智能电网关键技术以及其与传统电网的比较

摘要：介绍智能电网的特点以及我国发展智能电网的豳要性，从信息技术、量测技术、设备技术、控制技术、决策支持技术等方面分析发展智能电网的关键技术，并对比分析了智能电网与传统电网的区别。

 关键词：智能电网；关键技术；传统电网；
随着市场化改革的推进、数字经济的发展、气候 变化的加剧、环境监管要求日趋严格与国家能源政 策的最新调整，电力网络与电力市场、电力用户之间 的协调和交换越来越紧密，电能质量水平要求逐步 提高，可再生能源等分布式发电资源数量不断增加， 气候变化初露端倪，以单向通信、集中发电、辐射状 拓扑网络为特点的传统网络已经难以支撑如此多的 发展要求，面I临着越来越多的挑战[1圳。为了解决这 些问题，必须在发电、输电、变电、配电、用电和调度 等环节逐步实现智能化，建设智能电网体系。

1我国智能电网的特点

由于国情、发展阶段及资源分布的不同+，我国的 智能电网与美国的智能电网在内涵、发展方向等方 面有显著的区别。美国智能电网的建设侧重于配电 侧和用户侧，重点研发可再生能源和分布式电源并 网技术，电动汽车与电网协调运行技术以及电网与 用户的双向互动技术。我国智能电网是在建设坚强 电网的基础上，以建设距离长、容量大等输电特征的 特高压电网为核心，包含电力系统的发电、输电、变 电、配电、用电和调度共6个环节，具有信息化、数字 化、自动化、互动化的智能技术特征。并重点关注智 能输电领域，结合特高压建设与运营，提升驾驭大电 网安全运行的能力r同时统筹配电网智能化建设工 作，逐步建设独具特色的智能电网[3训。总之，我国 的智能电网是一个涉及多学科、多技术领域的战略 性概念，发展智能电网必须以通信技术为基础、量测 技术为手段、设备技术为支撑、控制技术为方法、支 持技术为导向，循序渐进的开展。

 2智能电网关键技术

2．1 智能化信息技术
智能化信息技术贯穿发电、输电、变电、配电、用 电、调度各环节，是智能电网建设的重要内容和坚强 支撑。
基于智能电网的信息技术具有三大特征：
一 是数字化程度更高，内含各种智能的传感器、电力设 备、控制系统、应用系统等，连接更多的设备，深化发 电、输电、变电、配电、用电和调度环节的数据采集、 传输、存储和利用；
二是利用面向服务架构体系 (Service-Oriented Architecture，SOA)整合相关业 务数据和应用，建立统一的信息平台，自动完成数据 和应用的整合，实现全部业务系统的集成[51；
三是深 入应用生产管理、人力资源、电力营销、调度管理等 辅助决策数据，构建一个数据集中、业务整合、符合 模型标准、应用可扩展的辅助分析系统，实现生产、 营销、调度、人财物等业务数据的集中存储、统一管 理、系统分析，形成智能决策，满足跨业务系统的综 合查询，为管理决策层提供有效的数据分析服务。

 2．2 智能化通信技术

 建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现 智能电网的基础，一方面，智能电网的数主护和控制都需要通信系统的支持；另一方面，建立以 电网和通信紧密联系的网络是智能电网的目标和主 要特征。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能 电网成为一个动态的实时信息和电力交换互动的大 型基础设施，可以提高电网供电的可靠性和资产的 利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而 提高电网自身的价值。以通信技术为基础的智能电 网通过连续不断地自我监测和校正，并利用先进的 信息技术，实现电网各系统的自愈功能。通信系统 还可以监测各种扰动，并进行补偿，重新分配潮流， 避免事故的扩大。

2．3 智能化量测技术

智能化量测技术是实现智能电网的手段。参数 量测技术是智能电网基本的组成部分，可以获得相 关数据并将其转换成数据信息，提供给智能电网的 各个系统使用。智能化量测技术可以评估电网设备 的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取，防止 窃电、缓减电网阻塞等。基于微处理器的智能表计 将有更多的功能，除了可以计量不同时段的电费外， 还可储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费 费率，并通知用户实施的费率政策，用户可以根据费 率政策，自行编制时间表，自动控制电力的使用。

2．4智能化设备技术
 
智能电网将广泛应用先进的设备技术，以提高 输配电系统的性能。智能电网中的设备将充分应用 材料、超导、储能、电力电子和微电子技术等方面的 最新研究成果，以提高功率密度、供电可靠性、电能 质量和电力生产的效率。通过采用新技术以及在电 网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点，来提高电能 质量；通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于 电力电子技术和新型导体技术的设备，来提高电网 输送容量和可靠性。配电系统中需要引进新的储能 设备和电源，同时应利用新的网络结构，如微电网。
 
2．5 智能化控制技术
 
智能化控制技术是指智能电网中分析、诊断和 预测电网状态，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控制方法。智 能化控制技术将优化输电、配电和用户侧的控制方 法，实现电网的有功功率和无功功率的合理分配。 智能化控制技术的分析和诊断功能，将引进预设的 专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动控制 措施，而且措施的执行将在秒一级水平上，这一自愈 电网的特性将极大地提高电网的可靠性。先进的控 制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通 信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持 分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。 先进控制技术不仅给控制装置提供动作信号，而且 也为运行人员提供信息。

