常重要的热点研究方向之一。

【参考文献】