智能電網(wǎng)是在物理電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，與包含光纖通信和3G網(wǎng)絡(luò)通信的現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感測(cè)量技術(shù)、調(diào)度自動(dòng)化控制技術(shù)、分布式電源接入技術(shù)以及電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)集成在一起形成新型的現(xiàn)代智能電網(wǎng)，使其在用電需求日益嚴(yán)峻的情況下，能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

1概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)生活、科學(xué)研究等等各方面用電需求越來(lái)越多，作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和公共事業(yè)，現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和改革優(yōu)化的機(jī)遇。它不僅要面對(duì)大范圍用電實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高電網(wǎng)全天候運(yùn)行的能力，以適應(yīng)電力體制的改革，而且在隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要把發(fā)電、輸配電、供電以及用電服務(wù)等整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化。智能化電網(wǎng)作為“電網(wǎng)2.0”，不僅能夠全天候運(yùn)行，為各個(gè)行業(yè)提供所需電能，而且逐步向信息化、數(shù)字化的主流方向發(fā)展，來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)千變?nèi)f化的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為人們正常生產(chǎn)生活用電提供保障。

2智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)以集成的高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)和物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代信息通信技術(shù)，傳感測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、分析決策技術(shù)、能源電力技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)境友好等目標(biāo)，從而使現(xiàn)代電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、智能化。

智能電網(wǎng)具有各種能力來(lái)滿足現(xiàn)代人們生產(chǎn)生活對(duì)電力的需求。由眾多自動(dòng)化的輸電和配電組成的智能電網(wǎng)可以在自然災(zāi)害和極端氣候條件下，亦或是在人為破壞或電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生打擾動(dòng)和故障的時(shí)候，仍然安全穩(wěn)定地運(yùn)行；同時(shí)智能電網(wǎng)能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)地對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行安全評(píng)估和分析，對(duì)電網(wǎng)故障具有預(yù)警和預(yù)防的控制能力，通過(guò)對(duì)故障診斷，能夠?qū)崿F(xiàn)隔離故障或者恢復(fù)故障的自愈能力；智能電網(wǎng)還適應(yīng)分布式發(fā)電、微電網(wǎng)以及各種能源的接入，并對(duì)其提供完善的智能側(cè)管理功能；智能電網(wǎng)有良好的用戶接口，便于優(yōu)化電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)；同時(shí)智能電網(wǎng)采用統(tǒng)一平臺(tái)，通過(guò)智能化的通信構(gòu)架，實(shí)時(shí)地將電網(wǎng)信息的集成與共享，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的管理，為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)的電力服務(wù)。

不同于現(xiàn)代電網(wǎng)，智能電網(wǎng)將電力流、信息流以及業(yè)務(wù)流高度融合在一起，將通信技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施有機(jī)結(jié)合在一起，在堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)基礎(chǔ)體系和技術(shù)支撐體系下，能夠抵御各種外來(lái)干擾和攻擊，自動(dòng)隔離電網(wǎng)故障、自動(dòng)修復(fù)電網(wǎng)問(wèn)題，并能為各種小型分布式電源提供穩(wěn)定接口，并為其提供分布式管理功能，同時(shí)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了雙向互動(dòng)的服務(wù)模式，為用戶提供了詳細(xì)的用電信息，讓用戶放心用電、安全用電。

3智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

智能電網(wǎng)技術(shù)涵蓋整個(gè)電網(wǎng)環(huán)境，主要包含了現(xiàn)代通信技術(shù)，傳感測(cè)量技術(shù)，調(diào)度自動(dòng)化控制技術(shù)，電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)以及分布式電源接入技術(shù)。

3.1現(xiàn)代通信技術(shù)

智能電網(wǎng)通過(guò)高度集成的高速雙向的通信系統(tǒng)，傳遞電網(wǎng)基本數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。智能電網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、光纖、3G等通信手段，將通信網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)一起安裝到戶，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)或用戶的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地傳輸給電網(wǎng)控制中心，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間能夠?qū)崟r(shí)互相相應(yīng)，從而提高電網(wǎng)供電的可靠性，滿足電網(wǎng)需求，提高電網(wǎng)利用率。

