智能电网信息与量测技术
智能电网的关键技术及应用研究
智能电网的关键技术及应用研究一、智能电网的概念及背景智能电网是一种可以实现高可靠性、高效能、高安全性的电力系统。
为了应对绿色能源、电力市场化、信息化等新形势，智能电网应运而生。
它是在传统电网的基础上，结合了信息技术、传感技术、控制技术等现代科技手段，实现对电力系统的智能化监测、控制和优化，使电力系统更加智能、可靠、灵活、高效。
智能电网是现代电力系统的升级版，它包括了分布式电源、储能设施、智能传感器等组成部分，通过数据通信和大数据分析技术实现了对电网的实时监控和优化。
二、智能电网的关键技术智能电网的实现离不开以下关键技术：1. 信息技术信息技术是智能电网的基础，它包括了通信技术、网络技术、数据处理技术等。
这些技术共同构成了智能电网的信息系统，实现了电网中各个设备之间的互联互通。
2. 传感技术传感技术是智能电网的关键技术之一，它可以实现对电网各个部分的实时监测和数据采集，为后续的控制和优化提供数据基础。
3. 控制技术控制技术是智能电网的关键技术之一，它包括了对电力设备的远程控制、智能调度等技术手段。
控制技术的实现使得电力系统变得更加智能化和自主化。
4. 大数据技术大数据技术是智能电网发展的重要支撑。
智能电网需要处理各种各样的数据，这些数据数量巨大且形式复杂。
大数据技术可以实现对这些数据的快速处理，进而推进电力系统的智能化升级。
5. 安全性技术智能电网中存在着大量的信息流和能量流，安全性技术的实现可以确保数据、设备、人员等在电力系统中的安全保障。
安全性技术包括了加密技术、信息认证技术等。
三、智能电网的应用研究智能电网的应用范围十分广泛，主要应用于以下领域：1. 电力生产智能电网可以实现对电力生产过程中的各个环节的智能化监控和控制，从而提高电力生产效率和质量。
2. 电力输送智能电网可以实现对输电过程中的各个环节的智能化监控和控制，从而提高电力输送的可靠性和安全性。
3. 电力使用智能电网可以实现对电力使用的智能化监测和控制，从而提高电力使用效率和可持续发展能力。
智能电网计量技术发展动态
中的实 际需要 和 现场测 量 ，检 验 和提 高 Ｐ ｓ ＭＵ 在 能源计 量关键 技术 的研究 ”ｌ ４ ］ 中一个子项 目为 ，其
电网稳定性监控上 的适 用性 。
易公平性 ，包括 ：
“ 高压 电能计量标 准及 其量 值溯源 的研究 ” 。实施
决 的计 量标 准和量 值溯 源技术 问题 ，通 过高的数 字式 信 号作 为测量 ３ 美 国智能 电网计量技术发展动态 ． ２
对象 。因数字 信 号可实 现远程 、准 确传输 ，解决
题 ，远 程检验将 得 以实现 。 为了鼓励节 电 ， 国能源部 （ Ｏ ） 变压 器 、 美 Ｄ Ｅ 对
了 目前 电能表 远程 检验模 拟 电信号传 输 困难 的问 电动机 之类 的 电气 设备 制定 了最小效 率值 。美 国 国家标 准技 术研 究所 （ ＩＴ Ｎ Ｓ ）建议 能源部 开发合 理 的取 样策 略和测试 这 些设 备的仪 器 。主要 内容 １ ）开发测试安全控制 系统 的软硬件 的通 信技 ２ ）为美 国计量体系 （ｎ ｒ ｒ ａ ｔ ｌ ｙ Ｉｔ ａ ｉ ｎＭｅ ｏｏ ｅ ｍｅ ｃ ｒ ｇ
人员 测量 误差 ，消除 了人 员安全 隐患 ，极大地 提 量最 优值 和最优 位置 ，从 而实现智 能 电网系统 状
能源行业智能电网监测
能源行业智能电网监测智能电网监测作为能源行业的重要组成部分，具有重要意义。
本文将从智能电网监测的定义、应用场景、技术特点等方面进行探讨，以期为读者提供一定的了解和参考。
