清華大學(xué)智能電網(wǎng)與智能電器發(fā)展趨勢140.ppt

1、智能電網(wǎng)與智能電器發(fā)展趨勢 對智能電網(wǎng)建設(shè)給揚(yáng)中市電力電器產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇與挑戰(zhàn)的相關(guān)思考,2011.03.25,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1 有關(guān)智能電網(wǎng)的基本概念 1.1.1 智能電網(wǎng)的來源（1） 形成和發(fā)展智能電網(wǎng)概念的三個里程碑： （1）2006年美國IBM公司提出“智能電網(wǎng)”解決方案。主要內(nèi)容：通過傳感器連接資產(chǎn)和設(shè)備，提高電網(wǎng)數(shù)字化程度；構(gòu)建電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)整合體系和收集體系；提高對電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的分析能力依據(jù)已掌握的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)分析，優(yōu)化其運(yùn)行和管理。 IBM公司的智能電網(wǎng)方案，提供一大框架，旨在通過對電力生產(chǎn)、輸送、零售各環(huán)節(jié)的優(yōu)化管理，為相關(guān)企業(yè)提高運(yùn)行效率、可靠性及降

2、低成本等描繪了藍(lán)圖。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.1 智能電網(wǎng)的來源（2） （2）2009年，在奧巴馬總統(tǒng)上臺不久后提出的美國能源計劃中，明確提出要建設(shè)智能電網(wǎng)。 美國新一屆政府提出建設(shè)智能電網(wǎng)有三個目的，一是因美國電網(wǎng)整體基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括電力電器設(shè)備很早，已運(yùn)行了很多年，明顯已落后，造成事故甚至是重大事故頻發(fā)，急需更新改造，以提高美國電網(wǎng)運(yùn)營的安全可靠性；二是想通過智能電網(wǎng)的建設(shè)，將美國拉出此次金融危機(jī)的泥潭；三是要切實提高美國的能源利用效率。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.1 智能電網(wǎng)的來源（3） （3）我國能源專家武建東提出所謂“互動電網(wǎng)”。 武建東：互動電網(wǎng)的概念已將智能電網(wǎng)

3、的含義涵蓋其中。具體表述為：在開放和互聯(lián)信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程智能化、信息化、分級化互動管理，屬于產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和管理的綜合性變革。它將再造電網(wǎng)信息回路，構(gòu)建新型用戶反饋方式，推動電網(wǎng)整體轉(zhuǎn)型為節(jié)能性基礎(chǔ)設(shè)施，提高能源利用率，降低用電成本，減少溫室氣體排放，實現(xiàn)電網(wǎng)價值最大化。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.2 智能電網(wǎng)的定義（1） 經(jīng)過學(xué)術(shù)研討和論證，目前較多專家和業(yè)內(nèi)人士認(rèn)同的智能電網(wǎng)定義是：在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電、輸

4、電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動管理，提高產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和管理等各方面效率。 有多種不同的表述。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.2 智能電網(wǎng)的定義（2） 報告人對智能電網(wǎng)的理解：以先進(jìn)的傳感、測量、控制、信息、通信、新型儲能和輸電等高新技術(shù)為依托，具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、雙向互動的運(yùn)行特征，具備全要素、全方位、全過程的測量、監(jiān)測、診斷、決策以及自愈等能力，允許多種可再生能源以電能形式接入，從而提高整個電力系統(tǒng)產(chǎn)生、輸送、供應(yīng)、耗用、調(diào)配電能的效率，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行，推進(jìn)電力市場運(yùn)營更為合理有序，促進(jìn)節(jié)能減

5、排和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.2 智能電網(wǎng)的定義（4） 國家電網(wǎng)公司提出，我國建設(shè)智能電網(wǎng)，要以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的統(tǒng)一、堅強(qiáng)智能化電網(wǎng)我國智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)該以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，促成各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，并使電網(wǎng)能適應(yīng)且促進(jìn)新一輪的能源變革。 從我國電網(wǎng)較為薄弱及其要承擔(dān)跨區(qū)域資源優(yōu)化配置功能的實際出發(fā)，國家電網(wǎng)公司還提出：我國建設(shè)的智能電網(wǎng)首先應(yīng)是堅強(qiáng)的，即認(rèn)為堅強(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，而智能是堅強(qiáng)電網(wǎng)能否充分發(fā)揮作用之關(guān)鍵，兩者相輔相

6、成、協(xié)調(diào)統(tǒng)一。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.2 智能電網(wǎng)的定義（5） 綜合很多專家觀點：智能電網(wǎng)是建立在先進(jìn)數(shù)字技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)之上，能實現(xiàn)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好的電網(wǎng)，且具有高效、清潔、靈活、堅強(qiáng)四大特征。 高效提高能源使用效率； 清潔減少污染物排放對環(huán)境的影響； 靈活多種有利于節(jié)能減排的技術(shù)均可靈 活接入電網(wǎng)； 堅強(qiáng)在各種可能的擾動下，電網(wǎng)均能安 全、可靠地運(yùn)行。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.2 智能電網(wǎng)的定義（6） 智能電網(wǎng)作為當(dāng)前全世界電力系統(tǒng)或稱電網(wǎng)改造、建設(shè)和發(fā)展的大潮流、大趨勢，在認(rèn)識上經(jīng)歷了不清晰、有分歧，到逐漸清晰和越來越趨同的認(rèn)識過程?，F(xiàn)在來看，智能

7、電網(wǎng)應(yīng)該是指涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度、信息通信等領(lǐng)域的一個完整、有機(jī)的智能化系統(tǒng)。 這種整體性共識，與各國根據(jù)本國實際制定自己的智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展計劃并無矛盾。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.3 建設(shè)智能電網(wǎng)的原動力 從電網(wǎng)的視角思考，建設(shè)智能電網(wǎng)的原動力主要有以下四點： （1）實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低大規(guī) 模停電風(fēng)險； （2）能源變革呼喚電網(wǎng)發(fā)展； （3）峰負(fù)荷問題和需求側(cè)管理； （4）對電網(wǎng)的約束（增強(qiáng)可靠性、提高電能質(zhì) 量、節(jié)能降損和低碳環(huán)保等）日益嚴(yán)格。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（1） 智能電網(wǎng)的本質(zhì)，就是能源替代、兼容利用和互動

8、經(jīng)濟(jì)。從技術(shù)上講，智能電網(wǎng)應(yīng)該是最先進(jìn)的通信、信息、能源、新材料、傳感器、電器制造等產(chǎn)業(yè)的集成，也是配電網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)、儲能技術(shù)的整合，它的建設(shè)和發(fā)展，對推動新技術(shù)革命具有直接的、綜合的效果。 歸納起來，智能電網(wǎng)具有以下八個方面的主要特征：（見下頁）,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（2） 1）智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng) “自愈”指的是將電網(wǎng)中有問題的元器件或電力電器設(shè)備從系統(tǒng)中隔離出來，并且在較少或無人為干預(yù)情況下，可使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務(wù)。 本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”。這是智能電網(wǎng)最重

