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1、智能电网的探索与研究摘 要智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，智能电网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。智能电网的主要特征包括自愈、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。特高压建设是智能电网建设的重要内容之一。关键词 智能 电网 节能减排 能源 特高压目 录前 言1第一章绪 论11.1论文研究的背景11.2论文研究的意义3第二章智能电网的概念和特征42.1
2、智能电网的概念42.2智能电网的特征5第三章智能电网的发展现状63.1国外研究现状63.2国内研究现状8第四章智能电网主要关键技术94.1通信技术94.2量测技术104.3设备技术114.4控制技术114.5支持技术13第五章特高压电网135.1输电能力145.2线路参数特性145.3稳定性145.4功率损耗145.5经济性15结束语15参考文献15智能电网的探索与研究Error! No text of specified style in document.Error! No text of specified style in document.前 言当前，节能减排、绿色能源、可持续发展成
3、为各国关注的焦点。人类能源发展面临的第一挑战，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地开发电网体系的能源效率。因此期望通过一个数字化信息网络系统将能源资源开发、输送、存储、转换(发电)、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它用能设施连接在一起，通过智能化控制实现精确供能、对应供能、互助供能和互补供能，将能源利用效率和能源供应安全提高到全新的水平，将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。这就是智能电网的思想。第一章 绪 论1.1 论文研究的背景1.1.1
4、世界能源深层次变革能源过去、现在和未来始终影响和改变着人类和世界的命运。由于世界上所有国家经济社会发展对能源的依赖性，世界各国经济发展和能源地域分布的不均匀性，全球化石能源资源的有限性，地球气候变化对化石能源利用的限制性，加之全球经济一体化、地缘政治条件、各国能源战略安全和竞争态势等相关的政治经济因素，形成了当今世界围绕着能源的种种错综复杂矛盾，而且日积月累越来越尖锐，对人类社会发展的可持续性提出了严重挑战，从而酝酿并实际已经展开着世界“绿色产业革命”，其核心为低碳经济。低碳经济实质是高能源利用效率和清洁低碳能源结构，包括经济发展模式变革、能源科技创新、制度创新、人们生活方式转变以及人类生存发
5、展观念的根本转变，这是人类历史发展的必然，低碳经济也已纳入中国发展计划的核心。 1.1.2 全球化石能源资源有限性按BP2008年世界能源统计：全球化石燃料可开采煤炭133年，石油41年，天然气60年，天然铀资源按现耗用水平可供82年；中国煤炭可开采45年，石油11.3年，天然气27.2年，天然铀资源可供4000万千瓦核电50-60年。按2009年中国能源兰皮书指出：按当前能源需求水平，中国煤炭剩余储量保证程度不足百年，石油不足15年，天然气不足30年，如按2020年能源需求量估算，煤炭、石油、天然气分别降为30年、5年、10年。虽随探明率提高和耗用水平变化，上述年限将会有所变化，但全球化石能
6、源资源的有限性是显而易见的。而可再生能源资源量大并取之不尽，仅中国陆地、海上风能的技术可开发容量达5亿千瓦以上，中国屋顶太阳能利用按50%计算即可达2-3亿千瓦，中国5%沙谟开发太阳能就可超过30亿千瓦。但由于技术、经济等各种原因，实际上很难短期取得大规模的应用，到本世纪中叶，经努力后估计全球可再生能源利用也只能达到世界一次能源耗用的30%-50%。总之，全球化石能源资源的有限性决定了世界能源变革的必然性和紧迫性。 1.1.3 地球气候变暖的严重性人们已认识到地球气候变暖对人类生存的严重威胁，科学家认为大气二氧化碳含量达到400-450ppm时，乐观估计550ppm，即全球平均温度再上升0.6
7、摄氏度或1.6摄氏度，地球将会发生不可逆转的灾难性后果。2008年地球大气二氧化碳含量己达386ppm，而世界工业革命前只有280ppm，全球近百年来平均温升0.74摄氏度，特别近三十年来全球气温急速上升，二十世纪后五十年北半球平均温度是近1300年中最高，中国近五十年平均温升己达1.1摄氏度，全球近十年是自有记录以来最热十年，地球己处于毁灭性气候混乱状态的边缘。2007年全球二氧化碳排放276亿吨，90%的二氧化碳排放来自能源生产和消耗，预计至2020年年均增长约2%，到2030年才有望零增长。 全球气候变化应对问题己成为世界各国国家战略问题，部分国家提出了地球生态警界线为全球平均温升不可再
8、超过2摄氏度，该问题也已成为联合国当今首要工作任务，联合国认为：在气候变化问题上国际社会己经没有太多时间去浪费，温度上升的速度比预想的要快许多。地球气候变暖的严重性更深刻指出了能源变革的必然性和紧迫性。 1.1.4 地球只能承载一个正确能源战略的中国中国现今己成为世界第一大能源生产国，2020年中国人均GDP预计可达5000美元，一次能源需求45亿吨标煤，煤炭可以基本自给占总能源需求60%左右的格局不可能转变，中国石油对外依存度将可能超过60%，虽单位GDP的二氧化碳排放比2005年可能下降50%，但排放总量还要增加约60%。美国当前石油对外依存度不到30%，总的进口能源在35%水平，除经济上
