電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計-智能配電網(wǎng)的綜述(含外文翻譯)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p><b>　　智能配電網(wǎng)的綜述</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 電氣工程及其自動化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　智能配電網(wǎng)的綜述

3、</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　面對目前電力系統(tǒng)已越來越無法滿足社會對電力能源和供電可靠性日益增長的需求的問題，具備著自愈、清潔、經(jīng)濟等優(yōu)點的智能電網(wǎng)成為了今后電網(wǎng)發(fā)展的一個重要趨勢。本文介紹了智能電網(wǎng)的概念、特征和結(jié)構(gòu)，提出了智能電網(wǎng)實現(xiàn)的幾方面關(guān)鍵技術(shù)問題。此外，本文著重的介紹了未來智能配電網(wǎng)的基本構(gòu)圖和框架，一

4、些新概念，如分布式能源、需求響應(yīng)，以簡述的形式被概括出來。配電網(wǎng)作為直接與用戶接觸的部分承擔(dān)起了為社會各部門提供優(yōu)質(zhì)、可靠能源的任務(wù)。它涉及的很多技術(shù)在今天雖然只是構(gòu)想，但隨著人們對智能電網(wǎng)建設(shè)腳步的加快，這些構(gòu)想在不久的將來便能成為現(xiàn)實。</p><p>　　關(guān)鍵詞　智能電網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；特征；結(jié)構(gòu)；清潔能源</p><p>　　The review of smart distributi

5、on gird</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Today , a power system is working harder to meet the society’s growing on power resources and electricity reliability . Therefore , smart gr

6、id , characterized by many advantages such as self-healing , clean and economic , has become an important trend of power development . In this paper , the concept , characteristics and structure smart grid are introduced

7、 and some key technical problems in realization of smart grid are proposed . In addition , this paper introduces the basic composition fram</p><p>　　Keywords　smart grid ; key technical ; characters ; infras

8、tructure ; clean energy；</p><p>　　不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第1章 智能電網(wǎng)

9、的概述1</p><p>　　1.1 智能電網(wǎng)的內(nèi)涵1</p><p>　　1.2 智能電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r1</p><p>　　1.2.1 美國智能電網(wǎng)1</p><p>　　1.2.2 歐洲智能電網(wǎng)2</p><p>　　1.2.3 亞洲智能電網(wǎng)2</p><p>　　1.3 智能電

10、網(wǎng)的驅(qū)動因素3</p><p>　　1.3.1 全球性能源和環(huán)境的挑戰(zhàn)3</p><p>　　1.3.2 電網(wǎng)的安全、高效運行3</p><p>　　1.3.3 需求響應(yīng)雙向服務(wù)4</p><p>　　1.3.4 高性價比的經(jīng)濟效益和社會效益4</p><p>　　第2章 智能電網(wǎng)的主要特征6</p&

11、gt;<p><b>　　2.1 自愈6</b></p><p><b>　　2.2 互動7</b></p><p><b>　　2.3 堅強7</b></p><p>　　2.4 優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)8</p><p>　　2.5 兼容各種發(fā)電和儲能系統(tǒng)10

12、</p><p>　　2.5.1 對比分析10</p><p>　　2.5.2 需求分析11</p><p>　　2.6 本章小結(jié)11</p><p>　　第3章 智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)13</p><p>　　3.1 集成通信13</p><p>　　3.1.1 電力寬頻通信技術(shù)14

13、</p><p>　　3.1.2 無線通信技術(shù)14</p><p>　　3.1.3 其他通信技術(shù)15</p><p>　　3.2 傳感與測量16</p><p>　　3.3 高級電力設(shè)施16</p><p>　　3.3.1 電力電子裝置17</p><p>　　3.3.2 超導(dǎo)裝置1

14、8</p><p>　　3.3.3 分布式發(fā)電及儲能19</p><p>　　3.3.4 高級控制方法20</p><p>　　3.4 本章小結(jié)22</p><p>　　第4章 高級配電體系23</p><p>　　4.1 高級配電自動化23</p><p>　　4.1.1 ADA概述

15、24</p><p>　　4.1.2 ADA功能25</p><p>　　4.1.3 ADA優(yōu)點26</p><p>　　4.2 智能通用變壓器27</p><p>　　4.2.1 IUT的結(jié)構(gòu)與原理27</p><p>　　4.2.2 智能通用變壓器的特點29</p><p>　　

16、4.3 DER運行29</p><p>　　4.3.1 分布式能源及主要特征29</p><p>　　4.3.2 幾種分布式發(fā)電簡介30</p><p><b>　　4.4 微網(wǎng)32</b></p><p>　　4.4.1 微網(wǎng)的發(fā)展32</p><p>　　4.4.2 微網(wǎng)的特點32

17、</p><p>　　4.5 需求響應(yīng)32</p><p>　　4.5.1 基于價格的DR33</p><p>　　4.5.2 基于激勵的DR33</p><p>　　4.6 本章小結(jié)33</p><p><b>　　結(jié)論34</b></p><p><b&

18、gt;　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　附錄37</b></p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p&

19、gt;<p><b>　　智能電網(wǎng)的概述</b></p><p><b>　　智能電網(wǎng)的內(nèi)涵</b></p><p>　　自進入信息時代，全球資源環(huán)境的壓力不斷增大，能源需求不斷增加，電力市場化的進程不斷深入，用戶對電能質(zhì)量和可靠性的要求也在不斷提升。電力行業(yè)面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，建設(shè)更加安全、可靠、環(huán)保的電力系統(tǒng)已經(jīng)成為全球電

20、力行業(yè)的共同目標(biāo)。在這種不斷變化的環(huán)境下，人們幻想著建立一個電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，將能源資源開發(fā)、轉(zhuǎn)換、輸電、配電、供電、售電、服務(wù)以及儲能與能源終端用戶的各種用電設(shè)備和其他設(shè)施，通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)連接在一起，并通過智能化控制使整個系統(tǒng)得以優(yōu)化。這一系統(tǒng)將充分的利用各種廢棄的資源，特別是低碳的天然氣、風(fēng)、光、水、等可再生資源、核能以及各種廢棄的資源，依靠分布式能源系統(tǒng)、能源梯級利用系統(tǒng)、蓄能系統(tǒng)和蓄電交通系統(tǒng)等優(yōu)化組合配置，實現(xiàn)精準(zhǔn)供能、對應(yīng)供

21、能、互助供能和互補供能，將能源利用率和能源供應(yīng)安全提高到一個新的水平，令環(huán)境污染與溫室氣體排放降低到一個可以接受的程度，使用戶成本和投資效益達到一種合理而有用的狀態(tài)。人們普遍的將這樣一種系統(tǒng)稱為智能電網(wǎng)。</p><p>　　智能電網(wǎng)是包括發(fā)、輸、變、配用、調(diào)度和信息等各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象，不斷研發(fā)新型的電網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)，并將其有機結(jié)合，智能電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代和兼容利用，它需要在創(chuàng)建開放的系

22、統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎(chǔ)上，覆蓋包括從需求措施到廣泛分散的分布式發(fā)電再到電力市場的整個電力系統(tǒng)及相關(guān)環(huán)節(jié)，促進電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度融合和統(tǒng)一。電力企業(yè)通過促成技術(shù)與具體業(yè)務(wù)的有效結(jié)合，使智能電網(wǎng)建設(shè)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中切實發(fā)揮作用，最終達到提高運營績效的目的。</p><p><b>　　智能電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r</b></p><p><b>　　美

