综 合 调 研 报 告
题 目:《智能电网》综合报告
系 别:电气与控制工程学院
专业年级:电气工程与智能控制2014级
姓 名:
学 号:
指导教师:
摘要
第三次科技革命以来，虽然信息、通信技术发生了翻天覆地的变化，但日渐老化的传统电网结构并没有跟上技术变革的步伐，用户对电力供应提出了越来越高的要求，国家安全、环保等各方面政策都对电网的建设和管理提出了更高的标准。建造坚强智能电网是我国电网发展的必然趋势，能够带动整个电力工业的优化，发电系统作为电力工业发、输、配、送的一个组成部分，必然也要向智能化方向协调发展，最终实现发电系统发展的可持续发展。因此，对发电系统的协调发展水平评价研究具有很重要的作用。智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、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。
本文首先介绍了不同国家对于智能电网概念的不同理解，然后介绍了智能电网的主要应用和特征，最后着重介绍了智能电网在国内外发展的现状和一些自己的思考，在科技引领社会变革的时代，智能电网必将展现出其特有的强劲的生命力。
Abstract
Since the third scientific and technological revolution, although the information, communication technology have changed a lot , but the traditional structure of power grid did not keep up with the pace of technological changes, the user of the power supply had a great increasing demands, environmental protection and other aspects of policy of power grid construction and management . Building a strong smart grid is an inevitable trend of the development of the power grid in China, which can drive the optimization of the entire power industry. Power generation system as a component of the power industry to send, transmission, distribution, delivery.
This paper firstly introduces the different countries have different understanding of the concept of the smart grid, then introduces smart grid applications and characteristics, at last introduces the smart grid in the domestic and foreign development present situation with my own thinking, science and technology lead the social changes of the times, the smart grid will show its strong vitality.
Key words: smart grid; transmission technology; current situation
目 录
第一章 绪 论1
第二章 智能电网的概述2
2.1 智能电网的背景 2
2.2 智能电网的概念及特性 3
第三章 智能电网的现状、研究及应用5
3.1 智能电网的发展现状 5
3.2 智能电网的研究及应用 7
第四章 智能电网的技术现状10
4.1 参数量测技术 10
4.2 配电技术现状 10
4.3 智能通信技术 10
4.4 智能调度技术 10
4.5 分布式能源接入技术 10
4.6 高级电力电子技术 11
4.7 数字变电站技术 11
第五章 智能电网的发展方向12
5.1 智能电网发展的新动向 12
5.2 智能电网的展望 12
结 语14
参考文献15
第一章 绪 论
智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。协调发展不是单个系统的事情，而是一种“整体性”、“综合性”和“内生性”的同步发展的聚合，可持续发展已成为国家、城市、产业和企业等共同追求的目标。协调发展是可持续发展首要的基础和前提性因素，是可持续发展的动因和手段。更加适应高度市场化的电力交易的需要，更加适应客户的自主选择需要。为此不同的国家和织都不约而同地提出要建设具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能的网的一个发展方向。尽管智能电网的研究与实践尚处于起步阶段，但是建设智能电网已经成为世界电力行业的一种美好愿景，必将进一步推动电力工业的变革与进步。
