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摘要：智能电网是基于集成的信息通讯技术、传感和参数量测技术、智能设备技术、先进的自动控制技术、决策支持技术以及可再生能源和分布式能源的接入技术等现代高科技的技术综合。 为现代电网提供各种类型先进的测量、监视、保护和控制的电力设备, 对传统电网进行升级改造, 构造一个更加经济、安全、可靠、环保的电网。本文通过对智能电网涉及的相关技术进行分析，来解决电力系统中一些常见的问题。
关键词：智能电网；信息通信；自动控制；设备技术
1.电网的发展趋势
电网是经济社会发展的重要基础设施，然而，近些年来，电网安全稳定运行的客观环境正在发生着巨大的变化。电网负荷快速增长，大区电网互联初步形成，电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现，加之受全球气候变化的影响，极端气候环境对电网安全稳定运行提出了更高的要求。其发展趋势就是智能电网。
2.智能电网有哪些特点
智能电网是一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电气设备之间每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛的应用分布式智能设备和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接来实现实时互动。智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，其特点可归纳为：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。要实现上述特点，智能电网需要相关的技术支撑，下面就智能电网的相关技术进行分析。
3.智能电网的相关技术示意图及分析
3.1 集成的信息通讯技术
建立高速、双向、实时、集成的信息通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的信息通信系统，智能电网的任何功能都无法实现，因为智能电网数据的获取、保护和控制都需要这样的信息通信系统来支持，因此建立这样的信息通信系统是迈向智能电网的第一步。同时，通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成两张紧密联系的网络—电网和信息通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和功能。集成的信息通信系统能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。当这样的信息通信系统建成后，它可以繁荣电力市场，抵御电网受到攻击，提高电网供电的可靠性和资产利用率。
智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的功能—自愈功能。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，防止事故的扩大。高速、双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。
在这一技术领域主要有两个方面的技术需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构通力的合作，才能实现信息通信系统的互联互通。
3.2传感和参数量测技术
在智能电网中， 采用各种先进的传感器、结合双向通信的智能表计与监视系统， 用以监视用户端用电状况、电网设备的健全状态与网络安全状态，提供智能电网安全经济运行的最基础的功能。
参数量测技术是智能电网最基本的组成部分，先进的参数量测技术获取数据后，将其转换成数据信息，供智能电网的各方面使用。它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、消除电费估计以及防止窃电、缓解电网阻塞以及与用户的沟通。
未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能由用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。
对于电力公司来说，参数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（WAMS）、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。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务提供服务。
未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力将极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。
3.3智能设备技术
智能电网依靠大量的嵌入式智能设备对系统状态进行实时监测和控制。这些设备必须具有长期无需更换而能满足未来应用需求的能力。
先进的电网设备对电网的远行特性起着积极的作用。它包括超导输电电缆、故障电流限制器、复合导线、灵活交流输电系统设备( FACT S) 、先进的储能装置、分布式发电装置、先进的变压器和断路器、智能电器、先进的保护控制设备等。
智能电网要得到广泛的应用，需要先进的设备技术—电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术，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。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。这样才能极大地提高输配电系统的性能，从而提高供电可靠性和电能质量。
分布式发电将被广泛地应用，多台机组间通过通信系统连接起来形成一个可调度的虚拟电厂。超导技术将用于短路电流限制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中。
新型的储能技术将被应用为分布式能源或大型的集中式电厂。大型发电厂和分布式电源都有其不同的特性，它们通过协调及有机的结合，以优化成本，提高效率和可靠性，减少对环境影响。
3.4先进的自动控制技术
先进的自动控制技术可实现对电网的快速诊断， 并对特定的电网瓦解或停电提供周密的解决方案。通过从所有电网主要设备中收集数据， 输入到计算机的进行算法运算， 可监视这些电网设备， 并通过以确定性的和随机的观点分析数据去进行诊断和提供解决方案。先进的控制方法应支持诸如分布式能源和需求响应调度、配电自动化和变电站自动化、自适应继电保护、能量管理、市场定价、电网模拟、操作员显示和先进的可视化系统。
未来先进的自动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，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进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。
3.4.1收集数据和监测电网元件
先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。
3.4.2分析数据
