智能电网信息与量测技术.
智能电网技术发展
1.分布式能源接入是指将可再生能源、微型燃气轮机等分布式能源设备接入电网。 2.分布式能源接入可以提高电网的稳定性和可靠性，降低电力成本。 3.分布式能源接入需要解决的主要问题包括并网技术、电能质量控制和电网安全稳 定等。
智能电网的运行模式
储能设备应用
1.储能设备应用是指将电池、超级电容器等储能设备应用于电 网中，以平滑电力负荷波动，提高电网的稳定性和可靠性。 2.储能设备应用可以有效解决可再生能源的间歇性和不稳定性 问题，提高电网的经济性。 3.储能设备应用需要解决的主要问题包括储能设备的选型、充 放电控制和寿命管理等。
▪ 智能电网的应用案例
1.中国国家电网公司的“全球能源互联网”项目是中国智能电 网建设的重要案例。 2.该项目通过构建全球范围内的能源互联网，实现了电力的高 效、清洁和安全传输。 3.该项目的成功实施，为全球智能电网的发展提供了重要的经 验和示范。
智能电网技术发展
关键技术与设备介绍
关键技术与设备介绍
▪ 智能电网的主要技术
1.智能电网的主要技术包括电力电子技术、信息技术、通信技 术和控制技术。 2.其中，电力电子技术是实现电力系统的高效运行和优化控制 的关键。 3.信息技术和通信技术是实现电力系统的信息采集、处理和传 输的基础。4.控制技术是实现电力系统的自动化和智能化的核 心。
智能电网的发展现状
智能电网技术发展
智能电网的发展现状
智能电网的发展现状
▪ 智能电网的发展历程
1.智能电网的发展可以追溯到20世纪90年代，当时主要是以电 力电子技术和信息技术为基础，实现电力系统的自动化和信息 化。 2.进入21世纪，随着可再生能源的快速发展和电力市场的改革 ，智能电网进入了快速发展阶段。 3.近年来，随着物联网、大数据、云计算等新技术的发展，智 能电网正在向更高的智能化水平发展。
智能电网建设中智能计量系统功能与应用
智能电网建设中智能计量系统功能与应用智能电网是指利用先进的信息通信技术、人工智能技术等提高电力能源效率、质量、稳定性和安全性的电网。
智能计量系统是智能电网的重要组成部分，是对用电量进行计量和管理的一种高效的技术手段。
下面将重点探讨智能计量系统的功能和应用。
一、智能计量系统的功能1. 实时监测智能计量系统可以连续监测用户的用电量和用电情况等，通过实时监测数据的分析可以更好地掌握用户的用电情况，发现用电异常情况并及时采取措施，改变传统计量方式的不足，提高用电监测、管理的效率。
2. 数据采集智能计量系统可以对用户的用电情况、用电负荷、用电时间等进行数据采集，并将采集到的数据实时传输到中心控制系统中，由中心控制系统进行数据分析和处理，为电力系统运营和管理提供数据参考。
3. 数据处理智能计量系统能够对采集到的数据进行分析和处理，比如按时间段分析电量变化，提供电量峰平谷时段的数据，以便制定有针对性的电价政策、调控用电负荷等，使智能电网更加高效和稳定。
4. 能耗监测智能计量系统能够监测用户的能耗情况，可以对用户进行耗能的分类、分析和比较，识别出一些浪费能源的环节，从而推广能耗较小的用电设备或者技术，达到节能减排的效果。
5. 远程控制智能计量系统可以通过设置自动控制模式，控制用户的用电负荷和用电量，实现梯度控制和应急控制等，为用电管理提供更多的控制手段。
1. 改进用电负荷管理智能计量系统可以实时掌握用户用电负荷情况，调控用电负荷，进行负荷预测，降低电网峰值负荷，并能够减少用电量的浪费，达到更好的节能效果。
2. 提高用电效率智能计量系统可以根据用户用电需求，制定更合理的电价政策，使用户在峰值时段选择性减少用电，达到合理分配用电负荷的效果。
同时也可以提高电力企业的营销业务，根据用户用电情况推销电能服务。
智能计量系统可以根据用户的用电情况进行实时监测和分析，及时发现和排除用电异常和安全隐患，防止电气事故的发生，提高用电安全性。
智能电网原理
智能电网原理
智能电网是基于先进的信息通信技术和传感器技术，以及智能控制与管理方法，实现电力系统的高效、安全和可靠运行的电网系统。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 实时监测：智能电网通过安装在电力设备上的传感器，可以实时监测电网状态、电流、电压、功率等参数，并将数据传输到中央控制中心。
2. 数据分析：中央控制中心采用先进的数据分析技术，对大量的实时数据进行处理和分析。
通过数据分析，可以获得电网的负荷情况、设备故障等信息，为电网操作和调度提供参考依据。
3. 智能控制：中央控制中心根据数据分析的结果，通过智能控制器对电力设备进行控制和调节。
例如，当负荷过大时，可以自动启动备用电源或调节输电线路的电压，以保证电网的正常运行。
4. 优化调度：智能电网可以通过实时数据和先进的算法，进行电力资源的优化调度。
例如，在负荷低谷期，可以自动调整电力设备的运行状态，以降低电网损耗和成本。
5. 故障检测与恢复：智能电网可以实时监测电力设备的运行状态，当发现故障时，可以立即进行报警，并通过智能控制器进行快速恢复。
同时，还可以自动隔离故障设备，保障电网的稳定运行。
智能电网通过实时监测、数据分析、智能控制、优化调度和故障检测与恢复等方式，实现电能的高效供应和安全可靠运行，提高了电力系统的运行效率和稳定性。
