智能电网信息通信专题讲座-智能输变电信息通信技术30页PPT

电力信息化与智能电网
-
1
一、电网的现状与发展目标
• 电网安全是国民经济和人民生活的基础 • 发电生产的节能减排可不容缓 • 新能源的大量涌现，电网组网技术与控制
技术的自动化要求更高 • 世界电力技术的发展向以计算机网络为基
础的自动化控制技术的智能化发展 • 智能电网的建设将在国民经济发展上将有
力推动国家新技术革命新浪潮
-
12
电网的信息化与智能化
• 采用GIS、GPS以及三维可视等技术实现电 网的数字化建设，提高电网远程设备和电 网的信息化与智能化管理；
• 通过信息网络，建立的远程设备与现场状 态监控与诊断信息系统，提高无人值守的 电站、变电站的自动化监控能力，推动电 力自动化技术和监控技术的发展；
-
13
实例3：远程集中监控智能化
• 2008年初我国南方由于冰冻造成大停电
• 2010年青海玉树地震造成大停电
-
3
2、 电能源发展中的问题-节能减排需求
• 电力生产是烟尘、二氧化碳和二氧化硫的主要排放源 之一；
• 电源结构严重依赖于火电电力， 2007年火电厂烟尘排 放总量350万吨；全国电厂二氧化硫排放总量1200万吨， 占全国总量的48.6%；到 2010年燃煤机组将达7亿千瓦， 发电用煤将达到16亿吨，排放二氧化硫1000万吨，火 电厂二氧化硫排放占全国总排放量的43.6%。
• 需要发展可再生能源和绿色电源，实现电源结构调整
-
4
3、 电能源发展中的问题-电力新能源的整 合
• 1、实现可再生能源和分布式发电资源的 整合；
• 2、提高多种电能资源的储存、利用与入 网；
• 3、新能源和清洁能源的发展，对电网提 出新的技术要求和管理要求，实现绿色 环保能源的发展需要电网提高信息化和 智能化水平。

输电系统
由高压输电线路和变电所 组成，负责将电能从发电 厂输送到负荷中心。
配电系统
包括配电站和配电线路， 负责将电能分配给终端用 户。
电力系统的基本参数
电压
表示电场强度的物理量， 通常用伏特表示。
电流
电荷在导体中流动的量， 通常用安培表示。
功率
表示单位时间内完成的功 或转换的能量，通常用瓦 特表示。
和应急预案。
数据加密与隐私保护
采用数据加密技术和隐私保护 措施，确保用户数据的安全和 隐私。
强化物理安全保障
定期巡检设备，加强设备维护 和保养，提高设备的可靠性和 耐久性。
建立稳定控制体系
通过优化调度和控制策略，提 高智能电网的稳定性和可靠性
。
05 智能电网的运营 与管理
智能电网的运营模式
分布式运营模式
数字化转型
随着物联网、大数据和人工智能 等技术的发展，电力系统与智能 电网将进一步实现数字化转型，
提高智能化水平。
集成可再生能源
未来智能电网将更好地集成可再 生能源，实现清洁能源的大规模
接入和利用。
优化运营模式
智能电网将推动电力系统的运营 模式变革，实现更加高效、灵活
和可靠的电力服务。
04 智能电网的安全 与稳定性
电力系统与智能电网培训
汇报人：可编辑 2023-12-27
contents
目录
• 电力系统基础知识 • 智能电网技术 • 电力系统与智能电网的结合 • 智能电网的安全与稳定性 • 智能电网的运营与管理 • 案例分析
01 电力系统基础知 识
电力系统组成
01
02
03
发电系统
包括各种类型的发电厂， 如火电厂、水电站、核电 站等，负责将各种能源转 化为电能。