9、要的特征之一。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（3） 2）智能電網(wǎng)對用戶有激勵引導(dǎo)作用在智能電網(wǎng)中，用戶將是不可分割的一部分。鼓勵和促進(jìn)用戶參與電網(wǎng)的運(yùn)行管理，是智能電網(wǎng)的重要特征之一。 從智能電網(wǎng)角度，用戶的需求是另一種可管理的資源，它將有助于平衡電能供求關(guān)系，確保電力系統(tǒng)可靠性。 而從用戶角度考慮，電力消費(fèi)是一種經(jīng)濟(jì)性選擇，通過參與電網(wǎng)運(yùn)行管理，調(diào)整使用和購買電力的方式，可實實在在地少花錢、多用電。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（4） 3）智能電網(wǎng)能抵御攻擊電網(wǎng)的安全性要求，是一個降低電網(wǎng)遭受物理攻擊和網(wǎng)絡(luò)攻擊脆弱性，并使其快速從被中斷

10、狀態(tài)恢復(fù)供電的系統(tǒng)性解決方案智能電網(wǎng)將具備被攻擊后快速恢復(fù)供電的能力，甚至可抵御那些裝備精良攻擊者發(fā)起的攻擊。智能電網(wǎng)的設(shè)計和運(yùn)行都將能阻止攻擊，并最大限度地降低攻擊造成的負(fù)面后果、快速恢復(fù)供電服務(wù)。智能電網(wǎng)也應(yīng)能承受同時對其內(nèi)部幾個部分的攻擊，以及在一段時間內(nèi)的多重協(xié)調(diào)攻擊。 （也是對智能電器設(shè)備的要求）,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（5） 4）能提供滿足用戶需求的電能質(zhì)量電能質(zhì)量指標(biāo)包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升，等等。接入供電系統(tǒng)中的數(shù)字化用電設(shè)備不斷增多，其對電網(wǎng)供電電能質(zhì)量十分敏感。供電電能質(zhì)量不合格，可能導(dǎo)致生產(chǎn)線停產(chǎn)，開

11、關(guān)誤動作、產(chǎn)品質(zhì)量波動，用電能耗上升，甚至給工業(yè)生產(chǎn)等造成重大損失。因此，提供能滿足各種用戶需求的質(zhì)量合格的電能，是智能電網(wǎng)應(yīng)具有的重要性能特征。 而引起電能質(zhì)量問題的絕非僅電力生產(chǎn)供應(yīng)公司，還直接涉及電力電器設(shè)備制造廠商以及電力用戶。如此，需要制定并嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)等級的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（6） 5） 可減輕來自輸電和配電網(wǎng)中電能質(zhì)量事件 智能電網(wǎng)會以先進(jìn)控制方法和手段監(jiān)測電網(wǎng)基本元器件和電力電器設(shè)備，從而快速診斷并準(zhǔn)確提出解決電能質(zhì)量事件的可行方案。此外，在智能電網(wǎng)設(shè)計上，要會考慮減少因閃電、開關(guān)涌流、線路故障和諧波等引起的電能質(zhì)量擾動；同

12、時，智能電網(wǎng)還會應(yīng)用超導(dǎo)材料、儲能裝置以及電力電子技術(shù)相關(guān)最新研究成果來解決電能質(zhì)量問題。再者，智能電網(wǎng)將采取高新技術(shù)和現(xiàn)代管理手段，使電網(wǎng)免受非線性負(fù)荷對電能質(zhì)量造成負(fù)面影響，將通過監(jiān)測和嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，限制用戶負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)。智能電網(wǎng)也將在負(fù)荷附近采用適當(dāng)濾波器等設(shè)備，防止諧波電流污染電網(wǎng)，惡化整個供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。 （也是對智能電器設(shè)備的要求）,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（7） 6）允許不同類型發(fā)電儲能設(shè)備平滑接入智能電網(wǎng)將允許各種不同類型的發(fā)電和儲能設(shè)備安全、無縫地接入其中，并且能簡化接入聯(lián)網(wǎng)過程，做到“即插即用”。 這個技術(shù)性能特征，對電

13、網(wǎng)改造提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。改進(jìn)的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的新技術(shù)，將使各種發(fā)電和儲能設(shè)備容易接入電網(wǎng)。從小到大，各種不同容量的發(fā)電和儲能設(shè)備應(yīng)可在所有電壓等級上均能互聯(lián)，包括分布式電源如太陽能發(fā)電、風(fēng)電、先進(jìn)電池系統(tǒng)、即插式混合動力汽車及燃料電池，等等。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（8） 7） 智能電網(wǎng)會促使電力市場健康發(fā)展在智能電網(wǎng)中，先進(jìn)電力電器設(shè)備和廣泛的通信系統(tǒng)，會在每個時間段都支持市場運(yùn)作，并能為市場參與者提供充分的數(shù)據(jù)信息。電力市場的基礎(chǔ)設(shè)施及其技術(shù)支持，是電力市場蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵要素（智能電器設(shè)備）。 智能電網(wǎng)通過市場上供需的互動，可最有效管理如能源、容量、容量變化率

14、、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴(kuò)大電力市場，匯集更多電能買和賣家。用戶通過實時報價感受價格增長，從而減少電力需求，推動形成更低成本方案，并促進(jìn)新技術(shù)開發(fā)；新型清潔可再生能源的供應(yīng)，也將給電力市場提供更多選擇。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.4 智能電網(wǎng)的主要特征（9） 8）可優(yōu)化資產(chǎn)應(yīng)用，使運(yùn)行更加高效智能電網(wǎng)能優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運(yùn)行，可為實現(xiàn)最低成本提供期望的功能。這并非意味資產(chǎn)將被連續(xù)不斷用至極限，而是有效管理需要什么資產(chǎn)以及何時需要這些資產(chǎn)，以使每類資產(chǎn)將與所有其他資產(chǎn)更好整合，以最大限度發(fā)揮功效，同時降低成本。例如，借助動態(tài)評估技術(shù)，使資產(chǎn)發(fā)揮最佳能力；通過連續(xù)不斷監(jiān)測和評

15、價其能力，使資產(chǎn)能在更大負(fù)荷下使用。 智能電網(wǎng)通過高速通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測，獲取設(shè)備實時運(yùn)行狀態(tài)，從而在最恰當(dāng)時間給出需要維修設(shè)備的信息，實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，且同時保證使設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.5 我國智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)（1） 研發(fā)并實現(xiàn)大規(guī)模間歇式新能源電源并網(wǎng)、儲能、智能配用電、大電網(wǎng)智能調(diào)度和控制等核心關(guān)鍵技術(shù)，建成一批智能電網(wǎng)示范工程，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能電網(wǎng)技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，建立較為完善的智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，推動我國電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動的現(xiàn)代化電網(wǎng)升級。建設(shè)5-10個智能電網(wǎng)示范城市、50個智能電網(wǎng)示范園區(qū)，并通