智能电网对发电系统与电网系统的协调性提出了新的要求，这不仅包括资金流上的协调性，还包括信息流上的协调性，通过智能电网建设，电力发、输、配、售各领域都将发生飞跃和提升，电网的发展也将随之发生深刻变化。
智能电网能够实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，全方位地支持和促进全国范围的资源优化配置以及新型能源发展方式和新型电能利用方式的进步。由此还能带动以IT 为特点的其他相关产业和服务业的大发展。
第二章 智能电网的概述2.1 智能电网的背景
在20世纪，大电网作为工程领域的最大成就之一，体现了能源工业的战略布局，是实现各种一次能源转换成电力能源之后进行相互调剂、互为补充的迅速、灵活、高效和能源流通渠道。然而，世界能源体系正面临着抉择，目前全球能源供应和消费的发展趋势从环境、经济、社会等方面来看具有很明显的不可持续性。在当前世界能源短缺危机日益严重、电力系统规模的持续增长、气候环境变化加剧等因素的影响下，21世纪电力供应面临一系列新的挑战。因此，在美国和中国，政府、高校研究机构和企业共同参与，针对保证21世纪能源供应面临的技术问题、技术难点和技术路线开展了深入的研究，提出了智能电网的概念。目前，这些国家和地区将智能电网提高到国家战略的高度，将发展智能电网视为关系到国家安全、经济发展和环境保护的重要举措。智能电网是解决2l世纪电力供应面临问题的有效途径。
我国随着江苏沿海大开发的迅猛推进，盐城地区的风力发电、光伏发电等新能源产业发展迅速，其接入以及正常运行对电网的影响日益显现，电网面临着巨大挑战和机遇。一方面，电网需要应对
日益严峻的资源和环境压力，实现大范围的资源优化配置，提高全天候运行能力，满足能源结构调整的需要，适应电力体制改革；另一方面，输配电、发电、信息化、数字化等技术的进步也为解决这一系列问题提供了坚实的技术支持。由此智能电网成为现代电力工业发展的方向。2009年举行的特高压输电技术国际会议上提出，到2020年，我国将全面建成统一的坚强智能电网。
节能减排、清洁能源、可持续发展是当前人们关注的焦点。在国家宏观政策及科学技术发展等因素共同驱动下，如何建造能源使用的创新体系，如何以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地开发电网体系能源效率等问题日益突出：
（1）随着近年来大规模兴建电网的陆续投产，2007年我国出现电力过剩现象，但是这种过剩现象具有典型特殊性，是区域性电力过剩与区域性电力短缺共存的，而且随季节波动；
（2）2008年中国全社会用电量34268亿千瓦时，输电、配电和用户端损耗约为9%，即每年线路损耗约为3000亿千瓦时。由于需求侧变化难测、管理手段不足造成电网调度难以实现优化、节能和安全；
（3）可再生和分布式能源将大规模介入电网，传统的电网潮流将发生变化，即从原先的单向流动变为双向流动，电网发展方式以及电力企业的运营管理也将随之变化。
为解决电网发展的瓶颈问题，美国以及欧洲做出了积极的探索，他们期望通过一个数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、储存、转换（发电）、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电器设备和其它用能设施连接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平，将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。基于上述愿景，在北美和欧洲已经形成了强大的研究群体，开展IntelliGrid /SHG（Self Healing Grid，自愈电网）/Modern Grid/Smart Grid[1-6]的研究。由于目前尚无统一的称谓，笔者选用使用较为广泛的Smart Grid即智能电网一词结合我国电网特点以及国内外研究现状，初探智能电网的发展。
2.2 智能电网的概念及特性智能电网，是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通信技术、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。当今世界各国因经济水平和发展战略不同，智能电网建设的水平和侧重目标亦不相同。美国侧重于利用可再生能源发电，以解决电网老化和设备更新升级等问题。欧盟扩大可再生资源利用，则将目标指向减少温室气体排放，提高能源利用效率。中国当前的目标，则是建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网。