23、國智能電網(wǎng)</b></p><p>　　美國的智能電網(wǎng)又稱統(tǒng)一智能電網(wǎng)，是指將基于分散的智能電網(wǎng)結(jié)合成全國性的網(wǎng)絡(luò)體系。這個體系主要包括：通過統(tǒng)一智能電網(wǎng)實現(xiàn)美國電力網(wǎng)格的智能化，解決分布式能源體系的需要，以長短途、高低壓的智能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)客戶電源；</p><p>　　在保護環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的前提下，營建新的輸電電網(wǎng)，實現(xiàn)可再生能源的優(yōu)化輸配，提高電網(wǎng)的可靠性和清潔性；這個系統(tǒng)可以

24、平衡跨州用電的需求，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的電力優(yōu)化調(diào)度、監(jiān)測和控制，從而實現(xiàn)美國整體的電力需求管理，實現(xiàn)美國跨區(qū)的可再生能源提供的平衡。這個體系的另一個核心就是解決太陽能、氫能、水電能和車輛電能的存儲，它可以幫助用戶出售多余電力，包括解決電池系統(tǒng)向電網(wǎng)回售富裕電能。實際上，這個體系就是以美國的可再生能源為基礎(chǔ)，實現(xiàn)美國發(fā)電、輸電、配電和用電體系的優(yōu)化管理。</p><p>　　美國發(fā)展智能電網(wǎng)重點在配電和用電上，推動可

25、再生能源發(fā)展，注重商業(yè)模式的創(chuàng)新和用戶服務(wù)的提升。它的四個組成部分分別是：高溫超導(dǎo)電網(wǎng)、電力儲能技術(shù)、可再生能源與分布式系統(tǒng)集成（RDSI）和實現(xiàn)傳輸可靠性及安全控制系統(tǒng)，這個電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的本質(zhì)是開發(fā)并轉(zhuǎn)型進入“下一代”的電網(wǎng)體系，其戰(zhàn)略的核心是先期突破智能電網(wǎng)，之后營建可再生能源和分布式系統(tǒng)集成（RDSI）與電力儲能技術(shù)，最終集成發(fā)展高溫超導(dǎo)電網(wǎng)。</p><p><b>　　歐洲智能電網(wǎng)</b

26、></p><p>　　智能電網(wǎng)最早出現(xiàn)在歐洲，因此歐洲適應(yīng)智能電網(wǎng)的家用電器技術(shù)開發(fā)起步較早，并具有自身特色。與智能電網(wǎng)的運行特點相適應(yīng)，信息交換、需求響應(yīng)、系統(tǒng)管理成為智能化家用電器的新功能。同時，住宅能源管理系統(tǒng)、燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、太陽能光伏發(fā)電裝置、電動汽車等進入家庭，成為智能電網(wǎng)終端。</p><p>　　2002年4月，歐盟委員會提出了“歐洲智能能源”計劃，并在2003~

27、2006年投資2.15億歐元，支持歐盟各國和各地區(qū)開展旨在節(jié)約能源、發(fā)展可再生能源和提高能源使用效率的行動，更好地保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。2005年，根據(jù)可再生能源和分布式發(fā)電的發(fā)展要求，歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)論壇成立。該論壇發(fā)表的報告重點研究了未來電網(wǎng)的發(fā)展前景和需求，提出了智能電網(wǎng)的優(yōu)先研究內(nèi)容和歐洲智能電網(wǎng)的重點領(lǐng)域。在歐盟第五、第六研發(fā)框架計劃的支持下，歐洲未來電網(wǎng)SmartGrids(智能電網(wǎng))技術(shù)平臺在2005年正式啟動，適應(yīng)智

28、能電網(wǎng)的家用電器技術(shù)開發(fā)進程也隨之啟動。</p><p><b>　　亞洲智能電網(wǎng)</b></p><p>　　亞洲國家眾多，國情亦會不同，因此各國對智能電網(wǎng)的要求也不盡相同。以日本和韓國為代表的工業(yè)化國家，需要更精化的電力配置，因此要求智能電網(wǎng)的發(fā)電能力更加精密和細致，而像中國和印度這樣的發(fā)展中國家，需要首次部署智能電網(wǎng)，同時大規(guī)模地升級電網(wǎng)。當(dāng)然，各國對亞洲電網(wǎng)市

29、場是有共識的，那就是為滿足現(xiàn)代社會日益增長的電力需求，亞洲現(xiàn)有電網(wǎng)的效率性、可靠性、安全性以及環(huán)保性仍有待加強。</p><p>　　據(jù)悉，日本、韓國和印度都已開始了智能電網(wǎng)的規(guī)劃。日本方面，據(jù)日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省估計，到2030年，向可再生能源轉(zhuǎn)變所需的電網(wǎng)升級成本大概將會在510億至740億美元之間。其實早在去年，日本電氣事業(yè)聯(lián)合會就公布了日本版“智能電網(wǎng)開發(fā)計劃”，該計劃以2020年應(yīng)用上智能電網(wǎng)為目標(biāo)。日本政府

30、、電力企業(yè)、行業(yè)協(xié)會、科研機構(gòu)和設(shè)備制造企業(yè)，積極發(fā)揮自身特長與專業(yè)特色，踴躍投入到智能電網(wǎng)的研發(fā)中，形成了“官民協(xié)作、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合”的智能電網(wǎng)研發(fā)陣勢。</p><p>　　到2015年，中國和印度將占亞洲智能電網(wǎng)市場的75％。咨詢公司ZPyrme預(yù)測，今年中國將會取代美國，成為智能電網(wǎng)最大的投資國。中國計劃用73.2億美元發(fā)展智能電網(wǎng)，這一數(shù)額實際已超越了美國70.9億美元的撥款。事實上，中國在發(fā)展智能電網(wǎng)方

31、面的研究工作做得比較早，只是沒有正式把智能電網(wǎng)概念提出來。目前，中國已經(jīng)著手建立全國范圍內(nèi)堅強智能電網(wǎng)，實施10年智能電網(wǎng)藍圖計劃，國家電網(wǎng)公司為該項目配發(fā)4萬億元人民幣（5856億美元），資金將被廣泛地投入各個項目，如可再生能源儲存技術(shù)、動力傳輸監(jiān)控系統(tǒng)和智能變電站。同時亦將資助其他技術(shù)，如電動汽車充電、自動化配電、智能電表和用電量信息系統(tǒng)。預(yù)計該項目2020年會基本建成，屆時在保證電力供應(yīng)和促進能源節(jié)約的情況下，電力傳輸將引領(lǐng)中國跨

32、入數(shù)字時代。</p><p><b>　　智能電網(wǎng)的驅(qū)動因素</b></p><p>　　全球性能源和環(huán)境的挑戰(zhàn)</p><p>　　能耗和CO2排放導(dǎo)致全球氣候變暖已是一個不爭的事實?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》提出的最終目標(biāo)是：“將大氣中溫室氣體的濃度，穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險的人為干擾的水平上”。1)等效C02的排放，主要來自發(fā)電廠、交通

33、、工業(yè)、商業(yè)和住戶。其中發(fā)電廠和交通的等效CO2排放所占比例最大，且因國情而異，如美國發(fā)電廠和交通的等效CO2排放所占比例均為33％。這也是風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉春筒迦胧诫妱悠嚨靡灾匾暟l(fā)展的一個重要原因。2)能源方面,根據(jù)預(yù)測2050年全球能源消耗將翻3倍，這除了導(dǎo)致發(fā)電燃料價格的上漲外還將迫使電價上揚。因此，各國更加重視、直至立法來推動各種可再生能源的發(fā)展?？梢?，全球性環(huán)境和能源的挑戰(zhàn)，推動了智能電網(wǎng)的研發(fā)，以解決含可再生

34、能源在內(nèi)的各種類型分布式發(fā)電以及插入式電動汽車進入電網(wǎng)和市場后所引發(fā)的各種問題。</p><p>　　電網(wǎng)的安全、高效運行</p><p>　　當(dāng)代電網(wǎng)的安全控制中，緊急狀態(tài)下的緊急控制主要由“離線整定、實時動作”的繼電保護和(或)穩(wěn)定補救裝置來實現(xiàn)。這些自動裝置除了不具備事態(tài)發(fā)展的評估能力外，當(dāng)離線模擬和在線實際出入較大時，還可能發(fā)生諸如保護動作過慢導(dǎo)致震蕩，或發(fā)生不必要的解列等問題。因

