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一、智能电网发展背景与形势
1. 社会发展的要求
在经历了2008年全球金融危机后，各地政府出台一系列措施刺激经济发展，工业化、城镇化的发展迈向了新台阶，相应产业的生产效益规模逐渐扩大。随着社会经济发展的良好态势，社会用电量也将迅速加大。预计到2020年，我国全社会用电量将达7.7万亿千瓦时。为了满足国民经济对用电量的需求，我国必须重视电网建设，保证电力输配的可靠性。
2. 清洁能源发电的消纳
我国的风能、水能、太阳能、地热能等清洁能源的发展大多集中在北部和西部等资源富集区。大规模风力发电基地主要分布在我国的蒙西、新疆等地区，水力发电基地集中分布在长江、黄河、金沙江等主要河流上，然而当地的电力用户较少，电力需求不大，主要发电与用电区域不匹配。因此，在将这些清洁能源开发出来的基础上，如何通过电网进行长距离与大规模输送，将电能输送至华中、华东等电力负荷中心区消纳成为电网建设的发展关键。
3. 其他国家智能电网工程的实践
美国政府吸引各大企业组织，共同推进智能电网建设的技术研发与标准制定，并在各地开展智能电网的试点项目。2013年，美国佛罗里达州的智能电网投入运行，投入的450万个智能电力仪表和设备实现了设备仪表的联网，提高了电网的灵活性和稳定性。
欧盟各国结合自身的地域气候特点，不同重点地开展智能电网建设。丹麦注重风电的输配和控制技术，德国在离岸风电的连接和相关接口等领域进行重点研究。同时欧盟各国合作开展欧洲电力互联，实现电力能源的更优调配。
二、我国智能电网的发展重点
近年来，我国电网投资力度明显增大，电力工业投资逐渐向电网投资倾斜。加快坚强智能电网建设，构建安全、环保、高效、互动的现代电网体系已成为我国电力建设的重中之重。2015年7月，国家发改委、能源局引发的《关于促进智能电网发展的指导意见》中明确了发展智能电网的重要意义。智能电网的建设重点是要全方位提升各环节智能化水平。
1. 发电环节
在电源接入环节，处理好太阳能、风能等新能源发电的间歇性、波动性的问题，使其接入电网后电网保持安全稳定运行，提高各能源的利用率，开展大容量储能设备的研发与应用。主要包括以下领域：
（1）发电的协调和运行控制领域：对各类发电机的励磁系统等进行参数实测，提高仿真精度；对具有间歇性发电特点的风力、太阳能发电站进行功率预测，改善电能质量；同时，完善发电机组的调节能力和范围，使对其的控制精度提高。
（2）大容量储能领域：由于风电、太阳能发电的波动性，应积极研发各类储能设备，实现对波动功率的控制与调节。
2. 输电环节
在输电环节，依靠发展迅速的输电技术实现对输电线路的输电能力和效率的改善。主要包括以下领域：
（1） 交直流输电技术领域：通过柔性交流输电技术实现对电压、阻抗等电气量的连续快速控制，增强输电线路的灵活调控；建设特高压输电网，提升能源利用率等。
（2） 输电线路的检测与调控领域：实现对线路运行状态的监测与调控；通过智能化巡检等技术实现故障的快速定位，加强对输电线路的状态评估和风险预警，提高供电的可靠性。
3. 变电环节
在变电环节，变电站中各设备的智能化起关键作用。通过对变电站的升级提高电网的调度能力。主要包括以下领域：
（1） 变电站设备的智能化领域：各种一次设备，如智能隔离开关、智能断路器有源电子式电流互感器等，将设备与传感器等组件集成，提升设备的监测与自诊断能力，可对设备的运行状态进行分析和风险评估。
（2） 站内外的信息共享领域：广泛应用基于IEC 61850的标准化网络通讯体系，实现变电站的内部与外部信息共享
4. 配电环节