举例而言，位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界风库”之称。甘肃省近年来在此建设了我国首个千万千瓦级风电基地——甘肃酒泉千万千瓦级风电场，2010年底实现装机容量550.45万千瓦，风电发电量突破20亿千瓦时，接近了三峡电站的发电量。但是风电的外送和并网问题一直是困扰风电发展的大难题，只有通过加快建设特高压智能电网，才能提升对可再生能源的接纳能力，为可再生能源的发展提供高效的发展平台。
举例而言，位于河西走廊西段的酒泉市素有“世界风库”之称。甘肃省近年来在此建设了我国首个千万千瓦级风电基地——甘肃酒泉千万千瓦级风电场，2010年底实现装机容量550.45万千瓦，风电发电量突破20亿千瓦时，接近了三峡电站的发电量。但是风电的外送和并网问题一直是困扰风电发展的大难题，只有通过加快建设特高压智能电网，才能提升对可再生能源的接纳能力，为可再生能源的发展提供高效的发展平台。
研究智能电网在我国起步较晚，目前为止还没有从国家层面制定智能电网的发展战略，不过在某方面的研究还是对智能电网的发展起到了借鉴作用。华东电网公司建设智能电网呈现的特点为：规划以自愈为目标的智能电网;实现智能化调度;新型材料和智能设备的全面使用;可再生能源的友好接入;实现与用户的智能互动。国家启动了多项863高技术研究发展计划项目，在“十一五”期间，在三大先进能源技术领域设立重大项目和重点项目，包括：以煤气化为基础的多联产示范工程，MW级并网光伏电站系统，太阳能热发电技术及系统示范等项目。一般来说，智能电网具有以下功能特点：
1. 自愈—稳定可靠
自愈是实现电网安全可靠运行主要功能，指无需或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供电中断。
2. 安全—抵御攻击
无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害，一旦发生中断，也能很快恢复运行。
3. 兼容—发电资源
传统电力网络主要是面向远端集中式发电的，通过在电源互联领域引入类似于计算机中的“即插即用”技术(尤其是分布式发电资源) ，电网可以容纳包类型电源甚至是储能装置。
4. 交互—电力用户
电网在运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。
5. 协调—电力市场
与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接，有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平，电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。
第三章 智能电网的现状、研究及应用3.1 智能电网的发展现状
3.1.1我国智能电网发展现状
随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增强，而国内能源结构不合理、能源分布不均衡严重制约电力行业的发展。特高压电网解决了远距离、大容量输电问题，在一定程度上解决了能源输送问题，但“重电源轻电网”导致供电可靠性较低，同时网架结构薄弱则限制了新能源有效利用。为了解决这些问题，国内电网企业也开始寻求利用信息技术提高电网运营能力，而智能电网则是一个重要的研究方向。 我国的智能电网与西方国家有所不同 ,是建立在特高压建设基础上的坚强的智能电网。中国式智能电网将以特高压电网为主干网架 ,利用先进的通信信息和控制技术 ,构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的智能电网。其特征将包括在技术上实现信息化、数字化、自动化和互动化 ,同时在管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化。 2007年10月，华东电网正式启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目。2008年4月，在前期智能电网研究成果的基础上，华东电网启动高级调度中心项目群建设，该项目是智能电网建设蓝图“三步走”的第一阶段“巩固提升”的重点内容。 从2007年华北电网公司开始进行智能电网相关的研究和建设，致力于打造智能调度体系，为智
能输电网奠定基础；建立企业级服务总线，搭建智能电网信息架构；超前研发清洁能源关键技术，做好可再生能源并网准备；结合客户信息采集系统，试点建设智能供电网。2009年华北电网将在前期工作的基础上，深度体会国网公司建设中国特色智能电网的概念、理论，结合华北特色大力建设智能电网，制定智能电网发展规划和实施方案，继续推进智能电网的研究和建设。
3.1.2美国智能电网发展现状
