电力系统中智能电网终端设备研发与应用

智能电网规划在电力系统中的应用

发表时间：2018-05-14T17:25:43.827Z 来源：《电力设备》2017年第34期 作者： 王金武

[导读] 摘要：随着经济的发展和社会的进步，能源的消耗不断增加，人类正面临着能源枯竭的威胁。

（国网山东省电力公司诸城市供电公司 山东诸城 262200）

摘要：随着经济的发展和社会的进步，能源的消耗不断增加，人类正面临着能源枯竭的威胁。在能源匮乏的时代，提高能源利用效率就显得尤为重要。智能电网技术在节约能源、提高能源利用率等方面具有划时代的意义，其在电力系统规划中的应用越来越普遍，因此，

探讨和研究智能电网规划在电力系统中的应用具有重要的现实意义。

关键词：智能电网；规划；电力系统；应用

1智能电网的特征

基于市场、环境、安全等各方面的因素，智能电网具有8 个特点：自愈、兼容、交互、协调、高效、优质、集成、绿色。其中自愈是指在电力供应方面，智能电网能够不断发现存在或潜在的问题，然后纠正或控制，最终保证供电质量、可靠、安全、高效。交互是指“交互

式”，为了能达到双方相互适应，智能电网能够实现“双向交流、双向通信”，用户根据实际情况于被提供的信息中指定符合自己需求的方

案。智能电网应用了许多先进技术与监控技术，能够更好地降低成本和增加效益，实现高效。“绿色”是另一突出的持征，智能电网通过利用

绿色能源、洁净能源、再生能源，降低环境污染，缓解能源消耗巨大的问题，同时能缓解地区能源供给不平衡问题。除此之外，智能电网

更适应计算机和自动化生产要求，并且能够支持地方性革新和全国性交易。

2智能电网规划在电力系统规划中的意义

在当前技术条件支持下，我国的大部分有线电路受电力系统规划工作不到位、不细致的因素影响，短时间内极容易出现整个电网线路的超负荷运行问题，再加上某些地区输电线路发展长期滞后，电站建设受到的关注度还远远不够，不仅电网建设工程周期无法得到满足，

建成后的运行电网系统安全性能也无法得到可靠保障。与此同时，我国特殊的能源分布结构使电力资源较为充分的西部、北部电力无法及

智能电网的技术研究与应用

在未来的城市生活中，智能电网将成为一项核心技术。其具有多种优点，如提高电力系统的可靠性、利用能源更有效率、降低碳排放等等，使其日益受到全球各地的关注和投资。本文将基于技术研究和应用，探讨智能电网的未来发展和应用前景。

一、技术研究

智能电网的核心技术之一是具有高度自适应性和弹性的供电系统，主要包括高性能电池和电容系统、智能配电和控制系统等。这些系统相互协作，为城市的能源管理和提供可靠的数据平台。而这些技术的研究工作主要围绕电池的发展、配电系统的集成和控制系统的性能优化。本章节将从三个方面分别阐述。

（一）高性能电池

智能电网设计的一个主要目标是实现电池的可重用性和可持续性。传统的锂离子电池已经广泛应用在手机和笔记本电脑等小型设备中，但是其能量密度和使用寿命的限制限制了其在更大规模的应用中的发展。因此，高性能电池技术应运而生。现在，高性能电池技术以其高性能、高能量密度、低污染和低成本的特点开始在智能电网领域得到应用。

（二）智能配电和控制系统

智能配电和控制系统是智能电网中不可缺少的核心部分，它们使电力系统能够精确地响应能源需求并协调分布式能源。智能配电和控制系统与传统的供电系统相比，更加复杂，也更加灵活。它有助于提高电力系统的可靠性、高效性和安全性，同时更有效利用性能较差的分布式能源。

（三）智能电力通信和数据管理

在智能电网系统中，缺乏对数据的深入分析和处理，将严重限制其效能。因此，建立智能电力通信和数据管理系统至关重要，它可以实现电力管理的实时和远程控制，提高数据的质量和实时性，大大提高智能电网的效率和可靠性。智能电力通信和数据管理作为智能电网的核心，具有很大的潜力，可用作智能城市的基础设施，并留下更多的应用空间。