智能电网技术
智能电网，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、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。
美国电力科学研究院将智能电网定义为：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；快速响应电力市场和企业业务需求；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。
[编辑本段]基本简介智能电网概念的发展有3个里程碑：第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。
IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。
该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。
是IBM一个市场推广策略。
第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修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；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。
可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。
智能电网的概念
智能电网的概念1.智能电网的概念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，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、激励、抵御攻击，能提供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。
2.关键要素智能电网的关键要素主要表现在四个方面：通信、量测、设备和控制（1）通信：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，智能电网的数据获取、保护和控制都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。
它主要是实现电网元件之间进行网络化的连接，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。
（2）量测：先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，它能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。
（3）设备：应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。
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。
（4）控制：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，具体行动如下：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。
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。
智能电网中的数据采集与分析技术
智能电网中的数据采集与分析技术智能电网作为一种新型的电力供应体系，通过利用先进的信息和通信技术，实现了对电力系统的自动化、互联互通以及智能化管理。
在智能电网的运行中，数据采集与分析技术起着至关重要的作用，能够为电力系统的有效运行和管理提供关键支持。
一、数据采集技术在智能电网中的应用数据采集是智能电网中的基础步骤，通过采集各个环节的实时数据，系统可以对电力网络进行准确监测与管理。
数据采集技术可以从以下几个方面应用于智能电网。
1. 监测设备数据采集智能电网中的监测设备负责对电力系统进行实时监测与数据采集。
例如，传感器可以实时测量电力设备的温度、震动以及电流等数据，并将其传输到数据中心进行存储和处理。
监测设备的数据采集能够为智能电网提供准确的实时数据，帮助系统运维人员及时了解电力系统的状态。
2. 用户数据采集智能电网还需要对用户的电能使用情况进行数据采集和分析。
通过智能电表等设备，可以实时采集用户的用电信息，诸如电能消耗、用电峰谷等数据。
这些数据可以用于电力计费、用电负荷预测等用途，帮助电力系统管理部门优化电网运行。
3. 环境数据采集智能电网运行环境中的数据采集也非常关键。
例如，可以利用气象站采集气象数据，如温度、湿度、风速等，用于电力系统对气象条件的响应和调整。
环境数据采集还可以用于灾害预警和风险管理，提高电力系统的可靠性和稳定性。
二、数据分析技术在智能电网中的应用数据采集只是智能电网运行中的一部分，更关键的是将采集得到的海量数据进行分析，从中提取有价值的信息，并为电力系统的运行和管理提供科学的依据。