16、過投資和技術(shù)輻射，帶動能源、交通、制造、材料、信息、通信、傳感、控制等產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展和產(chǎn)品升級換代，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，建成一批具有國際競爭力的高新技術(shù)企業(yè)。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.5 我國智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)（2） 智能電網(wǎng)是一系列高新技術(shù)的有機(jī)集合，是一個現(xiàn)代化、智能化的電力網(wǎng)絡(luò)，也是一個可以與用戶協(xié)調(diào)發(fā)展的供電網(wǎng)絡(luò)。它基于傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)，利用最新數(shù)字化技術(shù)、信息技術(shù)和通信技術(shù)，對其進(jìn)行技術(shù)升級和電器設(shè)備改造。 智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)的升級，其發(fā)展建設(shè)目標(biāo)，是實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效及環(huán)境友好能實現(xiàn)這些目標(biāo)的電網(wǎng)，就可稱為智能電網(wǎng)。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)

17、,1.1.5 我國智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)（3） 不管用戶在何時何地，智能電網(wǎng)都能提供可靠的電力供應(yīng)。它對自身可能出現(xiàn)的各種問題，能及時發(fā)出警告，并能忍受大多數(shù)擾動而不會斷電。在電力用戶受到斷電影響前，它就能采取有效校正措施，可使電力用戶免受供電中斷影響。它所具有的可實現(xiàn)以抵御事故擾動為目的的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力，可降低大規(guī)模停電風(fēng)險。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.5 我國智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)（4） 智能電網(wǎng)能經(jīng)受物理的和網(wǎng)絡(luò)的攻擊而不會出現(xiàn)大面積停電，或不會付出高昂的恢復(fù)費(fèi)用。它更不容易受到自然災(zāi)害的影響。 智能電網(wǎng)將在供求平衡的基本規(guī)律下運(yùn)行，且價格公平、供應(yīng)充足。智能電網(wǎng)合理利用投資，有效

18、控制構(gòu)建成本，明顯減少電力輸送和分配損耗；電力生產(chǎn)和資產(chǎn)利用更加高效。 智能電網(wǎng)通過控制潮流的方法，減少輸送功率擁堵。 （既是特征，更是應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)）,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.5 我國智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)（5） 智能電網(wǎng)通過在發(fā)電、輸電、配電、儲能和消費(fèi)過程中采用各種智能電力電器設(shè)備和裝置來減少對環(huán)境的影響，并可允許和擴(kuò)大清潔可再生能源的平滑接入。在可能的情況下，智能電網(wǎng)的資產(chǎn)將占用更少土地，減少對景觀及環(huán)境的影響。智能電網(wǎng)必須保障不對公眾或電網(wǎng)操作人員構(gòu)成傷害，亦即要保證電力控制和使用的絕對安全。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（1） 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)主要

19、包括：先進(jìn)集成通信技術(shù)、先進(jìn)量測技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備制造技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)，以及先進(jìn)決策技術(shù)及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 （1）先進(jìn)集成通信技術(shù) 建立高速、雙向、實時、集成的通信子系統(tǒng)，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的基礎(chǔ)，沒有這樣的通信子系統(tǒng)，智能電網(wǎng)的先進(jìn)特征無法實現(xiàn)，因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)和控制，信息共享等，均需要這樣的通信子系統(tǒng)作支撐建立高速、雙向、實時、集成的通信子系統(tǒng)，是電網(wǎng)邁向智能化的第一步。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（2） （2）先進(jìn)量測技術(shù) 參數(shù)量測技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)的基本組成之一。應(yīng)用先進(jìn)的參數(shù)量測技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)各方面使用。先進(jìn)量測技

20、術(shù)可評估電網(wǎng)內(nèi)各種電力電器設(shè)備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行智能電表數(shù)據(jù)信息的讀取，以準(zhǔn)確的測得數(shù)據(jù)消除電費(fèi)估計并可監(jiān)控抑制竊電行為的發(fā)生，并能緩減電網(wǎng)阻塞、增進(jìn)與各類電力用戶的信息溝通等。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（3） （3）先進(jìn)設(shè)備制造技術(shù) 隨著電網(wǎng)二次系統(tǒng)中測量、保護(hù)設(shè)備及裝置的數(shù)字化進(jìn)步，以及計算機(jī)技術(shù)在電網(wǎng)二次系統(tǒng)中的更多應(yīng)用，電網(wǎng)對測量、保護(hù)、控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄芑⒆詣踊?，以及電網(wǎng)安全、可靠和高質(zhì)量運(yùn)行的要求越來越高，具有測量、保護(hù)、監(jiān)控、傳輸?shù)冉M合功能的智能化、小型化、模塊化、機(jī)電一體化電力電器設(shè)備，對電網(wǎng)安全、可靠和高質(zhì)量運(yùn)行具有重要意義，而

21、這已成為國內(nèi)外著名電力電器設(shè)備和裝置生產(chǎn)企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)的主流。 （對揚(yáng)中市很重要）,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（4） （4）先進(jìn)控制技術(shù) 先進(jìn)控制技術(shù)，是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和預(yù)測狀態(tài)，并確定和采取適當(dāng)措施，以消除、防止或減輕供電中斷和電能質(zhì)量擾動的所有電力電器裝置，及所有相應(yīng)的控制算法軟件。這些硬件技術(shù)和軟件技術(shù)，將對輸電、配電和用戶側(cè)提供自動控制方法，且可管理整個電網(wǎng)的有功電能和無功電能。從某種程度上說，先進(jìn)控制技術(shù)緊密依靠并服務(wù)于上述四項支撐技術(shù)領(lǐng)域以先進(jìn)控制技術(shù)監(jiān)測基本元器件性能（先進(jìn)量測技術(shù)）；提供及時和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)（先進(jìn)集成通信技術(shù)；先進(jìn)設(shè)備制造技術(shù)）

22、，且對任何事件做快速診斷(先進(jìn)決策技術(shù))。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（5） （5）先進(jìn)決策技術(shù) 決策支持技術(shù)將復(fù)雜的電力系統(tǒng)即電網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為運(yùn)行人員一目了然、易于理解的信息，因此，動畫技術(shù)、動態(tài)著色技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其他數(shù)據(jù)展示技術(shù)，均被用來幫助運(yùn)行人員認(rèn)識、分析和處理緊急問題。在許多情況下，要求系統(tǒng)運(yùn)行人員做出決策的時間從過去的按小時計要縮短到分鐘，甚至縮短到秒。如此，智能電網(wǎng)需要一個廣闊、無縫、實時的應(yīng)用系統(tǒng)、操作工具和技術(shù)培訓(xùn)，以使得電網(wǎng)運(yùn)行人員和管理者具備快速做出決策的能力。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（6） （6）相關(guān)標(biāo)

