基础信息的标准化规范化在智能电网
建设中的意义与作用
江道灼1，申屠刚1，李海翔2，吴志力3
（1. 浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027； 2. 浙江省电力公司，浙江省杭州市 310007；
3. 浙江省电力设计院，浙江省杭州市 310012）
摘要：电力系统的发展面临着许多挑战，智能电网被认为是有效的解决方案。开放的信息系统和共享的信息模式是智能电网的基础。本文分析了电网信息系统的现状和存在的问题，提出了智能电网信息系统的框架，强调了基础信息的数字化、标准化、规范化的重要性；基于变电站的特殊地位，设计了变电站基础信息平台，该平台能够实现信息协议(规约)标准化、格式规范化、时标同步化、管理一体化，并可通过级联扩展成全网信息系统而基本结构不变。最后强调了基础信息的标准化与规范化在建设智能化电网中的作用与意义。
关键词：智能电网；信息系统；标准化；规范化；变电站；基础信息平台；测控装置
1 引言
电力系统在不断发展壮大的同时，面临着许多问题和矛盾，例如：①经济发展与电力建设之间的矛盾；②能源分布和负荷分布之间的矛盾；③电网复杂度增加与控制技术之间的矛盾；④电能质量与用户要求之间的矛盾；⑤电力发展与环境恶化之间的矛盾；⑥建设投资大与已有资源不充分利用之间的矛盾等。
这些矛盾的存在全球范围内具有普遍性，有的问题，如能源和负荷的不平衡分布等，在我国尤其突出。国家电网公司制定的发展特高压电网的战略[1]，正是出于大范围大容量转移电能的考虑。但从近年来国内外大停电事故发生情况看，现有的技术手段和应对策略不足以解决所有问题，对电力工业而言，亟需一种突破。
于是智能电网的概念被提出，并被确定为电力工业下一阶段的建设目标[2]。智能电网以安全可靠、经济高效、节能环保为运行目标，有自愈、兼容、坚强、优化、开放、支持电力市场等特征[3]，能够有效地解决当前电力工业发展遇到的问题。
电网的智能化，体现为全面、及时地掌握电网运行的信息，综合各自动化功能系统对信息分析的结果，做出最优的反应。因此，精确、快速、开放、共享的信息系统是智能电网的基础，也是与传统电网的最大区别，有必要对其进行研究和分析。
本文首先对电网信息系统的现状和存在的问题进行了分析，在此基础上提出了智能电网信息系统的框架，并强调了基础信息的标准化与规范化在智能电网中的重要作用；基于变电站在电力系统中的特殊地位与作用，提出了以变电站为基本单元构建标准化规范化基础信息平台的概念，并设计了基础信息平台框架。电网从现状向智能化转变必将经过一个过渡阶段，本文在最后强调了基础信息的标准化规范化建设在建设智能化电网中的作用与意义。
2 电网信息系统现状
电网的信息主要基于各变电站监控系统，但目前并没有明确、独立的信息系统实体存在。所谓的信息系统依附于各调度自动化或变电站自动化监控系统存在，是对各自动化功能系统中信息采集、传输、存储等环节的抽象概括，是一个纵向的结构(如图1)，并不构成严格意义上的信息系统。因为各自动化系统的信息采集和信息应用都是分离、独立，缺乏互相联系的，只有在跨自动化系统的信息应用前，才会有间接的联系。究其最根本的原因，是各自动化系统的数据采集和信息处理缺乏统一的标准和规范，不同厂家生产的现场自动化测控装置不但在硬件上有功能的差异，而且在软件上所采用的数字算法、信息模型和通信规约也不尽相同[4]。
从应用的角度看，目前信息系统的局限性主要体现在：
1)信息格式和通信规约不统一。如图1所示，自动化设备装置的互操作和跨自动化系统的信息综合利用必须经过“规约转换”环节[4]间接实现，增加了实现的难度和不可靠性。
2)信息分散重复。各自动化系统配备的测控装置可能对同一物理量重复采集，精度不同又以不同的格式存储，造成资源的浪费并引起信息应用时如何取舍的问题。
图1纵向结构的信息系统
3)信息时标不同步。首先变电站内没有普遍配置全网同步的统一时钟；其次除了PMU等少量装置外，现有大部分现场测控装置在硬件上都不具备时钟同步模块。于是信息没有在被采集时打上统一时间标签，而是以到达后台监控中心数据库的时间为标记被提取应用。受网络延时等的影响，信息在时间上的关联性变差，在分析应用时必然带来一系列问题(如出现潮流不收敛、状态估计不准等)。
4)信息传输接口类型多、接线复杂，可靠性降低，管理难度增大。
5)采集数据的精度受PT/CT磁饱和或剩磁的影响[5]。
这些问题的存在，严重影响了信息的质量，并限制了电网自动化水平的进一步提高。
3 智能电网的信息系统
由于电力系统规模巨大，电力生产、传输、分配、消费过程复杂，智能电网的功能实现必须依赖信息系统，以便及时、准确地把握电网运行状况和用户需求。
智能电网的信息系统是一个纵横交错的结构，如图2，与现有信息系统的纵向结构相比，有2个特点：
1)纵横结构中的“纵”，指信息分别以被其描述的变量参数的类型为依据进行采集和存储，各功能系统在此基础上对信息进行不同应用；而纵向结构的信息系统中，各种高级应用环节则是以功能系统为划分而彼此独立。例如图1和图2中，a、b、c 可分别表示电流量、电压量和开关状态，
1、2、3则分别指SCADA系统、继电保护系统、DMS等。
2)纵横结构中的“横”，指经过数字化、标准化、规范化处理的信息，通过光纤以太网传输加强信息系统的横向联系，以提高信息系统的可靠性，使得每一个功能系统都可在统一的信息平台上完成不同的分析和控制功能(图2中表示为信息应用1、信息应用2、信息应用3)。而纵向结构信息系统的横向联系只能被动地采用规约转换实现。
图2 纵横交错的信息系统
图3 信息系统光纤通讯
智能电网的信息采集对象主要是来自用户端、输配电线路和变电站等的各种变量参数。用户端的信息采集主要是电能计量、电能质量监测、电费计量以及用电预计等，为潮流调度和电力市场提供支持，提高智能电网运行的经济有效性。用户的这些信息可以较长的时间间隔(比如6或12小时或更长)向数据库更新，除了电能质量信息外，其它的也可由历史数据估计得到。对输配电线路测量，以架空线路为例主要包括机械荷载、温度、外部环境的微气象参数等，这在架空线路发生覆冰现象时尤为重要，但在线路正常运行时，一般可认为这些参数在允许范围内。变电站内的信息参数类型众多也最重要，如电流值、电压值、开关状态、设备运行状态等，支撑着诸多自动化功能系统对电网运行的安全稳定分析和控制，而不仅仅是提高电力系统运行的经济性。同时，变电站内的信息是动态的，有的如PMU测量信息甚至是实时的，不能由历史数据替代或估计。
智能电网中，信息的应用有三方面，①用户根据电价等信息合理地安排用电设备运行；②变电站根据本地测量信息完成站内监控；③控制中心综合全网信息，实现电网的智能管理。从电网监控的角度看，主要是后两方面的应用。
需要指出的是，在智能电网中所有信息的传输和交互都通过高可靠性高速光纤网实现[6]。每一个现场测控装置和数据库都是以太网的节点，有固定的IP地址，所有的信息流都将在光纤网络中流通，如图3。
4电网信息的标准化与规范化
智能电网中，信息的数量和种类更多，更新速度更快，在不同节点间的交互更加频繁；各功能系统的综合应用和设备装置间的互操作需求，对信息的质量要求更高。因此信息系统必须是精确、快速、开放、共享的，这就要求基础信息在实现数字化的基础上，必须进一步实现标准化和规范化。
4.1 信息的数字化
信息的数字化是标准化和规范化的基础。在信息采集环节，尤其是在变电站和输配电线路的量测中，依靠新型的数字化量测装置，实现信息的数字化量测，并经光纤数字化传输，可从信息流的源头保证信息的品质。尽管数字化装置比模拟设备复杂[5]，但数字通信具有的优点使其成为智能电网的必然选择：①数字量测装置没有磁饱和及剩磁问题影响测量结果；②数字信息在传输过程不易受到干扰，传输差错可控，传输质量高；③便于使用现代数字信号处理技术处理加工，也易于加密；④一个通信通道可综合传递多个信息，通信系统利用率高。
4.2 信息的标准化与规范化
