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一、 智能電網的概念

　　智能電網的提出雖然是這一、二年的事，但有關智能電網的研究確開展了很久，數字化變電站、數字化配電網絡、數字化的終端，加上基于IEC 61850標準通訊系統(tǒng)的研發(fā)，所有這一切就是智能電網的骨干框架?，F階段各國根據自已國家的特點對智能電網有著不一樣的理解。世界三大電力運營網北美、歐盟委員會和中國也都有自已的標準。

　　美國電力科學研究院將智能電網的主要特征歸納為：

　?。?）電網將“自動復原”：復雜的電網監(jiān)控系統(tǒng)將預測并即時應對系統(tǒng)問題以避免或減少斷電和電壓不穩(wěn)等電力供應質量問題

　?。?）電網將在自然狀態(tài)和計算機狀態(tài)下更安全：新技術的配置將可以更好地識別和應對人為的和自然的侵害。

　　（3）電網將支持廣泛的分散電源的使用：標準化了的電力和通訊的界面接點將使得用戶可以接連燃料電池、可再生能源發(fā)電及其他分散的電源并以簡單的“即插即用”的方式就能使用。

　?。?）電網將使得用戶可以更好地控制自己的用電設備/裝置，無論是家庭用戶還是工商業(yè)用戶。電網將與智能建筑物的能源管理系統(tǒng)相連以幫助用戶管理其能源使用并減少能耗開銷。

　　（5）電網將達到更高的輸配量從而減少電力成本：電網的升級提高輸電網的輸送能力并使電流*化，這將減少損耗并將使*發(fā)電的電源得到zui大化的使用。同時可以更好地協調電力分配和當地負荷服務功能與地區(qū)間能源流動和通信傳輸量之間的關系。

　　歐盟委員會將智能電網的特性概括為：一是靈活性（Flexible），滿足用戶多樣化的電力需求；二是易接入性（Accessible），保證所有用戶都可接入電網，尤其對于可再生能源和、清潔的本地發(fā)電；三是可靠性（Reliable），提高電力供應的可靠性與安全性； 四是經濟性（Economic），通過改革及競爭調節(jié)實現zui有效的能源管理，提高電網的經濟效益。

　　英國電力雜志《The Vision Paper（前景雜志）》明確提出了智能電網理念，即建立一種共享觀念，使歐洲的電網能響應2 1世紀的各種挑戰(zhàn)和機會，使之普遍有利于消費者，具體內容是：

　　——了解工業(yè)和受益者未來將面臨的各種關鍵和準點

　　——對可能發(fā)生的事及將來必須研究開發(fā)的技術領域進行分析

　　——正在發(fā)展的，而且今后還在不斷改進的政策，即市場自由化、可持續(xù)性、各種可再生能源創(chuàng)新

　　——由于市場的增長和主要燃料的短缺變得更不穩(wěn)定的能源價格；

　　——與能源問題更緊密在一起的環(huán)境制約因素用能源更為靈活來保證響應管理的需求。

　　中國的專家認為，智能電網是以包括發(fā)電、輸電、配電和用電各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象，通過研發(fā)新型的電網控制技術、信息技術和管理技術，并將其有機結合，實現從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產、輸送和使用。智能電網的主要特征為自愈、安全、經濟、清潔, 能夠提供適應未來經濟社會發(fā)展需要的電力與服務。

　　自愈--實時掌控電網運行狀態(tài),及時發(fā)現、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預下, 快速隔離故障、自我恢復, 避免大面積停電的發(fā)生, 提升電網運行的可靠性。

　　安全--更好地對人為或自然引發(fā)的擾動做出辨識與反應。在自然災害、外力破壞和計算機攻擊等不同情況下, 保證人身、設備和電網的安全。

　　清潔--既能適應大電源的集中接入, 也能對分布式發(fā)電方式友好接入, 做到“即插即用”。支持風電、太陽能等可再生能源的大規(guī)模應用, 滿足電力與自然環(huán)境、經濟社會和諧發(fā)展的要求。

　　二、 中國智能電網發(fā)展方向

　　具體講就是：以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發(fā)展的堅強電網為基礎，利用*的通信、信息和控制技術，構建以信息化、自動化、數字化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、的堅強智能電網的戰(zhàn)略發(fā)展目標

