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一、 智能電網(wǎng)的概念

　　智能電網(wǎng)的提出雖然是這一、二年的事，但有關(guān)智能電網(wǎng)的研究確開展了很久，數(shù)字化變電站、數(shù)字化配電網(wǎng)絡(luò)、數(shù)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(wǎng)的骨干框架?，F(xiàn)階段各國根據(jù)自已國家的特點對智能電網(wǎng)有著不一樣的理解。世界三大電力運營網(wǎng)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(wǎng)的主要特征歸納為：

　?。?）電網(wǎng)將“自動復(fù)原”：復(fù)雜的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)將預(yù)測并即時應(yīng)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(yīng)質(zhì)量問題

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

　?。?）電網(wǎng)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(wǎng)將使得用戶可以更好地控制自己的用電設(shè)備/裝置，無論是家庭用戶還是工商業(yè)用戶。電網(wǎng)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。

　?。?）電網(wǎng)將達到更高的輸配量從而減少電力成本：電網(wǎng)的升級提高輸電網(wǎng)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(xié)調(diào)電力分配和當?shù)刎摵煞?wù)功能與地區(qū)間能源流動和通信傳輸量之間的關(guān)系。

　　歐盟委員會將智能電網(wǎng)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(wǎng)，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(yīng)的可靠性與安全性； 四是經(jīng)濟性（Economic），通過改革及競爭調(diào)節(jié)實現(xiàn)zui有效的能源管理，提高電網(wǎng)的經(jīng)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(wǎng)理念，即建立一種共享觀念，使歐洲的電網(wǎng)能響應(yīng)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(nèi)容是：

　　——了解工業(yè)和受益者未來將面臨的各種關(guān)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(shù)領(lǐng)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(yīng)管理的需求。

　　中國的專家認為，智能電網(wǎng)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(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)，并將其有機結(jié)合，實現(xiàn)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(chǎn)、輸送和使用。智能電網(wǎng)的主要特征為自愈、安全、經(jīng)濟、清潔, 能夠提供適應(yīng)未來經(jīng)濟社會發(fā)展需要的電力與服務(wù)。

　　自愈--實時掌控電網(wǎng)運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預(yù)下, 快速隔離故障、自我恢復(fù), 避免大面積停電的發(fā)生, 提升電網(wǎng)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(yīng)。在自然災(zāi)害、外力破壞和計算機攻擊等不同情況下, 保證人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全。

　　清潔--既能適應(yīng)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(yīng)用, 滿足電力與自然環(huán)境、經(jīng)濟社會和諧發(fā)展的要求。

　　二、 中國智能電網(wǎng)發(fā)展方向

　　具體講就是：以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用*的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、的堅強智能電網(wǎng)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(shè)階段。

　　2016～2020年為第三階段，即完善提升階段。

　　三、 智能電網(wǎng)的組成

　　智能電網(wǎng)的前提是“信息數(shù)字化”“通道網(wǎng)絡(luò)化”。近年來隨著電網(wǎng)公司數(shù)字化變電站建設(shè)速度加快，數(shù)字化產(chǎn)品運用范圍、設(shè)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(wǎng)的概念的提出，會加速數(shù)字化變電站的進度，再加上通訊技術(shù)的日臻完善，這兩個特征正好為“區(qū)域數(shù)字電網(wǎng)”（針對電網(wǎng)）和“數(shù)字化變電站”（針對變電站內(nèi)）的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。
智能電網(wǎng)從功能和對象上分為智能變電（包括發(fā)電）網(wǎng)、智能配電網(wǎng)和智能營銷網(wǎng)絡(luò)。而智能變電網(wǎng)又是由單個的數(shù)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(lián)合（區(qū)域電網(wǎng)）組成。

　　四、 智能電網(wǎng)故障處理系統(tǒng)

　　故障信息處理系統(tǒng)就是利用電網(wǎng)中現(xiàn)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(shù)據(jù)化采集，利用計算機網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性和資源共享的優(yōu)點，將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)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(diào)度端，建立既服務(wù)于繼電保護專業(yè)，又服務(wù)于電網(wǎng)調(diào)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(wǎng)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(fù)電網(wǎng)正常運行。電網(wǎng)發(fā)生事故時，調(diào)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(fù)電網(wǎng)正常運行，以減少事故損失。（2）科學、準確地分析事故。電網(wǎng)事故發(fā)生后，調(diào)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(shù)據(jù)和保護動作記錄，進行事故重演，分析電網(wǎng)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(shù)據(jù)存檔。將有典型意義的故障錄波數(shù)據(jù)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(jīng)驗對某些電網(wǎng)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(guān)統(tǒng)計工作。