智能电网需要大量的不同型号、不同功能的现场测控装置在全网范围内广泛配置，若在设计、生产时没有统一的接口和标准化、规范化的信息要求，则不同产家生产的现场测控装置可能采取不同的信息格式和通信规约，所采集的信息只能满足局部的子网或部分功能系统的应用需求，而不能在全网范围内被所有的功能系统应用，形成所谓的“信息孤岛”。这实际上正是当前阻碍电力系统自动化水平进一步提高的关键制约因素，因此信息的标准化与规范化已急不容缓[7]。
标准化指信息传输过程中的通讯协议(规约)标准化，规范化指电网中各种数字化信息的存储格式规范化。电网信息在数字化基础上进一步实现标准化和规范化，能够保证各种信息在智能电网各个节点间的无缝流通，并被不同功能系统无差别地识别和使用(无需通过信息转换、融合等中间环节)，从而真正意义上实现信息的全网共享。
需要特别指出的是，信息格式(模型)规范化还包含对全网统一的同步时标的要求。同步时标是信息格式规范化的重要内容之一，指所有量测装置在全网范围内利用同步时钟实现同步采样，并为信息打上时刻一致、时间间隔相同的时间标签。同步时钟一般由GPS和高精度晶振制成[8,9]。同步采样，确保所有的信息反映同一时间断面上的电网状态，是不同信息关联的纽带。有了统一时间标签，使信息对电网动态的反映在时间轴上更加精确，各功能系统可以此为依据提取、应用信息，避免在例如实时分析[10]等应用中潮流不收敛等问题的出现。时间标签的最高时间分辨率为同步采样间隔。
现已发布的标准如IEC61970、IEC61968、IEC61850等在一定程度上促进了电网信息标准化、规范化的进程。根据未来智能电网发展的技术需求，在美国国家标准技术研究院(NIST)的组织下，IEEE、IEC和其他更多的组织正在谋求制定更多有助于电网信息标准化、规范化并可在全球范围内推广应用的技术标准[11]。
5 基于变电站的标准化规范化基础信息平台
从前文分析中可以看出，绝大部分电网信息来自变电站，其它如线路信息、用户端信息等一般也是集中到变电站监控系统(或经其前端数据采集器)统一管理。因此变电站信息系统的数字化、标准化、规范化建设在智能化电网信息系统建设中占有重要地位和作用。当前被热烈讨论并开展试点应用研究的数字化变电站[12,13]，其先进性，在很大程度上就体现为对信息系统功能的提高上。因此可以认为数字化变电站建设是电网智能化过程的一个阶段。
本文提出一种基于变电站的标准化规范化基础信息平台体系结构(以下称为基础信息平台)，能够实现变电站内信息的协议(规约)标准化、格式规范化、时标同步化、管理一体化，对内作为变电站等基层厂站中各种自动化监控系统及相关高级应用的统一信息来源；对外则通过标准化、规范化接口与上一级监控系统建立通讯联系，进行各种信息的无缝交互。通过级联，可进一步构成智能电网的信息系统。
所提出的基础信息平台主要由智能化现场测控装置、同步时钟模块、一体化数据管理器以及站
内光纤以太网等4部分组成，如图4所示。智能化现场测控装置完成信息的数字化采集和标准化规范化处理；同步时钟模块提供全网统一的高稳定度高精度同步时钟信息，并经信号放大处理后通过专用高速通道送往站内各智能化现场测控装置为它们提供同步时钟信息；站内一体化数据管理器实现对站内各智能化测控设备数字化信息的标准化规范化统一管理，为站内各种监控系统(如DMS、继电保护等)及高级应用提供统一的高可靠性基础信息，同时可通过远程通讯服务器与上级调度中心等站外监控系统实现标准化规范化信息的无缝交互；所有二次设备及运行管理服务都通过标准化数字接口与站内标准化光纤以太网接口。
图4 标准化规范化变电站基础信息平台构成框架5.1 智能化现场测控装置
智能化现场测控装置(原理框图见图5)是基础信息平台的关键设备，由信号调理电路、同步采样控制电路、模拟数字转换器(AD)和微处理器(MPU)以及标准化以太网接口等硬件组成。信号调理部分采用新型光电电压、电流变换器实现一、二次的有效隔离[5]；同步采样控制电路接收同步时钟模块提供的统一时钟信号(1PPS和10kHz)，发出同步触发脉冲，控制AD实现现场信息数字化同步采样。MPU 对采样数据进行规范化处理，并按照一定的时间分辨率(如根据IEC61850标准对变电站内时间同步的
图5 智能化现场测控装置原理框图5级分法，最高分辨率为1us)为信息打上同步采样时标，然后按统一标准(如IEC61850)组帧后经由标准化以太网接口上传至光纤以太网；同时可接收来自变电站或调度中心的指令，通过控制断路器等装置实现对现场的操控。
智能化现场测控装置能够对现场各种静态、动态、暂态数据[14]实现同步采集和时标处理，因此可全面提高电力系统信息的质量：
1)提高信息来源一致性。变电站和控制中心的所有自动化系统不再独立配置现场信息采集装置获取信息，而是从数据库调用统一采集、存储的信息，避免了信息的分散和重复。
2)实现信息格式规范化，保证了信息系统的开放、共享、有效。
3)实现信息时标同步化。智能化现场测控装置同步采样，信息带有统一时标，加强了电网信息之间的关联。在实时分析或事后分析中，可根据时标精确提取同一时间断面上的数据，精确反映系统在某一时刻的状态。
4)实现通讯协议(规约)标准化。数据接口标准化，接线简洁；站内(外)的所有装置(设备)和监控系统(含高级应用)统一经标准化以太网接口和光纤网实现信息交互。
5)数据精度高。采用光电转换等新型数字化量测设备，不存在传统PT/CT所固有的磁饱和及剩磁影响问题，且直接数字化抗干扰能力强。
5.2 以太网和数据管理器
根据IEC61850标准，分层分布式的变电站内有间隔层总线和站控层总线完成信息的传输交换。但以太网技术发展迅速，采用带宽100M/s的以太网已能确保将两层总线合而为一，且基本不影响信息传输的实时性[7]。若有必要，还可采用千兆以太网进行信息传输。
站内一体化数据管理器采用双机热互备、自动切换工作模式，其主要功能是收集、存储来自智能化现场测控装置的基础数据并进行标准化规范化管理和备份，以供站内(外)各种监控系统调用。站内(外)各种监控系统还可根据需要从数据管理器中提取相应基础信息，并按照属性轴、时间轴、对象轴等主线并进行加工，得到各种高级应用(服务)所需的再生数据[8]。
5.3 同步时钟模块
时钟同步涉及全网数据采集时刻的同步和信
息时间标签的统一，是直接影响全网信息关联性、有效性的重要环节。时钟同步问题包括同步时钟的设计和时间同步的实现两个方面，后者又可分为采样时钟同步和同步时标处理。
全球定位系统(GPS)授时精度高、信号接收范围广，配合高性能的晶振构成高可靠性同步时钟单元(守时钟单元)，以减小GPS卫星失锁的影响，是目前主要讨论的电力系统同步时钟设计方案。图3(图5)中的基于GPS的站内同步时钟模块，其核心器件即包含GPS接收器和高精度晶振，能够输出高稳定度、高精度的1PPS(及10kHz)脉冲信号和与之对应的串行时间码信息，并经隔离驱动后送往现场各智能测控装置，以实现全网数据采集时刻的同步和信息时标的统一[15]。
5.4 基础信息平台的级联
本文提出的基础信息平台体系结构，还具有扩展性和级联性的特点，即每一个下级基础信息平台都是构成上级基础信息平台的单元，并与上级的本地现场智能测控装置平行甚至等效，从而可保持每一级基础信息平台的结构不变，并最终形成纵横交错的智能电网信息系统。图6为3级(低压变电站、高压变电站、控制中心)信息平台的级联结构示意。
图6 基础信息平台的级联结构
低压变电站的数据管理器汇集用户端量测信息和该变电站本地的量测信息，供变电站功能系统使用，并接受上级变电站或控制中心的直接调用。高压变电站的数据管理器可对本地量测信息和所有下级低压变电站的信息综合利用，并可按照属性轴、时间轴、对象轴等主线对信息进行加工，得到再生数据，为控制中心服务。电网控制中心数据管理器除了调用、接收变电站的信息外，还汇集输配电线路参数等信息。各级数据库信息除了能进行上下级之间的纵向无缝交互外，还能进行同级之间的横向无缝交互。控制中心或变电站内的自动化功能系统根据需求，统一从数据管理器调用相关数据，进行分析处理，并以此为决策依据对电网实现智能管理。协调变电站内信息处理与控制中心数据处理的原则是“能够在变电站完成的处理，则不应由控制中心处理”。