35、此，必須通過加強正常狀態(tài)下動態(tài)安全評估的預(yù)防性控制，及時予以修正。</p><p>　　突出自愈功能的智能電網(wǎng)，能夠采用在線的快速仿真、評估事態(tài)發(fā)展、決定是否隔離、如何分區(qū)等。自愈功能除了能制止或縮小事態(tài)的擴大外，并能夠在故障區(qū)內(nèi)，通過分布能源提供的輔助服務(wù)，至少保證用戶的基本用電。</p><p>　　智能電網(wǎng)除通過優(yōu)化運行和資產(chǎn)管理、提高設(shè)備使用率、降低運行成本外，主要是推廣位置處于負

36、荷點、高效環(huán)保的可再生分布能源，支持諸如插入式電動汽車的儲能應(yīng)用。此外，還采用高性價比的新技術(shù)，如高溫超導(dǎo)、儲能、和電力電子技術(shù)等，對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行改造或適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展。</p><p><b>　　需求響應(yīng)雙向服務(wù)</b></p><p>　　傳統(tǒng)電網(wǎng)、特別是電力壟斷經(jīng)營時期的發(fā)、輸、配、用電，是從上而下的單向供需關(guān)系。那些由用戶控制啟停的自備電廠或量大面廣的可再生能

37、源發(fā)電的電源，都被視為是虛擬負荷，即使接入配電系統(tǒng)，也不參與自動發(fā)電控制，甚至在配電網(wǎng)側(cè)安裝逆功率繼電器，正常時不向電網(wǎng)注入功率。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，這些分布式發(fā)電直接或間接納入需求側(cè)管理，在開源節(jié)流、改善負荷曲線方面發(fā)揮了積極作用，但單向的供需關(guān)系基本未變。</p><p>　　對電網(wǎng)而言，分布式發(fā)電的啟?？梢钥闯墒翘摂M負荷的減少和增加。同樣，負荷的減少和增加也可等效于虛擬發(fā)電的增減。隨著電力市場的深入發(fā)展，負荷相

38、當(dāng)于是潛在功率產(chǎn)品的價值正日益凸現(xiàn)。智能電網(wǎng)下需求側(cè)管理將向需求側(cè)競價發(fā)展，單向的供需關(guān)系將形成雙向的供需互動。</p><p>　　實際上，需求側(cè)競價(DSB)是需求側(cè)管理的一種實施機制，它使用戶能夠通過改變自己的用電方式主動參與市場競爭，獲得相應(yīng)的經(jīng)濟利益，而不象以前那樣被動地執(zhí)行所定的電價。也可以說，需求側(cè)管理（DSM）是長期改變負荷特性的行為和機制，大多是政府驅(qū)動。而DSB是基于市場的短期負荷響應(yīng)行為和市

39、場機制，主要由市場驅(qū)動。參與需求改變量的競爭，既可以競價增負荷，也可以競價減負荷。但為了實現(xiàn)DSB產(chǎn)品的規(guī)模效應(yīng)，一般只有兆瓦級以上的大用戶、或是多個同行企業(yè)通過集總代理才直接參與需求競價，小用戶則是通過其供電商作為代理間接參與需求競爭。</p><p>　　高性價比的經(jīng)濟效益和社會效益</p><p>　　推動智能電網(wǎng)研發(fā)實施的又一個重要因素，是投入產(chǎn)出的高性價比，這也是智能電網(wǎng)所追求的

40、一個主要目標(biāo)。智能電網(wǎng)的幾乎每個環(huán)節(jié)都具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　據(jù)美國電科院EPRI估計，美國未來20年需投資1 650億美元的智能電網(wǎng)，實現(xiàn)后的綜合效益可達6 280～8 020億美元。奧巴馬的顧問在一份科技投資對就業(yè)影響的報告中分析，投資100億美元建設(shè)智能電網(wǎng)，可創(chuàng)造23．9萬個就業(yè)崗位。</p><p>　　可再生能源發(fā)電方面,美國加州2020年要求可再生

41、能源比例達33％為例，將減少11％的碳排放。</p><p>　　輸電方面,美國計劃使用超導(dǎo)輸電技術(shù)，跨越4個時區(qū)傳送電力。第一條高溫超導(dǎo)電纜，已于2008年4月投入運行。與同樣直徑的銅導(dǎo)線相比，其輸電能力提高150倍。</p><p>　　配電方面,美國和墨西哥的電力公司和終端用戶，每年將安裝100多萬臺配電變壓器，如采用高效非晶質(zhì)鐵芯技術(shù)，每年可節(jié)約7．5億kW·h，相當(dāng)于減

42、少46.5萬t的C02排放或?qū)?萬輛汽車從公路上移去。</p><p>　　智能電網(wǎng)的主要特征 </p><p>　　智能電網(wǎng)的主要特征分為五類：自愈、互動、堅強、優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)、兼容各種發(fā)電儲能系統(tǒng)。下面將分別介紹：</p><p><b>　　自愈</b></p><p>　　對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行連續(xù)的在線自我評估，

43、并采取預(yù)防性的控制手段，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；故障發(fā)生時，在沒有或少量人工干預(yù)下能夠快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。美國正在研發(fā)的智能電網(wǎng)可以實時監(jiān)控電網(wǎng)的運行情況，在故障發(fā)生之前消滅可疑隱患。就算事故不可避免，智能電網(wǎng)也能隔離故障線路，阻止事故擴散。</p><p>　　實時管理一個現(xiàn)代電網(wǎng)，需要使用更多的自動檢測裝備，調(diào)度員、計算機系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集傳感器之間的互相配合也必須更

44、加默契。此外，每家發(fā)電廠和變電站的每一個重要部件都必須配備數(shù)據(jù)傳感器。電網(wǎng)的安全運轉(zhuǎn)還依賴于各個節(jié)點之間的多路、大容量雙向通信信道（這在今天無法實現(xiàn)），調(diào)控中心也必須配備性能強大的計算機設(shè)備。整個電網(wǎng)的各個節(jié)點還必須安裝智能處理器，他們能在發(fā)現(xiàn)停電事故苗頭時，對輸電線進行自動重新配置。</p><p>　　能夠快速恢復(fù)的電網(wǎng)能夠幫助設(shè)計師實現(xiàn)三大目標(biāo)：</p><p>　　1）實時監(jiān)測和快

45、速反應(yīng):一系列傳感器將監(jiān)測電壓、電流等電氣參數(shù)和重要部件的運行狀況，這些監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠讓系統(tǒng)不斷進行自我調(diào)節(jié)，達到最佳的運行狀態(tài)。</p><p>　　2）預(yù)測:該系統(tǒng)必須不斷尋找可能引起較大事故的隱患，比如變壓器的過熱等。計算機將評估這些隱患可能帶來的后果，確定若干種補救辦法，并模擬每種方案的實施效果，將最有效的解決方案提供給調(diào)度人員。調(diào)度員則控制電網(wǎng)中的許多自動控制裝置，迅速采取相應(yīng)的措施。電力行業(yè)把這種能力稱

46、為快速超前模擬。</p><p>　　3）隔離:一旦故障發(fā)生，整個電網(wǎng)就將分割成若干孤立的“島嶼”，每一部分都必須獨立的運行。每座孤島都必須盡最大努力，重新調(diào)整發(fā)電廠的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，重新規(guī)劃電力運輸線路。盡管這種調(diào)整可能導(dǎo)致電壓波動，甚至導(dǎo)致小范圍的電力中斷，但是卻能夠避免事故向外擴散的多米諾骨牌效應(yīng)，防止發(fā)生大面積停電事故。檢修人員修復(fù)故障線路之后，調(diào)度人員就可以將每座孤島重新平穩(wěn)的連入整個電網(wǎng)中。</p&g