二、应用前景

智能电网系统的应用带来的潜在利益是广泛而深入的。目前全球各大城市已经开始采用这种技术的发展。该系统的应用将在以下几个领域大有作为：

（一）能源消费和监测

龙源期刊网

智能电网研究与应用初探

作者：王晓晨 王旭 王一鸣

来源：《华中电力》2014年第04期

摘 要：智能电网是我国电网建设的未来趋势。文章阐述了智能电网的内涵，进而就智能电网在我国的发展现状做了介绍。在此基础上，重点对智能电网结构要求及关键技术进行了详细的分析与论述。文章所述内容，可为此方面的实践应用提供理论参考。

关键词：智能电网；电网技术；电网建设；趋势

随着现代科学技术的不断发展与进步，智能电网建设成为21世纪电力系统的发展方向，是世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择。智能电网，就是电网的智能化，是指以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网[1]。

1、智能电网的概念及其在我国的发展

1.1 智能电网的概念

智能电网通过应用先进的传感和测量技术、先进的设备、先进的控制方法以及先进的决策支持系统，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。

1.2 智能电网在我国的发展

（1）我国智能电网建设发展历程

智能电网建设作为世界能源发展战略问题之一，在我国受到了充分的重视。2007年10月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008年至2030年的“三步走”战略，该项目的启动标志着我国开始进入智能电网领域[2]。在“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司公布了中国特色智能电网内涵的定义，并提出智能电网建设的3个阶段，标志着国家将大力推进智能电网建设。2010年6月29日，国家电网公司发布了《智能电网标准体系规划》和《智能电网关键设备（系统）研制规划》，并计划在2012年-2015年基本建成智能电网标准体系。同时向国际电工组织提出了多项标准提案并获批准，标志着中国正式启动了智能电网国际标准进程。

基于AI芯片的电力边缘智能终端:结构框架及其应用场景

摘要：随着电网的发展和能源的数字化转型，电力边缘智能终端的应用范围也在不断扩大。AI芯片作为一种具有智能分析和并行运算的能力，已经成为了电力系统中的关键设备，因此，如何针对不同的应用场合，对其进行系统的划分，以确定使用合适的AI芯片。本文通过对智能电网的技术体系和优缺点的比较，给出了基于智能电网的智能感知需求的电力边缘智能终端体系结构，详细分析了其中的关键技术，并针对典型的电网应用情况，给出了一种可替代的AI芯片的定制方案。本文提出的基于AI芯片的电力边缘智能终端能够为设计、研发和应用提供参考，同时也具有一定的理论和实践意义。

关键词：AI芯片；电力边缘智能终端；结构框架

引言

本文从技术架构、典型产品、性能指标等方面入手，针对电网的特征和智能感知需求，给出了基于AI芯片的电力边缘智能终端的基本思想和体系结构，并对其所涉及的关键技术和典型的应用场景进行了分析，针对不同的场景特征，给出了可替代的国产AI芯片的选择和解决方案。本文提出的基于AI芯片的电力边缘智能终端，对于开发具有智能感知和分析处理功能的智能终端，将会对推动电力系统的发展、能源的数字化转型起到积极的作用。

1、AI芯片及其技术架构

1.1图形处理单元

GPU是一种单指令、多数据处理、大量计算单元和超长流水线的计算单位，目前主要应用在图像处理中。GPU不能独立运行，需要CPU来调用和发布命令。由于CPU采用的是串行运算方式，因此不能完全利用CPU的运算能力，GPU是一种高并行架构的CPU，它的运算能力要优于CPU。CPU在结构上以控制器和寄存器为主，GPU具有更多的运算逻辑（ALU)，它更适用于高密度的数据并行处理。GPU在算法训练上表现出更好的性能，但是其在单输入推理中的优越性却没有得到充分的体现。

1.2现场可编程门阵列

FPGA是以硬件为核心的软件算法，在FPGA中包含大量的数字电路、基本门电路以及内存。使用者可以设定门电路与记忆体之间的连线，藉由烧录或更新FPGA组态，并且此烧录不是一次。FPGA相对于CPU具有两个突出的特点：①FPGA没有存储器，没有控制，可以快速地进行数据的存储和读出；②FPGA无读指令操作，功耗小。FPGA与GPU相比，它具备了硬件流水线的并行处理和数据并行处理的能力，适用于以流水线方式进行数据处理，且具有很好的整数运算性能，因而经常被应用于人工智能算法的推理阶段。