信息平台的级联结构具有3个特点：
1)每一级信息平台处理的信息只有两部分，来自本地测控单元的信息和来自下级信息平台的信息，这些信息在格式和通信规约上都是一致的，且都带有统一时标。
2)信息可以实现逐级向上的汇总与处理，而不必全部积压到调度中心，大大减轻了调度中心的数据处理压力。
3)全网范围内的信息平台彼此开放、共享，又具有统一的结构，便于管理，便于扩展，也便于各种新技术在全网范围的推广应用。
6 电网基础信息标准化规范化的意义
智能电网是电力工业下一阶段的发展目标。电网从现状到智能化，需要一个较为长期的建设过程，例如我国华东电网于2007年10月启动智能电网可行性研究项目，预期到2030年才能真正建成具有自愈能力的智能电网。在智能电网建设过程中，开展电网基础信息的标准化规范化建设有利于促进相关工作的开展：
1)引导自动化设备和装置的研制、生产和应用，避免某些装置因硬件功能不全(如缺少时钟同步模块等)和采用的通讯规约不被智能电网认可而遭淘汰，造成社会资源浪费。
2)促进信息采集装置的功能细分和质量提升。智能电网需要采集的基础信息数量和种类很多，基础信息的标准化规范化，可使不同厂家的自动测控装置实现无缝组合、集成。各装置生产厂家将致力于提高一种装置对一种信息的采集处理的质量，而不是单纯地提高一种装置可以处理不同信息的种类。
3)促进信息系统的结构转变。电网基础信息的标准化规范化建设，将促进并逐步实现全网信息采集、处理、传输和存储的统一，完成信息系统从纵向结构向纵横交错结构的转变。
4)促进各种自动化功能系统综合应用技术的发展。在标准化规范化基础信息平台上，各功能系统之间的交流、配合更加可靠和便捷，可以据此开发
出综合程度更高、功能更强的分析决策工具，为电网的高级控制提供支撑。
5)指导数字化变电站技术和调度自动化技术的发展。从整体上看，数字化变电站技术和调度自动化技术是智能电网的一个部分或智能电网形成前的一个阶段，其信息的标准化规范化应与智能电网统一，以减少智能电网发展过程中不必要的中间环节。
6)避免在类似“规约转换器”等技术上的过度投入。从电网的现状看，发展、利用规约转换技术实现不同系统和装置间的互通是电网自动化发展的需要，但这一过程是阶段性的。随着标准化规范化的智能测控装置逐步替代旧的设备，规约转换器必将成为历史，资金和技术的投入应以满足电网在向智能化发展的需求为基准，而不应致力于扩大其在电网中的作用，作为自动化技术发展的主要方向。
7结语
智能电网之所以能够克服传统电网存在的问题，是在于其能够根据电网的运行状态，智能地实现电网结构和运行控制的调整与优化。信息系统，是控制中心监测电网状态的耳目，是电网智能化的基础。智能电网中，由大量的信息采集装置提供的各种信息，在光纤以太网中高速流动，在不同节点间频繁交互。只有数字化、标准化、规范化的高品质基础信息，才能快速、可靠地传输，并被不同的功能系统无差别地应用，使各功能系统真正地实现无缝集成，体现电网的智能性。在电网由现状向智能化转变的发展过程中，加强其基础信息的数字化、标准化、规范化建设，有利于引导新装置和新技术的发展方向，缩短电网智能化的过程。
变电站是电网主要的信息来源。本文提出的基于变电站的数字化、标准化、规范化基础信息平台体系结构，能够从源头上为电力系统的各级应用提供格式统一、规约统一、时标统一、来源唯一的高品质基础信息。该结构经过级联和扩展，便能构成智能电网的信息系统，具有开放、共享的特征。
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作者简介：
江道灼(1960—)，男，福建福州人，博士，教授，
主要研究方向为交直流电力系统运行与控制技术、
电力电子及柔性交流输电应用技术、电力系统现场
智能测控技术及配电网自动化技术等。
申屠刚(1985—)，男，浙江东阳人，硕士，主要研究
方向为广域向量测控技术和电能质量分析.。
2019年智能电网行业 分析报告 2019年7月
目录 一、电网投资有望维持高位，电网运营处于强势地位 (4) 1、电网投资规模有望维持，投资进度可能有所波动 (4) 2、智能电网：特高压短期确定性强，配用电侧投资空间大 (7) （1）电力供给侧新能源占比逐年提升，电网消纳能力的重要性凸显 (8) （2）新一轮“七交五直”12条特高压工程建设已经启动 (8) （3）配电网投入预计仍将保持较大规模 (9) 3、业务建议：电网运营>设备制造 (10) 二、电网运营：两网公司经营稳健，业务切入可关注地方独立电网 (12) 1、电网运营环节包含两网公司及大量地方独立电网 (12) 2、两网企业盈利承压，但融资能力仍然很强 (13) 3、电力渐进式市场化改革的趋势并未改变 (16) 三、设备制造：盈利能力偏弱，针对应收账款可切入供应链金融业务 (19) 1、特高压及配套工程会有效拉动相关设备需求 (19) 2、制造环节应收账款规模大占比高，是供应链金融业务较好的切入点 (20) 3、主要风险：设备行业下游需求相对集中，盈利能力弱 (23) 四、主要风险 (27)
电网投资整体进入相对稳定阶段，产业链中处于强势地位。用电量作为终端需求，是支撑电网进行长期投资的根源，尽管我国用电量增速放缓，但预计增长趋势仍将延续，有望支撑电网年均投资维持在5000 亿以上的规模；但受基建增速、新能源发展、电网自身规划等影响，年度间投资规模可能有所波动。电网公司盈利模式清晰，资产质量可靠性高，产业链中处于强势地位，业务经营建议首选电网运营。短期风险主要来自于电价下调影响电网经营表现，中长期风险来自于市场化的冲击，如果无法探索出适应市场化的模式，经营活力会逐步下降。 运营环节中，考虑地方独立电网企业业务机会。两网公司在电网运营环节占据主导地位，收入及资产规模均遥遥领先，其中，国家电网还培育了装备、金融服务等产业，实现了产业发展-金融服务-资金管理相对封闭的集团化运营。正是基于上述特点，两网公司融资能力很强，境内外发债评级高，国网下属的产业集团还可通过上市公司融资；间接融资方面，国家电网银行总授信额度19425 亿元，未使用额度12603 亿；南方电网总授信额度8000 亿，未使用额度6058 亿，且两网公司资产负债率也控制在60%左右的较好水平。地方独立电网企业在资产、收入规模等方面远低于两网，但资产及现金流可靠性较强，建议考虑地方独立电网业务机会。 设备制造环节盈利能力偏弱，可考虑供应链金融业务切入。由于下游电网环节垄断性强，统一招投标模式下，制造环节整体议价能力弱，盈利空间有限，应收账款及票据规模大、账期长、占收入比例超
浅谈对智能电网控制技术的认识 本文分析了电力系统中电力流、信息流、资金流的变化规律和相互之间的制约关系。通过对信息流的调控, 改善电力流和资金流, 实现智能电网。以信息流为基础, 从信息分层、上下层信息互动、不同时间尺度信息之间的协调几个方面研究了智能电网调度控制系统构架。从空间、时间、控制目标等3维协调发展, 以及基于相量测量单元的 动态管理系统、系统级的闭环控制等方面探讨智能电网控制中心应用软件可能发生的变革。 目前国内通常将“Smart Grid”称为智能电网。智能电网是指利用现代测量、通信、计算机、自动化等技术, 使得电网运行更加可靠、灵活与经济, 能为用户提供更优质的服务。这与电网运行的安全、经济、电能质量等三大目标一致, 还强调了电网的可扩展性、电源与用户的双向互动、适应接入可再生能源等。西方国家的能源结构、电网状况、管理体制等与我国有很大不同, 他们的“Smart Grid”概念主要侧重于配电网的智能化和自动化[ 1] , 新近也提到智能输电网 [ 2]。我国智能电网的提法更侧重智能输电网。 1 进一步理解“Smart Grid” 电力系统是目前所知最大最复杂的人造物理系统。实现电力流的合理分布是智能电网的最终目标。要实现这一目标, 需要一个对物理电网运行进行调控的神经中枢系统和大脑。神经中枢系统传递的是信息, 涉及的是信息的流动, 包括了信息的采集、传输、处理、挖掘、分配和展示等各个环节。智能电网传输的电力流是为人类的生产和生活服
