智能电网研究与发展-湖北(武汉大学)
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基于预想事故集的电网规划研究
规划技术体系完善研究 1
数字化变电站研究建设 4
电网运行精益化 风险防线体系化 智能决策
反应快速
持续创新 高级调度中心
电网监控智能化 管理应变扁平化
理论储备系统化 创新机制战略化
网格组织
灵活配置
平台应用颗粒化 技术支撑灵活化
2 高级调度中心建设
组织架构网格化 工作控制节点化
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Βιβλιοθήκη Baidu
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(Automatic meter reading-AMR)； • 需求响应 (Demand Response)；(需求侧管理DSM) • 先进的配电自动化 –高级配电运行(ADO)功能使“自愈” (Self Healing)
成为可能； • 分布式发电技术(Distributed Generation or Distributed Energy Resources---
武汉大学电气工程学院
23 March 2022
智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 21
武汉大学电气工程学院
23 March 2022
智能电网的内涵
智能电网主要具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征：
Xiaoming Zha : Slide 22
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23 March 2022
跨国技术公司：AREVA、GE、IBM；电力公司和电网运营商：AEP、 Bonneville电力管理局、PJM及法国EDF；研究机构：美国电科院EPRI、 Battelle、RDS和SAIC。 （3）电网智能化架构委员会（GWAC）由一系列的专家组成，受美国能源 部的部分资助，从事制定建立未来电网架构的原则。 （4）2005年欧洲委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛” 。欧洲还将成 立“智能电网协会” 。 （5）IEC去年底筹建SG3“智能电网”战略组。 根据目前掌握的情况，还没有智能电网 的国际标准或国家标准。
智能电网技术及发展
查晓明 教授
武汉大学电气工程学院
Xiaoming Zha : Slide 1
武汉大学电气工程学院
提
纲
• 国外智能电网研究概况
• 智能电网的内涵
• 国内智能电网的建设及发展
• 智能电网的技术内容
• 我们的工作
Xiaoming Zha : Slide 2
武汉大学电气工程学院
23 March 2022
智能电网的内涵 坚强的智能电网 4个特征：
• （1）数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设 备
• （2）信息化：市场信息、电网信息、用户信息与宽带通 信形成的信息平台
• （3）自动化：大电网安全稳定控制（高级智能调度）， 变电站自动化与用户用电系统智能控制
• （4）互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动
我国智能电网建设的基础条件
2006年4月，国家电网公司提出了在全系统实施 “SG186工程”的规划。华东、华北、上海、浙江、 江苏等多家电力企业已顺利通过国网公司建设示范 1 单位验收。
电力通信基本实现主干通道 光纤化、数据传输网络化. 3
Xiaoming Zha : Slide 30
信息化水平已初 步达到建设智能
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23 March 2022
智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 18
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 19
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 20
Xiaoming Zha : Slide 26
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我国智能电网的建设与发展
华东电网智能电网研究初见成效
基于LCM的电网规划方案评价研究 新能源对电网规划的影响及对策研究
节能减排下的电网规划研究 新能源对电网规划的影响及对策研究
区域电网协调规划研究 考虑不确定因素的电网灵活规划方法研究
3 统一数据平台建设
徐行站数字化改造
新建数字化海宁站
Xiaoming Zha : Slide 27
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我国智能电网的建设与发展
坚强受端大电网
按照考虑N-1情况下特 定预想事故的原则，规划建 设多馈入直流和交流系统并 联的华东区域坚强受端网架 初步建设高级调度中心 开展数字化变电站试点 开展相关技术研发
Xiaoming Zha : Slide 7
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国外智能电网研究概况
Xiaoming Zha : Slide 8
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国外智能电网研究概况
Xiaoming Zha : Slide 9
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国外智能电网研究概况
美国智能化实践最新成果
AC2
Boulder（伯德市） to become first Smart Grid City
Xiaoming Zha : Slide 10
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 11
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当多的经验
用户侧管理、负荷管理控制系统等一系列应用在我国已取得一定成果，在江苏、上海 等部分地区具有相当成熟的应用系统。无论从技术层面还是管理层面都积累了相当多 的经验，但还未达到智能电网对用户大量参与电网互动的要求。
DG or DER) • 电力储能技术(蓄电池、混合动力电动汽车-1kWh=5~6公里）等
Xiaoming Zha : Slide 25
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我国智能电网的建设与发展
• 总体情况:
国家电网公司组织开展的大电网安全关键技术 研究、数字化电网关键技术研究、电力电子关键 技术、特高压同步电网安全稳定运行关键技术研 究等相关研究实践及“SG186”工程、电力通信建 设、用户用电信息采集系统等都为建设我国智能 电网奠定了坚实的基础。
国外智能电网研究概况
驱动因素
美国:２００３年美加大停电后， 美国电力行业决心利用信息技术 对陈旧老化的电力设施进行彻底 改造，开展智能电网研究，以期 建设满足智能控制、智能管理、 智能分析为特征的灵活应变的智 能电网.