早在2003年美国电力研究院（EPRI）就已经将未来电网定义为“智能电网”，同年6月，美国能源部输配电办公室发布的“Grid 2030：电力的下一个100年的国家设想”的报告描绘了美国未来电力系统的设想，并确定了各项研发和试验工作的分阶段目标。2004年美国Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己对“智能电网”的理解。美国PJM（宾夕法尼亚—新泽西—马里兰互联电网）公司在2006年底完成的战略规划将智能电网建设作为其发展愿景。2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)宣布成为全美第一个智能电网城市，家庭用户可以和电网互动，了解实时电价，合理安排用电；同时电网还可以根据实际情况进行电力的实时调配，提高供电可靠性
在美国，奥巴马政府的经济刺激计划中，有大约45亿美元贷款用于智能电网投资和地区示范项目。智能电网采用数字技术收集、交流、处理数据，提高电网系统的效率和可靠性。智能电网的倡导者要让客户相信， 智能电网将帮助客户减少电费支出。经济刺激方案规定，奖励高效率的电力公司。智能电网联盟（由全球70家能源行业成员组成，该联盟认为智能电网对推动可再生能源利用和提高能源效率具有重要作用）近日发布了其成员荷兰KEMA 企业撰写的2008年度《智能电网工作报告》。《报告》指出：智能电网技术将在未来几年内为美国直接创造出28万个新的就业机会。另外，太阳能等分布式可再生能源、即插即拔式电动车等还将创造大量间接的工作机会，智能电网将带来数百万个“绿色就业机会”。
2006 年，美国IBM 公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。
电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。
2008 年9 月，谷歌与通用电气对外宣布共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网，同时强调，21 世纪的电力系统必须结合先进的能源和信息技术，而这正是通用电气和谷歌的优势领域。2009 年2 月10 日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表(PowerMeter)的用电监测软件。该公司还向美国议会进言，要求在建设智能电网时采用非垄断性标准。
2009 年1 月25 日，美国白宫最新发布的《复苏计划尺度报告》宣布：将铺设或更新3 000 英里输电线路，并为4 000 万美国家庭安装智能电表。美国还将集中对落后的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网，逐步实现太阳能、风能、地热能的统一入网管理。
2009 年2 月，IBM 与地中海岛国马耳他签署协议——双方将建立一个“智能公用系统”，以实现该国电网和供水系统的数字化，其中包括在电网中建立一个传感器网络。IBM 将提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本及碳排放量。谷歌已宣布了一个与太平洋煤气和电力公司(PG&E)的测试合作项目。
美国能源部西北太平洋国家实验室正在协助建立电网智能化联盟并进行实地示范，如近期完成的高级需求响应网络太平洋西北电网智能化试验台。在该项目中，通过英维思控制器(Invensys Controls)将家庭网关设备连接到装有IBM 软件的新型高级仪表和可编程恒温器上，将112 个家庭与实时电力价格信息联系起来。最终结果表明，参与者节约了约10%的能源费用，并且需求响应良好。加州已完成第一阶段试验性200 万户小区先进电表系统(advanced metering infrastructure，AMI)的安装，初步分析显示，节省电力可达16%~30%。
3.2 智能电网的研究及应用国内开展智能电网的体系性研究虽然稍晚，但在智能电网相关技术领域开展了大量的研究和实践，在输电领域，多项研究应用达到国际先进水平，在配用电领域，智能化应用研究也正在积极探索。结合国际电网技术发展方向和我国电网发展特点，国家电网公司重点组织开展了新型能源接入、特高压输电、大电网运行控制、数字化变电站与数字化电网、灵活交直流输电及储能、电网防灾减灾与城乡电网安全可靠供电、电网环保与节能等方面的研究，培育出一批具有国际先进水平、引领电网发展的科技成果，在特高压输电技术、电网广域监测分析保护控制技术、电网频率质量控制技术、稳态/暂态/动态三位一体安全防御技术和自动电压控制技术等方面处于国际领先地位。 国家电网公司大力推进特高压电网、“SG186”工程、一体化调度支持系统、资产全寿命周期管理、电力用户用电信息采集系统和电力通信等建设，打造坚强电网，强化优质服务，为智能电网建设奠定了扎实的基础。目前，1 000 kV 交流输变电工程(即晋东南—南阳—门特高压交流试验示范工程)已正式投入运行，特高压系统和设备运行平稳，全面验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性、设计和施工方案的先进性以及环境的友好性，实现了我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上的重大突破。