9、耗用1万亿美元外，带来包括国家安全等诸多问题，中国需要引以为戒。因此，中国未来的经济总量、一次能源需求和温室气体排放量决定了地球只能承载一个正确能源战略的中国。 1.1.5 世界能源变革中最应该变革、最有潜力的是电力世界能源变革的最终目标是无碳低碳能源，没有无碳低碳能源就没有低碳经济，能源科技创新是实现低碳经济的核心。能源变革涉及方方面面，主要围绕节约化石能源和使用可再生能源二大方面，涉及到工业、建筑、交通三大领域。世界电力耗用一次能源占世界消费总量40%以上，其中化石能源近90%，但电力化石一次能源转换的终端效率仅30%水平，电力排放的温室气体占世界排放总量的40%以上，可见，世界能源变革中
10、最应该变革、最有潜力的是电力。中国2008年GDP占世界6%，一次能源消耗占世界18%，二氧化碳排放占世界20%，中国电力二氧化碳排放占全国排放总量40%，在世界能源、电力变革中，中国不可能置身于外。1.2 论文研究的意义智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。协调发展不是单个系统的事情，而是一种“整体性”、“综合性”和“内生性”的同步发展的聚合，可持续发展已成为国家、城市、产业和企业等共同追求的目标。协调发展是可持续发展首要的基础和前提性因素，是可持续发展的动因和手段。更加适应高度市场化的电力交易的需要，更加适应客户的自主选择需要。为
11、此不同的国家和组织都不约而同地提出要建设具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能的智能电网，将智能电网视为未来电网的一个发展方向。尽管智能电网的研究与实践尚处于起步阶段，但是建设智能电网已经成为世界电力行业的一种美好愿景，必将进一步推动电力工业的变革与进步。智能电网对发电系统与电网系统的协调性提出了新的要求，这不仅包括资金流上的协调性，还包括信息流上的协调性。通过智能电网建设，电力发、输、配、售各领域都将发生飞跃和提升，电网的发展也将随之发生深刻变化。智能电网能够实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，全方位地支持和促进全国范围的资源优化配置以及新型能源发展方式和新型电能利用方
12、式的进步。由此还能带动以IT为特点的其他相关产业和服务业的大发展。第二章 智能电网的概念和特征2.1 智能电网的概念智能电网并没有一个确定的概念，各个领域的专家从不同角度阐述了智能电网的内涵，并且随着研究和实践的深入对其不断细化和完善。2.1.1 国内定义天津大学余贻鑫院士给出如下定义：智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。智能电网通过广泛应用的分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。“互动电网”的概念，指在创建开放的系统和
13、建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，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，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电信电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。互动电网可以整合系统中的数据，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。2.1.2 国际定义根据IBM 中国公司高级电力专家MartinHauske 的解释，智能电网有3个层面的含义：首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控；然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合；最后通过
14、对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。埃森哲认为，智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测(能够监测电网所有元件的状态)、可控制(能够控制电网所有元件的状态)和自动化(可自适应并实现自愈)，从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。总之，智能电网就是通过传感器把各种设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。2.2 智能电网的特征2.2.1 自愈能力可以在故障发生后的短时间内及时发现并自动隔离故障，防止电网大规模崩溃，
15、这是智能电网最重要的特征。通过对电网设备运行状态进行监控，可以及时发现运行中的异常信号进行纠正和控制，减少因设备故障导致供电中断的现象。2.2.2 高可靠性这是电网建设持之以恒追求的目标之一。通过提高电网内关键设备的制造水平和工艺，提高设备质量，延长设备的使用寿命。通过有效加强对电网运行状态的监测和评估，提升灾害预警能力，提高电网的安全稳定运行水平和供电可靠性。2.2.3 资产优化管理电网运行设备种类繁多，数量巨大。智能电网采用先进处理手段实现对设备的信息化管理，从而延长设备正常运行时间，提高设备资源利用效率。2.2.4 经济高效智能电网可以提高电力设备利用效率，使电网运行更加经济和高效。2.