23、準(zhǔn)（1） 目前，國際電工電子工程師協(xié)會即IEEE正致力于制定一套智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和互通原則（IEEE P2030），其主要涉及電力工程、信息技術(shù)、互通協(xié)議三個方面的標(biāo)準(zhǔn)和原則。15家不同國家的組織和機(jī)構(gòu)參與其中，分別負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)制定的不同部分。例如，IEEE主要致力于互通入網(wǎng)過程標(biāo)準(zhǔn)的制定，涉及各能量源頭如何與整個智能電網(wǎng)實現(xiàn)鏈接；計量設(shè)備接入（如智能電表）和時間同步性標(biāo)準(zhǔn)等。美國機(jī)動車工程師學(xué)會（SAE）主要關(guān)注電動汽車接入電網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定。而國際電工委員會即IEC，則負(fù)責(zé)信息自動化模式和相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.6 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)（7） （6）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（2） 2

24、009年5月18日，美國宣布了自己智能電網(wǎng)建設(shè)的第一批標(biāo)準(zhǔn)（NIST負(fù)責(zé)牽頭制定）。 國家電網(wǎng)公司2009年6月及時啟動了其智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作 ，目前已制定完成102項，已經(jīng)8項完成了向國際電工委員會IEC提交標(biāo)準(zhǔn)提案的程序，還有10項近期提交。 2010年第四季度，我國啟動了智能電網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作，其中許多方面的國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作組已開始運(yùn)轉(zhuǎn)、工作。國家電網(wǎng)公司也積極參與其中。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.7 智能電網(wǎng)的功效和意義（1） 智能電網(wǎng)的功效主要包括： （1）能實現(xiàn)雙向互動數(shù)據(jù)傳輸，實行動態(tài)浮動的電價制度。 （2）可利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等各環(huán)節(jié)關(guān)鍵 設(shè)備的運(yùn)

25、行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，電力需求高 峰時，能在不同區(qū)域間進(jìn)行及時調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺 口，優(yōu)化整個電網(wǎng)運(yùn)行。 （3）能將清潔可再生能源（太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋┮噪?能形式平滑接入電網(wǎng)，可實現(xiàn)分布式能源的優(yōu)化管理。 （4）可提高供電效率，減少能量損耗，改善供電質(zhì)量，推動 電網(wǎng)的商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)。 （5）智能電表可作為互聯(lián)網(wǎng)的路由器，推動電力部門以終端 用戶為基礎(chǔ)，進(jìn)行通信、寬帶業(yè)務(wù)或電視信號的傳播等。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.7 智能電網(wǎng)的功效和意義（2） 從能源利用角度看，智能電網(wǎng)和智能建筑是開源、節(jié)流的兩方面。據(jù)估計，建成智能電網(wǎng)后，在美國，將使能耗降低10%，溫室氣體排放量減少

26、25%，并節(jié)省800億美元新電廠建設(shè)費(fèi)。紐約時報稱，研究表明，僅使用數(shù)字化工具設(shè)定家居溫度并融入價格信息這一項，預(yù)計美國每年就可能縮減能耗15%。按建筑節(jié)能原理測算，只需1/4的能量，就能達(dá)到現(xiàn)在的舒適程度，且自然環(huán)境會變得更好。 可以說，能源效率和能源節(jié)約，是未來能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，也就是智能電網(wǎng)應(yīng)發(fā)揮的能效。即：智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)該能更好地管理、節(jié)約和監(jiān)控能源的使用。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.8 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢（1） （1）智能電網(wǎng)概念的拓展 近兩年，智能的核心定義已從“智能儀表”到了“智能電網(wǎng)”，原先主要關(guān)心高級量測系統(tǒng)即AMI（Advanced Metering Infras

27、tructure)，現(xiàn)在還包括家居網(wǎng)HANs(Home Area Networks)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)應(yīng)用（Grid-side application，e.g.，VAR control，automation)、電網(wǎng)公司的新功能（分布式發(fā)電，如太陽能發(fā)電，電動汽車）等。再有，將需求響應(yīng)（Demand responseDR）與AMI結(jié)合起來，也是智能電網(wǎng)的一種發(fā)展趨勢 。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.8 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢（2） （2）HANs（Home Area Networks）成為創(chuàng)新熱點 需求響應(yīng)（DR）會大大改變用戶行為，智能溫度調(diào)節(jié)器、智能開關(guān)、智能用電器等的越來越多采用，將吸引各種電器產(chǎn)

28、品制造商參與進(jìn)來，客戶的各種需求，可通過DR得到滿足，這就要求電網(wǎng)公司能提供各種增值服務(wù)。 （3）電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用技術(shù)日益重要 自動化技術(shù)、電壓/無功控制技術(shù)、電力電器設(shè)備監(jiān)視（自診斷、自檢測）技術(shù)在智能電網(wǎng)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)，將變得越來越重要。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.8 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢（3） （4）智能電網(wǎng)與傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互相融合 09年11月4日，溫總理在讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展報告中指出：“要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早部署后IP時代相關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的發(fā)動機(jī) ”。 這表明了發(fā)展、利用傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)實性、重要性和緊迫性。,第一

29、章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.8 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢（4） 1）傳感網(wǎng)隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點，通過自組織方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)。它是提供感知信息服務(wù)的智能綜合信息系統(tǒng)，以對物理世界的感知為目的，以信息處理為主要任務(wù)，以網(wǎng)絡(luò)為信息交互載體，以實現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互為手段。 傳感網(wǎng)功能：借助節(jié)點中內(nèi)置的傳感器，測量周維環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波等信號，從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等物質(zhì)現(xiàn)象。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.8 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢（5） 由傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和信息處理子系統(tǒng)為主形成

30、的傳感網(wǎng)技術(shù)，具有實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制、信息共享及存儲管理等功能。它使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能得到很大拓展，使通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控各種環(huán)境、儀器設(shè)備及其內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理等成為可能。亦即，原來與網(wǎng)絡(luò)相距甚遠(yuǎn)的家用電器、交通管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑物安全、旱澇預(yù)警等等，均可得到有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，有的甚至能通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 在很多領(lǐng)域都有成功應(yīng)用的實例。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.1.8 智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢（6） 2）物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)概念1999年就被提出。它是通過射頻識別（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與通信信息網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)甚至通信專網(wǎng)）

