智能电网研究方向(6篇)

智能电网研究方向篇1

关键词：智能配电网；继电保护方式；电流差动保护；电流速断保护；判据方式

中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）04-0134-03

智能配电网的发展可以说是迅速推进的。智能配电网不但能够实现对配电网运行质量与运行水平的合理提升，同时还能够与我国现阶段清洁型能源发展的目标相契合，对于推动整个电网运行系统的升级式发展有着重要意义。大量的实践研究结果表明：智能配电网的应用表现出了极为显著的交互性以及自愈性特征。与此同时，在分布式电源接入技术以及微网运行技术等智能化技术的应用过程当中，传统意义上的保护及控制方式早已呈现出明显的不适应性。从这一角度上来说，研究面向智能配电网的保护与控制方法，在合理选取保护方式、确定保护判据的基础之上，实现对实际工作的指导，已成为整个电网建设行业领域的研究热点。本文试对其做详细分析与说明。

1智能配电网继电保护方式的选取分析

输电网对于电流差动保护的应用极为频繁。这是由于：在当前技术条件支持下，电流差动保护方式被证实能够以可靠性、稳定性的动作响应速度，防止输电网继电保护的运行受到电力系统振荡因素的影响。更为关键的一点在于：随着现代意义上配电网光纤化发展与智能化转型的建设与应用，智能配电网在有关继电保护方案的选取方面多以电流差动保护为主。然而，不容忽视的一点问题在于：传统意义上的电流差动保护为确保其相对于整个智能配电网的继电保护优势能够得到稳定发挥，要求在每段线路的两侧位置均配备有独立运行的电流互感器以及断路器设备，此项措施也在很大程度上导致了整个智能配电网的投入成本显著增加。从这一角度上来说，现阶段面向智能配电网的保护与控制工作应当将研究与实践的重点放在对传统电流差动保护的合理改进基础之上。与此同时，考虑到相对于高电阻接地故障状态下，智能配电网的差动保护性能发挥可能出现严重阻滞，引发极为明显的拒动动作。与此同时，在将电流差动保护作为整个智能配电网继电保护方式的过程当中，传输通道所对应的保护数据信息传输难度也明显增加。特别是对于智能配电网中较长的电线线路而言，即便电流速断保护动作的响应速度发挥到最高水平，仍然无法完全解决因网络不畅通因素而引发的保护延时问题。基于以上分析，建议在面向智能配电网的保护与控制过程当中，实现对电流差动保护工作模式以及电流速断保护工作模式的充分融合与应用。将上述两类保护工作模式作为整个智能配电网的主保护配置，同时将传统意义上的电流差动保护工作模式视作整个智能配电网的后备保护。在此种保护模式作用之下，电流差动保护与电流速断保护同时进行输出运算，按照此种方式获取与之相对应的保护输出数值，从而最大限度地保障智能配电网运行的安全性与稳定性。

2智能配电网保护与控制的判据方式分析

传统意义上的电流差动保护确定母线指向线路的方向参照电流正向延伸方向。具体的判据方式如下所示：

①|M节点电流向量+N节点电流向量|-制动系数|M节点电流向量-N节点电流向量|≥差动门槛定值

②|M节点电流向量+N节点电流向量|≥差动门槛定值

上述判据方式中有关差动门槛定值的确定参照：避让节点MN线路电容电流与不平衡电流的整合参数。

而对于经过改进后的电流差动保护而言，指定对于电流正向延伸方向的判定参照整个系统电源指向线路末端的方向予以确定。按照电流的延伸方向，可将与系统电源间隔距离较短的开关定义为上游开关，同时将与系统电源间隔距离较长的开关定义为下游开关。特别需要注意的是：在此种划分方式作用之下，也存在一部分不存在下游开关的开关，将其定义为边界开关。这也正是在整个配电网保护控制过程中需要重点关注的问题之一。具体而言，针对边界开关以及上/下游开关而言，保护过程中应采取的判据方式存在一定的差异性。

③对于边界开关位置而言，继电保护选取为电流速断保护工作模式，具体的判据为：实际短路电流≥保护启动电流=保护可靠系数×最小运行状态下，保护线路末端位置两相短路故障所对应短路电流（保护可靠系数取值为1.2）。

④对于上/下游开关位置而言，继电保护选取为电流速断保护与电流差动保护相结合的保护方式。这也就使得判据方式也存在一定的差异性。首先，对于电流速断保护判据而言，具体的判据方式应当为：实际短路电流≥保护启动电流=可靠系数=最大运行状态下，保护线路末端位置三相短路故障所对应短路电流（保护可靠系数取值为1.3）；其次，对于电流差动保护判据而言，具体的判据方式应当为：开关m电流相量-以（开关m连接下游开关序列数量）为上界，自n序列取值至上界标准×开关m下游第n序列开关所对应的电流相量≥差动门槛定值。特别需要注意的一点是：差动门槛定值的取值应当在传统电流差动保护所对应取值范围的基础之上，涵盖引出负荷的负荷电流参数。

3智能配电网的保护与控制实例分析

下图1即为建立在分布式电源接入基础之上的10kV智能配电网，在整个智能配电网当中，断路器10#设定为开环点。与此同时，各分段开关位置均配备有独立运行的IDT装置，按照此种方式形成一个独立的。