务的。发电侧的电力市场、输电侧的输电权交易、用电侧的需求侧管理, 这些都体现了人类参与电力服务的各个环节中的利益平衡。因此, 资金流也是智能电网需要面对的重要问题。电力流从发电侧流向配用电侧, 资金流从配用电侧流向发电侧, 而信息流是双向的, 包括了 信息的感知和控制[ 3] 。在电力流方面, 智能电网对传统电力流基 础设施的要求增加了许多新的内容:①中国正在发展的特高压输电, 大大改善了电力流基础设施, 使电网更坚强;②高压直流输电和灵 活交流输电系统(FACTS)设备提供了灵活改变电力流的手段, 增加了 电力流的可控性和电网运行的弹性;③发电侧的大规模风电等可再生 能源的接入, 配用电侧的分布式电源接入, 使电力流向更加多变, 电力流的方向可能改变, 这对电力流基础设施提出了更高的要求;等等。这些都是实现智能电网在电力流方面需要面对的新问题。这一双向的互动, 需要通过信息流传递信息, 通过信息分配环节传递控制 信息, 强制发电方或用电方改变行为;也传递电价信息, 由发电方或 用电方自己主动地改变自己的行为,这种双向互动成为国际上智能电 网的核心特征[ 4] 。 2 智能电网未来调度控制系统构架 电网运行的调度控制, 需要满足2项制约因素:①调度管理体制约束;②电网运行的物理规律约束。 2.1 以信息流主导的系统总体构架 智能电网需要通过调控信息流实现对物理电网的更全面、更细致的调度和控制。物理电网主要涉及由输配电线路连接的电网和以变电设
谈谈对智能电网的认识 引言 智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，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，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪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 智能电网的概念及其发展 智能电网的核心内涵是, 在电力系统各业务环节, 实现新型信息与通信技术的集成, 促进智能水平的提高, 其覆盖范围包括从需求侧设施到广泛分散的分布式发电再到电力市场的整个电力系统和所有相关环节。 2006年，美国IBM公司提出了“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是IBM一个市场推广策略。 而后，中国能源专家武建东提出了“互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 2发展智能电网的必要性及智能电网的性能要求 1.1概述 电网的安全、稳定和高效运行对于任何一个国家的可持续发展都具有重要意义。一个现代化的电网必须从根本上保证国家能源安全、优化资源配置、带动上下游产业链发展、体现电网企业社会责任、提高电网企业资产利用率和投资效益、适应能源结构变化和体制改革要求。因此，在电网发展和建设过程中，有必要提高科技投入，早日实现电网的智能化。 智能电网的性能特征体现了它与传统电网的区别，可以总结为以下6个方面:自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性、电力交易的方便性。 1.2自治和自愈能力 自治和自愈能力是指电网维持自身稳定运行、评估薄弱环节和应对紧急状态的能力[25-27]。目前电网的安全稳定计算和紧急预案制定仍以离线分析为主，其分析结果往往偏于保守，且无法在任何时刻都符合电网的实际运行情况。在智能电网中，电网将具备更强的自我管理和自我恢复能力，主要体现在以下几点:1)电网能够自动合理安排运行方式，协调国家、大区、省级、地县各级电网，根据潮流、负荷、气象条件等情况确定运行参数;2)电网具有在线安全稳定分析能力，能快速对自身状态进行评估，明确电网安全稳定的薄弱环节并自动提出解决方案;3)有快速的反应能力，力保电力系统三道防线;4)能针对实际情况修改或制定黑启动方案。
智能电网 智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，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，来实现电网的可靠、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、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪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。 智能电网概念的发展有3个里程碑： 第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图，是IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修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；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。 可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网。互动电网，英文为Interactive Smart Grid，它将智能电网的含义涵盖其中。互动电网定义为：在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。它将再造电网的信息回路，构建用户新型的反馈方式，推动电网整体转型为节能基础设施，提高能源效率，降低客户成本，减少温室气体排放，创造电网价值的最大化。 互动电网还可以通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现电力数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、智能家电控制和电池集成充电等的多用途开发，实现用户富裕电能的回售；可以整合系统中的数据，完善中央电力体系的集成作用，实现有效的临界负荷保护，实现各种电源和客户终端与电网的无缝互连，由此可以优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。 互动电网既是下一代全球电网的基本模式，也是中国电网现代化的核心 实际上，互动电网的本质就是能源替代、兼容利用和互动经济。从技术上讲，互动电网应是最先进的通讯、IT、能源、新材料、传感器等产业的集成，也是配电网技术、网络技术、通信技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的合成，对于推动新技术革命具有直接的综合效果。由此，智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。可以认为，互动电网学说的本质就是以信息革命的造发性标准和技术手段大规模推动工业革命最重要财产—电网体系得革新和升级，建立消费者和电网管理者之间的互动。
智能电网发展与状刘丹
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关于“智能电网” -发展与现状 一：概念： 1：电网： 通常把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。简称电网。--电网建设主要是满足对于输变电领域的需求输配电电压等级中，10、35、110、220千伏为高压，330、500、750千伏为超高压，800、1000千伏以上为特高压。 2：智能电网： 就是电网的智能化，也被称为“电网 2.0”，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，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪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。