31、連接起來，實施信息的交互和通信，智能化地實現(xiàn)對物體的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理服務(wù)的一種通信網(wǎng)絡(luò)。 傳感網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，均可有效整合通信基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施資源，提高電網(wǎng)信息化水平，提升現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用效率。,1.2 智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃 1.2.1 國外智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀（概述） 通過智能電網(wǎng)建設(shè)并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，美國期望降低能源對外國的依賴，節(jié)約能源投資，并再次占領(lǐng)全球技術(shù)與經(jīng)濟(jì)制高點。除美國外，丹麥、意大利、日本、英國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家都已明確提出智能電網(wǎng)建設(shè)計劃。 總體看，各國發(fā)展智能電網(wǎng)的動因不同，實現(xiàn)路徑和具體實施側(cè)重點也不同。例如丹麥主要側(cè)重用儲能技術(shù)解決風(fēng)電的

32、間歇性對電網(wǎng)的沖擊問題；意大利則希望大力推進(jìn)智能電表的更換，以有效削減高峰負(fù)荷，從而節(jié)省電力建設(shè)投資，等等。無論具體做法如何，多個發(fā)達(dá)國家均把建設(shè)和發(fā)展智能電網(wǎng)，當(dāng)作本國電網(wǎng)發(fā)展的未來趨勢和“低碳經(jīng)濟(jì)”的重要驅(qū)動因素。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.2.2 我國智能電網(wǎng)研究和建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃（1） 09年2月2日，武建東發(fā)表的全面推動智能電網(wǎng)革命 拉動經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型一文中明確提出，我國電網(wǎng)亟須實施“智能電網(wǎng)”的革命性改造。09年5月，國家電網(wǎng)公司宣布建設(shè)統(tǒng)一堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)，并構(gòu)想：我國智能電網(wǎng)要以堅強(qiáng)的網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以信息通信平臺為支撐，以智能控制為手段，實現(xiàn)“電力流、信息

33、流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合。 2010年國家“863”計劃專門啟動了6大領(lǐng)域、智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的21個重大專項研究計劃。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.2.2 我國智能電網(wǎng)研究和建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃（2） 國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)時間表： 1）09-10年，規(guī)劃試點階段，重點制定堅強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，具體制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、設(shè)備研制及各環(huán)節(jié)試點。 2）11-15年，全面建設(shè)階段，加快建設(shè)華北、華東、華中特高壓同步電網(wǎng)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用。 3）16-20年，引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達(dá)國際先進(jìn)水

34、平。,第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng),1.2.2 我國智能電網(wǎng)研究和建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃（3） 對有關(guān)國內(nèi)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，整理出相關(guān)案例30多個，其中不少對揚(yáng)中建設(shè)發(fā)展智能電力電器產(chǎn)業(yè)有借鑒意義。例如上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程；北京中關(guān)村啟動智能電網(wǎng)建設(shè)；天津推進(jìn)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；南京智能電網(wǎng)與低碳經(jīng)濟(jì)示范園建設(shè)；陜西省電力公司智能電網(wǎng)建設(shè)；廣東東莞市物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)；無錫國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范園區(qū)建設(shè)；華東電網(wǎng)推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)；華北智能電網(wǎng)建設(shè)；上海推進(jìn)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，等等。 揚(yáng)中一些主要企業(yè)已在研發(fā)試制甚至生產(chǎn)適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)需求的新型智能電器設(shè)備。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),電網(wǎng)的智

35、能化建設(shè)目標(biāo)，要求電網(wǎng)中的很多電器設(shè)備應(yīng)升級改造為智能化的電器設(shè)備。 在計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模集成電路、電力電子、智能控制等技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)力滲透和支撐下，各種電器設(shè)備的性能在實現(xiàn)著自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級和進(jìn)步。 智能電器概念內(nèi)涵豐富，直接用于電網(wǎng)運(yùn)行中檢測、匹配、轉(zhuǎn)換、控制、通信、計量等的各種智能型電力電器，各種智能型家用電器、各種適用于各領(lǐng)域的智能型測量儀器設(shè)備，等等，無疑都屬于智能電器范疇。 這里主要論及為適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)研發(fā)、利用的各種智能電力電器。但從智能電器設(shè)備產(chǎn)業(yè)角度看，智能家用電器等具有非常大的開拓和發(fā)展空間。,2.1 智能電器設(shè)備的概念 2.1.1 智能電器設(shè)備的定義和發(fā)展目

36、標(biāo) 智能電器設(shè)備是將計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、現(xiàn)場總線局域網(wǎng)技術(shù)、動態(tài)模擬仿真技術(shù)、診斷檢測技術(shù)、數(shù)控制造技術(shù)、新材料、新工藝和現(xiàn)場質(zhì)量管理方法等有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的新一代智能化電器設(shè)備。 智能電力電器設(shè)備技術(shù)進(jìn)步的目標(biāo)：滿足智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的現(xiàn)實需求，在智能電網(wǎng)中扮演基礎(chǔ)性支撐作用和角色。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.1.2 智能電器設(shè)備概念的延拓 智能電器設(shè)備從傳統(tǒng)電器設(shè)備發(fā)展而來。 20世紀(jì)90年代，因電網(wǎng)控制、運(yùn)行要自動化，電氣操作人員希望采用遠(yuǎn)程控制方式了解并控制電網(wǎng)電氣狀態(tài)及參數(shù)，便于對眾多電器設(shè)備

37、進(jìn)行集成管理；同時，要求實現(xiàn)終端控制及辦公自動化等，于是出現(xiàn)了智能型可通信的電器，并很快投入了實際使用。例如出現(xiàn)了兼有監(jiān)測、保護(hù)、控制和通信功能的智能化開關(guān)電器和裝置，能與中央控制計算機(jī)進(jìn)行雙向通信，組成集監(jiān)控、保護(hù)和信息傳遞于一體的系統(tǒng)。適應(yīng)這些技術(shù)發(fā)展特點，智能電器設(shè)備的概念延拓為具有自動監(jiān)測自身故障、自動測量、自動控制、自動調(diào)節(jié)、能與遠(yuǎn)方控制中心通信功能的電器設(shè)備。 隨著信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能電器設(shè)備的概念將被賦予新內(nèi)涵，進(jìn)入可通信、網(wǎng)絡(luò)化的新型智能電器時代。,2.2 智能電器設(shè)備的特征 智能電器設(shè)備的基本特征主要有以下五個方面： 1）保護(hù)功能非常齊全； 2）可實時測量電參數(shù)； 3）