欧洲:发展智能电网也有其独特的发 展背景，欧洲智能电网的兴起主要 是大力开发可再生能源、清洁能源， 以及电力需求趋于饱和后提高供电
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 15
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 16
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 17
• 支持用户自备分布式发电、储能装置并网；
• 支持电动车的接入
选择低电价时段充电 可在电价高时向电网送电
Xiaoming Zha : Slide 5
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23 March 2022
国外智能电网研究概况 智能电网研究机构
（1）美国能源部(DOE)是电网智能化研究的发起者和重要的投资者。 （2）“电网智能化联盟” 成员包括:
Xiaoming Zha : Slide 23
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 24
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智能电网的内涵 （总结）
智能电网技术应包括以下一些主要内容：
• 先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS）； • 先进的三维、动态、可视化调度技术； • 高级计量- 无线、自动计量读数（Advanced metering infrastructure—AMI）
华东公司建设智能电网的三阶段目标
2007
巩固提升
Xiaoming Zha : Slide 28
全面转型
武汉大学电气工程学院
智能电网
引领超越
23 March 2022
我国智能电网的建设与发展
Xiaoming Zha : Slide 29
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我国智能电网的建设与发展
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 12
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 13
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智能电网的内涵
Xiaoming Zha : Slide 14
电网的要求
2 广域量测技术已大范围应用, 状态监测技术正大力推进。
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我国智能电网的建设与发展 我国智能电网建设的基础条件
华东电网WAMAP系统，充分利用PMU的动态数据， 面向调度运行，重点解决电网安全稳定性的在线监 视、实时预警和在线辅助优化决策，率先在电网动 1 态监视和控制领域取得了重大突破。
➢ 信息技术的渗透 在发电、输电、配电各个环节中大大增强了系统的
可观性和应用数字控制的条件。
Xiaoming Zha : Slide 4
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23 March 2022
国外智能电网研究概况
驱动智能电网技术的三要素：
➢ 新应用的开发
用户能源管理的开发
• 支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更 好地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点；
数字化电网
规划建设适应电力市场要 求的特高压电网，满足“三 华”联网需要 建成高级调度中心 数字化变电站推广 适应电力市场要求的运行 技术 FSM的研究与应用
智能化电网
规划以自愈为目标的智 能电网 实现智能化调度 新型材料和智能设备的 全面使用 可再生能源的友好接入 实现与用户的智能互动
究成果已应用于 工程实际
华东、上海、山东、浙江、江苏以及南方电网等企业也先后开展了数字化变电站和 数字化电网的建设工作，取得了一系列研究及应用成果。
Xiaoming Zha : Slide 32
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我国智能电网的建设与发展 我国智能电网建设的基础条件
双向信息交互与 互动上积累了相
可靠性和电能质量等需求所决定的。
Xiaoming Zha : Slide 3
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23 March 2022
国外智能电网研究概况
智能电网技术的三个驱动因素：
➢ 可再生能源和微电网的接入 1、包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃
料电池、小型燃汽轮机等； 2、剩余能量回收及回馈； 3、即插即用（Plug and Play)。
Xiaoming Zha : Slide 6
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23 March 2022
国外智能电网研究概况 智能化实践最新成果
在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展相关研究。 PJM公司认为广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能 输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建 设着手开展智能输电网的工作。 在配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个方面：智能电表和智能 家电。 美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。 意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年 大约节省5亿里拉。 法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为 “智能电表” 。
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我国智能电网的建设与发展
数字化变电站
我国智能电网建设的基础条件
•初步统计公司系统已有200多座数字化变电站