结合图1，在BC段线路中k1节点发生运行故障的情况下，1#能够将所检测到的流经1#开关位置的电流参数予以提取，与此同时，2#能够将所检测到的流过2#开关位置的电流参数予以提取，并传输至1#位置。通过对上述两个开关位置所对应电流参数的合理比较，来判定整个智能配电网在此种运行状态下是否符合上游/下游开关所对应的电流差动保护以及电流速断保护判据（如上文中所述④判据式）。在判定实际运行情况与判据④不相符合的情况下，指令1#不执行保护动作。在此基础之上，2#能够将所检测到的流过2#开关位置所对应的电流参数与由3#所检测到的3#开关位置对应电流参数进行综合比较，分析其是否能够与上文中所述④判据式相吻合。按照上述方式，不难确定：整个智能配电网的运行故障出现BC段线路2#下的保护动作。

同样如图1，在CD段线路中k2节点发生运行故障的情况下，1#～5#均不会执行相应的保护动作。而对于6#而言，其能够将所检测到的6#开关位置电流参数与自7#所传输的有关7#开关位置电流参数进行综合比较。在判定其符合智能配电网运行故障判据条件的情况下，将智能配电网的运行故障范围定义在CD线路当中。还需要特别注意的一点是：结合图1来看，考虑到6#以及7#开关均属于分段式开关，从而导致其在整个智能配电网的实际运行过程当中，无法实现对故障电流的可靠性分段处理。按照此种方式，6#能够直接面向4#发送直跳操作指令，从而将4#断路器控制位断开状态，由此使得整个智能配电网中的其他保护均无法满足上述②、③、④中对于动作保护及控制的判据要求，从而避免其他保护发生误动动作。

从上述分析当中不难发现：对于建立在分布式电源接入基础之上的整个智能配电网而言，无论是涉及到本线路段或是相邻线路段的运行故障而言，电流差动保护及速断保护优势均能够得到可靠性发挥，从而确保智能配电网的运行安全。

4结语

配电网的智能化发展可以说是现阶段电网建设的主流性发展趋势。对于我国而言，如何实现智能配电网的高效性、经济性、综合性以及系统性发展，已成为现阶段相关工作人员最为关注的问题之一。为最大限度地保障智能配电网在运行过程中的安全性与稳定性，就要求提高保护与控制的工作质量。总而言之，本文针对有关面向智能配电网的保护与控制相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

参考文献

[1]柴方森，于奎营.含分布式电源的配电网保护方案[A].

中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十七届学术年会论文集[C].2011：1-4.

[2]吴博，杨明玉，赵高帅，等.基于蚁群算法的配电网保护最优协调整定[A].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十七届学术年会论文集[C].2011：1-5.

[3]贾清泉，刘连光，杨以涵，等.应用小波检测故障突变特性实现配电网小电流故障选线保护[J].中国电机工程学报，2001，21（10）：78-82.

[4]顾秀芳，王红坡.基于相分量的配电网短路电流通用计算方法研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（16）：80-82、88.

[5]张青杰，陆于平.基于故障相关区域自适应划分的分布式保护新原理[J].电力系统自动化，2008，32（7）：39-43、52.

智能电网研究方向篇2

【关键词】：智能电网；调度控制；现状；与技术展望

1、智能电网调度控制系统的总体结构及功能

1.1实时信息采集功能

智能电网调度控制系统能实现实时采集信息的功能，其是通过广泛的测量技术。利用PMU全面测量系统对电网上各个节点的电压。相位、功率等多种数量值进行实时采集。

1.2分析与评估功能

在电网运行的过程中，调度员要了解电网在各个阶段的运行状况，这项工作繁琐而且难以操作，运用智能电网调度控制系统能使调度员对电网的运行情况一目了然，智能电网调度控制系统是采取可视化技术，为调度员提供实时有效的电网数据。此外，智能电网调度控制系统能对电网静态稳定性、大电网的运行潜力、电网运行方式安排等做出及时正确的分析，对电网相关运行设备也能进行实时监控，及时的出现故障的机械设备进行报警。

1.3调控以及管理功能

智能电网调度控制系统的调控功能的实质是控制电网的运行方式，其中包含对用电负荷的控制、自动发电控制以及新设备启动控制等，智能电网调度控制系统的调控功能缩短调度人员的工作时间以及故障处理的时间，有效地节约了经济资源，而且其监控范围较广，能够满足大电网的监控需求，大电网的工作区域较为复杂，智能电网调度控制系统的调控作用能集中实时的监控电网的运行情况，使电网工作区域的工作人员雇佣减少，相应的节省成本。管理功能是通过大数据背景下的计算机以及网络设备对相应的电网运行进行管理，从而避免错误信息的产生，为各种决策做出强有力的参考。

2、智能电网调度控制系统技术展望

2.1安全免疫技术以及可信的计算技术

电力二次系统的安全防护体系主要是由5个基本方面所组成的，分别为安全管理以及物理安全、基因安全、本体安全以及结构安全，这5个基本方面一共可以划分为11个层次。结构安全一共可以划分为纵向认证、横向隔离、网络专用以及安全分区4个层次；基因安全在可信计算的基础上所进行的版本管理以及安全免疫；本体安全一共可以划分为芯片没有恶意的指令、机器没有恶意芯片、软件没有恶意漏洞以及没有恶意软件4个层次；物理安全指的是对所涉及的比较核心的业务和数据进行备份；安全管理是指对所有的核心业务进行的管理。