38、可記錄故障并實時顯示有些智能電器設(shè)備已可對故 障類型、故障性質(zhì)進(jìn)行記錄，有助于很快地找到故障 點，縮短停電時間； 4）內(nèi)部故障自診斷越來越多的智能電器設(shè)備，尤其是 高電壓、大功率的電力電器設(shè)備具有自診斷功能，可 指示自身工作狀態(tài)及運(yùn)行壽命，還可實施雙向通信， 并能接入網(wǎng)絡(luò)成為其一個功能節(jié)點。 5）多功能化具備更強(qiáng)大功能，是智能電器設(shè)備的進(jìn)步 趨勢。依靠微處理器的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理能力，一 臺智能電器設(shè)備就可實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上幾臺的功能。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.3 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步（1） 縱觀國內(nèi)外智能電器設(shè)備的發(fā)展、進(jìn)步歷程，其內(nèi)涵一直隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而不斷充實、豐富。 不同的

39、電器設(shè)備，其智能化程度的實現(xiàn)、要求和體現(xiàn)度均不相同。智能電器設(shè)備發(fā)展至今，其“智能”的含義除自動判斷、自動關(guān)斷、自校驗、自報警等外，近年來又增加了可通信和網(wǎng)絡(luò)化等特點。發(fā)展更加完善的可通信和網(wǎng)絡(luò)化智能電器設(shè)備，已成為智能電器設(shè)備發(fā)展進(jìn)步的新方向。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.3 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步（2） 近年來，我國已研發(fā)出了所謂第三代智能電器設(shè)備，已基本實現(xiàn)了智能化、可通信、網(wǎng)絡(luò)化功能，使國產(chǎn)智能電器設(shè)備的技術(shù)水平，基本上跟上了世界技術(shù)發(fā)展的潮流。 但受基礎(chǔ)設(shè)施、管理水平等多方面條件限制和制約，智能電器設(shè)備的可通信、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用在我國才起步，智能電器設(shè)備所

40、具有的強(qiáng)大功能，在實際應(yīng)用中尚未全面發(fā)揮作用。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.3 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步（3） 從適應(yīng)智能電網(wǎng)的建設(shè)要求出發(fā)可預(yù)見，智能電器設(shè)備技術(shù)具有如下發(fā)展進(jìn)步趨勢： 性能上應(yīng)包括高可靠性，應(yīng)關(guān)注全系統(tǒng)構(gòu)建及實現(xiàn)的一體化解決方案，要能做到全選擇性保護(hù)，應(yīng)具備高短路能力，要高壽命、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保、對特殊環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，具有過電壓保護(hù)功能；結(jié)構(gòu)上應(yīng)采取模塊化設(shè)計，尺寸上要進(jìn)一步小型化（功耗降低），安裝上要滿足多樣化需求。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.3 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步（4） 分立式智能電器設(shè)備一旦聯(lián)網(wǎng)，形成的網(wǎng)絡(luò)化智能電器的功能，將遠(yuǎn)大于其中各子部分獨立功

41、能之和。根據(jù)具體任務(wù)需求，可通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)不同電器功能單元的快速重組。因此，可在任意時刻、從任何地點獲取智能電器運(yùn)行、控制結(jié)果的數(shù)據(jù)信息，且可進(jìn)行異地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、測控、故障檢測、報警等。 將智能電器設(shè)備與微計算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，可使各自的資源和潛力得以更充分發(fā)揮、更靈活調(diào)用和更合理配置。網(wǎng)絡(luò)化使智能電器設(shè)備可更好地利用計算機(jī)軟硬件資源，從而既可增加其功能，又能提高其技術(shù)性能。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.3 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步（5） 新一代網(wǎng)絡(luò)、微計算機(jī)、網(wǎng)格技術(shù)甚至云計算技術(shù)等向智能電器設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域的注入，將使得經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)格及時獲取到智能水平更高的軟件資源，如此，利用更多網(wǎng)絡(luò)化電器設(shè)

42、備協(xié)同完成一個更復(fù)雜、更龐大的智能化測量或控制任務(wù)便成為可能。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.3 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步（6） （1）智能開關(guān)電器 （2）可通信電器和信息電器 （3）智能脫扣器 （4）智能多功能變壓器（“電子變壓器” ） （5）智能電測設(shè)備的發(fā)展趨勢 包括：電能表檢定設(shè)備；標(biāo)準(zhǔn)電能表；程控測試電源；集在線監(jiān)測、電量監(jiān)測分析等功能于一體，自帶通信接口的電能計量遠(yuǎn)程在線監(jiān)控儀器設(shè)備。 隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，一條龍式的智能電表自動檢測系統(tǒng)也將有較大應(yīng)用市場需求。,2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（1） （1）檢測和傳感技術(shù)（1） 檢測是實現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的基礎(chǔ)。 電網(wǎng)中需要

43、檢測、監(jiān)控的大量非電量，都是先轉(zhuǎn)化成電學(xué)量后再實現(xiàn)對其的定量測量的。 基于全光纖傳感技術(shù)研發(fā)、構(gòu)建智能傳感器和智能傳感系統(tǒng)，十分符合智能電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的需要，是保障智能電網(wǎng)輸電安全運(yùn)行所需的一種可更全面監(jiān)測電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施故障及工作狀態(tài)信息的檢測和傳感新技術(shù)。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（2） （1）檢測和傳感技術(shù)（2） 應(yīng)該研究：(1)全光型、一體化、寬頻帶的電流、電壓傳感技術(shù)；(2)光纖型溫度、應(yīng)力、電場傳感器在高電壓電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)；(3)嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)在智能傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)；（4)嵌入式實時電能質(zhì)量檢測傳感與分析技術(shù)；（5）GPS對時在智能傳感系統(tǒng)

44、中的應(yīng)用及其線路故障定位技術(shù)；（6）智能傳感系統(tǒng)用合并單元的研制；（7）IEC61850通信規(guī)約及其在智能傳感器系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)；（8）智能傳感器系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范、對未來智能電網(wǎng)的影響、國家標(biāo)準(zhǔn)的修改等。 這方面應(yīng)成為智能電器設(shè)備新產(chǎn)品研發(fā)重點之一。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（3） （2）微處理器及其接口技術(shù) 1） 對微處理器的基本要求是要具有硬件通用化、應(yīng)用靈活化，以及有記憶、計算、查表等能力，且其指令系統(tǒng)應(yīng)適合實時控制、執(zhí)行速度快等實現(xiàn)智能電器設(shè)備技術(shù)特征的要素。微處理器已形成多系列、多品種局面，可供選用的有很多。 2） 接口技術(shù)微處理器與外圍設(shè)備之間建