投入运行，在数字化变电站研究和应用领域取 得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信
数字化变电站研
网络等方面具备了一定建设智能电网的条件， 对智能电网的发展将起到重大推动作用。
1 0 20 40 60 80 100 120 140
华北电网有限公司5E工程，
在可视化和运营管理辅助决
策方面，对智能电网进行了
有益的探索。
3
自动化控制领域 的技术研究走在
世界的前列
2 江苏大电网安全稳定实时预 警及协调防御技术（EACCS） 实现了电 网精细化 调度和智 能化控制
Xiaoming Zha : Slide 31
规划技术体系完善研究 1
数字化变电站研究建设 4
电网运行精益化 风险防线体系化 智能决策
反应快速
持续创新 高级调度中心
电网监控智能化 管理应变扁平化
理论储备系统化 创新机制战略化
网格组织
灵活配置
平台应用颗粒化 技术支撑灵活化
2 高级调度中心建设
组织架构网格化 工作控制节点化
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(Automatic meter reading-AMR)； • 需求响应 (Demand Response)；(需求侧管理DSM) • 先进的配电自动化 –高级配电运行(ADO)功能使“自愈” (Self Healing)
成为可能； • 分布式发电技术(Distributed Generation or Distributed Energy Resources---
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
智能电网主要具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征：
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跨国技术公司：AREVA、GE、IBM；电力公司和电网运营商：AEP、 Bonneville电力管理局、PJM及法国EDF；研究机构：美国电科院EPRI、 Battelle、RDS和SAIC。 （3）电网智能化架构委员会（GWAC）由一系列的专家组成，受美国能源 部的部分资助，从事制定建立未来电网架构的原则。 （4）2005年欧洲委员会正式成立“智能电网欧洲技术论坛” 。欧洲还将成 立“智能电网协会” 。 （5）IEC去年底筹建SG3“智能电网”战略组。 根据目前掌握的情况，还没有智能电网 的国际标准或国家标准。
智能电网技术及发展
查晓明 教授
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提
纲
• 国外智能电网研究概况
• 智能电网的内涵
• 国内智能电网的建设及发展
• 智能电网的技术内容
• 我们的工作
Xiaoming Zha : Slide 2
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智能电网的内涵 坚强的智能电网 4个特征：
• （1）数字化：数字化电网、数字化电表与数字化用电设 备
• （2）信息化：市场信息、电网信息、用户信息与宽带通 信形成的信息平台
• （3）自动化：大电网安全稳定控制（高级智能调度）， 变电站自动化与用户用电系统智能控制
• （4）互动化：电网、发电与用户以信息为基础的互动
我国智能电网建设的基础条件
2006年4月，国家电网公司提出了在全系统实施 “SG186工程”的规划。华东、华北、上海、浙江、 江苏等多家电力企业已顺利通过国网公司建设示范 1 单位验收。
电力通信基本实现主干通道 光纤化、数据传输网络化. 3
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信息化水平已初 步达到建设智能
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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我国智能电网的建设与发展
华东电网智能电网研究初见成效
基于LCM的电网规划方案评价研究 新能源对电网规划的影响及对策研究
节能减排下的电网规划研究 新能源对电网规划的影响及对策研究
区域电网协调规划研究 考虑不确定因素的电网灵活规划方法研究
3 统一数据平台建设
徐行站数字化改造
新建数字化海宁站
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我国智能电网的建设与发展
坚强受端大电网
按照考虑N-1情况下特 定预想事故的原则，规划建 设多馈入直流和交流系统并 联的华东区域坚强受端网架 初步建设高级调度中心 开展数字化变电站试点 开展相关技术研发
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国外智能电网研究概况
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国外智能电网研究概况
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国外智能电网研究概况
美国智能化实践最新成果
AC2
Boulder（伯德市） to become first Smart Grid City
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智能电网的内涵
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当多的经验
用户侧管理、负荷管理控制系统等一系列应用在我国已取得一定成果，在江苏、上海 等部分地区具有相当成熟的应用系统。无论从技术层面还是管理层面都积累了相当多 的经验，但还未达到智能电网对用户大量参与电网互动的要求。
DG or DER) • 电力储能技术(蓄电池、混合动力电动汽车-1kWh=5~6公里）等
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我国智能电网的建设与发展
• 总体情况:
国家电网公司组织开展的大电网安全关键技术 研究、数字化电网关键技术研究、电力电子关键 技术、特高压同步电网安全稳定运行关键技术研 究等相关研究实践及“SG186”工程、电力通信建 设、用户用电信息采集系统等都为建设我国智能 电网奠定了坚实的基础。
国外智能电网研究概况
驱动因素
美国:２００３年美加大停电后， 美国电力行业决心利用信息技术 对陈旧老化的电力设施进行彻底 改造，开展智能电网研究，以期 建设满足智能控制、智能管理、 智能分析为特征的灵活应变的智 能电网.
