电力信息化作业

1.前沿概述。

随着时代的发展，信息技术逐渐融入到生活，生产等等的方方面面。信息化已经成为了时代的潮流，电力行业对信息化的依存度更是愈来愈高。电力行业已经于信息技术高度的结合，从而电力的生产，传送，分配等等工作得到的高效的运作。

技术密集型的传统电力行业在快速的进行着电力信息化。

现代社会国民经济的发展对电力**的要求原来越高，有效解决电力系统中的各项问题已经成为一个极重要的课题，从而智能电网技术应运而生。智能电网是人类应对能源危机的一种愿望和策略，绿色能源，是第四次工业革命。智能电网是飞速发展的信息技术与新能源变革融合在一起的产物，是信息革命和新能源革命的整合。

2.智能电网的概念。

首先谈谈智能电网的概念：智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，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，其主要特征包括自愈、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。

智能电网是一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能并能快速响应电力市场和企业业务需求。智能电网具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。智能电网的基本特征是在技术上要实现信息化、自动化、互动化。

智能电网是实现可靠的电力**的必由之路，但由于智能电网的结构与组件的复杂性，以及电网操作所要求的适时性，信息技术成为智能电网技术的重要支撑保障部分。

按照我国著名能源问题专家武建东的描述，将“智能电网”称之为“智能互动电网”或“互动电网”或许更加准确，即“互动电网”是指在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。

3.智能电网的发展历史。

智能电网不是刚刚才兴起的它已经有了几年的发展时间了，它的但是不是偶然是历史的必然。早在2023年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是（swarm群体行为）原理，让大楼里的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。坎贝尔发明了一种无线控制器，与大楼的各个电器相连，并实现有效控制。

比如，一台空调运转15分钟，以把室内度维持在24℃；而另外两台空调可能会在保证室内度的前提下，停运15分钟。这样，在不牺牲每个个体的前提下，整个大楼的节能目标便可以实现。这个技术赋予电器于智能，提高能源的利用效率。

2023年欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》（a european strategy forsustainable，competitive and secureenergy）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。这时候的智能电网应该是指输配电过程中的自动化技术。

2023年中期，一家名叫“网点“（gridpoint）的公司最近开始**一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。这个电子产品具有了一部分交互能够，可以看作智能电网中的一个基础设施。

2023年，美国ibm公司曾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。这一方案被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统”，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。这个可以看作智能电网最完整的一个解决方案，标志着智能电网概念的正式诞生。

2023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2023年至2023年的“三步走”战略，即：在2023年初步建成电网高级调度中心，2023年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2023年真正建成具有自愈能力的智能电网。该项目的启动标志着中国开始进入智能电网领域。

2023年美国科罗拉多州的波尔得（boulder）已经成为了全美第一个智能电网城市，每户家庭都安排了智能电表，人们可以很直观地了解当时的电价，从而把一些事情，比如洗衣服、烫衣服等安排在电价低的时间段。电表还可以帮助人们优先使用风电和太阳能等清洁能源。同时，变电站可以收集到每家每户的用电情况。

一旦有问题出现，可以重新配备电力。

2023年9月 google与通用电气联合发表声明对外宣布，他们正在共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网。

2023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——美国行将推动互动电网的整体革命。

2月2日独能源问题专家武建东在《全面推互动电网革命拉动经济创新转型》的文章中，明确提出中国电网亟须实施“互动电网”革命性改造。

2023年2月4日，地中海岛国马耳他在周三公布了和ibm达成的协议，双方同意建立一个“智能公用系统”，实现该国电网和供水系统数字化。ibm及其合作伙伴将会把马耳他2万个普通电表替换成互动式电表，这样马耳他的电厂就能实时监控用电，并制定不同的电价来奖励节约用电的用户。这个工程价值高达9100万美元（合7000万欧元），其中包括在电网中建立一个传感器网络。