1. 大数据分析智能电网中产生的数据庞大且多样，传统的数据处理方法已经无法胜任。
大数据分析技术的应用，能够从庞杂的数据中挖掘出有价值的信息。
通过大数据分析，可以对电力系统的负荷、能源消耗等进行精准预测和优化调度，实现电网的高效运行。
2. 数据挖掘与智能化决策数据挖掘技术可以深入挖掘数据背后的规律和关联，进一步加强对智能电网数据的理解和利用。
电力行业中的智能电网监测技术介绍
电力行业中的智能电网监测技术介绍随着电力行业的不断发展，智能电网监测技术逐渐成为推动电力行业转型升级的重要支撑。
该技术通过实时监测、分析电力系统的运行状态，实现电力系统的自动化运行和智能化管理，提高电力系统的安全可靠性和经济效益。
本文将介绍电力行业中的智能电网监测技术以及其在实际应用中的价值。
一、智能电网监测技术的概述智能电网监测技术是指利用先进的传感器、通信、计算和控制技术，对电力系统的各个环节进行全面的监测和分析。
该技术通过实时采集电力系统的运行数据，包括电流、电压、功率等各种参数，并通过网络传输和处理这些数据，最终实现对电力系统运行状态的精确监测和智能化管理。
智能电网监测技术的核心是智能感知，即通过各种传感器实时采集电网各节点的数据。
这些传感器能够提供精确的电流、电压和功率等参数，以及温度、湿度等环境数据。
同时，智能电网监测技术还能利用高分辨率图像传感器和红外线传感器对电力设备进行监测，实现对电力设备的状态与性能的精确评估。
除了数据采集，智能电网监测技术还包括数据传输和数据处理。
数据传输通过网络技术实现，可以将采集到的数据迅速传输到监测中心，实现对电力系统的实时监测和远程管理。
数据处理则是通过高效的计算和分析技术，对大量的采集数据进行处理和挖掘，提取出有价值的信息，为电力系统的运行和维护提供科学依据。
二、智能电网监测技术的应用1. 自动设备状态监测与诊断智能电网监测技术可以通过对电力设备的实时监测，实现设备工作状态的自动识别和诊断。
该技术可以监测设备的电流、电压、温度等参数，通过分析这些数据，可以及时发现设备存在的故障和异常现象，并提供相应的预警和诊断信息。
这样，可以避免因设备故障而导致的停电事故，提高电力系统的可靠性。
2. 电力系统负荷预测与优化调度智能电网监测技术还可以通过对电力系统负荷的实时监测和数据分析，预测未来的电力负荷并进行合理的优化调度。
该技术可以实时监测电力系统中各个节点的负荷情况，并通过数据模型和算法，预测未来的负荷变化趋势。
智能电网的高级量测体系结构
智能电网的高级量测体系结构智能电网的高级量测体系结构是电力系统现代化的关键组成部分，它通过集成先进的测量技术、通信技术和信息技术，实现了电网的智能化管理。
以下是关于智能电网高级量测体系结构的详细分析。
一、智能电网高级量测体系结构概述智能电网的高级量测体系结构（AMI，Advanced Metering Infrastructure）是一套集成了智能电表、通信网络和数据管理系统的系统。
它不仅能够实现电能的精确计量，还能提供实时的用电数据，为电网的运行和维护提供强有力的数据支持。
1.1 智能电表智能电表是高级量测体系结构的核心，与传统电表相比，它具有双向通信能力，能够实时地将用电数据发送给电网运营商，同时也能接收来自电网的控制信号。
1.2 通信网络通信网络是连接智能电表和数据管理系统的纽带。
它采用多种通信技术，如无线通信、电力线载波通信等，确保数据的实时传输和高可靠性。
1.3 数据管理系统数据管理系统是高级量测体系结构的大脑，它负责收集、存储和分析智能电表上传的数据，为电网的运行和维护提供决策支持。
二、智能电网高级量测体系结构的关键技术智能电网的高级量测体系结构涉及多项关键技术，这些技术共同支撑着系统的高效运行。
2.1 智能电表技术智能电表技术包括高精度计量技术、低功耗设计、安全认证机制等。
这些技术确保了电表的准确性、可靠性和安全性。
2.2 通信技术通信技术是实现数据实时传输的基础。
它包括无线通信技术、有线通信技术、电力线载波通信技术等，这些技术各有优势，可根据实际需求选择最合适的通信方式。
2.3 数据处理技术数据处理技术包括数据采集、数据存储、数据分析等。
高效的数据处理技术能够快速响应电网的运行需求，为电网的优化运行提供数据支持。
2.4 安全技术安全技术是保障智能电网稳定运行的重要保障。
它包括数据加密技术、访问控制技术、入侵检测技术等，这些技术共同构成了智能电网的安全防护体系。
三、智能电网高级量测体系结构的实现与应用智能电网高级量测体系结构的实现是一个系统工程，涉及到硬件部署、软件开发、系统集成等多个环节。
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局域通讯网络(LAN)
• 大部分是私网协议
– – – – 电力线载波 (PLC，DLC) 基于高塔的点对多点的无线射频系统 无线射频网状系统（Mesh） 电力线宽带 (BPL)
• 趋势是缓慢移向开放式标准
– TCP/IP, ANSI C12.22
• 主要考量是低成本
发展趋势：集成的通讯网络
数据采集流程
量测系统的演变
智能和控制功能
AMI • 用户通讯 AMM • 数据管理
• AMI 连接用户并加强了 资源和资产优化管理 • AMM 提高了信息质量 • AMR 提高了运行效益