欧洲:发展智能电网也有其独特的发 展背景，欧洲智能电网的兴起主要 是大力开发可再生能源、清洁能源， 以及电力需求趋于饱和后提高供电
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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• 支持用户自备分布式发电、储能装置并网；
• 支持电动车的接入
选择低电价时段充电 可在电价高时向电网送电
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国外智能电网研究概况 智能电网研究机构
（1）美国能源部(DOE)是电网智能化研究的发起者和重要的投资者。 （2）“电网智能化联盟” 成员包括:
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵 （总结）
智能电网技术应包括以下一些主要内容：
• 先进的相量测量（PMU）和广域测量技术（WAMS）； • 先进的三维、动态、可视化调度技术； • 高级计量- 无线、自动计量读数（Advanced metering infrastructure—AMI）
华东公司建设智能电网的三阶段目标
2007
巩固提升
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全面转型
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智能电网
引领超越
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智能电网的内涵
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智能电网的内涵
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电网的要求
2 广域量测技术已大范围应用, 状态监测技术正大力推进。
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我国智能电网的建设与发展 我国智能电网建设的基础条件
华东电网WAMAP系统，充分利用PMU的动态数据， 面向调度运行，重点解决电网安全稳定性的在线监 视、实时预警和在线辅助优化决策，率先在电网动 1 态监视和控制领域取得了重大突破。
➢ 信息技术的渗透 在发电、输电、配电各个环节中大大增强了系统的
可观性和应用数字控制的条件。
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国外智能电网研究概况
驱动智能电网技术的三要素：
➢ 新应用的开发
用户能源管理的开发
• 支持实时（动态）电价，让用户选择用电时间，更 好地削峰填谷，适应分布式发电的间歇性特点；
数字化电网
规划建设适应电力市场要 求的特高压电网，满足“三 华”联网需要 建成高级调度中心 数字化变电站推广 适应电力市场要求的运行 技术 FSM的研究与应用
智能化电网
规划以自愈为目标的智 能电网 实现智能化调度 新型材料和智能设备的 全面使用 可再生能源的友好接入 实现与用户的智能互动
究成果已应用于 工程实际
华东、上海、山东、浙江、江苏以及南方电网等企业也先后开展了数字化变电站和 数字化电网的建设工作，取得了一系列研究及应用成果。
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我国智能电网的建设与发展 我国智能电网建设的基础条件
双向信息交互与 互动上积累了相
可靠性和电能质量等需求所决定的。
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国外智能电网研究概况
智能电网技术的三个驱动因素：
➢ 可再生能源和微电网的接入 1、包括风力发电、太阳能发电、生物质发电、燃
料电池、小型燃汽轮机等； 2、剩余能量回收及回馈； 3、即插即用（Plug and Play)。
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国外智能电网研究概况 智能化实践最新成果
在输电侧:目前有EPRI、ABB、PJM等机构和企业开展相关研究。 PJM公司认为广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能 输电网的基础，因此PJM目前主要从同步相量技术和高级控制中心的研究建 设着手开展智能输电网的工作。 在配电和用电侧:目前建设的智能电网主要有两个方面：智能电表和智能 家电。 美国:Xcel Energy 公司在Boulder建设全美第一个“智能电网”城市。 意大利:安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，每年 大约节省5亿里拉。 法国:将目前使用的2700万只普通电表全部更新为 “智能电表” 。
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我国智能电网的建设与发展
数字化变电站
我国智能电网建设的基础条件
•初步统计公司系统已有200多座数字化变电站
投入运行，在数字化变电站研究和应用领域取 得的成果，使在变电站一次设备、变电站通信
数字化变电站研
网络等方面具备了一定建设智能电网的条件， 对智能电网的发展将起到重大推动作用。
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华北电网有限公司5E工程，
在可视化和运营管理辅助决
策方面，对智能电网进行了
有益的探索。
3
自动化控制领域 的技术研究走在
世界的前列
2 江苏大电网安全稳定实时预 警及协调防御技术（EACCS） 实现了电 网精细化 调度和智 能化控制
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