　　智能變電網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)“點”這個層面的數(shù)字化的變電站只是相當于智能變電網(wǎng)絡(luò)一個前沿陣地。它通過安裝在每個設(shè)備上的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時收集電網(wǎng)的各種參數(shù)，當運行設(shè)備出現(xiàn)異?；蜻\行參數(shù)發(fā)生突變時，通過站內(nèi)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(jù)設(shè)定參數(shù)進行判斷，選擇是否立刻動作，隔離故障點（即先由安裝于現(xiàn)場的微機主保護0秒動作切除故障，由故障性質(zhì)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(shè)備進行物理參數(shù)分析。所有采集到的數(shù)據(jù)都將匯集到變電站內(nèi)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(fù)用光纖與上一層既區(qū)域智能管理分析網(wǎng)絡(luò)進行共享。數(shù)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(nèi)值班人員和區(qū)域智能層面調(diào)度人員的操作指令，并按指令完成不用人員干預(yù)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(wǎng)的區(qū)域信息處理中心，是智能變電網(wǎng)某個區(qū)域的核心部分，由電網(wǎng)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(wǎng)分析系統(tǒng)將以往分散的能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)廣域動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、在線穩(wěn)定分析預(yù)警系統(tǒng)高度集成，調(diào)度人員無需在不同系統(tǒng)和平臺間頻繁切換，便可實現(xiàn)對電網(wǎng)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(jīng)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(diào)整方式；通過對系統(tǒng)潮流穩(wěn)態(tài)分析選擇提升調(diào)度部門對并網(wǎng)電廠管理水平。

　　而智能電網(wǎng)區(qū)域故障處理系統(tǒng)對數(shù)字化變電站實現(xiàn)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(xiàn)為在保護中引入系統(tǒng)信息提供了可能。WAMS可以獲取全網(wǎng)同步動態(tài)信息，并且高速數(shù)據(jù)傳輸可以保證主站的數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(fù)雜電網(wǎng)中后備保護配合關(guān)系難以整定，動作時間長的難題。

　　五、 智能電網(wǎng)故障處理系統(tǒng)面臨的困難

　　數(shù)字化變電站內(nèi)的信息交換和智能網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用通過控制電纜來實現(xiàn)，各種保護是自足并且可能在站內(nèi)實現(xiàn)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(lián)絡(luò)都通過通信來實現(xiàn)，那么通信設(shè)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(xiàn)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(fù)雜性之目的，有些數(shù)字化設(shè)備目前還只是研發(fā)階段，特別是一些關(guān)鍵的數(shù)字化設(shè)備由于技術(shù)原因不能規(guī)模生產(chǎn)如0.2S電能表，這樣也嚴重制約我國智能電網(wǎng)發(fā)展的速度。

　　六、 智能電網(wǎng)發(fā)展的前景

　　建立數(shù)字化變電站、建成智能電網(wǎng)是我國在建設(shè)特高壓電網(wǎng)后的一項電網(wǎng)建設(shè)重要步驟。八十年代中期以來通過近二十年的超高壓電網(wǎng)的建設(shè)，我國500KV輸電網(wǎng)絡(luò)形成規(guī)模，而與之相對應(yīng)的是220KV系統(tǒng)在省際之間得以開環(huán)運行，降為配網(wǎng)。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(chǎn)成本。隨著以特高壓電網(wǎng)的建設(shè)為代表的、以智能電網(wǎng)為目標的堅強電網(wǎng)的建成，500KV也必然降為區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)，因此各個網(wǎng)公司也把智能電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)當成目前首要任務(wù)來完成。華東電網(wǎng)公司于2007年在國內(nèi)開展了智能電網(wǎng)可行性研究，并設(shè)計2008—203年“三步走”的行動計劃，在2008 年全面啟動了以調(diào)度中心項目群為突破的*階段工作，以整合提升調(diào)度系統(tǒng)、建設(shè)數(shù)字化變電站、完善電網(wǎng)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(wǎng)調(diào)度中心，使電網(wǎng)安全控制水平、經(jīng)營管理水平得到全面提升，隨著一大批數(shù)字化變電站的建成投產(chǎn)，智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)該也會逐步成熟起來。