案例概述
某企业为了降低能源成本和提高 生产效率，开始应用智能电网技
术。
实施过程
该企业安装了智能电表和能源管 理系统，实时监测和调整电力消
耗。
成效分析
通过智能电网应用，该企业成功 地降低了能源成本，提高了生产
效率。
某城市智能电网规划案例
案例概述
某城市为了应对未来能源需求和气候变化挑战， 开始规划智能电网建设。
06
案例分析
某地区智能电网建设案例
案例概述
某地区为了提高电力供应的可靠 性和效率，启动了智能电网建设
。
实施过程
该地区采用了先进的传感器、通信 和控制技术，对电力系统的各个环 节进行了智能化改造。
成效分析
通过智能电网建设，该地区成功地 提高了电力供应的可靠性和效率， 减少了能源浪费。
某企业智能电网应用案例
高级计量体系（AMI）的普及
总结词
高级计量体系（AMI）将广泛应用于智 能电网，实现实时监测和数据分析。
VS
详细描述
高级计量体系（AMI）通过智能电表和通 讯网络，实现对用户用电信息的实时采集 和传输。这不仅提高了电力系统的运行效 率，还为需求响应、分布式能源管理等提 供了数据支持。通过分析这些数据，可以 更好地理解用户需求，优化资源配置，提 高电力系统的整体效率。
详细描述
智能电网利用传感器、测量设备、通 信系统和控制策略等技术手段，实时 监测和控制电网的运行状态，提高电 力系统的稳定性、可靠性和经济性。
智能电网的发展历程
总结词
智能电网的发展经历了三个阶段，分别是数字化、自动化和 智能化。
详细描述
在数字化阶段，电力系统的数据采集和传输实现了数字化； 在自动化阶段，电力系统的运行和控制实现了自动化；在智 能化阶段，电力系统的决策和分析实现了智能化。

绿色化
05
CHAPTER
电力系统与智能电网的安全问题
电力系统的设备可能因为老化、维护不当或制造缺陷而发生故障，导致电力供应中断。
设备故障
自然灾害如地震、台风、洪水等可能导致电力系统受损，影响电力供应的稳定性。
自然灾害
人为错误或恶意破坏也可能对电力系统造成威胁，如误操作、恐怖袭击等。
人为因素
智能电网高度依赖信息技术和网络通信，容易受到网络攻击和病毒侵害。
教训吸取
THA和云计算技术的快速发展，智能电网将实现全面数字化，提高数据获取、处理和传输的效率。
互动化
智能电网将促进用户与电网之间的互动，支持需求响应、分布式能源接入和电动汽车充电等多元化服务。
技术标准与规范
目前智能电网技术标准与规范尚不统一，需要加强国际合作与交流，推动相关标准的制定和完善。
电力系统的设备因故障或计划检修而停止运行，用户无法获得电能供应。
停电状态
02
CHAPTER
智能电网技术
智能电网是一种先进的电网管理系统，通过集成先进的信息、通信和控制技术，实现电网的智能化和高效运行。
总结词
智能电网利用传感器、测量设备和执行器等设备，实时监测和控制电网的运行状态，提高电网的可靠性和安全性。同时，智能电网还具有优化资源配置、提高能源利用效率和降低排放等特点。
制定针对设备故障、自然灾害等突发事件的应急预案，提高应对能力。
采用先进的网络安全技术和措施，如防火墙、入侵检测系统等，保护智能电网免受网络攻击。
建立完善的数据管理制度和隐私保护措施，确保用户信息和能源数据的安全。
06
CHAPTER
实际操作与案例分析
1
2
3
详细介绍智能电网的各个组成部分，如分布式能源、储能系统、智能电表等，以及它们在智能电网中的作用。

•“ 即 插 即 用 ” 动态整合的控 制系统、电力 电子设备和分 布式发电
高级控制系统
Agent and Multi-Agent Systems
高 级 变 电 站 自 动 化 （Substation Automation）
高级配电自动化（Distribution (Feeder) Automation）
缓解经营压力
满足变化的用户需求
发现新的收入增加的机会 降低服务成本
灵活 清洁 坚强 安全 自愈 高效 互动 优质
可再生能源和分布式电源等多种发电资源，能够灵活接入输电网和 配电网
非化石燃料的发电资源的大规模、高效率利用减少温室气体排放和 对环境的影响
在极端天气等恶劣运行环境下，或遭受外部攻击时，电网坚强的网 架结构仍能够保证不间断供电
可靠性 99.9999% 99.9999999%
停电时间 < 3 秒 / 年
如何应对用户对电网供电可靠性、电能质量和节能降 损，对电力供应的选择性等各种日益提高的要求？
供电公司
用户
用户智能电表
LG Electronics
Adapted from EPRI source image
面对用客界面透明度的不断提高，满足更弹性的负荷需求，电力公 司与用户更友好的合作，如何实现电网与用户的互动？
光纤PT和CT（Fiberoptic Potential and Current Transformers）
无线智能设备状态感应器 （Wireless, Intelligent Sensors for Condition Information）
客户门户（Consumer Portal）
通常的神经：集成通信网络
中国：统一坚强智能电网