47、t;<p>　　要把現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施改造為能夠自動恢復(fù)的智能電網(wǎng)，技術(shù)人員必須能夠綜合應(yīng)用各種技術(shù)。先要在每個開關(guān)、斷路器、變壓器和匯流條（在發(fā)電機中將電流傳輸出來的巨型導(dǎo)體）上安裝一個巨型處理器，還要給每條輸電線路配備一個能夠與其他處理器通信聯(lián)系的處理器。所有的處理器都能通過內(nèi)置的傳感器，監(jiān)測各自“轄區(qū)”的運轉(zhuǎn)情況。</p><p><b>　　互動</b></p&g

48、t;<p><b>　　對比分析</b></p><p><b>　　1.目前電網(wǎng)。</b></p><p>　　在當(dāng)今的電網(wǎng)環(huán)境中，大部分的用戶是受端，只處于電力支配地位。購電價格是數(shù)月甚至數(shù)年前就訂好的。然后發(fā)電的成本卻在不斷地變化，有時甚至在按小時變化。如今已經(jīng)出現(xiàn)了新的機會，能夠給用戶提供更好的信息告訴他們實際的電價。用戶也

49、可以通過電力價格激勵政策來調(diào)整他們的用電行為。</p><p>　　這些新出現(xiàn)的機會主要屬于新的商業(yè)政策和領(lǐng)域，如需求響應(yīng)。需求響應(yīng)的一個例子就是分時電價或者實時電價。另外一個例子就是，在電力供應(yīng)緊張的時候電力企業(yè)通過給用戶優(yōu)惠政策來促使他們減小或停止電力使用。</p><p>　　另外一個機會是分布式能源的使用。這相當(dāng)于使用用戶側(cè)的發(fā)電系統(tǒng)，這類系統(tǒng)能夠在用戶選擇的時間段運行，作為從電網(wǎng)

50、購電的另一種選擇。這同時也涉及新出現(xiàn)的儲能技術(shù)。一般意義上講，分布式能源作為一種技術(shù)，由用戶來操控并參與電網(wǎng)的需求響應(yīng)計劃。</p><p>　　到目前為止，需求響應(yīng)和分布式能源的示范工程已經(jīng)表明他們對可靠性、經(jīng)濟穩(wěn)定等具有明顯的效益。</p><p><b>　　2.未來電網(wǎng)。</b></p><p>　　未來在能源用戶和電網(wǎng)之間將會出現(xiàn)可靠

51、的廣泛聯(lián)系。建立這種聯(lián)系將使用戶了解能耗使用情況并做出選擇，從而有利于自身和電力企業(yè)。 隨著技術(shù)的提高和政策的實施，主動參與電網(wǎng)的人數(shù)越來越多，費用也將會下降。DR和DER項目以及基于市場的電力供給將對用戶具有更大的吸引力。</p><p>　　實現(xiàn)用戶參與意味著這個過程簡單支持并且利于理解。對這個過程必不可少的是提供一個用戶接口來支持用戶的行動。這個接口可以是多種形式的，這依賴于用戶的需要和想法。他們可以是一些

52、簡單的警告燈或指示燈，也可以是具體的計由算機控制的顯示器來顯示能耗和價格信息。今天的通信和電子技術(shù)已經(jīng)完全能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。</p><p>　　為了經(jīng)濟刺激計劃，用戶會采用新出現(xiàn)的智能設(shè)備。這樣的智能設(shè)備能夠監(jiān)視電力參數(shù)，比如電壓和頻率，并能自動打開或關(guān)閉以支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運行。有些設(shè)備還將根據(jù)價格信息做出相應(yīng)調(diào)整。</p><p><b>　　堅強</b></p

53、><p>　　從一開始就關(guān)注安全問題對智能電網(wǎng)來說是非常關(guān)鍵的。對智能電網(wǎng)中的每一個元素都應(yīng)該有安全性的考慮，在整個系統(tǒng)中應(yīng)確保一定的集成和平衡。對基礎(chǔ)設(shè)施的威脅通常包括兩類：物理攻擊（爆炸、武器）和信息攻擊（計算機）。不管威脅的類型如何，智能電網(wǎng)的設(shè)計者必須設(shè)計一個周密的、專注的能同時對所有攻擊反應(yīng)的系統(tǒng)。</p><p>　　對電網(wǎng)的物理攻擊和信息攻擊近幾年一直在不斷增加。計算機安全事件這

54、幾年正在以驚人的速度增加。不管發(fā)生的是物理攻擊還是信息攻擊，智能電網(wǎng)必須抵御兩種不同攻擊的戰(zhàn)略。</p><p><b>　　1.目前電網(wǎng)</b></p><p>　　通過利用那些容易得到的電力系統(tǒng)開放信息，今天的電網(wǎng)很容易受到攻擊。在電力系統(tǒng)工業(yè)中，工業(yè)發(fā)表物、地圖和材料等都可以在因特網(wǎng)上找到，這些資料足夠讓人明確最重要的負荷輸電線和最重要的變電站。電網(wǎng)受到的安全威

55、脅在不停的增加。通過利用現(xiàn)有的安全技術(shù)，比如加密和廣泛的例行安全程序可以有助于電網(wǎng)的安全。然而，現(xiàn)在電網(wǎng)中使用的許多控制設(shè)備沒有需要的帶寬和處理能力。</p><p><b>　　2.未來電網(wǎng)</b></p><p>　　考慮人為的威脅時，應(yīng)不僅僅考慮一個單一的威脅，而是應(yīng)該考慮多處的人為威脅。部分系統(tǒng)需要更多的減小風(fēng)險的能力。</p><p>

56、;　　智能電網(wǎng)中，實現(xiàn)低成本的選擇來增強安全性將會對系統(tǒng)的可靠和自愈具有正面的影響。比如，需要的用于計算模擬的數(shù)據(jù)能夠為運行者提供預(yù)測破壞的信息，這些數(shù)據(jù)同時也能夠用于明確和減輕對電網(wǎng)的攻擊。</p><p><b>　　優(yōu)質(zhì)的電能供應(yīng)</b></p><p>　　電能質(zhì)量或者干凈電力受到重視，是因為數(shù)字設(shè)備的重要性已經(jīng)在今天的許多工業(yè)中體現(xiàn)出來。如果嚴(yán)重的電能質(zhì)量（

57、Power Quality，PQ）問題影響數(shù)字環(huán)境，那么幾乎沒有一個商業(yè)或者工業(yè)公司的產(chǎn)品率不會受到影響。</p><p>　　智能電網(wǎng)能夠根據(jù)不同的電力價格提供不同等級的電能，還能夠減小由于輸配電元件引起的電能質(zhì)量問題。它的高級控制方法將監(jiān)測必要的組件，實現(xiàn)電能質(zhì)量問題的快速診斷和周密解決方案。此外，電網(wǎng)設(shè)計還會考慮減小由于閃電、開關(guān)浪涌、線路故障和諧波源等問題引起的電能質(zhì)量擾動。它的高級組件將應(yīng)用最新的超導(dǎo)、

58、材料、儲能、電力電子等方面的研究成果來提高電能質(zhì)量。</p><p>　　最后，智能電網(wǎng)有助于減輕用戶側(cè)的電子負荷對電力系統(tǒng)的影響。部分影響可能通過監(jiān)測和使用標(biāo)準(zhǔn)來限制帶諧波源的用戶負荷接入電網(wǎng)。除此之外，電網(wǎng)可以使用合適的濾波器阻止諧波源倒灌入電網(wǎng)。</p><p><b>　　對比分析</b></p><p><b>　　1.目前