現(xiàn)代通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，一般地可以分為有線通信技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)。有線通信包含了電力線載波通信或者光纖通信，電力線載波通信是電網(wǎng)中特有的通信方式，它是直接利用輸電線為傳送媒介來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸，從而使得電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)投資少，見(jiàn)效快，曾是傳統(tǒng)電網(wǎng)中電力通信的主要方式。但是該方式也存在較明顯的缺點(diǎn)，由于受電力線強(qiáng)力磁場(chǎng)的影響，干擾信號(hào)明顯，嚴(yán)重影響了信號(hào)的正確讀取，加上我國(guó)限制其通信頻率，使得其通道容量小，音頻范圍窄，已經(jīng)逐步淡出現(xiàn)代智能電網(wǎng)。現(xiàn)代光纖技術(shù)的發(fā)展，使得光纖線路具有傳輸頻帶寬、通信容量大，損耗低、中繼距離長(zhǎng)，絕緣度高、抗電磁干擾性能強(qiáng)等有點(diǎn)，被大量使用在電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中。

智能電網(wǎng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)的無(wú)線通信包含了衛(wèi)星通信、微波/超短波通信，短波通信，3G通信等，電網(wǎng)通信系統(tǒng)搭建過(guò)程中，可以根據(jù)不同的地理和周邊環(huán)境，選擇不同的通信方式來(lái)滿足智能電網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求。衛(wèi)星通信主要是將通信衛(wèi)星作為地球上無(wú)線通信的中繼站，適合智能電網(wǎng)大范圍通信，微波通信和短波通信是針對(duì)不同的通信距離的通信手段。微波通信是直線通信，要求通信兩點(diǎn)之間無(wú)障礙，可以作為郊外遠(yuǎn)距離通信的輔助手段。短波通信適合長(zhǎng)距離通信，通過(guò)云層電離層反射來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。3G通信技術(shù)是指第三段移動(dòng)通信技術(shù)，它可靠性高，覆蓋面積廣，傳輸速率高，網(wǎng)絡(luò)帶寬高，在智能電網(wǎng)的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中能發(fā)揮不可替代的作用。

3G技術(shù)的安全可靠性，能夠使智能電網(wǎng)防御網(wǎng)絡(luò)攻擊，提高信息安全；高速的數(shù)據(jù)傳輸速度，滿足智能電網(wǎng)傳輸大數(shù)據(jù)量的要求，安全可靠的數(shù)據(jù)交互性能智能電網(wǎng)開(kāi)放性地兼容各種設(shè)備提供了可靠的通信機(jī)制，為智能電網(wǎng)智能控制、電網(wǎng)自愈、負(fù)荷調(diào)度、電力設(shè)備搶修以及智能需求側(cè)管理提供準(zhǔn)確可靠實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息。

Zigbee技術(shù)是一種距離短，功耗低的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)，它由電池供電設(shè)備提供無(wú)線通信功能，是一種面向自動(dòng)化和無(wú)線控制的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。Zigbee通信技術(shù)主要應(yīng)用于電力用戶側(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的短距無(wú)線通信，自身體積小、成本低、可靠性高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，極大地提高了電力用戶側(cè)的安全性和便利性。

將智能電網(wǎng)的設(shè)備IP化是智能電網(wǎng)的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6的發(fā)展，極大地彌補(bǔ)了IPv4造成的地址空間不足的問(wèn)題。由于IPv6可以提供一個(gè)幾乎無(wú)限大的地址空間，從而可以為每一個(gè)智能電網(wǎng)的設(shè)備配備一個(gè)IPv6的地址，使得從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等整個(gè)過(guò)程參與的設(shè)備都變成通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)控制自動(dòng)化。

3.2傳感測(cè)量技術(shù) 　　

傳感測(cè)量技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)在基礎(chǔ)部分，它主要是使用各種傳感器來(lái)獲取電網(wǎng)的技術(shù)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)高通通信網(wǎng)絡(luò)，傳輸給電網(wǎng)使用。無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）被大量部署在用戶家中，與遠(yuǎn)端主站設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)電能檢測(cè)、用戶用電信息精確實(shí)時(shí)顯示的功能。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于傳感測(cè)量技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的分布式智能化網(wǎng)絡(luò)，一般由傳感器和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊組成的傳感單元、嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理單元、通信單元和電源部分組成，每個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)作為路由通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以多跳方式接至智能交互終端，而后將數(shù)據(jù)傳送至集中器，最后通過(guò)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)端主站設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)處理。