以宽带网络为主要标志的电网信息基础设施已具规模，骨干网络覆盖全部网省公司，基于同步数字体系(SDH)光传输网的电力统一时间系统取得重大突破。数据交换体系建设加快，实现了统计数
据等关键信息的及时上报、自动汇总和动态发布，各种生产自动化系统获得广泛应用，大大提高了生产自动化水平。
自主研发的能量管理系统(EMS)等在省级以上调度机构得到了广泛应用，全部地区级以上电力调度机构均配置了电网调度自动化系统，引入了电能量计费系统和广域测量系统，新规则下的电力市场交易技术支持系统正在建设之中。变电站实现了计算机监控和无人、少人值守，地理信息系统(GIS)已开始应用于输电、变电和配电管理等业务。
以提高信息化水平和生产效率为目标的生产运营管理信息系统，如电网生产运行管理系统、设备检修管理、变电站建设视频监控系统等，在电网生产管理业务方面发挥了重要作用；以提高经济效益、优质服务为中心的电力客户服务系统，如集中抄表计费、用电查询等系统，直接提供了高效快捷的客户服务，电力负荷管理、电力营销管理等现代化管理手段得以广泛应用。
2007 年，华东电网公司启动了高级调度中心、统一信息平台等智能电网试点工程，目前，先行开展的高级调度中心项目一期工作已通过验收。上海市电力公司在 2008 年开展了智能配电网研究，重点关注智能表计、配电自动化以及用户互动等方面。此外，华北电网公司也于 2008 年启动了数字电表等用户侧的智能电网相关实践。
综上所述，以数字化、自动化为特征的各类应用已覆盖了电网规划、设计、建设、运行、调度和维护等各个方面，信息技术的应用领域深入到电网生产运行、经营和管理的各个环节，取得了诸多标志性成果。但是，现有电网生产各应用系统都是基于本业务或本部门的需求，存在不同的平台、不同的应用系统、不同的数据格式，难以从整个电网公司生产全流程的角度来考虑数据的使用，这导致电力公司内部不同的系统信息资源分散，横向不能共享，上下级间纵向贯通困难。这些系统虽然有丰富的信息资源，却形成了以纵向层次多、横向系统多为主要特征的“信息孤岛”。就厂站端的应用系统来说，存在着规约繁杂、信息承载率低、信息不完整、信息杂乱、系统联调复杂、数据采集资源重复浪费等问题。目前还有一些生产所需信息没有纳入计算机应用系统，电力企业的生产自动化系统与管理信息系统处于相互分离状态，彼此不能有效结合，不能实现管控一体化，数据信息不能集成共享，不利于实现电网企业的综合管理。在数字化变电站的建设方面，目前国内还没有形成统一的体系结构，对数字化一次设备的计量、检验及验证也缺乏统一的标准，迫切需要制定相关技术标准来规范数字化变电站的建设和数字化一次设备的入网试验、计量检验和验证。
2009 年 5 月 21 日，国家电网公司刘振亚总经理在 2009 年特高压输电技术国际会议上宣布了建设中国坚强智能电网的发展战略，明确提出：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制等技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网；通过电力流、信息流、业务流的高度一体化融合，实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入
和方便使用，极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，带动电力行业及其它产业的技术升级，满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求。这一重大战略决策必将有力地推动中国智能电网的研究和建设，尤其在当前金融危机严重影响我国经济的特殊时期更具有重大的意义。
第四章 智能电网的技术现状4.1 参数量测技术参数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件。先进的参数量测技术获得数据并转换成数据信息，供智能电网的各个方面使用。它们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、电费评估以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。
4.2 配电技术现状智能信息技术贯穿发电、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；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；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。
4.3 智能通信技术建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，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的基础设施。当这样的通信系统建成后，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，实现其最重要的特征——自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。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。