2.2电网实时动态监测技术

上世纪九十年代初期，向量测量单元被成功研制出来，它是基于全球定位系统而研发的，为电网的动态监测提供了技术支持。而广域网动态测量技术（简称WAMS）则是基于向量测量单元而研发出的测量技术，它能够从电力系统当中获取大量的同时段实时动态及稳态信息，为电力系统的正常运行与系统控制提供技术支持。该系统利用了向量测量单位的三大特点：进行发电机功角的直接测量；每隔40ms或不足40ms时间向调度主站进行电网动态数据的一次传送；通过全球定位系统技术将数据标上时标，保证获取的数据属于同一时间断面上的。从而实现电网动态数据的监测、记录、扰动分析以及低频振荡告警等，提高了电网运行的稳定性。这种技术弥补了SCADA/EMS系统中采集动态数据方面的不足，大大提高了电力系统的预警、事故分析、调度、参数辨识等能力，对于复杂的电力系统方面的难题提供新的手段。对于电网调度系统中出现的辅助服务通过WAMS也能够实现，弥补SCADA/EMS的不足，具体可以体现在电厂的一次调频考核等方面。

2.3电网模型以及变电站模型之间的互动映射技术

这两个模型之间的转换一直都是很多相关的专家试图研究突破的地方，都是电网中的一次设备是这两者之间的关系，因此我们可以不进行转换而直接映射，但是对于如何实现这两者之间的互动和映射，这个问题还需要我们更加深入地研究和分析。

2.4实时服务协议

SOA中主要的访问方式是以文本的形式进行的，这种访问方式不仅效率比较低，而且也不支持实时服务。实时通用服务协议就是针对这些问题而研发的，主要使用的是二进制的编码技术，能够实现数据的动态自定义，不仅能够兼容其他类型的实时通信协议，而且还具有较高的可靠性、比较强的实时性、机制比较简单、容易实现的优点。

3、电网智能调度控制系统的发展趋势

3.1智能电网调度控制系统向着数字化方向发展

智能电网调度控制系统的本质是完全实现数字化管理，其数字化管理主要是数据信息的量化以及交换处理，智能电网的控制系统是把所收集来的信息转化为数据在传输给集中控制中心，对系统内各项信息的运行进行高度整合，实现资源共享，使调度人员能更好的了解电网运行状况以及各项机械实时运行的数字指标，这不仅为智能电网的长远发展奠定了夯实的基础，同时也能更好的实现电镀数据智能化的目的。

3.2智能电网调度控制系统向着标准化的方向发展

当今研发的所有科学成就都有一个标准的运行模式以及标准的质量保障，而智能电网控制系统也正朝着标准化的模式挺进，所谓标准化只是一个程度，首先要遵循智能电网控制系统的标准模式，且在我国电网调度中心的控制以及组织领导下，真正的实现运行标准化以及操作标准化。有关部门应对智能电网调度控制系统给予高度重视并和研究人员一起深入的对其进行研究与创新，在未来的电网发展道路上，智能电网调度控制系统的标准化一定会随着经济的发展而不断地完善。

结语

随着智能电网日益发展，正引发新一波的电力调度控制系统的革新。面对新技术，新知识，我们不能固步自封，要迎难而上，加大力度研究智能调度控制系统，为我国建设发展提供有力的能源支持。

【参考文献】：

智能电网研究方向篇3

[关键字]智能电网；智能调度；一体化；关键技术；

背景

智能电网是电网技术发展的必然趋势。近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。

1.智能调度的概念及发展历程

智能调度是建设智能电网的关键内容，是智能输电网的神经中枢，是维系电力生产过程的基础，是保障智能电网运行和发展的重要手段。电网的快速发展要求电网运行更加智能化，传统的经验型的电网调度模式已经不能适应新的要求，必须结合科技信息技术的进步，打造电网调度的智能化。

智能电网调度服务于以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的坚强的输电网，满足特大电网安全稳定运行的需要，为大电网可靠运行提供技术支撑：智能调度服务于智能的输电网，它能够敏锐地对电网进行监控，预先感知电网的状态，达到风险最小化，能够对电网控制实现实时自愈：智能调度服务于灵活的能源接入，实现电网经济运行，支持电网灵活接入各种可再生能源与分布式能源，促进节能减排，服务和谐社会。

国内对智能调度进行了许多有益的研究和探索。狭义上的智能调度是指辅助调度员值班的调度辅助决策功能，目前已经成功应用于部分调度中心。广义上的智能调度涵盖了调度中心全专业的智能化，通过智能化的手段服务于坚强的输电网。

2.智能调度的关键技术

智能调度的建设体现了智能电网安全可靠、高效经济、清洁环保、友好开放等多方面特征，需要开展多方面的关键技术研究。其中，一体化智能应用支撑关键技术包括一体化模型管理技术、海量信息处理技术、可视化展现技术、地理信息接入技术等。这些关键技术体现了智能电网坚强可靠的特征，为大电网的安全稳定运行提供技术保障。一体化调度计划运作平台和大型可再生及分布式能源接入控制技术体现了智能电网的经济性与灵活性，服务于资源的大规模优化配置，服务于国家节能减排政策，为灵活的大规模可再生与分布式能源的接入提供技术支撑。一体化调度管理技术体现了智能化调度中心高效和规范运转。