電力用戶側(cè)的智能電網(wǎng)使用基于微處理器的智能固態(tài)表計(jì)來(lái)完成用戶與電力公司之間的雙向通信，除了記錄用戶每日的電量使用以及電費(fèi)消費(fèi)外，還能向用戶顯示電力公司通達(dá)的不同時(shí)段的用電價(jià)格、電費(fèi)費(fèi)率以及當(dāng)前實(shí)施的費(fèi)率政策。用戶可以通過(guò)智能表計(jì)，根據(jù)電力公司制定的費(fèi)率政策來(lái)設(shè)定不同時(shí)段用電消耗，自動(dòng)控制用戶的電力使用策略。

通過(guò)傳感測(cè)量技術(shù)，電力公司的系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃人員還可以實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)的功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關(guān)系等電力數(shù)據(jù)以及設(shè)備健康狀態(tài)、故障診斷、關(guān)鍵元器件溫度等設(shè)備數(shù)據(jù)，進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)配置。

3.3自動(dòng)化控制技術(shù)

自動(dòng)化控制技術(shù)是智能電網(wǎng)進(jìn)行自我調(diào)整的相關(guān)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)為核心，以傳感測(cè)量技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過(guò)對(duì)收集數(shù)據(jù)的分析和診斷，從確定性和概率性的角度，提供相應(yīng)的解決方案，然后通過(guò)雙向高通的通信網(wǎng)絡(luò)，來(lái)對(duì)電網(wǎng)主要設(shè)備或子網(wǎng)發(fā)送控制命令，使其根據(jù)控制命令進(jìn)行自行調(diào)整。

自動(dòng)化控制技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用主要體現(xiàn)在調(diào)度自動(dòng)化控制方面。智能電網(wǎng)的數(shù)字化變電站，使用不同以往的對(duì)象模型來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化，它使用的模型主要包括服務(wù)器模型，邏輯設(shè)備模型，邏輯節(jié)點(diǎn)模型和數(shù)據(jù)對(duì)象模，并通過(guò)統(tǒng)一的XML配置語(yǔ)言來(lái)定義模型來(lái)描述這些數(shù)據(jù)模型，從而量化地控制數(shù)字化變電站，使得操作更加確定化、透明化。XML配置語(yǔ)言采用面向?qū)ο笞悦枋龅姆椒ǎㄟ^(guò)定義多個(gè)數(shù)據(jù)類型為DOTypc，DATypc的數(shù)據(jù)對(duì)象并將其組成邏輯節(jié)點(diǎn)模型，而多種類型的邏輯節(jié)點(diǎn)組成邏輯設(shè)備，從而組成裝置模板供調(diào)度自動(dòng)化控制系統(tǒng)調(diào)用。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)裝置模板定義多個(gè)裝置實(shí)例，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)字化變電站，而數(shù)字化變電站根據(jù)裝置模板實(shí)例中設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化變電站的自動(dòng)化控制。

自動(dòng)化控制技術(shù)同時(shí)可以對(duì)分布式能源資源和需求的相應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度，對(duì)配電網(wǎng)和變電站進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行和規(guī)劃進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

3.4電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)

電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的核心，它主要包括了電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理分析、集成顯示以及保證信息安全等功能。信息管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)、分布式電網(wǎng)數(shù)據(jù)、智能電子設(shè)備數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)共享的資源數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集，以動(dòng)態(tài)了解當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；信息管理系統(tǒng)收集電網(wǎng)數(shù)據(jù)后，通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理和分析，可以獲取對(duì)整個(gè)電力縱向產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)務(wù)狀態(tài)、從國(guó)家到地區(qū)的電網(wǎng)信息以及橫向電網(wǎng)企業(yè)的各方面的信息；信息管理系統(tǒng)通過(guò)縱向產(chǎn)業(yè)鏈信息和電網(wǎng)信息集成，以及對(duì)各級(jí)電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)的信息集成，通過(guò)個(gè)性化可視平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行平面顯示、語(yǔ)音介紹、三維動(dòng)畫(huà)展示；信息管理系統(tǒng)設(shè)定各利益主題的保密程度和權(quán)限，防護(hù)系統(tǒng)安全、防范網(wǎng)絡(luò)病毒和惡意攻擊，以保障整個(gè)信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.5分布式電源接入技術(shù)