　　2009～2011年為*階段，即研究試點階段。

　　2012～2015年為第二階段，即全面建設階段。

　　2016～2020年為第三階段，即完善提升階段。

　　三、 智能電網的組成

　　智能電網的前提是“信息數字化”“通道網絡化”。近年來隨著電網公司數字化變電站建設速度加快，數字化產品運用范圍、設備之間信息傳輸制定和基于IEC61850通信規(guī)約的推廣、各種故障分析模塊的建立都得到迅猛的發(fā)展。智能電網的概念的提出，會加速數字化變電站的進度，再加上通訊技術的日臻完善，這兩個特征正好為“區(qū)域數字電網”（針對電網）和“數字化變電站”（針對變電站內）的發(fā)展提供了基礎條件。
智能電網從功能和對象上分為智能變電（包括發(fā)電）網、智能配電網和智能營銷網絡。而智能變電網又是由單個的數字化變電站（點）、同電壓等級的幾個變電站（層）和幾個供電區(qū)域聯合（區(qū)域電網）組成。

　　四、 智能電網故障處理系統(tǒng)

　　故障信息處理系統(tǒng)就是利用電網中現有微機型保護裝置和微機故障錄波器的保護信息和故障信息的數據化采集，利用計算機網絡具有高可靠性和資源共享的優(yōu)點，將計算機網絡技術和數據通信技術應用于電力系統(tǒng)，搜集各廠、站端的保護動作信息和故障錄波信息，傳送到調度端，建立既服務于繼電保護專業(yè)，又服務于電網調度運行的繼電保護運行與故障信息自動化管理系統(tǒng)（簡稱POFIS），以提高電網事故分析的快速性和準確性。

　　建立故障信息處理系統(tǒng)的目的是：（l）及時處理事故，盡快恢復電網正常運行。電網發(fā)生事故時，調度中心可以通過故障信息處理系統(tǒng)迅速了解保護的動作情況，來判斷系統(tǒng)故障情況，及時處理事故，盡快恢復電網正常運行，以減少事故損失。（2）科學、準確地分析事故。電網事故發(fā)生后，調度中心能夠通過故障信息處理系統(tǒng)提供的準確、完整的故障錄波數據和保護動作記錄，進行事故重演，分析電網事故發(fā)生、發(fā)展過程和保護動作行為，加快事故分析速度，并加深事故分析深度。（3）事故數據存檔。將有典型意義的故障錄波數據歸檔管理，日積月累，可以提高專業(yè)人員的故障分析能力，同時借鑒事故分析經驗對某些電網問題進行深入研究，并可與繼電保護運行管理程序接口，以簡化有關統(tǒng)計工作。

　　智能變電網絡的故障處理同樣秉承分層、分區(qū)、就地（主保護）優(yōu)先、資源共享的原則。作為智能電網“點”這個層面的數字化的變電站只是相當于智能變電網絡一個前沿陣地。它通過安裝在每個設備上的數據采集系統(tǒng)實時收集電網的各種參數，當運行設備出現異?；蜻\行參數發(fā)生突變時，通過站內光纖，一方面將異常量送到運行各個元件的微機保護裝置，由元件保護根據設定參數進行判斷，選擇是否立刻動作，隔離故障點（即先由安裝于現場的微機主保護0秒動作切除故障，由故障性質判斷重合閘是否動作，并自動打印故障報告）；另一方面通過定時自動巡檢監(jiān)控系統(tǒng)中斷自動巡檢，改為對異常運行狀態(tài)重點監(jiān)控，并通過安裝在云臺上的紅外成像系統(tǒng)對運行設備進行物理參數分析。所有采集到的數據都將匯集到變電站內故障信息處理子站，由故障信息處理子站系統(tǒng)對異常進行在線分析，并對上述動作情況做出評價。與此同時故障信息子站對異常的綜合信息進行自我描述，并通過復用光纖與上一層既區(qū)域智能管理分析網絡進行共享。數字化變電站的故障信息處理子站系統(tǒng)除能很好地完善變電站異常的分析和處理外，還能接受站內值班人員和區(qū)域智能層面調度人員的操作指令，并按指令完成不用人員干預的程序化操作，從而降低了由操作人員失誤引起的誤操作，大大降低了運行安全風險。

