1概述
隨著國民經濟的快速發展，生產生活、科學研究等等各方面用電需求越來越多，作為國家經濟命脈的基礎產業和公共事業，現代電網的發展面臨著日益嚴峻的挑戰和改革優化的機遇。它不僅要面對大范圍用電實現資源優化配置，提高電網全天候運行的能力，以適應電力體制的改革，而且在隨著科學技術的發展，要把發電、輸配電、供電以及用電服務等整個流程實現信息化、數字化。智能化電網作為“電網2.0”，不僅能夠全天候運行，為各個行業提供所需電能，而且逐步向信息化、數字化的主流方向發展，來應對未來千變萬化的電網結構，為人們正常生產生活用電提供保障。
2智能電網
智能電網以集成的高速雙向通信網絡和物理電網為基礎，將現代信息通信技術，傳感測量技術、自動化控制技術、分析決策技術、能源電力技術與電網基礎設施高度結合，實現電網的安全可靠、經濟高效、環境友好等目標，從而使現代電網信息化、數字化、智能化。
智能電網具有各種能力來滿足現代人們生產生活對電力的需求。由眾多自動化的輸電和配電組成的智能電網可以在自然災害和極端氣候條件下，亦或是在人為破壞或電網內部發生打擾動和故障的時候，仍然安全穩定地運行；同時智能電網能夠實時連續地對電網狀態進行安全評估和分析，對電網故障具有預警和預防的控制能力，通過對故障診斷，能夠實現隔離故障或者恢復故障的自愈能力；智能電網還適應分布式發電、微電網以及各種能源的接入，并對其提供完善的智能側管理功能；智能電網有良好的用戶接口，便于優化電力系統設計；同時智能電網采用統一平臺，通過智能化的通信構架，實時地將電網信息的集成與共享，對電網進行標準規范的管理，為用戶提供可靠、經濟的電力服務。
不同于現代電網，智能電網將電力流、信息流以及業務流高度融合在一起，將通信技術、傳感技術、自動化控制技術與電網基礎設施有機結合在一起，在堅強的電網基礎體系和技術支撐體系下，能夠抵御各種外來干擾和攻擊，自動隔離電網故障、自動修復電網問題，并能為各種小型分布式電源提供穩定接口，并為其提供分布式管理功能，同時智能電網實現了雙向互動的服務模式，為用戶提供了詳細的用電信息，讓用戶放心用電、安全用電。
3智能電網技術應用
智能電網技術涵蓋整個電網環境，主要包含了現代通信技術，傳感測量技術，調度自動化控制技術，電網信息管理系統以及分布式電源接入技術。
3.1現代通信技術
智能電網通過高度集成的高速雙向的通信系統，傳遞電網基本數據和控制信號。智能電網通過互聯網、光纖、3G等通信手段，將通信網絡和電網一起安裝到戶，能夠將電網或用戶的數據實時、動態地傳輸給電網控制中心，從而實現電網與用戶之間能夠實時互相相應，從而提高電網供電的可靠性，滿足電網需求，提高電網利用率。
現代通信技術已經廣泛應用于智能電網中，一般地可以分為有線通信技術和無線通信技術。有線通信包含了電力線載波通信或者光纖通信，電力線載波通信是電網中特有的通信方式，它是直接利用輸電線為傳送媒介來進行信號傳輸，從而使得電網通信網絡投資少，見效快，曾是傳統電網中電力通信的主要方式。但是該方式也存在較明顯的缺點，由于受電力線強力磁場的影響，干擾信號明顯，嚴重影響了信號的正確讀取，加上我國限制其通信頻率，使得其通道容量小，音頻范圍窄，已經逐步淡出現代智能電網。現代光纖技術的發展，使得光纖線路具有傳輸頻帶寬、通信容量大，損耗低、中繼距離長，絕緣度高、抗電磁干擾性能強等有點，被大量使用在電力系統的通信網絡中。
智能電網現代通信系統的無線通信包含了衛星通信、微波/超短波通信，短波通信，3G通信等，電網通信系統搭建過程中，可以根據不同的地理和周邊環境，選擇不同的通信方式來滿足智能電網對通信網絡的需求。衛星通信主要是將通信衛星作為地球上無線通信的中繼站，適合智能電網大范圍通信，微波通信和短波通信是針對不同的通信距離的通信手段。微波通信是直線通信，要求通信兩點之間無障礙，可以作為郊外遠距離通信的輔助手段。短波通信適合長距離通信，通過云層電離層反射來進行遠距離通信。3G通信技術是指第三段移動通信技術，它可靠性高，覆蓋面積廣，傳輸速率高，網絡帶寬高，在智能電網的現代通信網絡中能發揮不可替代的作用。