2．1各国概念： 目前，包括中、美等国在内的多个国家都开始研发或实践智能电网建设，由于各国的起点和需求各不相同，因此对于智能电网的概念、标准各异。 2.1.1欧洲： 2006 年，能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确强调欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。目前英、法、意等在智能电网的应用和变革方面已有一定基础，意大利的部分电网2001 年已经率先实现了智能化。 2.1.2美国 2009 年1 月，《复苏计划尺度报告》称，投资110 亿美元进行智能电网的研究和建设，将铺设或更新3000 英里输电线路，并为4000 万美国家庭安装智能电表。 美国将智能电网定义为：综合应用现代通讯、计算、控制等技术的电网，能够持续不断地适应各种正常操作、运行方式调整的优化运行，并能主动预测和应对电网扰动。 2.1.3中国： 国家电网公司给智能电网的定义是，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、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。 换言之，中国式的智能电网，首先要满足电力负荷需求，在前期保证输电、变电的智能化建设，要保证供电安全可靠性，要满足经济意义和节能，最后保证电能质量和可再生能源接入。
2019年智能电网行业深度 分析报告
目录 1．电网投资有望维持高位，电网运营处于强势地位 (1) 1.1 电网投资规模有望维持，投资进度可能有所波动 (1) 1.2 智能电网：特高压短期确定性强，配用电侧投资空间大 (3) 1.3 业务建议：电网运营>设备制造 (5) 2.电网运营：两网公司经营稳健，业务切入可关注地方独立电网 (7) 2.1 电网运营环节包含两网公司及大量地方独立电网 (7) 2.2 两网企业盈利承压，但融资能力仍然很强 (9) 2.3 电力渐进式市场化改革的趋势并未改变 (12) 3．设备制造：盈利能力偏弱，针对应收账款可切入供应链金融业务 (14) 3.1 特高压及配套工程会有效拉动相关设备需求 (14) 3.2 制造环节应收账款规模大占比高，是供应链金融业务较好的切入点 (15) 3.3 主要风险：设备行业下游需求相对集中，盈利能力弱 (17) 4．经营建议及风险分析 (20)
图目录 图1：我国用电量及同比 (1) 图2：火电设备利用小时数近年来呈下降趋势 (1) 图3：电网投资与基建投资增速及趋势 (2) 图4：电网投资占基建投资比例 (3) 图5：国家电网、南方电网固定资产总额 (3) 图6：国家电网、南方电网投资规模及增速 (3) 图7：我国新能源装机规模及占比 (4) 图8：配网及特高压投资规模估算 (4) 图9：智能电网产业链主要环节 (6) 图10：经营活动净现金流/营业收入（%） (7) 图11：应收账款及应收票据/营业收入（%） (7) 图12：应付账款及应付票据/营业收入（%） (7) 图13：预收款项/营业收入（%） (7) 图14：国家电网收入及同比（单位：亿元） (9) 图15：国家电网利润总额及同比（单位：亿元） (9) 图16：南方电网收入及同比（单位：亿元） (10) 图17：南方电网利润总额及同比（单位：亿元） (10) 图18：中电财电子商业汇票服务 (11) 图19：全国市场化交易电量及占比 (13) 图20：交流特高压工程-变压器中标统计 (14) 图21：交流特高压工程-GIS 中标统计 (14) 图22：直流特高压工程-换流阀中标统计 (14) 图23：直流特高压工程-控制保护中标统计 (14) 图24：部分电力设备企业海外业务收入及利润占比 (18) 图25：智能电网相关A 股上市公司收入 (19) 图26：智能电网相关A 股上市公司利润 (19) 表目录 表1：“七交五直”特高压及配套工程情况 (4) 表2：主要地方独立电网简介 (8) 表3：两网公司部分财务指标 (10) 表4：两网公司现金流及资本支出情况 (10) 表5：国网公司部分财务指标 (11) 表6：南方电网部分财务指标 (12) 表7：电力设备板块应收账款及应收票据、存货（A 股上市公司） (15)
智能电网的主要特征 智能电网包括八个方面的主要特征，这些特征从功能上描述了电网的特性，而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。智能电网是自愈电网。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。以确保电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。智能电网激励和包括用户。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。智能电网将抵御攻击。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应，以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。智能电网提供满足21世纪用户需求的电能质量。电能质量指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等。智能电网将减轻来自输电和配电系统中的电能质量事件。通过其先进的控制方法监测电网的基本元件，从而快速诊断并准确地提出解决任何电能质量事件的方案。此外，智能电网的设计还要考虑减少由于闪电、开关涌流、线路故障和谐波源引起的电能质量的扰动，同时应用超导、材料、储能以及改善电能质量的电力技术的最新研究成果来解决电能质量的问题。智能电网将容许各种不同类型发电和储能系统的接入。智能电网将使电力市场蓬勃发展。智能电网通过市场上供给和需求的互动，可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻塞，扩大市场，汇集更多的买家和卖家。智能电网优化其资产应用，使运行更加高效。例如，通过动态评估技术以使资产发挥其最佳的能力，通过连续不断地监测和评价其能力使资
对坚强智能电网的认识 王兵 （南京信息工程大学信息与控制学院，07电气（2）20071340058）<摘要>20世纪人类取得的最伟大的技术成就是电气化。从19世纪末至今, 电力在人类发展的进程中无处不在, 电能成为人类不可或缺的二次能源。然而, 虽然电力系统从诞生之日起一直在不断的发展, 传统的电力系统却面临越来越多的挑战, 尤其在全球环境状况急需改善, 新能源的开发不断发展的今天, 为实现可持续发展, 全球各国都将/ 智能电网0的研究与建设作为21世纪的发展方向, 但总体来说, 我国目前仍处于被动的跟踪阶段, 并没有形成明确的建设思路。本文通过对智能电网概念、特点、结构等的浅析结合我国电网的建设和管理现状, 提出中国智能电网未来的研究框架。 <关键词>坚强智能电网，框架分析，电力市场。 1、什么是坚强智能电网 总的来说，智能电网指的是电力输配系统综合传统的和前沿的电力工程技术、复杂的感应术、信息技术和通讯技术以提高电网运行效率并支持客户端广泛的附加服务的新型电网。智能电网在广义上包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统、可以动态定价的智能计量系统以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统。针对我国电力需求持续高速增长，电力资源和用电负荷分布极不均衡，输电过程损耗大，能源利用率低等多方面因素，我国将电网建设为以特高压为骨干网架，各级电网为分区的具有中国特色的电网。特别是特高压输电，它具有输电容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、走廊利用率高 和联网能力强等特点，是输电技术的重要发展方向，对推动世界电力工业的创新发展具有重要意义。因此特高压的发展是建设智能电网的重要前提，本文提出的智能电网正是以特高压为网络实体基础的坚强智能电网。 2、智能电网的特点 本文根据智能电网具有的灵活性、易接入性、可靠性、经济性等多方面优点，将智能电网的主要特征归纳为： （1）自愈：对电网的运行状态进行连接的在线自我评估，并采取预防性的控制