AMR
• 运行效益
AMI相对于AMR
• AMR:自动抄表方案
– 从远程读一个累积的计量值 – 单向通讯 – 以月为计量周期
第三章 智能电网信息与量测技术
主要内容
• 高级量测体系 (AMI) 简介 – 背景 – 驱动力 • 主要组成部分 – 智能电表 – 通讯网络 – 计量数据管理系统 (MDMS) – 用户户内网络 (HAN) • AMI论证 – 成本 – 收益 – 例证 • AMI和智能电网 • 信息物理系统
高级量测体系
负荷曲线 市场分类 服务成本 高峰期电价
供应聚合 未计能量的分配
自助帐单分析 支持客户服务人员 需求响应
MDMS和其它系统的集成
运行系统 其它应用
CIS,计费
客户服务 帐户管理 故障管理 配网运行 负荷研究 预测管理 客户支持
企业服务总线
收入保护
计量数据管理系统
资产分析
企业服务总线
采集系统
复杂计费 手持移动 采集系统 AMI 采集系统 间隔数据 采集系统 SCADA 数据等
系统范围的系统能观性
“虚拟表计” 可提供系统任何一点的以小时计的 历史的和预测的负荷信息
• 减少设备过负荷和损坏 • 提高固定资产投资时机和针
对性
• 提高相间平衡和线路利用率 • 改善电压调节，提高电容器
• 自动数据采集系统 (ADCS) – 按照预定时间收集电表测量值（通常是午夜之后）或即时读取 – 把数据传回网络运行中心 (NOC) – 把数据放在企业服务总线 (ESB) 上 • ESB – 原始数据转送站 – 把数据分送给 计量数据管理系统（MDMS）和其它信息系统 • MDMS – 处理数据并把数据传给其它信息系统, 如: • 计费系统 • 用户网站 (以便用户在每天 早晨6点查看前一天的用电)
用户利益 促成智能电网所需的技术和应用的实现
智能电表
双向间隔量测数据
• 智能电表 – 每一个用户处
– 记录双向间隔消费信息
• 小时、 30 分钟、 15 分钟 或 5 分钟等 • KWh、 KVARh、 V、 KW,…等
– 其它功能如远程断开和重接、 即时读表、 断电报警、 表计干扰检测、 远程设定和软件升级
系统应用 预测
负荷研究和 定价
收入保护 Revenue Protection
结算 Settlement
配电效率
复杂的计费入
窃电检测 非正常电表检测
规划 运行 GIS & OMS 集成
批发市场 Wholesale 大 C&I用户 分时电价 特殊计费
• 变压器表计
– 记录双向间隔消费信息和电压信息 – 数据可用于变压器负荷管理和负荷研究
• 馈线表计
– 记录双向间隔消费信息和电压信息
• 15分钟、 5分钟、 或更短
– 支持系统实时运行、电压优化、系统分析和规划、负荷研究和预测等
多层次的通讯网络
广域通讯网络(WAN)
• IP 网络：开放式的、安全的 • 专用的或公众的网络 • 有些使用通讯公司的托管服务 – WiMAX, 数字无线通信 2.5G, 3G, 3G+, MPLS – 问题: 公共网络生命周期短，难于满足AMI 的期望 – 很多地方很难有一个公共网络覆盖整个电力公司的 服务范围 • 通常是混合网络(电力公司专用网 + 第三方网络)
竞争激烈的电力市场
电力公司降低成本和增加 收入的目标 日益增多的复杂计费方式 用户服务的要求
技术的进步
ＩＴ、电子和通讯技术的进步 成本降低而同时功能提高 用于数据管理的信息系统 日益完善
环境保护和政治压力
立法的要求 (如, EPACT 2005) 对能效的追求 为应对温室效应而寻求矿物燃料的替代品 公众对邻近电力设施的抵触
计量数据管理系统(MDMS)
• 一个用于获取、处理和存储计费表计测量值，并具有分析工具以便和 其它信息系统交互使用的数据库系统 – AMI系统表计管理 (增加／修改／消除） – AMI表计控制 • 接通／断开 • 重新设定 • 日程管理 – 计费之外的数据转发 – 表计和网络设备的资产管理 – 接通／断开的过程管理 – 干扰检测 – 故障及故障恢复数据管理 – 数据分析和自动现场工作票的生成和处理
AMI效益
节能和能效
DSM: 电价, 需求响应, 用户信息
运行效率
用户服务
电网运行和优化: 电压和无功优化, 运行, 规划，等
窃电检测:提高检测率 负荷研究; 提高数据质量 现金流 电表更换 读表: 自动, 频繁, 准确 故障管理: 即时, 定位, 检测 表计准确度: 提高 呼叫中心: 减少费用估计, 提高询问应答 收费: 各种计费选择
MDMS功能
数据分类和负荷建模 Segmentation and Load Modeling 多维聚合 Multi-Dimensional Aggregation 费用计算 Configurable Calculation Logic & Billing 用户费用分析 Customer Bill Integration & Analytics
• AMI: 高级量测体系
– – – – – – 完整的体系可远程读取多个间隔计量值 双向通讯 提供详细的数据以能支持分时电价（TOU pricing） 远程系统或软件升级 支持用户户内网络 和很多其它功能
AMI实施的驱动力
世界范围内电力公司实施变革和产业升级的动力
供求关系和电网的制约
电网可靠性 / 停电的制约 / 供电不足 日益增加的分布式电源 多向潮流