59、電網(wǎng)</b></p><p>　　電能質(zhì)量對于工業(yè)和制造廠是一個較大的問題。對于日益復(fù)雜的計算機控制的生產(chǎn)線加工廠，極小的電能擾動可能帶來極大的破壞力。</p><p>　　靈敏性負荷的數(shù)量在不斷增加，而誰能為減小PQ問題的費用買單？電力企業(yè)還是用戶？提供優(yōu)異電能質(zhì)量的費率結(jié)構(gòu)還沒有廣泛的采用。各電力相關(guān)機構(gòu)也沒有把這個爭論作為重點來考慮。</p><p&g

60、t;<b>　　2.未來電網(wǎng)</b></p><p>　　智能電網(wǎng)中高級技術(shù)的部署將同時減小電力輸送系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題和保護終端用戶的敏感電力設(shè)備。</p><p>　　智能電網(wǎng)具有多種技術(shù)和設(shè)備能夠適用于每一層次的電力生產(chǎn)和輸送上。所有這些都將致力于將干凈可靠的電力送給用戶，這些因素包括：</p><p><b>　　1）電能質(zhì)量

61、表計；</b></p><p>　　2）系統(tǒng)廣域電能質(zhì)量監(jiān)測；</p><p>　　3）友好型設(shè)備控制高負荷組件，比如壓縮器和加熱元件；</p><p>　　4）優(yōu)質(zhì)電力項目包括辦公園區(qū)和鄰區(qū)的優(yōu)質(zhì)電力使用；</p><p>　　5）各種儲能設(shè)備，比如超導(dǎo)磁儲能和高級電池，用來改進電能質(zhì)量和穩(wěn)定性或者為設(shè)備提供超潔凈電力；<

62、/p><p>　　6）多種電力電子設(shè)備能快速校正波形畸變；</p><p>　　7）監(jiān)測電子系統(tǒng)健康狀態(tài)，明確和校正即將發(fā)生的產(chǎn)生電能質(zhì)量問題的故障；</p><p>　　8）新的分布式電源（比如燃料電池、微型燃氣輪機）為敏感負荷提供潔凈電力。</p><p>　　未來，智能電網(wǎng)將根據(jù)用戶需要的電能質(zhì)量的等級來收費。用戶需要的電能質(zhì)量等級是不同的

63、，這和他們的設(shè)備的復(fù)雜性或運行的危險程度有關(guān)。因此，定制的優(yōu)質(zhì)電力應(yīng)該繼續(xù)發(fā)展以滿足不同的工業(yè)需求。</p><p>　　對于電能質(zhì)量問題的具體解決辦法</p><p>　　不同電能質(zhì)量都有各自的解決方案，所有這些解決方法可以通過智能電網(wǎng)的高級技術(shù)來實現(xiàn)。智能電網(wǎng)使電能質(zhì)量滿足用戶的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，就像工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義的一樣。用戶和服務(wù)商都需要一個相互可以接受的標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)展他們各自的設(shè)計。</p

64、><p><b>　　1.電壓跌落</b></p><p>　　限流設(shè)備能減小電力系統(tǒng)故障導(dǎo)致的電壓跌落的影響。最直接處理電壓跌落的方法是在負荷側(cè)提供足夠的緩沖。對那些利用智能電網(wǎng)的分布式能源、本地電源的用戶可以提供許多方法，如儲能設(shè)備、微汽輪機和微網(wǎng)等。</p><p><b>　　2.諧波</b></p>&

65、lt;p>　　高級濾波器能有效地消除諧波扭曲。串聯(lián)濾波器對諧波限流有高阻抗特性。因此能阻止它們流向負荷，反之，亦然。</p><p><b>　　3.電刺</b></p><p>　　電力公司以及各種設(shè)備廠商等應(yīng)采用多種系統(tǒng)設(shè)計戰(zhàn)略來減小毛刺，如適當(dāng)?shù)牡鼐€和屏蔽；結(jié)合避雷針的使用，可以減小閃電引起的毛刺；現(xiàn)在電網(wǎng)的開關(guān)控制技術(shù)可以減小開關(guān)毛刺（如電容切換）；電網(wǎng)

66、的高級維護技術(shù)可以事先阻止故障的發(fā)生，可以減小電力系統(tǒng)故障相關(guān)的毛刺。</p><p><b>　　4.電壓不平衡</b></p><p>　　智能電網(wǎng)中，可以快速發(fā)現(xiàn)電壓不平衡，可以通過現(xiàn)代的通信表計將不平衡狀況報告給電力公司。電壓不平衡可能導(dǎo)致電動機和變壓器因長期過熱而過早損壞，也可能導(dǎo)致電子設(shè)備故障。電力公司在發(fā)現(xiàn)電壓不平衡時應(yīng)及時進行校正</p>

67、<p>　　兼容各種發(fā)電和儲能系統(tǒng)</p><p>　　智能電網(wǎng)必須不僅兼容大的、集中的電廠，還應(yīng)該兼容不斷增加的分布式能源（DER）。分布式能源將是多樣的和廣泛分布的，包括可再生能源、分布式電源和儲能。</p><p><b>　　對比分析</b></p><p><b>　　1.目前電網(wǎng)</b></p

68、><p>　　目前在電網(wǎng)中存在的分布式能源尤其是可再生能源的數(shù)量，與期望的數(shù)量相比還有很大的差距。目前美國的大部分電力是來自集中的發(fā)電廠，然而，連網(wǎng)的分布式電源卻非常少，大約有30GW，只占總量（953GW）的3%。</p><p><b>　　2.未來電網(wǎng)</b></p><p>　　未來電網(wǎng)提供了增加DER的多條路徑，這和技術(shù)、市場的進化有關(guān)。

69、智能電網(wǎng)應(yīng)該準(zhǔn)備有5種可能的方案，具體方案如下：</p><p>　　1）DER將會急劇的增加。智能電網(wǎng)必須期望和促使新能源的大量增長。</p><p>　　2）DER將廣泛分布。分布式能源將沿著整個價值鏈部署。電力公司會安裝分布式能源，電力市場也會支持它，各種用戶包括商業(yè)、工業(yè)和居民用戶也會應(yīng)用它。目標(biāo)是使分布式能源像計算機和手機一樣到處存在。</p><p>　

70、　3）DER是和電網(wǎng)互連的。獨立式的發(fā)電將繼續(xù)具有普遍性，但是未來，更多的DER將在不同點接入電網(wǎng)——在輸電端、配電端，AC和DC網(wǎng)絡(luò)、微網(wǎng)中。</p><p>　　4）DER將被聚合。電力源和相應(yīng)的用戶將被聚集一起。比如，風(fēng)能和太陽能被聚集一起成為能量發(fā)電場。</p><p>　　5）DER是多樣化的。DER不會是一種規(guī)?；蛘哳愋偷碾娫?，相反，它包含多種類型，從已經(jīng)可用的到那些還沒有發(fā)明

71、或者還沒有流行的。</p><p>　　分布式能源的多樣化包括容量相對較小的資源，如光電、風(fēng)能、燃料電池、即插即用混合電動車和儲能設(shè)備的等。這些設(shè)備一般接入低壓電網(wǎng)線路或者通過DC微網(wǎng)接入。</p><p><b>　　需求分析</b></p><p>　　兼容一系列的發(fā)電選擇需要許多新的或者提升的電網(wǎng)功能。以下討論發(fā)電選擇備用的重要性和為了實

72、現(xiàn)這個選擇所需要的最重要的功能。</p><p>　　1.電源選擇備用的重要性</p><p>　　目前，電網(wǎng)應(yīng)從過分依賴大的、集中的電廠的狀態(tài)中轉(zhuǎn)移出來是非常關(guān)鍵的。電力系統(tǒng)必須兼容一系列的選項，合在一起成為分布式能源DER，這主要的選項包括：</p><p>　　1）分布式發(fā)電（DG）——小型，廣泛分布的電廠；</p><p>　　2）可