智能电网的应用场景
总结词
智能电网广泛应用于电力系统的各个环节，包括发电、输电、配电和售电等。
详细描述
在发电环节，智能电网能够实现可再生能源的高效接入和调度；在输电环节，智能电网通过优化线路布局和运行 方式，降低线损和提高输电效率；在配电环节，智能电网能够实现快速响应和灵活调度，提高供电可靠性和服务 质量；在售电环节，智能电网能够实现与用户的互动和个性化服务，提高用户满意度。
CHAPTER
04
智能电网的未来发展
智能电网的发展趋势
数字化
随着物联网、大数据和云计算技 术的快速发展，智能电网将实现 全面数字化，提高电网的自动化
和智能化水平。
可再生能源整合
智能电网将更好地整合可再生能 源，如太阳能和风能，提高清洁
能源的利用率和稳定性。
用户参与
智能电网将更加注重用户需求和 参与，通过需求响应和能效管理
智能电网的创新应用案例
总结词：介绍智能电 网的创新应用和案例 ，包括新能源接入、 需求侧管理、储能技 术等方面的内容。
详细描述
新能源接入：介绍如 何将新能源接入智能 电网，以及如何实现 新能源的并网运行， 提高电力系统的可再 生能源利用率。
需求侧管理：介绍如 何通过智能电网实现 电力需求侧的管理， 包括需求响应、能效 管理等，提高电力系 统的运行效率。
储能技术：介绍如何 将储能技术应用于智 能电网，以及如何实 现储能设备的优化配 置和管理，提高电力 系统的稳定性和可靠 性。
THANKS
感谢观看
系统架构设计：介绍智能电网的系统架 构，包括硬件和软件的设计，以及如何 实现电力系统的智能化和自动化。
详细描述
需求分析：如何根据地区电力需求和负 荷特性，进行智能电网的规划与设计， 以满足未来电力发展的需求。

极端环境传感网
大规模传感网 潮流 电能 分布 质量 配电 计量 居民 考核 用电 用电
智 能 电 网 标 准 制 定
感知 延伸 互动
线路 状态
视频 安全 输电
气象 条件
一次 二次 设备 设备 变电
谢谢！
• 高振动 • 高湿度 • 极限温度
– -40~+85℃
• 高电磁噪声
– 电动机、变频器等
挑战性问题：
极端环境下保证网络传输的可靠性
– 对讲机 – 开关电火花
智能变电站其它应用系统
智能变电站辅助控制系统
安全 防护 环境监控 及控制 火警 监测 图像 监控
门禁 电子围栏
温度 湿 度 浸水 空调控制 灯光控制 风机控制
智能变电站的特征
智能断路器、电 子式互感器等 一次设备智能化
A
B
全站信息网络化、数字化 信息共享标准化
采集、传输、 处理、输出 IEC61850 统一标准、统一 建模 互联、互通、 C 互动 D
高级应用自动化、互动化 坚强可靠的变电站
自诊断、自 治愈 E
智能变电站的主要技术特点
变电站基于IEC61850的通信系统
面向输电线安全监控的传感器
面向输电线安全监控的链式传感网
TD-SCDMA McWiLL
应用环境
• 环境因素
–户外环境
• 气象因素(温度、雨雪)变化会引起通信质量的变化
–电磁干扰
• 研究表明,高压输电线路对无线通信的干扰作用不明显
电流（A） 1000 500 通信距离（M） 50 100 10 50 信号强度（dBm） -70~-75 ~-92 -45~-50 ~-73 接收成功率 100% ~45% 100% 100%