45、立可靠、有效連接的技術(shù)，既有硬件也有軟件。接口電路多種多樣，常用的有微處理器通用接口，鍵盤、顯示器接口、打印機(jī)接口，A/D、D/A接口，等等。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（4） （3）應(yīng)用軟件設(shè)計技術(shù)（1） 微處理器與數(shù)字電路的本質(zhì)區(qū)別就在于它具有軟件系統(tǒng)。很多硬件電路能實現(xiàn)的功能，軟件也能做到，在硬件電路設(shè)計時，有時可考慮改用軟件來實現(xiàn)。軟件是智能電器設(shè)備的靈魂。 在智能電器設(shè)備的應(yīng)用軟件設(shè)計方面，不斷涌現(xiàn)出新的模型構(gòu)建和數(shù)據(jù)處理技術(shù)?；诮⒎谴_定模型估計測量結(jié)果的軟測量技術(shù)，可構(gòu)建出擁有更小測量不確定度的智能電器設(shè)備。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4

46、智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（5） （3）應(yīng)用軟件設(shè)計技術(shù)（2） 基于強(qiáng)大的軟件構(gòu)建智能電器設(shè)備，強(qiáng)調(diào)基于通用計算機(jī)技術(shù)提升電器設(shè)備智能化水平，計算機(jī)和軟件在其中占據(jù)主導(dǎo)地位。通過軟件，將計算機(jī)與電器設(shè)備硬件有機(jī)融為一體，不僅可大大減小電器設(shè)備的體積和構(gòu)建成本，且能提高電器設(shè)備運(yùn)行的速度、可靠性和智能性。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（6） （3）應(yīng)用軟件設(shè)計技術(shù)（3） 與硬件集成化可提升空間的日漸縮小相比，融合了組件技術(shù)的軟件顯示出強(qiáng)大的技術(shù)更新優(yōu)勢。利用基于組件的軟件開發(fā)技術(shù)（Component Based Development），以特定語言將電器設(shè)備的測控功能模

47、塊化地實現(xiàn)，可使得對智能電器設(shè)備的開發(fā)或升級，簡化成所需實現(xiàn)的電器功能相應(yīng)分立模塊的重組或升級后的重組過程軟件化可大大降低智能電器設(shè)備的開發(fā)升級成本，提高其通用性、共享性和可重組性，進(jìn)而可切實優(yōu)化智能電器設(shè)備本身的技術(shù)性能。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（7） （4）智能控制和最優(yōu)化等技術(shù) 電力電器設(shè)備要具有自學(xué)習(xí)、參數(shù)自調(diào)整、模式自適應(yīng)、故障自診斷、狀態(tài)自估計、性能自趨優(yōu)等智能化特點和屬性，無疑要緊密依靠閉環(huán)控制、自動控制、智能控制、模糊控制和最優(yōu)化等理論指導(dǎo)下的具體技術(shù)實現(xiàn)，而各種控制理論、先進(jìn)控制技術(shù)及方法等的有效實現(xiàn)，要基于相應(yīng)的微計算機(jī)、大規(guī)模集成電路、

48、微處理器、數(shù)字信號處理單元和各種計算數(shù)學(xué)方法，并通過軟件編程加以實施在很多領(lǐng)域已有大量成功的應(yīng)用案例，也包括在很多種電器設(shè)備產(chǎn)品（包括家用電器）中成功運(yùn)用。智能控制和最優(yōu)化技術(shù)無疑是電力電器設(shè)備智能化水平進(jìn)一步提高的重要支撐性技術(shù)。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（8） （5）抗干擾技術(shù)（1） 對電力電器的干擾來自多個方面，有電磁干擾，環(huán)境溫度變化干擾，以及氣壓、振動、時間等的影響，其中，電磁干擾是各類干擾中最主要的干擾因素通過各種線路，可能侵入智能電器設(shè)備的微處理器，或以高頻電磁場形式從空間侵入智能電器設(shè)備及系統(tǒng)；供電線路，更是電網(wǎng)中各種浪涌電壓侵入智能電器設(shè)備主

49、要途徑。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（9） （5）抗干擾技術(shù)（2） 抑制和削弱電磁干擾的途徑有采取硬件的措施和由軟件實現(xiàn)的辦法，也有軟、硬件相結(jié)合的舉措。 硬件抗干擾通常效率較高，但增加硬件成本和電器設(shè)備體積；軟件抗干擾投資少，但可能降低系統(tǒng)測控效率全面搞清電磁干擾源及其入侵傳播途徑，合理選擇抗電磁干擾措施和辦法，是智能電器設(shè)備研發(fā)設(shè)計的重要內(nèi)容。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（10） （6）可靠性技術(shù) 電力電器設(shè)備的可靠性涉及范圍很廣，諸如所用電力電子元器件的可靠性、技術(shù)設(shè)計、工藝制造水平和管理水平等共同決定著這些電力電器設(shè)備的可

50、靠性指標(biāo)。提高電器設(shè)備的可靠性，必須掌握其失效規(guī)律，以利于采取有效措施切實提高其可靠性；同時，在實現(xiàn)智能電器設(shè)備基本功能基礎(chǔ)上，還可通過為其增設(shè)輔助功能的途徑提高其可靠性： 電流、電壓顯示功能；對各種電氣參數(shù)的整定功能；試驗功能及自診斷功能；通信接口功能；遠(yuǎn)端監(jiān)控和診斷功能；負(fù)載監(jiān)控功能；模擬功能。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.4 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)（11） （7）通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（1） 發(fā)展更完善的可通信和網(wǎng)絡(luò)化智能電器設(shè)備，是對其實現(xiàn)遙測、遙控的基礎(chǔ)，是幾乎所有智能電器設(shè)備發(fā)展進(jìn)步的共同方向之一。 能方便進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，實現(xiàn)基于計算機(jī)實時通信技術(shù)和分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)的數(shù)據(jù)共享、分布式

51、數(shù)據(jù)存取、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布和遠(yuǎn)程測控等功能，是最先進(jìn)的智能電器設(shè)備的顯著特征。結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能電器設(shè)備，將突破其使用的時空界限，可使其應(yīng)用疆域得以大幅拓展。 為電網(wǎng)運(yùn)行和監(jiān)測以及電網(wǎng)配電自動化研發(fā)所需要的智能化通信電器設(shè)備，應(yīng)成為智能電器新產(chǎn)品研發(fā)的主要內(nèi)容之一。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（1） 目前國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)主要集中于： 1）電器設(shè)備的在線檢測； 2）信號采集處理新方法、機(jī)理研究及利用； 3）具有一定智能化特征的電器設(shè)備的實現(xiàn)； 4）智能電器設(shè)備可靠性及控制部分抗電磁干 擾能力的增加（改造）； 5）雙向通信的實現(xiàn)方法及

52、添加(改造升級)。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（2） 為滿足智能電網(wǎng)的建設(shè)需求，電器設(shè)備遠(yuǎn)非僅需增加通信功能，還應(yīng)增設(shè)預(yù)警、自愈、能量管理等許多功能。 據(jù)智能電網(wǎng)建設(shè)總目標(biāo)，智能電器設(shè)備研究今后的主要任務(wù)，大致有： 1）在提供給智能電器設(shè)備信號的傳感器方面，不但要研究新傳感和檢測機(jī)理，如光電、紅外、超聲波等，還要研究傳感器靈敏度和準(zhǔn)確度。還應(yīng)該探索新檢測方法無傳感器虛擬法、綜合評估法、指紋數(shù)據(jù)法以及擾動誤差法等。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（3） 2）在信號處理與