3.一体化智能应用支撑方面

在智能调度建设过程中，需要研究一体化智能应用支撑方面的关键技术。

（1）研究一体化模型与数据管理技术，为智能调度提供完整、一致、准确、及时、可靠的一体化模型与数据基础，满足“横向集成、纵向贯通”和智能调度新型业务需要。

（2）研究海量信息存储管理与应用技术，解决特高压互联后，大电网在空间、时间域的海量信息处理、存储、读取速度问题，研究稳态、暂态、动态海量精确时标量测的存储、拟合读取与使用方法，为智能化应用提供更为精确有效的基础数据。

（3）研究智能可视化展示技术，它是智能化调度的主要人机展示方式，可视化的对象将不再局限于传统的电网运行信息，使用者不再局限于调度员，可视化是调度中心全专业的人机界面。

（4）研究地理信息接入技术，为提升智能电网的抗风险能力、研究外部灾害下调度防御、分布式能源的接入与展示提供基于地理信息图的展示方法。

4.智能调度的实践

4.1美国电力科学研究院智能控制中心

美国电力科学研究院提出的智能输电网由智能控制中心、智能变电站、智能一次输电网组成。作为智能输电网神经中枢的智能控制中心的特点是：①监视及可视化，采用基于相量测量单元（PMU）的状态测量采集替代传统的基于数据采集与监控（SCADA）系统和远动终端单元（RTU）的数据进行状态估计。状态测量结果在地理信息系统（GIS）中混合显示，实现真正的可视化；②评估分析，智能控制中心的在线分析实现模型的动态更新，在线考虑系统未来的运行状态，使真正的中短期控制成为可能；③控制性，通过最优协调分布在系统中的多种控制设备，实现优于传统控制中心的对电网的可控性；④良好的交互性，包括与变化的业务结构的交互，以及与配电网内灵活接入的新能源的交互。

4.2国网电力科学研究院大停电防御框架

国网电力科学研究院提出了时空协调的大停电防御框架，该框架将SCADA系统、EMS扩展到动态范畴的DscADA／DEMS，采集和处理广域的静态和动态信息，通过扩展等面积准则（EEAC）算法实现在线的稳定量化分析以及预决策，通过在线预算、实时匹配的策略实现稳定控制的自适应优化及协调。

4.3三维协调的电网EMS

清华大学电网调度自动化实验室提出了三维协调的新一代EMS。该系统能够适应电网在空间、时间和目标3个维度上的特点进行多方面协调的综合预警和智能辅助决策，是基于全局优化的实时闭环控制系统，其关键技术包括：基于3维分解协调的体系设计；电网模型重建综合分析、预警、决策；无功电压优化闭环控制：有功优化闭环控制；基于多智能和计算机集群的支撑平台。

5.关于智能电网调度控制的思考

本文认为未来智能调度控制系统的“智能”至少应体现在这5个方面：

5.1EMS性能的提升。这包括提高监控范围和质量提升控制中心分析处理能力，具备防控大规模级联事故的强抗扰动能力，事故时具备快速自愈能力；

5.2灵活。大量可再生能源发电将逐步接入电网，可再生能源的特性（如风电的间歇性和随机性）要求调度控制具备更加灵活的调控手段和应对措施；

5.3兼容性强。体现在这两个方面一是有效容纳大量分布式发电的接入，实现集中式发电与分布式发电并存下的系统合理调度；二是具备电力市场实施过程中不同阶段的适应能力，实现市场环境下多种运行模式的无缝兼容和即插即用；

5.4优化能力。从全局角度加强优化技术的运用在安全和经济间取得最佳平衡，通过优化的运行调度，挖掘现有发输电设备潜力提高资源利用效率；

5.5加强协调。就调度控制而言，包括控制中心之间、控制中心与变电站之间的协调，也包括控制中心内部计算机之间、人与计算机之间、高级应用之间的协调，变电站内部系统级和设各级的协调还包括调度控制各专业之间的协调等；

智能电网研究方向篇4

【关键词】智能电网；电力技术；功能

智能电网，就是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足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。

1.智能电网技术的发展

1.1智能化通信技术

实现智能电网的基础，就是要建立高速、双向、实时、集成的通信系统，智能电网的诸多特点都是通过高速双向信息通信系统来实现的。把通信技术作为基础的智能电网，不仅仅是能够实现通过信息的高速双向传输来满足用户与电网的实时互动，更重要的是能够利用先进的量测技术对电网中的各项参数进行实时的、连续不断地自我监测与校正，再利用先进的信息技术体现电网各系统的自愈功能，实时的收获完整的电网信息，从而真正的达到提高供电可靠性、安全性和优化电网性能这一目标。

1.2智能化量测技术

所谓智能化量测技术就是智能电网基本的组成部件。智能电网利用高速双向信息通信系统对电网各项参数进行实时监测，再把检测到得电网各项参数转化成数据信息，提供给智能电网的各个系统使用，从而及时获取完整的电网信息，对电网的安全性、可靠性进行综合评估，提高能源的利用效率。同时，在通知用户正在实施的费率政策的情况下，利用微处理器的智能表计、储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，用户也可自动控制电力的使用。

对于电力公司来说，参数量测技术包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS）、变压器和线路负荷、关键元件的温度、故障定位、设备健康状况和能力、表计的损坏、停电确认、电能消费和预测等数据给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持。