16、2.5 与用户友好互动目前用户获得用电消费信息的手段单一，信息量有限。借助于通信技术的发展，用户可以实时了解电价状况和停电计划信息，合理安排电器使用。电力公司可以获取用户的详细用电信息，以提供更多的增值服务供用户选择。2.2.6 兼容大量分布式电源的接入随着智能电网的建设，太阳能电池板等小型发电设备和储能设备将广泛分布于用户与小型发电设备一起，在用电高峰时段向电网输送电能，达到削峰填谷、减少发电机容量的效果。这要求电网必须具备双向测量和能量管理的能力，以便于电能计量计费及分布式电源的可靠接入。第三章 智能电网的发展现状3.1 国外研究现状2005 年，一位名叫马克坎贝尔的加拿大人发明了一种无线
17、控制器，这种控制器与大楼的各个电器相连，让大楼里的电器互相协调，减少了大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔实际上利用了群体行为(Swarm)原理。该技术仅是目前热门的智能电网技术中的一种。欧美各国对智能电网的研究开展较早，且已经形成强大的研究群体。由于各国的具体情况不同，其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。美国主要关注电力网络基础架构的升级更新，同时最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。主要实施项目有美国能源部和电网智能化联盟主导的GridWise项目和EPRI发起的Intelligrid 项目。欧洲则重点关注可再生能源和分布式能源的发展，并带动整个行业发展模式的转变。2005年智
18、能电网欧洲技术论坛成立。欧盟第5次框架计划(FP5) (19982002)中的“欧洲电网中的可再生能源和分布式发电整合”专题下包含了50 多个项目，分为分布式发电、输电、储能、高温超导体和其他整合项目5大类，其中多数项目于2001年开始实施并达到了预期目的，被认为是发展互动电网第一代构成元件和新结构的起点。其中主要项目有Dispower、CRISP 和Microgrids。2008年3月，美国科罗拉多州一座小城波尔得建成了美国第一座智能电网城市。目前美国多个州都对此项技术表示出浓厚的兴趣，并开始设计智能电网系统，通用电气、IBM、西门子、谷歌、英特尔等信息产业龙头也瞄上了此间的商机，都已投入智
19、能电网业务。英国、瑞典均在积极规划推动智能电网，意大利及美国已率先试行。3.1.1 美国的研究及实践2006年，美国IBM公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。2009年2月，IBM与地中海岛国马耳他签署协议双方将建立一个“智能公用系统”，以实现该国电网和供水系统的数字化，其中包括在电网中建立一个传感器网络15。IBM将提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本及碳排放量。谷歌已宣布了一个与太平洋煤气
20、和电力公司(PG&E)的测试合作项目。2008年9月，谷歌与通用电气对外宣布共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网，同时强调，21世纪的电力系统必须结合先进的能源和信息技术，而这正是通用电气和谷歌的优势领域。2009年2月10日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表(PowerMeter)的用电监测软件。该公司还向美国议会进言，要求在建设智能电网时采用非垄断性标准。2009年1月25日，美国白宫最新发布的复苏计划尺度报告宣布：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。美国还将集中对落后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，逐步实现太阳能、风能
21、、地热能的统一入网管理。美国能源部西北太平洋国家实验室正在协助建立电网智能化联盟并进行实地示范，如近期完成的高级需求响应网络太平洋西北电网智能化试验台。在该项目中，通过英维思控制器(InvensysControls)将家庭网关设备连接到装有IBM软件的新型高级仪表和可编程恒温器上，将112个家庭与实时电力价格信息联系起来。最终结果表明，参与者节约了约10%的能源费用，并且需求响应良好。加州已完成第二阶段200万户小区先进电表系统(advanced metering infrastructure，AMI)的安装，分析显示，节省电力可达16%30%。3.1.2 欧洲的研究及实践2006 年欧盟理事
22、会的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，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、意等都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的有关电网2003年已经率先实现了智能化。法国电力公司日前正在美国诺福克试验一种特动态能源储存系统，它有助于电网协调来自北海的间歇性风电，法国电力公司同意与瑞士ABB 公司之间的交易，即使用ABB 公司SVCLight 的“聪明电网”技术。该系统将使用高技术的锂离子电池和超导体电力晶体管均衡连接风电场的配电网络负荷。ABB 称该系统将储存风电多余电力在高峰时期使用。该项目是个协作研究、发展和示范项目，SVC 设施预计在2
23、009 年末投入使用。3.2 国内研究现状随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增强，而国内能源结构不合理、能源分布不均衡严重制约电力行业的发展。特高压电网解决了远距离、大容量输电问题，在一定程度上解决了能源输送问题，但“重电源轻电网”导致供电可靠性较低，同时网架结构薄弱则限制了新能源有效利用。为了解决这些问题，国内电网企业也开始寻求利用信息技术提高电网运营能力，而智能电网则是一个重要的研究方向。2007年10月，华东电网正式启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目。2008年4月，在前期智能电网研究成果的基础上，华东电网启动高级调度中心项目群建设，该项目是智能电