分布式電源接入技術(shù)是智能電網(wǎng)能夠自我判斷和自我調(diào)節(jié)，對(duì)接入的多種能源提供分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)分布式電源接入到智能電網(wǎng)中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)配網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)復(fù)雜性和不確定性，增加了區(qū)域負(fù)荷增長(zhǎng)及分布的難度，從而對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃帶來(lái)影響，同時(shí)分布式電源頻率可能與電網(wǎng)頻率不匹配，接入后可能會(huì)引起電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，打破系統(tǒng)原有供需平衡，而分布式電源接入技術(shù)能夠是分布式電源友好地接入智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，維持電網(wǎng)原有的供需平衡，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

分布式電源接入技術(shù)主要包括儲(chǔ)能技術(shù)、微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)和虛擬發(fā)電廠技術(shù)。儲(chǔ)能技術(shù)是將接入智能電網(wǎng)的分布式電源提供的電能進(jìn)行存儲(chǔ)，而后通過(guò)將存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)換成和智能電網(wǎng)匹配的電能輸入到智能電網(wǎng)中。儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置由儲(chǔ)能元件組成，常見(jiàn)的裝置有蓄電池儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等，通過(guò)儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源提供電能的存儲(chǔ)、釋放以及快速功率交換；能量轉(zhuǎn)換裝置主要由電力電子器件組成，主要是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)提供充放電控制、交直流電轉(zhuǎn)換、功率調(diào)節(jié)控制以及運(yùn)行參數(shù)檢測(cè)監(jiān)控等功能。

微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)主要是解決分布式電源大規(guī)模接入智能電網(wǎng)的問(wèn)題，它將分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置和能量轉(zhuǎn)換裝置以及終端用戶進(jìn)行有效整合，形成一個(gè)可靈活并網(wǎng)或獨(dú)立運(yùn)行的可控微網(wǎng)，并設(shè)定和大電網(wǎng)公共連接點(diǎn)（PCC）的唯一標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)分布式電源接入電網(wǎng)的可靠性，進(jìn)一步提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性、可控性和經(jīng)濟(jì)性，滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電穩(wěn)定性的要求。

為了有效客戶風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生資源發(fā)電的間歇性，可以利用分布式能量管理系統(tǒng)的虛擬發(fā)電廠（CPP）技術(shù)，把某個(gè)地區(qū)的分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷組合在一起，虛擬成一個(gè)可控的獨(dú)立個(gè)體，當(dāng)可再生資源提供電能變化時(shí)，可提前向電網(wǎng)提交發(fā)電計(jì)劃和符合需求，從而使的電網(wǎng)良好地接納對(duì)間歇的可再生能源。

小水電發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池等分布式電源靠近負(fù)荷中心，能夠降低用戶對(duì)原電網(wǎng)的擴(kuò)展需求，提高了電網(wǎng)的供電可靠性。分布式電源接入技術(shù)允許大量的分布式電源接入到智能電網(wǎng)中，通過(guò)高級(jí)的自動(dòng)化系統(tǒng)將它們無(wú)縫地集成到電網(wǎng)中協(xié)調(diào)運(yùn)行，不僅節(jié)省了電網(wǎng)傳輸?shù)耐顿Y，還能提高全系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率，為整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)了巨大效益。

智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，更是實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”的一項(xiàng)復(fù)雜而又艱巨的系統(tǒng)工程。智能電網(wǎng)技術(shù)利用各種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)電力輸送和分配進(jìn)行自動(dòng)化管理，對(duì)各種分布式電源提供良好穩(wěn)定的接入口，智能電網(wǎng)正改變著我們的用電方式，為我們生產(chǎn)生活的穩(wěn)定安全用電提供了堅(jiān)實(shí)的保障。