中国智能电网基本特征及其技术发展简析 【摘要】本文从智能电网（Smart Grid）的发展背景出发，通过对智能电网定义的阐述及全面推开智能电网的势在必行的趋势，详实并深入浅出的介绍了我国智能电网的特点、关键技术及技术路线，并对智能电网实现后的美好蓝图愿景做了展望。 【关键词】智能电网发展背景定义特征关键技术愿景 1 智能电网发展背景 近年来，为了应对全球气候变化，降低对化石能源的依赖程度，同时实现能源产业的可持续发展，以科技创新为手段，以低碳经济为驱动力，以实现能源的绿色、低碳、高效利用为目的的新一轮世界能源变革序幕已经拉开。在这一轮变革浪潮中，智能电网成为了“重头戏”，世界主要发达国家纷纷把发展智能电网作为抢占未来低碳经济制高点的重要战略举措。实现绿色低碳发展是我国生态文明建设的核心内容和重要特征，面对日益严峻的资源环境约束，我国电力发展方式正面临着一场深刻变革，智能电网的发展已经成为不可或缺的重要一极，将对我国经济社会又好又快发展起到关键支撑作用。 那么，究竟什么是智能电网？目前国内关于智能电网的研究现状如何？我国的智能电网的技术发展及技术路线情况又是怎样？下面将会对这些问题逐一阐述。 2 智能电网的定义 关于智能电网，目前国内国际有着多种定义和解释： （1）美国电科院（EPRI）如是说：由若干自动化的输电和配电系统组成，以协调、有效和可靠的方式运作，快速响应电力市场和企业需求；利用现代通信技术，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务；具有快速自我诊断、消除故障的自愈功能。 （2）欧洲技术论坛如是说：智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体，利用高级感应、通信和控制技术，为客服的终端装置及设备提供发电、输电和配电一系列服务，它实现了与客户的双向交换，从而提供更多的信息选择、更大的能量输出、更高的需求参与率及能源效率。 （3）我国对智能电网是如此定义的：集成新能源、新材料、新设备和先进的信息技术、电网控制技术，实现电力在发电、输电、配电、用电过程中的数字化管理、智能化决策、互动化交易，优化资源配置，充分满足用户对电力的各方面需求，确保电力供应的安全、可靠和经济，满足环保要求，适应电力市场多元化发展。换言之，智能电网是通过信息化手段，使能源开发、转换、输电、配电、
议智能电网与电能质量的关系 摘要：随着社会的进步、科学技术的发展，人们对电能的需求日益攀升，对电能质量标准越来越高、要求更加的严格。因此，在对电能质量的不断深入研究中，人们期望能够改善电能质量的必要影响因素如谐波、电压偏差等，以此来抓住新科技发展的良好机遇并解决我们生活中每日剧增的新挑战如能源压力、数字化社会、高压电能的需求。于此，智能电网的出现与发展对传统电网形式暴露的诸多问题给人们提供了更好的解决方向。它也是今后电网的发展趋势。 关键字：电能质量；影响因素；智能电网； 引言 众所周知，电能是一种经济实用、清洁环保、便于能量传输与转换的能源形式。它几乎成为了每一个行业生存发展的必要能源，因此电能的质量对于企业的生存发展有着关键性的作用。而近年来，在社会的快速前进，经济、科技的迅猛发展的大环境下，与我们的生活息息相关的、不可或缺的电力系统正面临着越来越多的挑战，其中包括全球暖化、能源压力和生态文明意识的提升，以及数字化社会对供电可靠性和电能质量的严格要求等。所以，现代电网不能再固步自封，必须与时俱进，重视并且要解决因社会发展带来的各类电能质量问题，满足现代社会对电能质量新的、高标准的需求。为此，在北美和欧洲已经形成了强大的研究群体在开展“智能电网”的研究和实践。在中国，智能电网虽然仍旧方兴未艾，但鉴于它对电能质量问题的改善与解决有着重要作用，所以它必然是今后的发展趋势。 一、电能质量的概念 从广义上讲，电能质量就是指优质供电，给予企业等稳定、良好的电能供应。但目前，对电能质量的定义仍旧没有一个相对统一的衡量标准。世界各国都有着不完全相同的界定。从不同的角度对电能质量也会有不同的理解，比如在供电角度看，电能质量是指供电的参数符合标准及供电的可靠性；从用户角度看，电能质量问题是指一切会引起用电设备运行故障的供电电压、电流及频率的异常扰动。通常电能质量可用电网谐波、电压波动和闪变、电压暂将与中断、电磁暂态、波形失真、三相不平衡度等指标来表示。IEC 标准对电能质量的定义为:电能质量是指供电装置在正常工作情况下不中断和不干扰用户使用电力的物理特性。最严重的电能质量问题是电压跌落和电压完全中断。根据美国电气与电子工程师协会（IEEE）标准化协调委员会的技术定义, 电能质量问题表现为电压电流或频率的偏差和造成用户设备的故障或错误动作的任何电力问题。 二、电能质量的影响因素 电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量。人们通过研究把对电能质量这个抽象的概念通过一些评价指标如谐波、三相不平衡度等将其具体化。对电能质量的影响因素研究就需要研究影响这些评价指标波动的因素。从技术上讲，影响电能质量的因素主要包括四个方面：
?2011中国智能电网产业现状及未来发展战略剖析 ?【OFweek智能电网编译：Kinshale】与传统电网相比，智能电网在发电、输电、配电及用电四大环节中都具有明显的优势，智能电网成为世界各国集中投资的战略型产业。智能电网通过优化传统能源和新能源的供需和应用实现节能，通过特高压技术解决能源结构不匹配问题，通过高效率的配电技术提高整体电网的稳定性和效率，是应对能源危机的必由之路。中国发展智能电网可以参照高铁的发展战略，实现引进技术、实现自我研发、到成功的技术输出的三阶段转换。特别是各国技术标准还没有统一的情况下，中国将凭借规模经济准备自主技术标准的同时，积极参与全球标准的制定，扩大市场支配能力。 中国的智能电网产业 中国能源供给及能源消费结构的不平衡催生智能电网的发展 中国能源结构以煤炭资源为主，煤炭资源保有储量的76%分布在山西、内蒙古、陕西、新疆等北部和西部地区，而能源消费需求主要集中在经济较为发达的中东部地区，随着中国能源开发西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地与能源消费地之间的输送距离越来越远，能源输送的规模越来越大。要满足未来持续增长的电力需求，从根本上解决煤电运力紧张的问题，需要发展智能电网，实施电力的大规模、远距离、高效率输送。 2009至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资3841亿元，占电网总投资的11.1%，未来10年将建成坚强智能电网2009至2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作；2011至2015年为全面建设阶段，加快建设华北、华东、华中“三华”特高压同步电网，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；2016至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。 中国国家电网公司目前正在推进“一特四大”的电网发展战略以特高压电网为基础，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，在全国范围内实现资源优化配置。以大型能源基地为依托，建设由1000千伏交流和±800千伏直流构成的特高压电网，形成电力“高速公路”。同时，将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，发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。 智能电网产业的特点及作用