1.3智能化控制技术

智能化控制技术要求引进预设的专家系统，在智能电网中自动诊断、分析并预测电网状态，不能超出专家系统的范围，采取恰当的措施防止供电中断和电能质量扰动，上述即是智能化控制技术，这项技术合理分配了电网的有功功率和无功功率。先进的自愈性电网控制技术不仅为控制装置提供动作信号，同时也为运行人员提供有效信息，自动决策向系统运行人员提供最优的处理办法和解决方案，极大地提高了电网的可靠性。

1.4智能调度技术

智能电网建设中的一个重要环节就是智能调度。智能电网调度技术支持系统全面提升纵深风险防御能力、效调控能力、科学决策管理能力、公平友好市场调配能力、灵活高效调控能力和调度系统驾驭大电网和进行资源优化配置的能力。

1.5智能化决策支持技术

现代电网系统对电力调度人员的决策时间有着严格的要求和限制，智能化决策支持技术通过可视化的界面，利用动态着色技术、动画技术、虚拟现实以及其他数据展示技术等，将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员以理解的信息，协助工作人员认识、分析和处理紧急问题，极大地缩短做出决策的时间，提高运行人员的决策能力，促进电力调度由经验型向智能分析型的转变。

1.6智能化设备技术

为了实现更大限度的提升电力系统的性能，智能电网启用新一代的电力设备，充分利用新型电力电子、分布式能源接入等先进的设备和技术，用以提高电力生产效率、功率密度电网的输送容量、输配电系统的性能和供电可靠性，同时在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点，以此来提高电能质量。新一代的电力设备和技术可以使新能源得到更有效的利用，为智能电网的安全运行提供有力的保障。

1.6.1电力电子技术：所谓电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的现代技术。目前，半导体功率元器件向高压化、大容量化发展，以SVC为代表电力电子产业出现了以高压变频为代表的电气传动技术；以智能开关为代表的同步开断技术；以高压直流输电为代表的新型超高压输电技术以及柔流输电技术；以静止无功发生器、动态电压恢复器为代表的用户电力技术等。

1.6.2分布式能源接入技术：构建具备自适应调节能力与智能判断的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统是智能电网的核心。该系统可对电网信息以及用户用电信息进行实时采集与监控，并且最经济最安全的输配电方式给终端用户输送电能，实现对电能的最优利用和配置，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。分布式电源（DER）包括很多种类，比如风力发电、光伏电源、小水电、燃料电池和储能装置。大量的并于中压或低压配电网上运行的分布式电源，彻底改变了传统配电系统单向潮流的特点，使用新的保护方案、电压控制和仪表来满足双向潮流的需要。高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电网中协调运行，这样不仅仅节省了对输电网的投资，更提高了全系统的可靠性和效率，也因此对电网紧急功率和峰荷电力提供有力的支持带来巨大的经济效益。

2.我国智能电网发展现状

2009年5月，北京召开了“2009特高压输电技术国际会议”，在会议上国家电网公司正式了“坚强智能电网”发展战略。同年8月，国家电网公司启动了标准体系研究与制定、智能化规划编制、重大专项研究和试点工程研究检测中心建设等一系列工作。坚强智能电网就是指以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有互动化、信息化、自动化特征，包含电力系统的发电、变电、配电、输电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

3.结论

综上所述，智能电网是世界电力发展的一个必然趋势，而且智能电网在中国的发展前景比较乐观。但是，智能电网的建设是一项高度复杂的长期的系统工程，不仅仅需要解决众多的技术难题，更要深入研究与之配套的宏观政策、市场机制、社会经济、发展战略、经营管理等等相关方面的软科学类问题。我国的智能电网建设应开展关于能源发展与智能电网相结合的调研并进行深入分析，结合国外的研究成果及建议，立足我国电网自身的特点以及现有的信息、控制、管理系统发展水平，综合考虑未来相关技术的发展方向，构建符合我国能源战略和社会发展要求的智能电网。通过智能电网的各种关键技术持续更新完善，实现智能电网的自愈、安全、兼容、交互、集成、协调、高效，优质等特点，从而完成对电网运行的快速响应，提高整个系统的经济性、可靠性以及安全性。

参考文献

[1]孙志.智能电网的运用与发展[J].科技信息，2011，17：I0354.

智能电网研究方向篇5

关键词：智能电网；无线自组织网络；信息采集；MESH网络

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）010-0151-02

作者简介：王鸿运（1980-），男，硕士，黄河科技学院助教，研究方向为计算机网络与无线通信。

1概述

1.1背景

智能电网也被称为电网的智能化，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、激励和用户抵御攻击、提供满足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。

无线自组织网络即MANET（MobileAd-hocNetwork），是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其它用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。

目前，大规模智能电网应用技术刚刚进入实际应用阶段，智能电网的构成包括数据采集、数据传输、信息集成、分析优化和信息展现5个方面。在通信信息平台建设方面，我国建成了“三纵四横”的电力通信主干网络，形成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局。但在“最后一公里”的覆盖问题上，始终没有有效的解决方案，尤其是在复杂条件下和大规模使用条件下，现有的解决方法存在很大的局限性，系统规模难以扩展，数据传输的实时性也难以保证，大大限制了其应用场合，不能满足要求。因此，研究基于无线自组网络解决智能电网信息采集终端的“最后一公里”覆盖问题成为解决此问题的关键所在，具有极大的现实意义。