3G技術的安全可靠性，能夠使智能電網防御網絡攻擊，提高信息安全；高速的數據傳輸速度，滿足智能電網傳輸大數據量的要求，安全可靠的數據交互性能智能電網開放性地兼容各種設備提供了可靠的通信機制，為智能電網智能控制、電網自愈、負荷調度、電力設備搶修以及智能需求側管理提供準確可靠實時的數據信息。
Zigbee技術是一種距離短，功耗低的無線組網通信技術，它由電池供電設備提供無線通信功能，是一種面向自動化和無線控制的無線網絡通信技術。Zigbee通信技術主要應用于電力用戶側的無線傳感器網絡中的短距無線通信，自身體積小、成本低、可靠性高、適應環境能力強，極大地提高了電力用戶側的安全性和便利性。
將智能電網的設備IP化是智能電網的現代通信網絡發展的又一個里程碑。互聯網協議IPv6的發展，極大地彌補了IPv4造成的地址空間不足的問題。由于IPv6可以提供一個幾乎無限大的地址空間，從而可以為每一個智能電網的設備配備一個IPv6的地址，使得從發電、輸電、變電、配電、用電和調度等整個過程參與的設備都變成通信網絡的節點，通過網絡節點管理系統，對其進行統一管理，進一步實現智能電網控制自動化。
3.2傳感測量技術 傳感測量技術是智能電網技術在基礎部分，它主要是使用各種傳感器來獲取電網的技術數據并轉換成網絡傳輸數據，通過高通通信網絡，傳輸給電網使用。無線通信技術的發展，無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）被大量部署在用戶家中，與遠端主站設備進行通信，實現電能檢測、用戶用電信息精確實時顯示的功能。
無線傳感器網絡是基于傳感測量技術和無線通信技術的分布式智能化網絡，一般由傳感器和數模轉換模塊組成的傳感單元、嵌入式系統構成的數據處理單元、通信單元和電源部分組成，每個無線傳感節點作為路由通過Zigbee網絡進行通信，以多跳方式接至智能交互終端，而后將數據傳送至集中器，最后通過寬帶接入網絡將數據傳送至遠端主站設備進行相應處理。
電力用戶側的智能電網使用基于微處理器的智能固態表計來完成用戶與電力公司之間的雙向通信，除了記錄用戶每日的電量使用以及電費消費外，還能向用戶顯示電力公司通達的不同時段的用電價格、電費費率以及當前實施的費率政策。用戶可以通過智能表計，根據電力公司制定的費率政策來設定不同時段用電消耗，自動控制用戶的電力使用策略。
通過傳感測量技術，電力公司的系統運行和規劃人員還可以實時獲取電網的功率因數、電能質量、相位關系等電力數據以及設備健康狀態、故障診斷、關鍵元器件溫度等設備數據，進而根據當前電網狀態對電網進行相關配置。
3.3自動化控制技術
自動化控制技術是智能電網進行自我調整的相關技術，以計算機為核心，以傳感測量技術獲取的數據為依據，通過對收集數據的分析和診斷，從確定性和概率性的角度，提供相應的解決方案，然后通過雙向高通的通信網絡，來對電網主要設備或子網發送控制命令，使其根據控制命令進行自行調整。
自動化控制技術在智能電網中應用主要體現在調度自動化控制方面。智能電網的數字化變電站，使用不同以往的對象模型來實現調度自動化，它使用的模型主要包括服務器模型，邏輯設備模型，邏輯節點模型和數據對象模，并通過統一的XML配置語言來定義模型來描述這些數據模型，從而量化地控制數字化變電站，使得操作更加確定化、透明化。XML配置語言采用面向對象自描述的方法，通過定義多個數據類型為DOTypc，DATypc的數據對象并將其組成邏輯節點模型，而多種類型的邏輯節點組成邏輯設備，從而組成裝置模板供調度自動化控制系統調用。調度自動化系統根據裝置模板定義多個裝置實例，通過通信網絡發送至數字化變電站，而數字化變電站根據裝置模板實例中設定的各項參數進行相應調整，從而實現了數字化變電站的自動化控制。