1概述 2011年1月，我国首座220千伏智能变电站――西泾变电站在江苏无锡投运，该站通过物联网技术建立传感测控网络，实现了真正意义上的“无人值守和巡检”。西泾变电站作为国家电网公司首座220千伏站，完全达到了智能变电站建设的前期预想，设计和建设水平全国领先，对国家电网公司系统智能变电站建设起到了引领和示范作用。 智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。 未来5年，福建省将构筑坚强的主干电网，实现以1000千伏与华东主网互联；福建省还将推进电网智能化建设，构建具有福建特色的智能电网，适应电动汽车、三网融合、分布式电源等发展需要。 2智能电网的概念 在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。 从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。 智能电网是实现全社会低碳发展的关键。在发电端应用智能电网技术可以提升接纳清洁能源的能力，还可提高传统发电技术的效率；在电网环节可以降低线路损耗，提高输电效率，提升电网基础设施资源利用率和供电可靠性，从而达到节能减排的目的；在深入千家万户的配电端，通过智能电表，可将用电信息反馈给用户，提高用电效率，用户还可通过智能电网将自家太阳能发电卖给电网，实现智能互动和绿色节能。 3我国智能电网建设现状 华东电网公司提出更加注重全力支持特高压骨干网架规划建设，认真配合做好特高压规划前期和配套工程建设，特别是华东特高压受端环网和四个特高压区外来电通道，积极争取参加特高压交直流工程投资，统筹协调区外来电的分配和消纳工作。 更加注重持续提升电网智能化水平，以清洁能源接入、智能输电网、智能调度技术为重点，积极推进关键技术研发，促进华东大受端电网智能化水平的提高，特别是要建设世界一流调度中心，在大电网安全掌控能力方面初步达到国际领先水平。 更加注重全面提升资源优化配置能力，稳步提升电网输送容量和利用效率，全面实施状态检修和资产全寿命周期管理，提高电网发展质量；优化电源布局和电网结构，促进新能源与常规能源的协调发展；加大电力市场建设力度，推广应用节能发电调度，促进全网节能减
（一）智能电网发展概况（5题） 1. 和现有电网相比，智能电网体现出(电力流、信息流和业务流高度融合)的显著特点。 A.电力流、信息流和业务流高度融合 B.对用户的服务形式简单、信息单向 C.电源的接入和退出、电能量的传输等更为灵活 D.以上都不是 2. 智能电网的先进性主要体现在以下哪些方面。 (信息技术、传感器技术、自动控制技术和电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障; 通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能耗损，使电网运行更加经济和高效;实现实时和非实时信息的高度集成、共享和利用，为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案) A.信息技术、传感器技术、自动控制技术和电网基础设施有机融合，可获取电网的全 景信息，及时发现、预见可能发生的故障。 B.通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能耗损，使电网运行更加经济和高效。 C.实现实时和非实时信息的高度集成、共享和利用，为运行管理展示全面、完整和精 细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。 D.以上都是 3. 2009年5月，国家电网公司在(2009特高压输电技术国际会议)会议上正式发布了“坚强 智能电网”发展战略。 (2010年3月)，温家宝总理在《政府工作报告》中强调：“大力发展低碳经济,推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设。” A.中央企业社会责任工作会议；2010年2月 B.2009特高压输电技术国际会议；2010年3月 C.国际大电网会议；2010年4月 D.美国智能电网周(GridWeek)开幕式；2010年5月 4. 建设智能电网对我国电网发展有哪些重要意义？ (智能电网具备强大的资源优化配置能力，具备更高的安全稳定运行水平，适应并促进清洁能源发展; 智能电网能实现高速智能化的电网调度，能满足电动汽车等新型电力用户的服务要求，能实现电网资产高效利用和全寿命周期管理和电力用户和电网之间的便捷互动; 智能电网能实现电网管理信息化和精益化，在发挥电网基础设施增值服务潜力的同时促进电网相关产业的快速发展。) A.智能电网具备强大的资源优化配置能力，具备更高的安全稳定运行水平，适应并促进清洁能源发展。 B.智能电网能实现高速智能化的电网调度，能满足电动汽车等新型电力用户的服务要求，能实现电网资产高效利用和全寿命周期管理和电力用户和电网之间的便捷互动。 C.智能电网能实现电网管理信息化和精益化，在发挥电网基础设施增值服务潜力 的同时促进电网相关产业的快速发展。 D.以上都是 5. 智能电网是(电网技术) 和(社会经济) 发展的必然选择。 A.电网技术；自然环境 B.科学技术；社会经济 C.电网技术；社会经济 D.科学技术；自然环境 （二）坚强智能电网发展战略和规划(10题) 1. 坚强智能电网是以(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
2020年中国智能电网行业分析 随着需求的爆发式增长，我国电力装机容量迅速扩张。2003-2008年，我国发电装机量从3.91亿千瓦时上升至7.93亿千瓦，装机总量翻了一倍，至2019年，我国发电总装机量已经达到20.11亿千瓦。然而，我国电网规模的不断提升以及线路复杂度的迅速增加，给我国电网带来了巨大的挑战，倒逼电网升级。提高电网的信息化、自动化、智能化成为了重要任务。 2011-2019年中国发电总装机量趋势 我国电网自动化需求爆发。一方面，国电南瑞、四方股份、思源电气等电力二次设备企业的相关业务快速增长，收入迅速提高;另一方面，作为智能电网“基石”的智能电表大规模招标启动，2014年招标量达到9166万块，历史顶峰，2019年也达到了7391万块。
2010-2019 年国家智能电表招标趋势 智能电网相关政策
在国家规划的推动下，我国智能电网的投资额也开始逐步提升。根据规划，2009-2010年、2011-2015年以及2016-2020年三大阶段我国电网计划投资额分别是5510亿元、15000亿元和14000亿元，其中智能电网计划投资额为341亿元、1750亿元和1750亿元，投资额占比从6.19%提升至12.5%。 2009-2020年中国电网计划投资额
2009-2020年中国智能电网计划投资额及占比 未来10-20年，将是我国智能电网建设的主要时期。数据显示，2019年我国人口城镇化率超过60%，基本实现城镇化。随着我国城镇化水平继续提高，我国城镇化建设进一步推进，城乡配电网的智能化建设将全面拉开，我国智能电网将进入全面建设时代。 2019-2030年中国城镇化率及预测
电力毕业设计(论文) 题目 智能电网关键技术的分析与探讨