准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题；专家系统将数据转化成信息用于快速决策；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷；概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平；电网建模和仿真，使运行人员认识准确的电网可能的场景。
3.4.3诊断和解决问题
由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。
3.4.4执行自动控制的行动
智能电网通过实时信息通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。
3.4.5为运行人员提供信息和选择
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。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些数据辅助运行人员进行决策。
3.5决策支持技术
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一目了然的可理解的信息，因此动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术用来帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题。
在许多情况下，系统运行人员做出决策的时间从小时缩短到分钟，甚至到秒，这样智能电网需要一个广阔的、无缝的、实时的应用系统，以使电网运行人员和管理者能够快速的做出决策。
3.5.1可视化 — 决策支持技术利用大量的数据并将其裁剪成格式化的、时间段和按技术分类的最关键的数据利用可视化技术将这些数据展示给运行人员，以便运行人员分析和决策。
3.5.2决策支持 — 决策支持技术确定了现有的、正在发展的以及预测的问题，提供决策支持分析，并展示系统运行人员需要的各种情况，提供多种选择以及每一种选择成功和失败的可能性。
3.5.3调度员培训 — 利用决策支持技术及行业内认证的软件及动态仿真器对调度员进行培训，可迅速提高系统调度员的技能和水平。
3.5.4用户决策 — 需求响应（DR）系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使他们能够决定如何以及何时购买、储存或生产电力。
3.5.5提高运行效率 — 当决策支持技术与现有的资产管理过程集成后，管理者和用户就能够提高电网规划、维修和运行的效率。
3.6可再生能源和分布式能源的接入技术
分布式能源包括分布式发电和分布式储能，其中分布式发电技术包括:微型燃气轮机技术、燃料电池技术、太阳能光伏发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、海洋能发电技术、地热发电技术等；分布式储能装置包括蓄电池储能、超导储能和飞轮储能等。
在我国，风能、太阳能发电的主要发展方式是在沙漠、戈壁滩等偏远的地区，但其在地理位置上分布不均匀，易受天气影响，而且具有波动性和间歇性的特点，会对可靠供电造成冲击，当地电网无法适应可再生能源集中开发和利用，这就需要解决风能、太阳能等可再生能源大规模开发的间歇性、不确定性问题，保证电力的规模接入和远距离送出，这将是接入各种可再生能源电源和分布式能源电源面临的一大挑战，可再生能源和分布式能源接入技术将能很好的解决这一问题。
4.结束语：电网作为资源优化配置的主要载体，对促进清洁能源开发、提高能源利用率、优化调整能源消费结构，依靠现代科学技术，提高电网智能化水平，充分发挥电网资源优化配置作用，实现节能环保、清洁能源、低碳经济、可持续发展已成为我国能源和电力行业发展的必有之路。
另外，智能电网的实施,对于我国转变经济发展方式，保证电网运行安全，提高人民群众的物质、文化、生活水平都有着十分重要的意义。
参考资料：
1. 构建中国智能电网技术思考[ J] ；
2. 自愈电网与分布能源[ J ] 及 电网技术；
3. 可再生能源微网发电系统的可行性研究[ J] 。
关键词：智能电网；信息通信；自动控制；设备技术
1.电网的发展趋势
电网是经济社会发展的重要基础设施，然而，近些年来，电网安全稳定运行的客观环境正在发生着巨大的变化。电网负荷快速增长，大区电网互联初步形成，电力市场运行因素对电网运行的影响日益显现，加之受全球气候变化的影响，极端气候环境对电网安全稳定运行提出了更高的要求。其发展趋势就是智能电网。
2.智能电网有哪些特点
智能电网是一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电气设备之间每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛的应用分布式智能设备和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接来实现实时互动。智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电能质量和环境因素，其特点可归纳为：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成。要实现上述特点，智能电网需要相关的技术支撑，下面就智能电网的相关技术进行分析。
3.智能电网的相关技术示意图及分析
3.1 集成的信息通讯技术
建立高速、双向、实时、集成的信息通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的信息通信系统，智能电网的任何功能都无法实现，因为智能电网数据的获取、保护和控制都需要这样的信息通信系统来支持，因此建立这样的信息通信系统是迈向智能电网的第一步。同时，通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成两张紧密联系的网络—电网和信息通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和功能。集成的信息通信系统能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。当这样的信息通信系统建成后，它可以繁荣电力市场，抵御电网受到攻击，提高电网供电的可靠性和资产利用率。
智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的功能—自愈功能。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，防止事故的扩大。高速、双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。
在这一技术领域主要有两个方面的技术需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构通力的合作，才能实现信息通信系统的互联互通。
3.2传感和参数量测技术
在智能电网中， 采用各种先进的传感器、结合双向通信的智能表计与监视系统， 用以监视用户端用电状况、电网设备的健全状态与网络安全状态，提供智能电网安全经济运行的最基础的功能。
参数量测技术是智能电网最基本的组成部分，先进的参数量测技术获取数据后，将其转换成数据信息，供智能电网的各方面使用。它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、消除电费估计以及防止窃电、缓解电网阻塞以及与用户的沟通。