73、再生能源——風(fēng)能、太陽能、生物能發(fā)電等；</p><p>　　3）儲能——實質(zhì)上就是大電池或者電容等；</p><p>　　4）需求響應(yīng)/DR——通過高峰時的需求響應(yīng)來減低需求。</p><p>　　可再生能源比如風(fēng)能、太陽能等可以是分布式的，也可以是集中式的，個人的、獨立的風(fēng)輪機或者集中的風(fēng)力發(fā)電場。</p><p><b>　　

74、2.必要的功能</b></p><p>　　1）實時電價。當(dāng)汽油價格上漲時，用戶可以在加油站外清楚地看到價格提示，他們每月收到一張賬單，告知一個月的總費用，上面沒有區(qū)分電力在高峰和低谷時的用電情況。如果用戶不能得到實時電價信息，他們是不會去追求DER的。</p><p>　　2）智能傳感和控制。將DER集成于系統(tǒng)中，需要在智能傳感器、繼電保護和控制設(shè)備等方面的進一步研究以及商業(yè)

75、化。低價格的傳感器和控制器可以減少DER的安裝費用，確?；ミB的DER單元的穩(wěn)定運作。這些設(shè)備需要更多的自治性運作。</p><p>　　3）通信基礎(chǔ)設(shè)施。需要一個標(biāo)準(zhǔn)的、普遍的、集成通信平臺，用于所有的電力系統(tǒng)組件之間的相互通信。智能傳感器和控制器必須相互通信，但是今天的電網(wǎng)缺少通信的集成和標(biāo)準(zhǔn)化。在大部分案例里，通信沒有延伸到用戶側(cè)。</p><p>　　4）用于運作和規(guī)劃的控制和工具。

76、智能電網(wǎng)會協(xié)調(diào)各種小的、分散的和間隙式的電源。但是目前的電網(wǎng)運作模型不能可靠地操作這些新的配置。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了智能電網(wǎng)的主要特征，概括起來即自愈、互動、堅強、優(yōu)質(zhì)、兼容。這些既是其特點，也是其優(yōu)點，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比智能電網(wǎng)在所有方面都得到了前所未有的功能和性能上的提升，這是人們對其向往并投身其建設(shè)的目的

77、和最終追求。本文在介紹其特點的過程中運用了對比分析的方法，指出了目前電網(wǎng)的技術(shù)狀況和缺點，展望分析未來智能電網(wǎng)的發(fā)展將如何彌補這些缺點及其在發(fā)展中的技術(shù)需求與發(fā)展方向，同時為后文介紹智能電網(wǎng)所需具體技術(shù)要求和智能配電體系的組成等做好鋪墊。</p><p>　　智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)</p><p><b>　　集成通信</b></p><p>　

78、　在智能電網(wǎng)提出的五個關(guān)鍵技術(shù)中，集成通信技術(shù)是最基礎(chǔ)的，也是整個智能電網(wǎng)所必需的。智能電網(wǎng)依賴于采集的數(shù)據(jù)、保護和控制，因此，沒有集成通信就沒有智能電網(wǎng)。集成通信必須優(yōu)先考慮，因為這是建立智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。</p><p>　　首先，必須明確對每個集成通信所需要的技術(shù)指標(biāo)（比如帶寬、余、可靠性等），各種不同的應(yīng)用有不同的需求，這必須首先全面地進行定義。</p><p>　　其次，標(biāo)準(zhǔn)需要加

79、速發(fā)展。雖然通信技術(shù)在快速發(fā)展，但是如果不加速建立標(biāo)準(zhǔn)，那么將會極大地耽誤通信技術(shù)的大面積實施。</p><p>　　配電自動化也在一定程度上發(fā)展起來了，低速的SCADA系統(tǒng)以及EMS的應(yīng)用已經(jīng)成功集成了區(qū)域輸電組織、發(fā)電廠等部分，但是這些應(yīng)用還是缺少全面的系統(tǒng)集成，高速的通信體系才是智能電網(wǎng)所需要的。</p><p>　　電力載波技術(shù)已經(jīng)使用很多年了，最近，電力寬頻通信技術(shù)發(fā)展起來并成功

80、地得到應(yīng)用。同時，無線技術(shù)也被應(yīng)用到不同領(lǐng)域。但是這些技術(shù)還沒有融入到電網(wǎng)通信體系中，也沒有在用戶側(cè)得到充分地應(yīng)用，未來，集成通信與電網(wǎng)的融合構(gòu)想如下圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 未來電網(wǎng)中集成通信的應(yīng)用</p><p>　　下面列出了目前已經(jīng)成熟的或者在研究的各種通信技術(shù)。</p><p><b>　　電力寬頻通信技術(shù)</b>

81、</p><p>　　以前，電力寬頻通信技術(shù)聚焦于因特網(wǎng)訪問、語音服務(wù)等，如今BPL正在加速部署以滿足分布式能源、高級計量、需求響應(yīng)以及用戶側(cè)應(yīng)用的需要，還為配電自動化、視頻監(jiān)視（主要為安全考慮）應(yīng)用以及其他高速數(shù)據(jù)通信需求等方面服務(wù)。電力寬頻通信技術(shù)如下表3-1所示：</p><p>　　表3-1 電力寬頻通信技術(shù)</p><p><b>　　無線通信技

82、術(shù)</b></p><p>　　很多希望作為智能電網(wǎng)通信體系的候選無線通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，但到現(xiàn)在為止，很少有技術(shù)進入市場能服務(wù)于系統(tǒng)或者用戶側(cè)。無線通信技術(shù)如下表3-2所示：</p><p>　　表3-2 無線通信技術(shù)</p><p><b>　?。ɡm(xù)表3-2）</b></p><p><b>

83、　　其他通信技術(shù)</b></p><p>　　表3-3列出了其他可用的通信技術(shù)，可能在某種方面支撐智能電網(wǎng)。</p><p>　　表3-3 其他支撐智能電網(wǎng)通信技術(shù)</p><p><b>　　傳感與測量</b></p><p>　　對電力公司而言，實時監(jiān)視系統(tǒng)能提供及時的信息，包括變電站設(shè)備及一些輸電線狀態(tài)

84、信息。</p><p>　　研究發(fā)現(xiàn)，對大部分設(shè)備實現(xiàn)狀態(tài)檢測，所使用的傳感器必須滿足一定的條件：</p><p>　　1.傳感器的價格應(yīng)該比較便宜，包括安裝和維護；</p><p>　　2.傳感器檢查應(yīng)容易實現(xiàn)，需要特別注意難以接近的部位，如帶電導(dǎo)體或者封閉式電纜等；</p><p>　　3.傳感器尺寸必須足夠小并且能有效地防止被破壞；&l

85、t;/p><p>　　4.傳感器不能造成電磁兼容的影響。</p><p>　　下表描述了一些高級的電力監(jiān)視系統(tǒng)，部分已經(jīng)商業(yè)化，部分目前正在研究中。</p><p>　　表3-3 高級電力監(jiān)視系統(tǒng)</p><p><b>　　高級電力設(shè)施</b></p><p>　　高級電力設(shè)施在電網(wǎng)中起著非常重要的

86、作用，下一代電力設(shè)備應(yīng)用最新的研究成果如超導(dǎo)、儲能、電力電子和微電子等技術(shù)，這將實現(xiàn)更高的輸電容量、更優(yōu)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量、增強的電力效率和實時的系統(tǒng)診斷。</p><p>　　高級電力設(shè)施在電網(wǎng)中發(fā)揮著積極的作用。他們既可以單獨運作，也可以連接到一起組成復(fù)雜系統(tǒng)，如微電網(wǎng)。這些器件都是基于基礎(chǔ)學(xué)科上的研發(fā)成果，包括在電力電子學(xué)、超導(dǎo)電性、材料、化學(xué)和微電子學(xué)等方面的研究。</p><p&