24、网建设蓝图“三步走”的第一阶段“巩固提升”的重点内容。从2007年华北电网公司开始进行智能电网相关的研究和建设，致力于打造智能调度体系，为智能输电网奠定基础；建立企业级服务总线，搭建智能电网信息架构；超前研发清洁能源关键技术，做好可再生能源并网准备；结合客户信息采集系统，试点建设智能供电网。2009年华北电网将在前期工作的基础上，深度体会国网公司建设中国特色智能电网的概念、理论，结合华北特色大力建设智能电网，制定智能电网发展规划和实施方案，继续推进智能电网的研究和建设。2009年初，国家电网公司启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等重要
25、课题的研究。通过积极探索国内外智能电网技术发展动态，分析中国坚强智能电网技术需求，调研中国智能电网建设已有技术基础，揭示坚强智能电网的内涵与特征，制定了坚强智能电网总目标、技术框架体系与实施计划等。2009年5月21日，在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”，并公布了规划试点、全面建设、引领提升三阶段的建设方案。随后国家电网公司将智能电网技术作为2009年科技重点工作领域之一，研究方向的确定和研究框架项目的实施，将会使智能电网脱离概念炒作阶段，正式进入规划建设阶段。国内开展智能电网的体系性研究虽然稍晚，但在智能电网相关技术领域开展了大量的
26、研究和实践，在输电领域，多项研究应用达到国际先进水平，在配用电领域，智能化应用研究也正在积极探索。国家电网公司大力推进特高压电网、“SG186”工程、一体化调度支持系统、资产全寿命周期管理、电力用户用电信息采集系统和电力通信等建设，打造坚强电网，强化优质服务，为智能电网建设奠定了扎实的基础。目前，1000 kV交流输变电工程已正式投入运行，特高压系统和设备运行平稳，全面验证了特高压交流输电的技术可行性、设备可靠性、系统安全性、设计和施工方案的先进性以及环境的友好性，实现了我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上的重大突破。自主研发的能量管理系统(EMS)等在省级以上调度机构得
27、到了广泛应用，全部地区级以上电力调度机构均配置了电网调度自动化系统，引入了电能量计费系统和广域测量系统，新规则下的电力市场交易技术支持系统正在建设之中。变电站实现了计算机监控和无人、少人值守，地理信息系统(GIS)已开始应用于输电、变电和配电管理等业务。以提高信息化水平和生产效率为目标的生产运营管理信息系统，如电网生产运行管理系统、设备检修管理、变电站建设视频监控系统等，在电网生产管理业务方面发挥了重要作用。第四章 智能电网主要关键技术4.1 通信技术建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都
28、需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。下图显示了电网和通信网络的关系。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮
29、流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。在这一技术领域主要有两个方面的技术需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备（IEDs）以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构进行通力的合作，
30、才能实现通信系统的互联互通。4.2 量测技术参数量测技术是智能电网基本的组成部件，先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制
31、用户内部电力使用的策略。对于电力公司来说，参数量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持，包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS）、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所用。未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力
32、极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。4.3 设备技术智能电网要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。未来的智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备，来提高电网输送容量和可靠性。配电系统中要引进许多
33、新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。经济的FACTS装置将利用比现有半导体器件更能控制的低成本的电力半导体器件，使得这些先进的设备可以广泛的推广应用。分布式发电将被广泛地应用，多台机组间通过通信系统连接起来形成一个可调度的虚拟电厂。超导技术将用于短路电流限制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中。先进的计量和通信技术将使得需求响应的应用成为可能。新型的储能技术将被应用为分布式能源或大型的集中式电厂。大型发电厂和分布式电源都有其不同的特性，它们必须协调有机的结合，以优化成本，提高效率和可靠性，减少环境影响。4.4 控制技术先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确