未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能由用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。
对于电力公司来说，参数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（WAMS）、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。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务提供服务。
未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力将极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。
3.3智能设备技术
智能电网依靠大量的嵌入式智能设备对系统状态进行实时监测和控制。这些设备必须具有长期无需更换而能满足未来应用需求的能力。
先进的电网设备对电网的远行特性起着积极的作用。它包括超导输电电缆、故障电流限制器、复合导线、灵活交流输电系统设备( FACT S) 、先进的储能装置、分布式发电装置、先进的变压器和断路器、智能电器、先进的保护控制设备等。
智能电网要得到广泛的应用，需要先进的设备技术—电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术，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。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。这样才能极大地提高输配电系统的性能，从而提高供电可靠性和电能质量。
分布式发电将被广泛地应用，多台机组间通过通信系统连接起来形成一个可调度的虚拟电厂。超导技术将用于短路电流限制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中。
新型的储能技术将被应用为分布式能源或大型的集中式电厂。大型发电厂和分布式电源都有其不同的特性，它们通过协调及有机的结合，以优化成本，提高效率和可靠性，减少对环境影响。
3.4先进的自动控制技术
先进的自动控制技术可实现对电网的快速诊断， 并对特定的电网瓦解或停电提供周密的解决方案。通过从所有电网主要设备中收集数据， 输入到计算机的进行算法运算， 可监视这些电网设备， 并通过以确定性的和随机的观点分析数据去进行诊断和提供解决方案。先进的控制方法应支持诸如分布式能源和需求响应调度、配电自动化和变电站自动化、自适应继电保护、能量管理、市场定价、电网模拟、操作员显示和先进的可视化系统。
未来先进的自动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，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进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。
3.4.1收集数据和监测电网元件
先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。
3.4.2分析数据
准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题；专家系统将数据转化成信息用于快速决策；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷；概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平；电网建模和仿真，使运行人员认识准确的电网可能的场景。
3.4.3诊断和解决问题
由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。
3.4.4执行自动控制的行动
智能电网通过实时信息通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。
3.4.5为运行人员提供信息和选择
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。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些数据辅助运行人员进行决策。
3.5决策支持技术
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一目了然的可理解的信息，因此动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术用来帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题。
在许多情况下，系统运行人员做出决策的时间从小时缩短到分钟，甚至到秒，这样智能电网需要一个广阔的、无缝的、实时的应用系统，以使电网运行人员和管理者能够快速的做出决策。
3.5.1可视化 — 决策支持技术利用大量的数据并将其裁剪成格式化的、时间段和按技术分类的最关键的数据利用可视化技术将这些数据展示给运行人员，以便运行人员分析和决策。
3.5.2决策支持 — 决策支持技术确定了现有的、正在发展的以及预测的问题，提供决策支持分析，并展示系统运行人员需要的各种情况，提供多种选择以及每一种选择成功和失败的可能性。
3.5.3调度员培训 — 利用决策支持技术及行业内认证的软件及动态仿真器对调度员进行培训，可迅速提高系统调度员的技能和水平。
3.5.4用户决策 — 需求响应（DR）系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使他们能够决定如何以及何时购买、储存或生产电力。
3.5.5提高运行效率 — 当决策支持技术与现有的资产管理过程集成后，管理者和用户就能够提高电网规划、维修和运行的效率。
3.6可再生能源和分布式能源的接入技术
分布式能源包括分布式发电和分布式储能，其中分布式发电技术包括:微型燃气轮机技术、燃料电池技术、太阳能光伏发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、海洋能发电技术、地热发电技术等；分布式储能装置包括蓄电池储能、超导储能和飞轮储能等。
在我国，风能、太阳能发电的主要发展方式是在沙漠、戈壁滩等偏远的地区，但其在地理位置上分布不均匀，易受天气影响，而且具有波动性和间歇性的特点，会对可靠供电造成冲击，当地电网无法适应可再生能源集中开发和利用，这就需要解决风能、太阳能等可再生能源大规模开发的间歇性、不确定性问题，保证电力的规模接入和远距离送出，这将是接入各种可再生能源电源和分布式能源电源面临的一大挑战，可再生能源和分布式能源接入技术将能很好的解决这一问题。
4.结束语：电网作为资源优化配置的主要载体，对促进清洁能源开发、提高能源利用率、优化调整能源消费结构，依靠现代科学技术，提高电网智能化水平，充分发挥电网资源优化配置作用，实现节能环保、清洁能源、低碳经济、可持续发展已成为我国能源和电力行业发展的必有之路。
另外，智能电网的实施,对于我国转变经济发展方式，保证电网运行安全，提高人民群众的物质、文化、生活水平都有着十分重要的意义。
参考资料：
1. 构建中国智能电网技术思考[ J] ；
2. 自愈电网与分布能源[ J ] 及 电网技术；
3. 可再生能源微网发电系统的可行性研究[ J] 。