87、gt;<b>　　電力電子裝置</b></p><p>　　高級電力設(shè)施都是基于電力電子學(xué)技術(shù)的，柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS，包含UPFC、DVAR、SVC等）就是很好的例子。柔性交流輸電系統(tǒng)已經(jīng)在一系列的輸配電應(yīng)用中證明了價值，例如：</p><p>　　1.在不同負載條件下的電壓控制；</p><p><b>　　2.電能質(zhì)量提

88、高；</b></p><p><b>　　3.無功平衡；</b></p><p>　　4.遠距離電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性問題。</p><p>　　所有的先進器件都已經(jīng)提高或者正在研發(fā)中。下表3-4顯示的是一些電力電子裝置，對智能電網(wǎng)的實現(xiàn)起著關(guān)鍵的作用。</p><p>　　表3-4 電力電子裝置實例</p&

89、gt;<p><b>　?。ɡm(xù)表3-2）</b></p><p><b>　　超導(dǎo)裝置</b></p><p>　　高溫超導(dǎo)在商業(yè)化前的示范性功能驗證已經(jīng)在幾個項目中實施，新的項目也在開發(fā)中。正在研究和開發(fā)的先進超導(dǎo)材料和器件如下表3-5所示。</p><p>　　表3-5 先進超導(dǎo)材料和器件</p&

90、gt;<p><b>　　分布式發(fā)電及儲能</b></p><p>　　分布式能源是小容量的發(fā)電和電能存儲技術(shù)，特別是指容量在3~10 000kW，接近于負荷區(qū)域（如居民小區(qū)和商業(yè)中心）指代一個相對于傳統(tǒng)電源而言可選擇的或者提高質(zhì)量的電源。分布式能源扮演著重要的角色。分布式電源需要一個與電網(wǎng)相匹配的電力電子接口，此外還需要新的電網(wǎng)本地控制與保護策略來支撐。分布式能源中重要的能源

91、轉(zhuǎn)換技術(shù)需要進一步研究，以降低損耗和改善性能。最后，各種關(guān)鍵技術(shù)的改進使得能夠遠程管理各種各樣的分布式能源裝置，就像管理一個集中系統(tǒng)一樣。</p><p>　　1. 分布式發(fā)電裝置</p><p>　　隨著化學(xué)、材料和電力電子技術(shù)的改進，這些新的高級電力設(shè)施都處在不同的發(fā)展階段。在社會和業(yè)界的大力支持下，它們將會在大量項目中以有吸引力的價格提供產(chǎn)品。分布式電源技術(shù)的總結(jié)概述于下表3-6。&

92、lt;/p><p>　　表3-6 分布式電源技術(shù)概述</p><p>　　以前，很多成熟的分布式發(fā)電裝置包含了往復(fù)式柴油發(fā)動機和往復(fù)式天然氣發(fā)動機。這些都應(yīng)用于發(fā)電裝置、機械驅(qū)動和艦艇驅(qū)動等。當(dāng)需求不斷提出，環(huán)境責(zé)任不斷加大和新的電力新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)時，這些就不能再稱作是高級電力設(shè)施了。</p><p>　　2. 分布式儲能設(shè)備</p><p>　

93、　能源存儲系統(tǒng)采化學(xué)方式，諸如釩電池（VRB）或者鈉硫電池（NaS），以提供長壽命電源系統(tǒng)，改善負荷因素提高電能質(zhì)量，同時提供電壓、暫態(tài)穩(wěn)定性和頻率的調(diào)節(jié)功能。另外，高級、低損耗、高能量密度調(diào)速輪能量存儲系統(tǒng)有15~60min存儲量，在電力中斷時來給消費者提供電力。下表3-6描述了一些分布式儲能設(shè)備。</p><p>　　表3-6 分布式電源技術(shù)概述</p><p><b>　　

94、高級控制方法</b></p><p>　　高級控制方發(fā)是用來分析、診斷、預(yù)測智能電網(wǎng)狀況的裝置和算法，并采取合適正確的動作去排除、緩解或者避免電力短缺和電能質(zhì)量問題。這些方法支持輸配電和消費者層面的控制，也將管理有功功率和無功功率。</p><p>　　高級控制方法需要一個綜合、高速通信基礎(chǔ)設(shè)施和相對的通信標(biāo)準(zhǔn)來處理這種分析所需要的大量數(shù)據(jù)。高級控制方法將用于支持分布式智能體、

95、分析工具和操作應(yīng)用軟件。</p><p><b>　　1. 分布式智能體</b></p><p>　　分布式智能體是自適應(yīng)、自我學(xué)習(xí)、自我修復(fù)以及半自動控制系統(tǒng)，能夠在本地層快速響應(yīng)，以減輕中心控制系統(tǒng)和操作人員的負擔(dān)。許多這種智能體通常利用對等的通信方式結(jié)合組成一個多智能體系統(tǒng)，這種智能體系統(tǒng)能夠完成單個智能體很難完成的目標(biāo)。分布式智能體的技術(shù)描述在下表3-7中。&

96、lt;/p><p>　　表3-7 分布式智能體</p><p><b>　　2. 分析工具</b></p><p>　　高級控制方法中分析工具的核心是軟件算法的和用來分析處理信息的高速計算機。這個特征是整個高級控制方法中控制循環(huán)最重要的一部分，下表3-8描述了分析工具。</p><p><b>　　表3-8 分析工

97、具</b></p><p>　　按照一套完整的控制技術(shù)說明書來開發(fā)所需的軟件和硬件系統(tǒng)是相對簡單的，高級控制方法和其他關(guān)鍵技術(shù)的清晰說明書是推進智能電網(wǎng)的關(guān)鍵步驟。數(shù)據(jù)獲取、通信標(biāo)準(zhǔn)、改造現(xiàn)成設(shè)備轉(zhuǎn)化成為智能電力設(shè)備功能等的說明書，所有這些都需要支持高級控制方法技術(shù)，并將提供一個快速推進的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p&g

98、t;<p>　　本章主要介紹智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)（不包括輸電部分），這里的技術(shù)是一個泛指的概念，他不僅包括技術(shù)本身，也包括實現(xiàn)這些技術(shù)所需要的設(shè)備、設(shè)施、方法，其中在敘述中多用了列舉的方法，主要介紹技術(shù)的作用、特點、實現(xiàn)方式及發(fā)展前景，在這些技術(shù)背后是一個龐大的運轉(zhuǎn)體系，人們不僅要考慮技術(shù)的可實現(xiàn)性，還要考慮實現(xiàn)這些技術(shù)的成本、運轉(zhuǎn)、后期維護的費用等等因素，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)創(chuàng)新、融合，這樣才能將智能電網(wǎng)建設(shè)成為能夠為

99、人們生活帶來方方面面利益的現(xiàn)代體系。</p><p><b>　　高級配電體系</b></p><p><b>　　高級配電自動化</b></p><p>　　配自動化是屬于整個電力系統(tǒng)中的一個分支。通常，110kV及以上屬于中壓配電網(wǎng)絡(luò)，其中35kV及以上屬于高壓配電網(wǎng)；10kV及以上屬于中壓配電網(wǎng)；380/220V屬于