34、定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件（参数量测技术），提供及时和适当的响应（集成通信技术；先进设备技术）并且对任何事件进行快速的诊断（先进决策技术）。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进
35、控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。4.4.1 收集数据和监测电网元件先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。4.4.2 分析数据准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控
36、制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题；专家系统将数据转化成信息用于快速决策；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷；概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平；电网建模和仿真使运行人员认识准确的电网可能的场景。4.4.3 诊断和解决问题由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。4.4.4 执行自动控制的行动智能电网通过实时通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动称为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，
37、防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。4.4.5 为运行人员提供信息和选择先进控制技术不仅给控制装置提供动作信号，而且也为运行人员提供信息。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些数据辅助运行人员进行决策。4.5 支持技术决策支持技术将复杂的电力系统数据转化为系统运行人员一目了然的可理解的信息，因此动画技术、动态着色技术、虚拟现实技术以及其他数据展示技术用来帮助系统运行人员认识、分析和处理紧急问题。在许多情况下，系统运行人员做出决策的时间从小时缩短到分钟，甚至到秒，这样智能电网需要一个广阔的、无缝的、实时的应用系统、工具和
38、培训，以使电网运行人员和管理者能够快速的做出决策。（1）可视化决策支持技术利用大量的数据并将其裁剪成格式化的、时间段和按技术分类的最关键的数据给电网运行人员，可视化技术将这些数据展示为运行人员可以迅速掌握的可视的格式，以便运行人员分析和决策。（2）决策支持决策支持技术确定了现有的、正在发展的以及预测的问题，提供决策支持的分析，并展示系统运行人员需要的各种情况、多种的选择以及每一种选择成功和失败的可能性。（3）调度员培训利用决策支持技术工具以及行业内认证的软件的动态仿真器将显著的提高系统调度员的技能和水平。（4）用户决策需求响应（DR）系统以很容易理解的方式为用户提供信息，使他们能够决定如何以及
39、何时购买、储存或生产电力。（5）提高运行效率当决策支持技术与现有的资产管理过程集成后，管理者和用户就能够提高电网运行、维修和规划的效率和有效性。 第五章 特高压电网“特高压电网”，指1000千伏的交流或800千伏的直流电网。输电电压一般分高压、超高压和特高压。国际上，高压(HV)通常指35220kV的电压；超高压(EHV)通常指330kV及以上、1000kV以下的电压；特高压(UHV)指1000kV及以上的电压。高压直流(HVDC)通常指的是1 600kV及以下的直流输电电压，800 kV以上的电压称为特高压直流输电(UHVDC)。 5.1 输电能力输电线路的传输能力与输电电压的平方成正比，与
40、线路的阻抗成反比P=V2R。一般来说，1100kv输电线路的输电能力是500kv输电能力的4倍以上，但产生的容性无功也是500kv输电线路的4.4倍及以上。因此，特高压输电线路的输送功率较小时，送、受端系统的电压将升高。为抑制特高压线路的工额过电压，需要在线路两端并联电抗器以补偿线路产生的容性无功。5.2 线路参数特性特高压输电线路单位长度的电抗和电阻一般分别为500kv输电线路的85%左右，但其单位长度的电纳可为500kv线路的1.2倍。5.3 稳定性特高压输电线路的输电能力很大程度上是由电力系统稳定性决定的。对于中、长距离输电（300km及以上），特高压输电线路的输电能力主要受功角稳定的限
41、制（包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定）；对于中、短距离输电（80300km），则主要受电压稳定性的限制；对于短距离输电（80km以下），主要受热稳定极限的限制。5.4 功率损耗输电线路的功率损耗与输电电流的平方成正比，与线路电阻成正比。在输送相同功率的情况下，1000kv输电线路的线路电流为500kv输电线路的1/2，其电阻约为500kv线路的25%。因此，1000kv特高压输电线路单位长度的功率损耗约为500kv超高压输电的1/16。5.5 经济性同超高压输电相比，特高压输电方式的输电成本、运行可靠性、功率损耗以及线路走廊宽度方面均优于超高压输电方式。结束语智能电网技术的研究已迫在眉睫，是关系到国家发展的战略问题，智能电网不仅可以促进科技创新，并且可以为用户提供更好的服务。立足于我国的电网自身的特点和技术水平，参考国外研究成果，提出构建智能电网的技术体系和框架，才能建成符合我国技术战略和用户需求的坚强统一的智能电网。参考文献1 刘振亚.智能电网知识读本M,中国电力出版社, 20102 王芳芳. 建设智能电网关键技术浅析J, 中国高新技术企业, 2011（27）3 袁志坚. 智能电网与电力需求响应的研究J, 四川电力技术, 2011（5）4 丘浪文. 智能电网技术的应用现状与发展, J 电工文摘, 2011（5）15