1.2国内外研究概况和发展趋势

随着蓝牙、ZigBee、GPRS、无线M-Bus（MeterBus）等技术的发展，无线通信技术以其在配置、安装、修改和扩展等方面的优势赢得了广泛的关注和应用。在无线计量应用中，蓝牙、ZigBee等短距离无线传输技术的针对性不强；作为通用的无线覆盖技术GPRS由于功耗、成本以及自身技术的特点，对于特定应用如各种电表、水表、气表、热能表等表计数据的采集工作的局限性使得其不能满足智能电网信息采集系统应用需求；无线M-Bus是欧洲的标准，是一种现场总线，专门用于从电表、水表、气表、热能表和其它各种读表设备中传输读表数据，但M-Bus不是真正意义上的网络。在OSI的七层网络模型中，M-Bus只对物理层、链路层、网络层、应用层进行了功能定义，由于ISO-OSI参考模型中不允许上一层次改变如波特率、地址等参数，因此M-Bus在七层模型之外定义了一个管理层，可以对OSI模型任一层次进行管理。无线M-Bus总线很适合应用于电池供电的低功耗环境，能够满足近距离组网和远程抄表的需要，在欧洲已有较为成熟的研究和应用。但在我国，M-Bus通信协议尚缺乏统一的标准，存在互不兼容的问题，极大地阻碍了设备的统一，并且没有较为深入的研究和应用方案。此外，作为欧洲的技术标准，没有自主的知识产权，芯片方面也受制于人，存在极大的隐患。

随着无线网络技术的兴起和无线网络市场的逐渐成熟，市场对无线自组织Mesh网络的应用需求是巨大的，应用于智能电网信息采集终端的无线自组织核心网络技术具有广泛的应用前景。

1.3研究内容与预期目标

1.3.1研究内容

（1）分析研究基于MESH结构的无线自组织网络的构架协议，包括组网模型、MAC协议、链路层协议以及网络拓扑控制等内容，根据智能电网信息采集需求，建立无线自组织MESH网络模型。

（2）根据无线自组织网络的构架与协议，研究路由算法，建立相应的计算机仿真实验平台，仿真和评估各种智能电网信息采集路由算法，分析研究基于MESH结构的无线自组织网络智能电网信息采集实现方案。

（3）搭建基于MESH网络结构的无线自组织网络硬件演示平台系统，根据搭建基于MESH网络结构的无线自组织网络硬件平台对实际智能电网信息采集业务数据进行模拟仿真测试，逐步建立适用于智能电网信息采集业务的无线自组织网络基本理论模型，给出量化指标，并进行模拟验证测试，形成分析测试结果报告。

（4）研究并分析可实现的基于MESH网络结构的无线自组织网络体系结构的智能电网信息采集业务最优方案。

1.3.2预期目标

（1）针对智能电网信息采集需求，研究实现基于MESH结构的无线自组织网络覆盖，建立无线自组织网络模型及仿真试验平台，完成智能电网信息传输与采集。

（2）研究并提出基于MESH结构的无线自组织网络的智能电网信息采集最优无线传输方案，通过仿真试验平台加以验证。

1.3.3拟解决的关键技术和难点

（1）主从式无线传输信道自适应跟踪技术。在无线路由的网络拓扑分析过程中，节点路由分支需要通过特殊的数学物理分析手段逐步实施，考虑采用表中继路径自适应技术，建立基本的网络拓扑框架，进行路径自适应中继通信。

（2）无线射频信道的功率动态分配技术。在有限的带宽内高效利用无线射频信道资源是无线自组织网络成功应用的重要因素。设计一种使用多射频、多信道、方向性天线的新型无线Mesh数据回程网，采用基于连接图的等价变换来实现无线MESH网络信道分配算法，这种新型的信道分配算法能够有效地减少链路间干扰。

（3）测量型无线自组织网络路由生成技术。通过测量海量无线节点的最佳静态可实现路由，确定所对应节点的激活与休眠状态，根据无线信道传输质量和其它设定的受限约束条件，动态自适应调整激活节点，形成动态自适应路由生成算法。

2技术可行性分析

2.1技术路线

项目技术路线可以概括为：瞄准市场应用，坚持自主创新，以突破关键技术为基础，充分利用一切有利资源，重点突破“最后一公里”瓶颈，分步实施研究内容。

瞄准市场应用就是以市场需求为导向，在迅速吸收和消化国外先进技术的基础上，结合原有技术，针对电力系统信息传输的瓶颈问题，具体研发切实可行的市场需要技术和解决方案，并投入应用。

自主创新即坚持以我为主、坚持不断创新。这主要表现在两个方面：一是发扬我们在VHF和UHF频段无线数据和语音信息传输领域的技术优势设计构造全新的无线覆盖新概念；二是依托近几年我们在电力系统和其它无线应用系统无线接入与传输技术方面积累的宝贵经验，对智能电网的信息采集端核心网络进行技术支持。

充分利用一切资源主要包括两个方面：一是凭借我们与省内外、国内外知名大学和研究机构的良好关系，获得多方面的技术提升；二是广泛联合国内长期的合作伙伴，扩大规模，实现互利双赢。