在配电环节，由于不同区域、不同时间的用电需求不同，加强高效互动的需求侧管理，提高供电的可靠性，并保证终端电能的质量。主要包括以下领域：
（1） 分布式电网的调控领域：研发高渗透型分布式电源的源核协调控制技术，在供电的可靠性和输送电能质量上进行有效控制。
（2） 配电网的调控领域：提高智能化调控配电网的覆盖范围，消除信息孤岛，实现配电网内数据的互通与灵活调控。
5. 用电环节
在用电环节，主要加强与用户间的双向互动，在能量流、信息流、业务流三方面实现智能互动服务。主要体现在以下领域：
（1） 用户用电信息采集领域：对各用户安装智能电能表，开展电网-用户的信息交互服务，实现对用电信息、能效的管理，指导或协助用户科学节约用电，提升节能环保水平。
（2） 互动服务领域：大力推广智能楼宇项目建设，用户通过智能服务系统可以得到所需信息，并对电能使用及节能有更清晰的认知。
6. 调度环节
在调度环节，通过建设一体化的智能调度体系，实现对电网运行的分析和调控。主要包含以下领域：
（1） 电网控制与调度领域：通过仿真，提高特大型交直流电网控制技术，实现跨区域电网的灵活可靠调控；对各环节进行全景监控，实现信息的共享与整合。
（2） 电网运行分析领域：建立覆盖从离线到在线、从机电暂态到电磁暂态的仿真分析需求的电网运行分析平台，加强对暴风雪等自然灾害的抵御能力。
7. 通信信息服务平台的建设
电力工业的通信建设在电力生产自动化、运营管理等方面起着重要作用。大力建设通信网络是实现电网智能化的关键，以智能电网和电力光纤为载体实现一缆多用和“三网融合”，向社会提供覆盖范围广的公共服务平台。
三、智能电网的应用举例——智能配电设备
现以SDJN-DU-Ⅱ智能配变终端为例，具体展示智能电网配电环节的一个应用。
SDJN-DU-Ⅱ智能配电终端是国家电网公司研发设计出的的终端设备，主要用于农网智能型低压配电箱内，终端采用GPRS/CDMA数据通讯方式，将配电箱内的智能断路器、智能无功补偿器为主要控制对象，实现对用电信息的实时监测与控制。
配电箱分为四个室，分别是进线单元、出线单元、低压无功补偿单元和计量。在智能终端面板上显示各检测量，也可传至远方后台实现信息显示和控制。
该设备主要实现以下功能：
1. 输入回路的测量指标
输入端主要监测交流回路的三路电压和四路电流（包含零序电流）并进行遥测。其主要原理图如下：
2. 输出回路的测量指标
端包含控制输出、无功补偿输出和通讯控制输出等。主要实现电压电流的输出和无功补偿控制的功能。终端具有两种无功补偿控制方式，其原理图及实物图如下：
3. 485接口及数据通讯
终端具有3路485通信接口，分别接多功能电能表、剩余电流漏电动作断路器和智能电容器或带通讯的投切开关，实现遥控分合闸、无功补偿投切和数据传输的功能。剩余电流保护断路器实物图如下图所示：
统计及分析三相奇次谐波电压、奇次谐波电流，三相正、反向无功功率，三相有功功率等，RS485读取电能表中的电压、电流、电量数据，实现自动抄表功能。当出现断相、失压等故障时自动报警，终端停电后由后备电源工作。
4. 数据显示
采用液晶显示屏，通过按键控制显示各参数。
总体来看，该配电装置主要用于配电台区供电，实现进、出线断路器的远方投切，三相、单相、相间电容器的智能自动投切，以及过压、欠压、缺相、漏电、过负荷、短路自动报警及跳闸功能，并实现一次重合闸，提高供电可靠性。在远方后台監测三相电压、电流、谐波、有功及无功功率、电量和开关运行状态，并实现远方控制，从而达到智能供电的目的。
参考文献
[1] 刘振亚，全球能源互联网（第一版），中国电力出版社，2015
[2] 刘振亚，中国电力与能源（第一版），中国电力出版社，2013