4.4 智能调度技术智能电网的核心是调度的智能化，智能调度是联系发电、输电、变电、配电、用电之间的纽带和桥梁，智能调度研究发展的方向在于整合提升现有EMS、WAMS 等系统功能，开展统一网络数据库建设，逐步整合实现调度一体化平台，并采用动画、动态着色、虚拟现实等技术辅助决策，提高电网的安全稳定控制水平。
4.5 分布式能源接入技术分布式能源（(Distributing Energy Resource，DER）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。
4.6 高级电力电子技术电力电子设备可以实现电能质量的改善与控制，为用户提供电能质量满足其特定需求的电力，同时它们也是能量转换系统的关键部分，所以电力电子技术在发电、输电、配电和用电的全过程中均发挥着重要作用。
4.7 数字变电站技术4.7.1数字变电站概述变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，担负着电能转换和重新分配的任务，对于电网的安全、可靠和经济运行起着举足轻重的作用。随着电力系统容量、输电电压等级的提高，使得电力系统的测量与控制更加复杂，传统变电站的缺陷日渐突出，主要体现在安全性，可靠性已不能满足现代电力系统的要求；供电电能质量缺乏保证；不适应电力系统快速计算和时实控制的要求；维护工作量巨大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平；占地面积大，增加了征地投资等缺点。数字化变电站就是将信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站。全站采用统一的通讯规约构建通信网络, 保护、测控、计量、监控、远动、VQC等系统, 均用同一网络接收电流、电压和状态信息, 各个系统实现信息共享。数字化变电站技术意味着变电站自动化系统将迈入一个新的发展平台。数字化变电站技术将逐步引领未来变电站自动化系统技术发展的趋势。促使二次系统信息应用模式发生根本性变化的原因是非常规互感器、IEC61850标准、网络通信技术、智能断路器技术等相关支撑技术的发展。
4.7.2IEC61850简介 IEC61850《变电站通信网络和系统》是新一代的变电站站内通信网络和系统协议，但其所规定的内容已不限于规约范畴。为适应电子式互感器、智能一次设备的发展，IEC61850将变电站IED重新划分为过程层、间隔层和站控层并对各层的功能划分及要求进行了说明。为了充分利用高速通信的效率，避免复杂的规约开发、转换和维护工作，IEC61850根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息传输要求的服务模型；采用抽象通信服务接口、特定通信服务映射等以适应未来通信技术的发展；采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述，以适应功能扩展，满足应用开放互操作要求；采用配置语言，配备配置工具，在信息源定义数据属性；定义和传输元数据，扩充数据和设备管理功能；传输采样测量值等。
第五章 智能电网的发展方向5.1 智能电网发展的新动向
由美国发起的智能电网研究和实施目前已逐渐推向全球，国外在智能电网的研究和开发方面也有一些新的动向。
1. 智能电网的概念大大扩展。过去 1~2 年内，工业界“智能化”的核心定义已从“智能表计”迅速发展到“智能电网”，即原来关心的主要是 AMI，目前还要包括：①家域网(home area networks，HANS)，这有可能成为创新和投资的新热门；②网络侧的有效应用(如无功控制和自动化)；③电力公司的未来功能(如分布式发电、太阳能光伏发电、电动汽车)等。将需求响应与 AMI相结合也是一种趋势，因为需求响应会大大改变用户的行为。智能温度调节器、智能开关、智能用电器等的采用将吸引各种产品制造商参与进来；同时，客户有各种要求，也可以通过需求响应得到满足，要求电力公司具有各种增值服务。
2. 系统集成商对电力公司有关智能电网决策的影响力将更大。有些注意力已转向系统集成，由于大量表计数据的接入和通过更为广泛和智能化的传感器网络来显示运行数据，因此，系统集成势在必行。
3. 不久的将来，注意力会转向一些特殊功能，如风电的接入、分布式太阳能发电、热电联产、电动汽车、分布式储能技术等，而智能电网将使这些技术成为可能。
4. 自开发 AMI 以来，前沿的通信技术的选择变得越来越复杂，在采用何种技术上往往有争议：是采用宽带技术(broadband)还是射频(RF)或电力线载波(PLC)？是用第三代移动通信技术(3G)还是通用无线分组业务(GPRS)或微波存取全球互通技术(WiMax)?是采用电力专用网还是利用公用通信网？家庭中用的表计可能要被“数据服务器”代替，以形成所谓的“虚拟表计”，并与家庭中的计算机相连，它可实施 HANS 功能，还可将用电度数传回供电公司。国外智能电网技术的这些动向基本上都与配电网有关。