2.2拟采用的实验手段

通过实际测试无线自组织网络已有路由算法的实际效率，得出相应的实验测试数据并对其进行分析研究。

根据本研究建立的基于MESH结构的无线自组织网络模型，提出效率更高的新的路由算法，并在新建模拟分析平台的基础上测试验证新算法的效率，给出应用于智能电网信息采集终端的无线自组织网络组网方案。

3市场需求情况和风险分析

项目实施的风险主要来自两个方面：

（1）技术风险：从目前项目的研发进展情况看，本项目技术本身没有任何风险。但是基于MESH结构的无线自组织网络的技术成熟性以及智能电网信息采集技术的发展与应用直接影响到项目计划的实施进度。

（2）市场风险：从市场上讲主要是随着新技术的普及，各种新算法在不久的将来可能不再是一个技术门槛。

以上风险为低风险水平，其关键在于研发进度和产业化推进速度。如能与开拓能力强的大型企业形成合作伙伴关系，实现技术共享、利润分成、强强携手，必定将项目成果迅速推向产业化。

4经济、社会和环境效益预测

在智能电网领域的应用上，使用无线自组织网络技术解决电网信息传输系统“最后一公里”覆盖问题，尤其针对传统的电网信息传输技术难以解决的问题，采用灵活快捷方便的具有完全自主产权的基于MESH结构的无线自组织网技术，能够极大提高电网信息采集端核心网络的鲁棒性与可靠性，并使有限的频率资源得到最佳合理使用。预计形成年产值数千万的智能电网无线信息采集产业。

在社会效益方面，体现在以下几个方面：

（1）基于MESH结构的无线自组织网技术能够成为智能电网无线采集领域的核心技术，可申请多项专利，产业化后，可以形成一个基础性信息服务产业，可提供数以千计的就业岗位，填补我省乃至中部地区在无线表计量领域的一项空白。

（2）基于包括核心技术在内的几个核心算法具有完全自主知识产权，其低成本和低功耗的特性可以很好地满足在特殊表计量环境下的可靠需求，部分解决我国对国外同类算法严重依赖的问题，在一定程度上可以缓解相关国外专利费方面的压力。

（3）推动我国智能电网无线采集技术的进步，带动相关产业发展，特别为笔者所在省市在特殊环境下的无线表计量产业的发展做贡献。

（4）为我国相关无线表计量标准的建立和完善做出贡献。

参考文献：

[1]朱近康.新兴发展的无线通信技术和网络[J].中国科学技术大学报，2008（7）.

[2]MeshNetworksWebsite[EB/OL].http：//.

[3]PALAKPPARIKH，MITALKUMARG，KANABAR，etal.Opportunitiesandchallengesofwirelesscommunicationtechnologiesforsmartgridapplications[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2010.

[4]LANGHAMMERN，KAYSR，COMMUN，etal.Evaluationofwirelesssmartmeteringtechnologiesinrealisticindoorchannels[C].20118thInternationalSymposiumonWirelessCommunicationSystems（ISWCS），2011.

智能电网研究方向篇6

关键词：超导电力智能电网超导储能可再生能源

0引言

智能电网对于我国电网的发展具有重要的意义，智能电网无论是在稳定性，经济性还是对于可再生资源的包容性以及电能智能上与传统电网相比都有了显著的提升；而超导电力技术对于智能电网的开发具有关键的作用，为智能电网的建设提供了有力的条件。但是，由于电力系统的运行具有自身的特殊性和复杂性的特点，因此，在超导电力技术应用的同时，肯定会给当前的电力系统带来一定的挑战，从目前的情况来看，我国无论是从理论上还是实践上对于超导电力技术还缺乏一定的准备。本文基于我国电力系统的现状，并考虑未来能源结构的重大变化以及超导技术的迅速发展，从系统角度出发，对超导电力技术在智能电网的应用做出具有前瞻性的探讨。

1为什么需要超导技术

电能的损耗由管理损耗和技术损耗两部分组成，导线方面的损耗属于技术损耗，导线是有电阻的，不同材料的导线电阻率是不同的，如果有一种材料的电阻率为零，那么导线的电阻也会为零，电能的损耗将大幅下降，企业将会获得更多的经济效益。所以，寻找这么一种材料是必要的，也就是超导技术的必要性。超导技术一但研发成功并投入到实际生产中，比如输电网落，大容量发电机，磁悬浮列车，核能发电，将对人类社会的发展起巨大的推动作用。

2超导技术的产生和发展

1911年荷兰物理学家Onnes发现汞（水银）在4.2k附近电阻突然下降为零，他把这种零电阻现象称为超导电性。汞的电阻突然消失时的温度称为转变温度或临界温度，常用Tc表示。超导是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料。超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）因为这个温度很低，在绝对零度附近。因而目前为止，应用不是很广泛，但是科学家在研究高温超导，如果研究成功，用这种材料导电时不损耗电能，不产生热量，可以节约能源。

在一定温度下具有超导电性的物体称为超导体。金属汞是超导体。进一步研究发现元素周期表中共有26种金属具有超导电性，单个金属的超导转变温度都很低，没有应用价值。因此，人们逐渐转向研究金属合金的超导电性。其中Nb3Ge的转变温度为23.2K，这在70年代算是最高转变温度超导体了。当超导体显示导材料都是在极低温下才能进入超导态，假如没有低温技术发展作为后盾，就发现不了超导电性，无法设想超导材料。这里又一次看到材料发展与科学技术互相促进的关系。