智能电网关键技术的分析与探讨 摘要 21世纪电力供应面临环境压力、购电能力、安全可靠和高效利用等重大挑战。以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而地提出要建设灵活、清洁、安全、经济、友好的智能电网，将智能电网视为未来电网的发展方向。智能电网已成为近年来国内外有关未来电网发展趋势的热门话题。 文章简要分析了智能电网研究背景情况，智能电网的概念、特性以及国内外发展现状。重点研究了智能数字变电站、分布式能源和可再生能源接入相关技术。其中数字变电站部分首先分析研究了数字变电站的系统结构，主要研究了数字电流互感器的原理和特性及发展的新方向，然后设计了以罗氏线圈为电流传感头的数字采集系统。分布式能源部分首先研究了分布式发电技术，包括太阳能发电技术和风能发电技术。然后分析了几种储能技术，重点分析了超导储能和超级电容器储能技术的原理，接着分析了并网的问题和解决方法，最后对智能电网的发展前景进行了展望，并总结了其技术优势和存在的问题。 关键词：智能电网数字变电站分布式能源可再生能源微网
THE ANALYSIS AND DISCUSSION OF SMART GRID’S KEY TECHNOLOGY Abstract In the 21th century electricity supply is facing with great challenges such as environmental pressures, the capacity of electricity purchase ,safety ,reliability and efficient use.Different countries and organizations such as US and UE put forward to built a flexible clean safe economical power grid and make smart grid the future power grid’s direction. Smart grid has become a hot topic of the development trend of power grid at home and abroad . The paper briefly analyze the research background of smart grid its concept features and current development status. It focuses on the intelligent digital substation technology and the link technology distributed energy and renewable energy .The first part analyze and research the digital substation system’s architecture .It mainly research digital current transformer’s principle features and the new development direction .Then it designs a digital acquisition system which make Rogowiski circle as the current sending head. The second part studies distributed generation technology including soar power generation and wind power generation technology. Then it analyze several energy storage technologies focusing on the analysis of the super conducting energy storage and super capacitor energy storage principles . Then it discusses the problem and solution of linking to the power grid. Finally it draws the development of smart grid’ prospect and summarizes its technical advantages and problems. Key words: smart grid; digital substation; distributed energy resource; renewable energy resource; micro-network
关于智能电网的基本认识 1. 智能电网研究的原动力及目标 电气化技术被认为是人类在20世纪取得的最伟大的科技成就之一，它推进了人类社会的文明发展史。随着以数字化和网络化为特征的信息时代的来临，电力工业的发展正面临着新的挑战。智能电网是现代电网的发展方向和目标。它将成为可充分利用广泛分布的可再生能源的基础设施，可实现节能减排、减缓（或维持）气候变暖的有希望的一种途径。智能电网将能满足信息时代高电能质量、高供电安全和可靠性的迫切要求；与用户互动，提高电力部门与用户双方的电能和资产利用率。因此，智能电网以超越传统模拟式电网的发展概念，愈来愈成为政府、政治家、企业家、金融家以及电力行业关注的热点和焦点。能源压力和生态文明意识提升所带来的压力，以及未来数字化社会对电能质量和高安全可靠性的供电要求，已成为智能电网发展的原动力。就经济而言，驱使人们研究发展智能电网的原动力，不是电的成本，而是由于缺乏合格电力所造成损失的成本。 由上可见，智能电网研究的目标应该是： （1）实现大电网（以抵御事故扰动为目的）的安全稳定运行，降低大规模停电的风险，提高电网自愈能力，为高新技术、敏感用户提供高级电能质量和供电可靠性； （2）扩展兼容功能，使分布式电源得到有效的利用。该电源包括分布式可再生能源发电装置、分布式储能装置，以及电力用户（包括电动车）用电需求的响应等。 （3）提高经营管理能力和电网资产的利用率； （4）提高用户电能利用效率，降低峰荷需求、总能量消耗和网损。 当前，北美已经形成了众多有实力的研究智能电网的群体，它们在联邦能量管制委员会(FERC)、北美可靠性委员会(NERC)和美国能源部(DOE)等组织的指导下协同开展研究工作。因而近年来智能电网技术已得到极大的关注，并取得了长足的进展。美国奥巴马政府已把建设智能电网作为美国的国家发展战略，意在掀起以智能电网促进可再生能源发展及利用和节能减排的热潮，进一步引领新兴产业经济的发展和电网技术的进步。我国也已经制定了相应的远景目标，明确了2020年及2050年节能减排和利用可再生能源的总量目标。 我国电网已得到长足发展，数字化、自动化的实践成功，为发展智能电网奠定了一定的基础，国家电网公司已提出了建设坚强智能电网的目标。 2.智能电网的技术内涵 智能电网是一个技术装备现代化且具有智能化功能的电力网络。它应用双向通信、高级传感器、自动化和分布式计算机来提高电力网运行的灵活性、安全性、可靠性和效率，并保障人身和设备的安全；可以向用户提供便利的控制手段，以满足其用电选择性的要求（如省钱、舒适、方便），使用户能够根据电价的变化主动调整电能消费方式，以提高电能利用效率和电网负荷率；可以兼容多样性和分散性的电源，能向用户提供多种服务，包括为电动车辆提供方便的充电和付费服务。 未来的智能电网具有的鲜明的功能特征应该是： （1）激励/包容电力用户。提供充分的实时电价信息和多种用电方案，促使用户主动选择与调整电能消费方式； （2）集成分布式发电/储能。汇集大量“即插即用”的分布式电源，补充和平衡集中式的统一发电； （3）促进电力市场化。发展成熟、健壮、易于集成的电力趸售市场； （4）满足电能质量需要，提供多种的质量-价格方案； （5）实现电网优化。电网的智能化同资产管理软件深度集成，使资源和设备得到最有效的利用； （6）自愈能力。自动监测评估、确保电网的完整性、安全性和功能性，遏制停电事故的扩