[3] 秦立军，马其燕，智能配电网及其关键技术（第一版），中国电力出版社，2010
1. 社会发展的要求
在经历了2008年全球金融危机后，各地政府出台一系列措施刺激经济发展，工业化、城镇化的发展迈向了新台阶，相应产业的生产效益规模逐渐扩大。随着社会经济发展的良好态势，社会用电量也将迅速加大。预计到2020年，我国全社会用电量将达7.7万亿千瓦时。为了满足国民经济对用电量的需求，我国必须重视电网建设，保证电力输配的可靠性。
2. 清洁能源发电的消纳
我国的风能、水能、太阳能、地热能等清洁能源的发展大多集中在北部和西部等资源富集区。大规模风力发电基地主要分布在我国的蒙西、新疆等地区，水力发电基地集中分布在长江、黄河、金沙江等主要河流上，然而当地的电力用户较少，电力需求不大，主要发电与用电区域不匹配。因此，在将这些清洁能源开发出来的基础上，如何通过电网进行长距离与大规模输送，将电能输送至华中、华东等电力负荷中心区消纳成为电网建设的发展关键。
3. 其他国家智能电网工程的实践
美国政府吸引各大企业组织，共同推进智能电网建设的技术研发与标准制定，并在各地开展智能电网的试点项目。2013年，美国佛罗里达州的智能电网投入运行，投入的450万个智能电力仪表和设备实现了设备仪表的联网，提高了电网的灵活性和稳定性。
欧盟各国结合自身的地域气候特点，不同重点地开展智能电网建设。丹麦注重风电的输配和控制技术，德国在离岸风电的连接和相关接口等领域进行重点研究。同时欧盟各国合作开展欧洲电力互联，实现电力能源的更优调配。
二、我国智能电网的发展重点
近年来，我国电网投资力度明显增大，电力工业投资逐渐向电网投资倾斜。加快坚强智能电网建设，构建安全、环保、高效、互动的现代电网体系已成为我国电力建设的重中之重。2015年7月，国家发改委、能源局引发的《关于促进智能电网发展的指导意见》中明确了发展智能电网的重要意义。智能电网的建设重点是要全方位提升各环节智能化水平。
1. 发电环节
在电源接入环节，处理好太阳能、风能等新能源发电的间歇性、波动性的问题，使其接入电网后电网保持安全稳定运行，提高各能源的利用率，开展大容量储能设备的研发与应用。主要包括以下领域：
（1）发电的协调和运行控制领域：对各类发电机的励磁系统等进行参数实测，提高仿真精度；对具有间歇性发电特点的风力、太阳能发电站进行功率预测，改善电能质量；同时，完善发电机组的调节能力和范围，使对其的控制精度提高。
（2）大容量储能领域：由于风电、太阳能发电的波动性，应积极研发各类储能设备，实现对波动功率的控制与调节。
2. 输电环节
在输电环节，依靠发展迅速的输电技术实现对输电线路的输电能力和效率的改善。主要包括以下领域：
（1） 交直流输电技术领域：通过柔性交流输电技术实现对电压、阻抗等电气量的连续快速控制，增强输电线路的灵活调控；建设特高压输电网，提升能源利用率等。
（2） 输电线路的检测与调控领域：实现对线路运行状态的监测与调控；通过智能化巡检等技术实现故障的快速定位，加强对输电线路的状态评估和风险预警，提高供电的可靠性。
3. 变电环节
在变电环节，变电站中各设备的智能化起关键作用。通过对变电站的升级提高电网的调度能力。主要包括以下领域：
（1） 变电站设备的智能化领域：各种一次设备，如智能隔离开关、智能断路器有源电子式电流互感器等，将设备与传感器等组件集成，提升设备的监测与自诊断能力，可对设备的运行状态进行分析和风险评估。
（2） 站内外的信息共享领域：广泛应用基于IEC 61850的标准化网络通讯体系，实现变电站的内部与外部信息共享
4. 配电环节
在配电环节，由于不同区域、不同时间的用电需求不同，加强高效互动的需求侧管理，提高供电的可靠性，并保证终端电能的质量。主要包括以下领域：