这种传感器网络和输电线、各发电站以及其他的基础设施一起提供相关数据，让电厂能更有效地进行电力分配并检测到潜在问题。ibm将会提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及该国碳密集型发电厂的排放量。

2023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。这是一个测试版**仪表盘，相当于谷歌正在成为信息时代的公用基础设施。

2023年2月28日，作为华北公司智能化电网建设的一部分——华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在通过专家组的验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、**稳定分析预系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运**况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。

美国谷歌2023年3月3日向美国议会进言，要求在建设“智能电网（smart grid）”时采用非垄断性标准。

4.智能电网的绩效目标与性能特征。

智能电网的绩效目标可以分为3 类，即电网性能目标、经济目标和社会目标。

1)电网性能。a.可靠性——电网应具备向用户不间断供电的能力，这种能力由电网容量充裕度和网络运行安全性达标2 个部分组成。

b.抗攻击——在电网设备或计算机系统遭到攻击时，电网可以有效地抵御，避免发生大停电或重大损失；抗攻击性还包括提高电网抵御自然灾害的能力。c.

改善电能质量——电网除了需要具备事故应对能力外，还应当保证系统的电能质量满足要求。

2)经济目标。a.经济性——在满足电网安全可靠性要求的前提下，电网运行应当符合经济优化原则，进行合理的定价和资源分配，实现市场的长期均衡和短期均衡。

b.生产效率——电网的生产应当遵循效率原则，尽可能实现各种资源充分利用，降低资产替换成本和网络损耗，增加资产使用容量，进行有效的成本控制。

3)社会目标。

a.用户满意度——电网能够及时准确地发布更多的公共信息，提供多种选择，方便用户的自我管理；在发生紧急事件时提前通知用户，使其能够有效应对；通过提高系统的可靠性，减少用户的停电损失。

b.保护环境——电网通过支持或实施对发、输、配、用等环节的技术和体制改造，减少电力生产过程中的温室气体排放和污染，从而在气候变化控制方面做出贡献。

c. 保障人身安全——电网应尽量避免对作业人员人身伤害，不对公众健康形成影响。

d.其他目标——电网还有其他一些绩效目标要求。如随着经济的发展，电网应能满足快速增长的负荷需求；改变传统的集中发电模式，适应分布式能源的发展要求。

智能电网的性能特征界定了它异于其他形式电网建设方案的关键点，也是实现上述绩效目标的内在要求。

1)自愈——稳定可靠。自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能，指无需或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供电中断。通过进行连续的评估自测，智能电网可以检测、分析、响应、甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。

2)安全——抵御攻击。无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害；一旦发生中断，也能很快恢复运行。

3)兼容——发电资源。传统电力网络主要是面向远端集中式发电的，通过在电源互联领域引入类似于计算机中“即插即用”技术( 尤其是分布式发电资源) ,电网可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型发电，甚至是储能装置。

4)交互——电力用户。电网运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。

5)协调——电力市场。与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接；有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平；电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。

6)高效——资产优化。引入最先进的it和监控技术优化设备和资源的使用效益，可以提高单个资产的利用效率，从整体上实现网络运行和扩容的优化，降低它的运行维护成本和投资。

7)优质——电能质量。在数字化、高科技占主导的经济模式下，电力用户的电能质量能够得到有效保障，实现电能质量的差别定价。

8)集成——信息系统。实现包括监视、控制、维护、能量管理( ems) 、配电管理(dms) 、市场运营(mos) 、erp 等和其他各类信息系统之间的综合集成，并实现在此基础上的业务集成。

5.智能电网的的发展。

中国数字化电网建设涵盖了发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，包括信息化平台、调度自动化系统、稳定控制系统、柔**流输电、变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统、用电管理采集系统等。实际上，目前中国数字化电网建设可以算是智能电网的雏形。

参数量测技术是智能电网基本的组成部分。先进的参数量测技术获得数据并将其转换成信息，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，进行表计读取、消除电费估计及防止窃电、缓减电网阻塞及与用户的沟通。

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