5.2 智能电网的展望智能电网是信息化电网、简单化电网和智慧化电网。
信息化是实现智能电网的基础。信息是感知的基础，是控制的保障，是服务的支撑。智能电网的信息化，是在传统的信息采集基础上，通过应用先进的信息技术，更加全面、准确且及时地实现对电网运行和运营状态的感知和控制。先进的传感技术，可以观测出以前无法获知的信息；安全的信息技术，可以提高电网抵御风险的能力；海量数据的高速传输和处理技术，可以保障控制措施的有效性和及时性；凡此种种，信息化将极大地提升智能电网的安全可靠性。同时，信息即财富。无论是能源网络与信息网络的结合，还是海量用户信息中蕴藏的丰富服务商机，都将成为实现电力增值服务的重要依托。
简单化是解决电网复杂性的重要手段。电网是公认的复杂网络系统，而且随着经济社会的发展和能源更大规模的开发利用而变得越来越复杂，如何解决电网的复杂性问题，是智能电网建设的关键。
简单化不是指电网结构的简单化，而是指控制方式简单化。电网的复杂性表现在其模型的多维、高次和非线性等方面，因此解决之道也是对应它的这些特点，通过化简电网控制模型，实现控制模式简单化。从数学模型角度而言，化简多维、高次和非线性方程组的方式包括解耦、线性化等手段，对应于物理系统的控制而言，可以通过降低控制维数、简化控制方法和增加控制手段等方式实现。实践证明，由一个坚强网架下大量具备充分自治能力的分布式电网组成的大规模互联电网具有更加稳定可靠的运行特性，这也与人类社会的管理经验相吻合。当然，分布式电网的实现受限于多种自然因素和条件，但好在随着新能源的大量应用，以及分布式电源技术、储能技术以及输电技术的进步，电气意义上的分布式电网愈来愈成为可能。
简单化电网涉及的关键技术众多，既包括基础材料技术，如储能材料、输电导线材料以及新型电力电子器件等，也包括先进的传感、信息通信以及控制技术等。储能可能是其中最为关键的技术，甚至可以将其理解为“人造能源”，储能材料技术的突破，将革命性地改变能源利用结构和消费方式，尽管从目前的技术进展看，距离商业化应用还有较大差距，但比照信息存储材料和技术的进展，也许惊喜就在不远的未来。电力电子技术已经有了较为广泛的应用，对于简化电网控制方法和增加控制手段具有重要意义，随着技术的不断进步，必将会有更多更有效的电力电子装置在电力系统中得到应用。
智慧化是智能电网的重要目标，实现智能运行控制，一直是电网控制技术领域的重要课题，也是未来技术发展的必然趋势。标准化和规范化是实现智能控制的基础，控制策略的数字化是实现智能控制的关键。必须明确指出的是，机器智能永远也不可能达到人类智能的水平，这是一个核心的世界观问题。因此，未来的智能技术发展将通过降低决策控制的难度和复杂程度，实现决策控制策略的简约化和数字描述化，进而实现智能控制。
结语我国正在建设资源节约型、环境友好型和谐社会，智能电网建设是其中重要的组成部分。国家电网公司站在履行社会责任的高度，对智能电网建设高度重视，出台了一系列措施和办法，对建设统一、坚强智能电网工作进行了安排和部署，非常必要和及时，十分具有前瞻性和指导性，为建设智能电网指明了方向。我们要在国家电网公司的领导下，统一规划、统筹协调、分步实施。在具体实施中应把握以下原则
1)统一、坚强的电网是智能电网的基础。没有一个统一调度管理的电网，没有一个优化我国电力资源配置的以特高压为骨干网架、各级电压协调发展的坚强电网，智能电网就将是无源之水。利用特高压骨干网架解决我国电力资源分布不均的问题，即将西部水电等清洁能源输送到东部负荷中心，将北部火电送往中东部。与此同时建设好坚强的受端网络，使特高压电力落得下、用得上，并辅以智能化使其更加高效、节能、安全。
2)智能化是核心。智能电网就是要解决当前在电网调度方面，由于规划不合理，达不到稳定的问题以及用户停电问题，使故障发生时都能自动切换用户不停电。另外如果细分目前的电网，对分散的发电设备的接入，一是不能适应，怕主供电电源故障时反送电；二是不能充分利用这些发电出力来供电，而不是小电源全部切除然后再逐个并网。同时智能用户终端还可以提供家电管理、通讯、网络等增值服务。这些智能化的功能还需要进一步的开发应用，产生更大的经济和社会效益。
3)环保、节能、安全是目标。智能电网就是要使电网对清洁能源的利用最大化，对有排放污染物及温室气体的机组按单位电量排放物的多少来确定发电顺序。电网自身潮流分布更加合理，采用低损耗设备，使电力输送过程的能耗最低。智能电网利用网络重构等技术使电网达不到故障、输配电设备及用户都不停电，电网更加安全可靠运行。总之，建设统一、坚强智能电网是今后一个相当长时期的主要任务，我们要在国家能源方针政策的指导下，在国家电网公司的统一领导下，加强对智能电网的统一规划、试点先行，不能一哄而上造成重复建设和浪费，分步实施，一步一个脚印，因地制宜地实现有中国特色的智能电网，为建设和谐社会贡献力量。
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