（1） 分布式电网的调控领域：研发高渗透型分布式电源的源核协调控制技术，在供电的可靠性和输送电能质量上进行有效控制。
（2） 配电网的调控领域：提高智能化调控配电网的覆盖范围，消除信息孤岛，实现配电网内数据的互通与灵活调控。
5. 用电环节
在用电环节，主要加强与用户间的双向互动，在能量流、信息流、业务流三方面实现智能互动服务。主要体现在以下领域：
（1） 用户用电信息采集领域：对各用户安装智能电能表，开展电网-用户的信息交互服务，实现对用电信息、能效的管理，指导或协助用户科学节约用电，提升节能环保水平。
（2） 互动服务领域：大力推广智能楼宇项目建设，用户通过智能服务系统可以得到所需信息，并对电能使用及节能有更清晰的认知。
6. 调度环节
在调度环节，通过建设一体化的智能调度体系，实现对电网运行的分析和调控。主要包含以下领域：
（1） 电网控制与调度领域：通过仿真，提高特大型交直流电网控制技术，实现跨区域电网的灵活可靠调控；对各环节进行全景监控，实现信息的共享与整合。
（2） 电网运行分析领域：建立覆盖从离线到在线、从机电暂态到电磁暂态的仿真分析需求的电网运行分析平台，加强对暴风雪等自然灾害的抵御能力。
7. 通信信息服务平台的建设
电力工业的通信建设在电力生产自动化、运营管理等方面起着重要作用。大力建设通信网络是实现电网智能化的关键，以智能电网和电力光纤为载体实现一缆多用和“三网融合”，向社会提供覆盖范围广的公共服务平台。
三、智能电网的应用举例——智能配电设备
现以SDJN-DU-Ⅱ智能配变终端为例，具体展示智能电网配电环节的一个应用。
SDJN-DU-Ⅱ智能配电终端是国家电网公司研发设计出的的终端设备，主要用于农网智能型低压配电箱内，终端采用GPRS/CDMA数据通讯方式，将配电箱内的智能断路器、智能无功补偿器为主要控制对象，实现对用电信息的实时监测与控制。
配电箱分为四个室，分别是进线单元、出线单元、低压无功补偿单元和计量。在智能终端面板上显示各检测量，也可传至远方后台实现信息显示和控制。
该设备主要实现以下功能：
1. 输入回路的测量指标
输入端主要监测交流回路的三路电压和四路电流（包含零序电流）并进行遥测。其主要原理图如下：
2. 输出回路的测量指标
端包含控制输出、无功补偿输出和通讯控制输出等。主要实现电压电流的输出和无功补偿控制的功能。终端具有两种无功补偿控制方式，其原理图及实物图如下：
3. 485接口及数据通讯
终端具有3路485通信接口，分别接多功能电能表、剩余电流漏电动作断路器和智能电容器或带通讯的投切开关，实现遥控分合闸、无功补偿投切和数据传输的功能。剩余电流保护断路器实物图如下图所示：
统计及分析三相奇次谐波电压、奇次谐波电流，三相正、反向无功功率，三相有功功率等，RS485读取电能表中的电压、电流、电量数据，实现自动抄表功能。当出现断相、失压等故障时自动报警，终端停电后由后备电源工作。
4. 数据显示
采用液晶显示屏，通过按键控制显示各参数。
总体来看，该配电装置主要用于配电台区供电，实现进、出线断路器的远方投切，三相、单相、相间电容器的智能自动投切，以及过压、欠压、缺相、漏电、过负荷、短路自动报警及跳闸功能，并实现一次重合闸，提高供电可靠性。在远方后台監测三相电压、电流、谐波、有功及无功功率、电量和开关运行状态，并实现远方控制，从而达到智能供电的目的。
参考文献
[1] 刘振亚，全球能源互联网（第一版），中国电力出版社，2015
[2] 刘振亚，中国电力与能源（第一版），中国电力出版社，2013
[3] 秦立军，马其燕，智能配电网及其关键技术（第一版），中国电力出版社，2010