FinalKey密钥加

C(32*4 bits)
8.1.2 公钥密码体制
传统密码中遇到的问题
一般保密通信模型
第三方C（窃听或截取）
发方A
x
y 加密器公共信道（电话线，网络等）解密器
x
收方B
k 密钥源
安全信道
问题I：安全信道如何建立？(密钥分配问题)
传统密码中遇到的问题（续）
在商业和金融业的大多数场合，信息来源的可靠性 及其本身的完整性可能比它的机密性更为重要。那么， 如何保证信息来源的可靠性与信息本身的完整性呢？ 传统的商业习惯做法是：使用不易伪造的信物—如信笺 头(信上端所印文字)，(手写)签名，(加盖)印章，商用 名片，或熟人熟事等—作为必要场合下的鉴别依据。
X (32bit)
Ki(48bit)
E (重排：有重复)
E(X) (48bit)
+
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8
P
f(X ,Ki)
－扩展置换E和置换P
扩展置换E的定义为：
32 1 2 3 4 5 456789 8 9 10 11 12 13 12 13 14 15 16 17 16 17 18 19 20 21 20 21 22 23 24 25 24 25 26 27 28 29 28 29 30 31 32 1
1.对称密码体制 2.公钥密码体制 3.PKI公钥基础设施 4.身份认证与访问控制 5.防火墙 6.网络物理隔离 7.网络安全协议
信息安全的研究内容 基础理论研究

化管理、输电线路远程监视信息、地区配用电CH采ENL集I 信
17
息、调度信息化等会聚信息的转接、传输。
智能配电的通信支撑
以光通信(无源光EPON和工业以太网)为主干技术，中压载波、无线专网（光载无线）和无 线公网为辅助手段，多种通信技术相结合，形成安全、可靠、多点、实时的智能电网通信信息网 络。实现配电网能量流、信息流、业务流的双向运作与高度整合，构建具备集成、互动、自愈、 兼容、优化等特征的智能配电系统，使配电网网架坚强、网络智能。
瓶颈：缺乏大容量、双向、实时的通信接入网支持
CHENLI
12
智能电网通信新需求
发电、变电、调度环节：主要为固定生产场所，现有电力通信网已 有较强支撑能力，通信需求主要是量变，只需在现有网络基础上继 续强化、优化、完善，重点向低电压等级变电站、新能源发电站等 扩展延伸；
输电环节：设施固定，但线路很长，需支持沿途监视、监测、远 方控制、作业联络等新要求，提供无线与光纤相结合、固定与移 动相结合的新型通信解决方案；
线载波、VSAT卫星通信技术做为补充。
管理信息多媒体化。在通信传输平台 上建成了调度交换、行政电话、会议电 视等多个业务系统，为电网生产和企业
通信管理系统
光传输网：OTN/WDM/SDH/MSTP/PDH/ASON等
微 波
电 力
卫 星
公 网
同步 网管 电源 OPGW光缆
ADSS光缆
电载通电
管道/架空光缆 路 波 信 路
TV
FTU
城区配网上无合适的通信方式
CHENLI
21
(二)雪灾与地震后的思考
人类社会已经进入高风险社会 各种突发事件随时可能发生 应把非常态管理置于常态管理之中

13
二、智能电网的定义及特征
中国坚强智能电网的内涵：
③清洁环保：在于促进可再生能源发展与利用，提高清洁电能在 终端能源消费中的比重，降低能源消耗和污染物排放；是对中国 坚强智能电网的基本诉求； ④透明开放：意指为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台 ，提供高品质的附加增值服务，是中国坚强智能电网的基本理念； ⑤友好互动：即灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源和用 户的接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节，是中国坚 强智能电网的主要运行特性。
12
二、智能电网的定义及特征
中国坚强智能电网的内涵：
①坚强可靠：是指拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和安 全可靠的电力供应，从而实现资源的优化调配、减小大范围停 电事故的发生概率。在故障发生时，能够快速检测、定位和隔 离故障，并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电，缩短停 电时间。坚强可靠是中国坚强智能电网发展的物理基础； ②经济高效：是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本， 促进能源资源的高效利用，是对中国坚强智能电网发展的基本 要求；
我国智能电网面临的挑战：
(1)适应新能源发电接入要求 近年来，我国以风电为代表的新能源发电发展较快，已成为
世界风电大国。截止今年7月底，我国风电装机1474万千瓦， 风电等新能源发电的加速发展，大量不稳定电源、分布式电源需 要接入电网，给电网提出了新的要求。
19
三、我国智能电网面临的挑战和发展任务
5
一、智能电网的发展背景
电力公司的需求
•数字化电网 •信息化企业 •精细化管理 •智能化运营
智 能 电 网
6
一、智能电网概述
可持续发展的需求
•节能减排 •提高能源效率 •开发新能源
智 能 电 网