53、智能控制技術(shù)方面，應(yīng)研究信號處理技術(shù)和總線技術(shù)，以太網(wǎng)和基于互聯(lián)網(wǎng)的信號傳輸技術(shù)，基于小波分析、模糊邏輯分析等的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，暫態(tài)分析與電磁兼容技術(shù)等。具體在智能控制方面，應(yīng)對控制策略、可靠性、最優(yōu)化技術(shù)等進(jìn)行研究探索。 應(yīng)包括各種數(shù)值仿真計算方法和技術(shù)，如EMPT、ANSYS、MATLAB等數(shù)值仿真計算軟件的應(yīng)用等。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（4） 3）在新的執(zhí)行功能方面，包括各種新的控制電弧或控制電路的機(jī)理研究、同步開關(guān)技術(shù)研究等。它們直接面向?qū)ο?，往往可能引起整體電器實現(xiàn)機(jī)理的變革。如電子操動引起了新一輪相控開關(guān)的研究；

54、對多斷口斷路器的再探索，以及對高可靠性系統(tǒng)時限的研究，等等，均體現(xiàn)了革命性技術(shù)進(jìn)步，連帶出相當(dāng)多的機(jī)理和模型研究，有可能推動范圍廣泛理論研究成果的獲得。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（5） 4）在普遍增添自檢測、自診斷能力方面，鑒于智能電網(wǎng)對安全、可靠等性能的要求進(jìn)一步提高，使所有進(jìn)入電網(wǎng)的智能電器產(chǎn)品均具備自檢測、自診斷功能成為大勢所趨。而傳統(tǒng)電器設(shè)備有自檢測、自診斷功能的比例很低。給電器，尤其是高電壓、大功率電器設(shè)備加裝傳感器，并通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等實現(xiàn)對其運(yùn)行性能、生命周期的實時檢測和監(jiān)控，可保證相關(guān)電器設(shè)備的正常、可靠工作

55、或及時替換，進(jìn)而可確保智能電網(wǎng)的堅強(qiáng)、可靠智能電器設(shè)備新產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)中一個十分重要的任務(wù)和努力方向。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（6） 5）研發(fā)綜合、先進(jìn)的電力貯存和調(diào)峰電器設(shè)備和技術(shù)，包括可充電的混合動力車輛以及空調(diào)的熱能貯存器、電動汽車充電站等。 6）電網(wǎng)運(yùn)行管理操控者與電力用戶的網(wǎng)絡(luò)化直接互動，將成為更多種進(jìn)入電網(wǎng)的各種智能電器必備的功能之一。因此，在研發(fā)智能電器新產(chǎn)品中，就要增加這方面的功能，或為日后可以增設(shè)這方面功能應(yīng)提供接口或必要軟硬件環(huán)境。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電

56、器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（7） 7）對智能電器設(shè)備架構(gòu)的深層次研究 隨智能電網(wǎng)建設(shè)不斷深入，對智能電器設(shè)備無疑還會不斷提出新的功能需求。簡單通過更換新設(shè)備，浪費(fèi)巨大。為改變?nèi)缭黾?、拓寬智能電器的功能，首先設(shè)法去改變軟件，而不是更換整智能電器設(shè)備。對這方面問題的研究，應(yīng)成為智能電器新產(chǎn)品研發(fā)中一個重要任務(wù)對節(jié)能降耗、節(jié)約智能電器研發(fā)和制造成本等意義重大。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （1）國內(nèi)智能電器設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀及任務(wù)（8） 8）在智能電器設(shè)備結(jié)構(gòu)方面，智能檢測、控制用電器設(shè)備與用戶電器設(shè)備的一體化，是一個新的研發(fā)方向，國外已有這類新型智能電器設(shè)備問世。 智能電器設(shè)備結(jié)構(gòu)

57、的整合式變化，可能帶動智能電器設(shè)備結(jié)構(gòu)的更大變革，同時會帶來電器設(shè)備軟硬件成本的大幅度下降。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.5 智能電器設(shè)備的研發(fā) （2）智能電器設(shè)備研發(fā)應(yīng)依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 智能電網(wǎng)建設(shè)大背景下，今后能進(jìn)入其中的智能電器設(shè)備，都將具有聯(lián)網(wǎng)、交互等功能，都應(yīng)該能成為網(wǎng)絡(luò)中一個有效的功能節(jié)點，因此，都必須遵從統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)約和通信標(biāo)準(zhǔn)等。這與過去可按自己喜好任意地生產(chǎn)傳統(tǒng)電器設(shè)備有本質(zhì)區(qū)別。 10年6月29日，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了國家電網(wǎng)智能化規(guī)劃子規(guī)劃智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備系統(tǒng)研制規(guī)劃和智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃，且其正加緊智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制，還積極參與編制智能電網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)

58、及相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn) 。 可被看作研發(fā)智能電網(wǎng)關(guān)鍵電器設(shè)備指導(dǎo)性文件。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.6 智能電網(wǎng)與智能電器設(shè)備的關(guān)系（1） 電力系統(tǒng)或俗稱電網(wǎng)，由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等部分組成，缺任一環(huán)節(jié)都不能稱為完整的電網(wǎng)。 統(tǒng)計表明，80%以上電能通過低壓電器傳輸、在用戶端被消耗；57%的電能是通過電動機(jī)消耗掉的。既然電能大部分是在低壓側(cè)通過低壓電器傳輸?shù)人牡?，若不關(guān)心用戶端電網(wǎng)狀況，在忽略這部分節(jié)能與能量管理問題前提下考慮所謂電網(wǎng)的智能化，很顯然，這樣形成智能電網(wǎng)的含義不會完整合理智能電網(wǎng)與智能電器設(shè)備密切相關(guān)。,第二章 智能電器與智能電網(wǎng),2.6 智能電網(wǎng)與智能電器設(shè)備的關(guān)系（2） 在智能電網(wǎng)中，智能電器設(shè)備扮演不可或缺的角色。如果低壓電器未能實現(xiàn)智能化和通信網(wǎng)絡(luò)化，就難以實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，即智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)就不可能實現(xiàn)電器設(shè)備達(dá)到否智能化水平，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。 智能電器設(shè)備是智能電網(wǎng)各種先進(jìn)功能特征的實現(xiàn)基礎(chǔ)。電網(wǎng)中的變電站、高/低壓開關(guān)、低壓成套設(shè)備、計量檢測儀器設(shè)備等均應(yīng)是智