100、低壓配電網(wǎng)。配電網(wǎng)領(lǐng)域是整個電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分，是對社會生活變化最為敏感的部分。電力作為商品的屬性也集中體現(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上。配電自動化是作為市場經(jīng)濟的產(chǎn)物誕生于市場經(jīng)濟發(fā)達、大多數(shù)國家電力民營化的西方。當(dāng)市場要求更高的供電質(zhì)量，電力公司必須在激烈的市場競爭中利用新技術(shù)降低運行費用，配電自動化也就應(yīng)運而生。配電自動化的實施也是一個自然的過程，因為它具有直接向用戶接入的特點，它的變化發(fā)展始終引導(dǎo)適應(yīng)著經(jīng)濟的發(fā)展。</

101、p><p>　　配電自動化努力的目標(biāo)可以歸結(jié)為：提高電網(wǎng)供電可靠性，切實提高電能質(zhì)量，確保向用戶不間斷地優(yōu)質(zhì)供電；提高城鄉(xiāng)電網(wǎng)整體供電能力；實現(xiàn)配電管理減少運行維護費用和減少各種損耗。實現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟運行；提高勞動生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量，并為電力市場的改革打下良好技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　面向未來的電力系統(tǒng)如下圖所示，它將相當(dāng)?shù)囊蕾囉谥悄茉O(shè)備通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，它必須和電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施同步發(fā)展，

102、以有效地將電力工業(yè)的發(fā)展推向預(yù)定的目標(biāo)。</p><p>　　圖4-1 集成的電力基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施</p><p><b>　　ADA概述</b></p><p>　　傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)僅實現(xiàn)單向功能，即將電力輸送給客戶端用戶，然而未來的配電系統(tǒng)將實現(xiàn)系統(tǒng)和用戶之間的電力和信息的雙向交換。高級配電自動化（advanced Distribute

103、d Automation，ADA）有別于傳統(tǒng)的配電自動化。傳統(tǒng)的配電自動化（DA）主要關(guān)注基本配電電路開關(guān)的自動控制功能，高級配電自動化是傳統(tǒng)配電自動化的進一步延伸和發(fā)展。ADA是關(guān)于所有可控設(shè)備和功能的完全自動控制，以改進系統(tǒng)的控制和運行。ADA中各種組件是可以實現(xiàn)互操作的，通過通信和控制手段來運行系統(tǒng)。結(jié)果將實現(xiàn)系統(tǒng)更優(yōu)的性能，包括可靠性和經(jīng)濟性?？偟膩碚f，ADA將實現(xiàn)配電領(lǐng)域的革命性進展，然而由于投資巨大，這種配網(wǎng)的進展將會比較緩

104、慢。</p><p>　　下圖4-2 所示，在配電自動化系統(tǒng)中有兩個相互關(guān)聯(lián)的組件：</p><p>　　圖4-2 自動配電系統(tǒng)的兩個交互的組件</p><p>　　1．有助于ADA監(jiān)測和控制的開放式通信體系。比較理想的通信體系開放的，能兼容集成多數(shù)廠商。</p><p>　　2．柔性電力體系和保護體系，實現(xiàn)互操作的網(wǎng)絡(luò)組件。這兩個組件是相互

105、協(xié)作和關(guān)聯(lián)的，共同支持未來配電系統(tǒng)的實現(xiàn)。</p><p>　　下圖4-3所示為實現(xiàn)ADA視圖的基本步驟。ADA是實現(xiàn)未來配網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它以新技術(shù)為基礎(chǔ)，比如智能通用變壓器、智能分區(qū)、開關(guān)電容、電壓校正器、多功能分布式電源、負荷管理設(shè)備、高級傳感器、電力電子控制器等。ADA還將基于高級系統(tǒng)重配置概念，比如故意孤島（包括微網(wǎng)）、二次環(huán)路及直流環(huán)形母線。</p><p>　　圖4-2　實現(xiàn)A

106、DA視圖的基本步驟</p><p><b>　　ADA功能</b></p><p>　　通過柔性電力體系和開放式通信系統(tǒng)，并結(jié)合ADA的功能，組成未來的智能配電系統(tǒng)。在智能配電系統(tǒng)中將實現(xiàn)很多功能，適當(dāng)對其進行分類，以使ADA的層次更加清晰。</p><p>　　1．變電站SCADA</p><p>　　變電站SCADA

107、通常屬于變電站自動化的一部分，而不是配電自動化的一部分。監(jiān)測和控制斷路器等設(shè)備在變電站中已經(jīng)廣泛實施，一個重要的變電站監(jiān)測系統(tǒng)的例子就是故障定位。來自變電站的詳細的監(jiān)測信息能有助于定位配電系統(tǒng)中的故障位置。這種功能在結(jié)合停電管理系統(tǒng)（OMS）后能有效減少故障響應(yīng)時間和恢復(fù)時間。</p><p><b>　　2．配電SCADA</b></p><p>　　通過遠程監(jiān)測和

108、控制配電線路中的開關(guān)，尤其是能自動動作的開關(guān)，能有效地提高配電的可靠性，在重配置電路和限制停電范圍等方面具有明顯的作用。配電SCADA包含的重要功能有：</p><p>　　1）電路負荷評估和系統(tǒng)重配置控制，避免過負荷。</p><p><b>　　2）故障定位。</b></p><p>　　3）受擾動后自動化電路重配置。</p>

109、<p>　　4）基于負荷、效率、電壓和無功控制、電能質(zhì)量、可靠性評估的電路拓撲管理。</p><p>　　5）基于系統(tǒng)配置的保護系統(tǒng)升級（自適應(yīng)保護）。</p><p>　　6）結(jié)合DER的系統(tǒng)配置管理。</p><p>　　3．自動電壓及無控制系統(tǒng)和電能質(zhì)量管理</p><p>　　這方面涉及電容器和調(diào)壓器的監(jiān)測和控制，提供優(yōu)化

110、的電壓控制，減小配電損耗。在未來，集成更綜合的監(jiān)測和雙向通信，以及更廣泛的電力電子技術(shù)和分布式能源的應(yīng)用，將有助于更好地實現(xiàn)無功補償控制。</p><p>　　未來的電壓及無功控制系統(tǒng)將在配電系統(tǒng)內(nèi)需求更優(yōu)質(zhì)的電能特性，這些特性包括諧波、不平衡、電壓波動（閃變）、電壓跌落以及電壓偏離的調(diào)整新技術(shù)。比如智能通用變壓器，將在未來的電壓和無功控制以及電能質(zhì)量管理等方面發(fā)揮獨特的優(yōu)勢。</p><p&

111、gt;　　4．停電管理系統(tǒng)（OMS）</p><p>　　停電管理系統(tǒng)是集成地理信息系統(tǒng)（GIS）、電力拓撲和用戶信息系統(tǒng)（CIS）的軟件系統(tǒng)，用于預(yù)測可能受影響的配電線路并管理這些受影響線路的恢復(fù)過程。停電管理系統(tǒng)其實不是配電自動化所包含的內(nèi)容，但是配電自動化系統(tǒng)應(yīng)該緊密地和停電管理系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。</p><p>　　5．配電系統(tǒng)實時狀態(tài)估計和控制</p><p>

112、　　未來的配電系統(tǒng)能夠利用監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行持續(xù)的分析，評估這個配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以提高運行效率和系統(tǒng)配置能力，最終減小停電風(fēng)險?；趯崟r狀態(tài)估計能提供系統(tǒng)狀態(tài)和可能存在的風(fēng)險持續(xù)評估如下圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3　高級應(yīng)用能夠利用實時配電系統(tǒng)模型</p><p><b>　　ADA優(yōu)點</b></p><p>　　高級

113、配電自動化相比傳統(tǒng)的配網(wǎng)自動化，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p><b>　　1．提高可靠性；</b></p><p>　　2．提高配電系統(tǒng)效率、電能質(zhì)量和能源管理水平；</p><p>　　3．提高資產(chǎn)管理水平和設(shè)備診斷能力；</p><p>　　4．通過DER和需求響應(yīng)一直更好地使用發(fā)電和配電資產(chǎn)。&l