低温超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因此在应用上受到很大的限制。人们迫切希望找到高温超导体，在徘徊了几十年后，终于在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller发现他们研制的La-Ba-CuO混合金属氧化物具有超导电性，转变温度为35K。这是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。接着中、美科学家发现Y-Ba-CuO混合金属氧化物在90K具有超导电性，这类超导氧化物的转变温度已高于液氮温度（77K），高温超导材料研究获得重大进展。一连串激动人心的发现在世界上掀起了“超导热”。目前新的超导氧化物系列不断涌现，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它们的超导转变温度超过了120K。高温超导体的研究方兴未艾，人们殷切地期待着室温超导材料的出现。

人们发现C60与碱金属作用能形成AxC60（A代表钾、铷、铯等），它们都是超导体，大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。金属氧化物超导体是无机超导体，它们都是层状结构，属二维超导。而AxC60则是有机超导体，它们是球状结构，属三维超导。因此AxC60这类超导体是很有发展前途的超导材料。

20世纪末，科学家合成了在室温下具有超导性能的复合材料，室温超导材料的研制成功使超导的实际应用成为可能。超导研究引起各国的重视，一旦室温超导体达到实用化、工业化，将对现代文明社会中的科学技术产生深刻的影响。

3超导技术在智能电网的应用

3.1提高电力系统暂态稳定性超导故障限流器是近年来发展起来的限制短路电流的新技术装备，超导故障限流器，利用超导体的超导/常态转变特性，由零电阻迅速转变为高阻值，从而达到降低系统的短路电流的目的。超导故障限流器能满足智能电网对暂态稳定的快速性和准确性的要求。

3.2提高电力系统小干扰稳定性我国未来智能电网虽然有可再生能源的加入，但仍然遵循着大电网、大机组的发展发向，远距离大容量输送电能不可避免，降低了系统运行的动态安全性。大规模互联系统小干扰稳定与否主要表现在区域联络线的功率振荡。如果在输电系统中，能对功率越限部分进行实时补偿，在功率过高时吸收功率，在功率过低时释放功率，以平稳联络线功率，则能有效提高系统小干扰稳定性。超导储能系统具有能快速充、放电的功能，并且可对系统提供瞬时有功功率与无功功率的支持，通过附加阻尼控制器，可以对线路功率进行实时补偿，阻尼系统振荡。使用超导电缆进行输电是基于超导技术的可行的解决方法。超导电缆具有传输容量大、损耗小、灵活性高、占地空间小、无污染等显著优点，是解决电能传输瓶颈的较好选择。采用超导电缆技术，由于其在超导状态下阻抗很小，采用超导电缆技术可以大大加强互联系统之间的电气联系，提高电网的小干扰安全性。

3.3对可再生能源的包容性可再生能源是未来电力能源的重要组成部分，要使这种能源得到充分有效的利用，必须采用新的技术措施改善其品质并使其能更为有效地与大电网联结，能与其它能源系统互动，实现动态综合优化平衡，提高能源系统的总体效率。智能电网所具有的兼容性是指电力系统能够开放性地兼容各种类型能源的能力，也正是契合了可再生能源的发展要求。

3.4建立集约型电力系统智能电网所具有的高效性，是指电网提高设备利用率、减少线损、降低运营成本的能力，通过新型技术和设备的应用以提高网络的经济性。超导电缆具有的大容量、低损耗、结构紧凑的特点满足智能电网高效性、经济性的要求，具有重要的应用前景。超导变压器和超导电机由于其容量有限，但是具有占地面积小，能量密度高、损耗小等特点，适用于对自然环境要求特别高的场合。

4超导技术在智能电网的研究方向

和传统的电力系统不同，超导技术具有很多自己的独有特性，因此，在分析上也和传统的电网有所不同，要对智能电网研究，就必须从系统的角度出发，根据超导电力技术展开研究。研究的方向主要有以下几点：首先，是针对超导电力技术的智能电力系统的建模理论的研究；其次，研究超导电力技术智能控制的策略。最后对快速可控装置的智能协调控制研究。

5结语

作为一种高新技术，超导电力技术的发展具有划时代的意义，是21世纪一项具有经济战略性的新技术。超导电力技术在智能电网的有效应用，能够改善我国传统电网的很多以前的弊端，提升电网系统的安全稳定性和抗打击的能力，在电能的质量和能源多元化上也有显著的增强，可以这样说，超导电力技术的应用，为智能电网的开发和发展创造了新的思路和条件。目前，我国的超导技术在智能电网的应用只是存在于初期阶段，还需要进行更多的理论和实践研究做铺垫，才能够真正地在我国的电力系统中发挥出其自身的作用，正是因为我国电力系统的发展特点，也为超导电力技术在智能电网的重要性创造了条件。

参考文献：

[1]肖立业，林良真.构建全国统一的新能源电网，推进我国智能电网的建设.电工电能新技术.

[2]陈树勇，宋书芳，李兰欣等.智能电网技术综述.电网技术.

[3]谢开，刘永奇，朱治中等.面向未来的智能电网.中国电力.

[4]华光辉，赫卫国，赵大伟.储能技术在坚强智能电网建设中的作用[J].供用电，2010（04）.

[5]张晓阳，浦子耿，徐洪峰.多功能电力测控仪表的应用技术[J].自动化应用，2010（11）.