　　智能電網的區(qū)域信息處理中心，是智能變電網某個區(qū)域的核心部分，由電網穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)三位一體安全防御及全過程發(fā)電控制系統(tǒng)組成。區(qū)域智能電網分析系統(tǒng)將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預警系統(tǒng)高度集成，調度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換，便可實現對電網綜合運行情況的全景監(jiān)視并獲取輔助決策支持。它能可靠地將經下一個層面自我描述后傳來的故障信息進行分解，通過對短路電流，斷路器實際位置，重合閘動動作情況進行暫態(tài)分析判斷下一個層面保護裝置動作的正確性，是否需要追加后備保護來進行調整方式；通過對系統(tǒng)潮流穩(wěn)態(tài)分析選擇提升調度部門對并網電廠管理水平。

　　而智能電網區(qū)域故障處理系統(tǒng)對數字化變電站實現的后備保護是基于廣域保護的運用，既廣域同步測量系統(tǒng)（WAMS）。它的出現為在保護中引入系統(tǒng)信息提供了可能。WAMS可以獲取全網同步動態(tài)信息，并且高速數據傳輸可以保證主站的數據更新速度達到2O～50ms。保護能夠利用系統(tǒng)中多點同步信息識別潮流轉移造成的過負荷，在到達元件熱穩(wěn)定極限前不作用于斷路器跳閘，對遏制連鎖跳閘事故，延緩系統(tǒng)崩潰過程有重要意義。此外，引人WAMS信息也有利于解決復雜電網中后備保護配合關系難以整定，動作時間長的難題。

　　五、 智能電網故障處理系統(tǒng)面臨的困難

　　數字化變電站內的信息交換和智能網絡間的資源共享，以及要想獲得廣域的信息，都必須依賴于通信系統(tǒng)，同時由于電力系統(tǒng)供電半徑廣大，需要保證所采集的信息是同一個時間斷面的，因此還需要依賴于GPS同步時鐘。繼電保護是個需要高可靠性的系統(tǒng)，因此，通信系統(tǒng)的可靠性和GPS的安全性，嚴重影響廣域保護的發(fā)展。

　　傳統(tǒng)保護跳閘等應用通過控制電纜來實現，各種保護是自足并且可能在站內實現某種程度的備用（比如主變保護作為出線的后備，等等），一旦所有跳閘以及聯絡都通過通信來實現，那么通信設備的可靠性將可能成為全站安全的瓶頸。如果大量通過點對點直接電纜連接的方式來實現GOOSE通信，似乎又有違IEC61850初衷，達不到減少控制電纜降低系統(tǒng)復雜性之目的，有些數字化設備目前還只是研發(fā)階段，特別是一些關鍵的數字化設備由于技術原因不能規(guī)模生產如0.2S電能表，這樣也嚴重制約我國智能電網發(fā)展的速度。

　　六、 智能電網發(fā)展的前景

　　建立數字化變電站、建成智能電網是我國在建設特高壓電網后的一項電網建設重要步驟。八十年代中期以來通過近二十年的超高壓電網的建設，我國500KV輸電網絡形成規(guī)模，而與之相對應的是220KV系統(tǒng)在省際之間得以開環(huán)運行，降為配網。這樣一方面減少了系統(tǒng)之間短路容路，提高了系安全運行的穩(wěn)定性，另一方面降低了損耗，達到了節(jié)能減排的目的，降低生產成本。隨著以特高壓電網的建設為代表的、以智能電網為目標的堅強電網的建成，500KV也必然降為區(qū)域配電網絡，因此各個網公司也把智能電網的規(guī)劃、建設當成目前首要任務來完成。華東電網公司于2007年在國內開展了智能電網可行性研究，并設計2008—203年“三步走”的行動計劃，在2008 年全面啟動了以調度中心項目群為突破的*階段工作，以整合提升調度系統(tǒng)、建設數字化變電站、完善電網規(guī)劃體系、業(yè)統(tǒng)一信息平臺為4條主線，力爭到2010 年全面建成華東電網調度中心，使電網安全控制水平、經營管理水平得到全面提升，隨著一大批數字化變電站的建成投產，智能電網技術應該也會逐步成熟起來。