自動化控制技術同時可以對分布式能源資源和需求的相應進行自動調度，對配電網和變電站進行自動化調整，對電網運行和規劃進行進一步優化。
3.4電網信息管理系統
電網信息管理系統是智能電網的核心，它主要包括了電網的數據采集、數據處理分析、集成顯示以及保證信息安全等功能。信息管理系統可以實時對電網數據、分布式電網數據、智能電子設備數據、動態共享的資源數據等進行收集，以動態了解當前電網的運行狀態；信息管理系統收集電網數據后，通過對采集數據的處理和分析，可以獲取對整個電力縱向產業鏈的業務狀態、從國家到地區的電網信息以及橫向電網企業的各方面的信息；信息管理系統通過縱向產業鏈信息和電網信息集成，以及對各級電網企業內部業務的信息集成，通過個性化可視平臺對其進行平面顯示、語音介紹、三維動畫展示；信息管理系統設定各利益主題的保密程度和權限，防護系統安全、防范網絡病毒和惡意攻擊，以保障整個信息系統安全穩定運行。
3.5分布式電源接入技術
分布式電源接入技術是智能電網能夠自我判斷和自我調節，對接入的多種能源提供分布式管理的智能化網絡系統。當分布式電源接入到智能電網中，會對電網配網規劃帶來復雜性和不確定性，增加了區域負荷增長及分布的難度，從而對系統規劃帶來影響，同時分布式電源頻率可能與電網頻率不匹配，接入后可能會引起電網電壓不穩定，打破系統原有供需平衡，而分布式電源接入技術能夠是分布式電源友好地接入智能電網系統中，維持電網原有的供需平衡，提高電網系統運行可靠性。
分布式電源接入技術主要包括儲能技術、微網協調控制技術和虛擬發電廠技術。儲能技術是將接入智能電網的分布式電源提供的電能進行存儲，而后通過將存儲的能量轉換成和智能電網匹配的電能輸入到智能電網中。儲能系統的儲能裝置由儲能元件組成，常見的裝置有蓄電池儲能、超導儲能、超級電容儲能和飛輪儲能等，通過儲能裝置實現對分布式電源提供電能的存儲、釋放以及快速功率交換；能量轉換裝置主要由電力電子器件組成，主要是對儲能系統提供充放電控制、交直流電轉換、功率調節控制以及運行參數檢測監控等功能。
微網協調控制技術主要是解決分布式電源大規模接入智能電網的問題，它將分布式電源、儲能系統的儲能裝置和能量轉換裝置以及終端用戶進行有效整合，形成一個可靈活并網或獨立運行的可控微網，并設定和大電網公共連接點（PCC）的唯一標準，從而實現分布式電源接入電網的可靠性，進一步提高了電力系統運行的靈活性、可控性和經濟性，滿足用戶對電能質量和供電穩定性的要求。
為了有效客戶風能、太陽能等可再生資源發電的間歇性，可以利用分布式能量管理系統的虛擬發電廠（CPP）技術，把某個地區的分布式電源、儲能裝置和負荷組合在一起，虛擬成一個可控的獨立個體，當可再生資源提供電能變化時，可提前向電網提交發電計劃和符合需求，從而使的電網良好地接納對間歇的可再生能源。
小水電發電、風力發電、燃料電池等分布式電源靠近負荷中心，能夠降低用戶對原電網的擴展需求，提高了電網的供電可靠性。分布式電源接入技術允許大量的分布式電源接入到智能電網中，通過高級的自動化系統將它們無縫地集成到電網中協調運行，不僅節省了電網傳輸的投資，還能提高全系統的可靠性和運行效率，為整個電網的運行帶來了巨大效益。
智能電網是電力系統發展的必然方向，更是實現“中國夢”的一項復雜而又艱巨的系統工程。智能電網技術利用各種現代科學技術，利用計算機對電力輸送和分配進行自動化管理，對各種分布式電源提供良好穩定的接入口，智能電網正改變著我們的用電方式，為我們生產生活的穩定安全用電提供了堅實的保障。 來源：論文網