 2．6智能化决策支持技术
 
智能化决策支持技术将复杂的电力系统数据转 化为系统运行人员可理解的信息，利用动画技术、动 态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术， 帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题，使系 统运行人员做出决策的时间从小时级缩短到分钟 级，甚至到秒级。

3智能电网与传统电网的比较

我国的智能电网是在传统电网的基础上发展起 来的，是以特高压电网为基础的多学科、多领域、多 层次的一种电网模式。智能电网与传统电网相比有 明显的完善，主要表现在通信技术、量测技术、设备 技术、控制技术和决策支持技术等几个方面。智能 电网与传统电网的比较，见表1。 表1 智能电网与传统电弼的比较

以上在探讨智能电网关键技术的基础上，对比 分析传统电网与智能电网在通信技术、量测技术、设 备技术、控制技术和决策技术等方面存在的差距。 智能电网相对传统电网的主要优势在于实现了电网 与用户之间的双向互动，实现了电网故障的自愈功 能，进一步提高了电网供电的可靠性和高效性。在建 设智能电网的过程中只有不断深化(下转第12页) •输出控制接点，或者是智能控制通信口，并采用统一 的通信协议。

4实现电能表的智能化应采取的措施

智能电网用电系统需要按照智能用电体系进一 步加强建设，使其具有业务范围清晰、业务流程通 畅、业务处理高效的营销组织模式和标准化业务体 系，构筑“用户管理与服务技术支持平台”、“用户管 理与服务双向互动平台”两大平台，实现客户服务全 过程的信息化管理，建立起标准化、规范化、集约化 的营销业务处理平台。
 
4．1 依托强大稳固的通信网

传统的多功能电能表和居民载波电能表只能够 实现用户用电量的上传功能，而且目前使用的低压 电力线载波通信、GPRS无线通信以及电网自动化 的光纤通信也无法满足智能电网对智能电能表信息 互动的要求。未来智能电网对通信技术要求会更 高，依赖性将更强，建设支撑广域、全景实时信息的 传输系统将成为智能电网的一项重要工作。因此， 必须从战略高度重视新型信息、通信网络体系结构 的研究与试验工作，必须注重信息与业务的关联度 及整合度，合理构建信息交互与共享的层次架构，避 免无谓的，甚至是有害的海量信息操作。同时，结合 电网自身优势，开展基于综合能源及通信系统体系 结构的研究，构建安全、可靠、稳定、适用、快速的智 能电网信息交互平台。信息交互平台必须是坚固 的、灵活的，具备抗攻击性、自防御性。

4．2 建立更加灵活的电力市场

电源与电网是电力系统不可分割的有机组成部 分，两者的发展共同受宏观经济政策、负荷变化、环 保约束等因素的影响。只有电源和电网协调一致、 均衡发展，才能实现社会资源的优化配置，进而实现 社会效益最大化。随着社会经济的快速发展，在国 家骨干电网的支撑下，未来智能电网既要适应大型 电源基地的接入，还要适应各类分布式电源与保安 电源的接人，所以除考虑分层分区的电源接入，还要 考虑分散式接入。同时，未来的智能电网在规范电 源接入技术要求和功能后，将具备稳定、无缝、无扰、 自动接入电源的能力，以及迅速、有序、低扰、安全地 解列电源的能力。电网对电源侧的管理除指令性调 度外，应建立起一个市场经济的电量交易系统，电网 和发电厂通过实时上网电价更加经济的实施电网调 度，提高发电厂和电网经济效益，这就需要智能电能 表计量、记录发电厂实时电量、电费，并完成实时双 向传输的功能。
 
4．3 调动用户积极开展节能工作

 智能电能表实现了电网企业与电网用户之间的 信息交互、需求交互、和谐共赢，使得社会效益最大 化。从用户侧来说，个性化、需求化、灵活的电能需 求将可以得到实现，积极利用自身的余能建设环保 型的分布式电源，将自有、富余、投资性电能用于电 网补充、调配和应急。智能电能表让用户随时了解 自己的用电记录、当时的供电情况和费率信息，便于 及时采取适当节电措施，自觉参与节电节能工作，如 使用智能电能表对用电进行分时控制，减少用电高 峰时的用电量，增大用电低谷时的用电量，以减少总 的电费。在智能电网实行阶梯电价时，用户可以根 据自己的用电情况，改变用电需求，平滑社会对供电 量增长的需求。在供电量供不应求时，用户用电量 超过合同规定用电量时可以实行更高电价计算电 费，使用户减少对电力能源的需求；在供电量供过于 求时，用户用电量超过合同规定用电量时可以实行 更优惠电价计算电费，鼓励用户增加对电力能源的 需求，减少社会对电力投资的浪费。

5 结束语

通过使用智能电能表可以使电网、发电厂和用 户之间实现信息互动，使智能电网的先进计量系统 对远程监测、分时电价和用户侧管理等作出更快、更 准的系统响应，调动电网各个组成机构自觉地参与 节电、节能工作，实现电网的最大经济效益。 本文责任编辑：齐胜涛 (上接第5页) 认识传统电网与智能电网的差距，逐渐找出建设智 能电网的突破口、切入点，才能少走弯路，确保建设 智能电网的顺利进行。