一、智能电网监测的定义智能电网监测，顾名思义，就是利用先进的传感器、通信、计算、控制等技术手段对电网进行实时监测和智能化管理。
通过精确获取电网数据，实现电网运行状态的实时掌握和异常情况的及时预警，能够提高电网运行的安全性、可靠性和效率，为电力系统运维提供有力支持。
二、智能电网监测的应用场景智能电网监测广泛应用于能源行业的各个环节，如发电、输变电和用户侧等。
具体应用场景如下：1. 发电侧监测：通过对发电机组、变压器、开关设备等的监测，可以实时获取发电设备的状态信息，保障发电系统的稳定运行。
同时，还可以对发电设备进行预测性维护和故障诊断，提高设备的可用性和运行效率。
2. 输变电侧监测：智能电网监测可对输变电设备进行全面监测，包括线路、变电站等。
通过实时获取设备的运行数据和状态信息，可以预测电网负荷变化、电压波动等情况，提供及时的调度决策，确保电网的运行安全和稳定。
3. 用户侧监测：智能电网监测在用户侧的应用主要包括电能质量监测和智能能源管理。
通过监测用户的用电行为和用电负荷情况，可以对用户的用电习惯进行分析和优化，并进行需求响应和用电平衡，提高用电效率和节能减排。
三、智能电网监测的技术特点智能电网监测的技术特点主要体现在以下几个方面：1. 多样化的数据采集：智能电网监测通过各种传感器和仪器设备对电网数据进行多层次、多角度的采集，包括电流、电压、功率、频率等参数，实时获取电网状态信息。
2. 高效的数据传输：智能电网监测利用现代通信技术，实现数据的快速、稳定传输。
通过高速宽带网络、物联网等手段，将分散的监测点数据集中管理，以保证数据的实时性和准确性。
3. 强大的数据处理能力：智能电网监测借助计算和控制技术，对海量的电网数据进行处理和分析。
智能电网计量技术发展动态
（ 三） 网 络化 发 展 趋 势
大降低 ， 导电性提高 。特别是关于五百千伏 以上 的高压来讲 ， 为保 障输
电线路的安全 ， 一定要提高输 电线路 的绝缘性 ， 而 这往往会 使电磁传感 器的质量 和体积大大提高 ， 严重影响生产成本。
在电能计量系统 中， 搭建一个 网络平 台进行多种信息交流很重要 。
、
电能计量 系统技术发展历程
（ 一） 从 电磁 式互感 器到 电子式互感器
１ ） 电磁式电流互感器和 电压互感器 。电磁式互感器 的工作原 理是
电磁感应 ， 主要通过在磁通量中变化的导体 生成感应 电动势。在很长的
一
现全方位 的考虑才能不断提高计量系统 的规范化 ，将其工作效率不 断
提高。并且 还应该按照标准化趋势的 目 标对工程进行准确调 ， 促 进电
在上 世纪六十年代 中， 我 国采用的主要 电能表还是机械式 电能表 ， 主要从 机械原理 出发 ， 仍然是通过 电磁感应原理制造 ， 其 中含有 两个铁
户用电情况进行管理。总 的来讲 ， 电能计量 的智能化管理 ， 能够提高 电 力企业 的生 产效 率 ， 对不 同区域 ， 不同行业用 电情况进行分 析处理 ， 进
（ 二） 从机械 式电能表到 电子式 电能表 １ ． 第 一 阶段
所谓智能化的发展趋势 ，就是在原有的电能计量发展平 台上 添加 更多可操作 性。由于我 国经济呈现迅猛发展 的状态 ， 各行各业用电有很 大的不均衡性 ， 尤其是居 民用 电更加没有 固定规律 ， 这就给 电力计量 管 理增添了更多的复杂性 。而 电能计量智能化管理能在一定程度上缓 解 该趋势 ， 实现各种杂乱无章信息 的收集整合 ， 并且通过终端处理器对 用
智能电网中的电子测量技术
智能电网中的电子测量技术随着科技的不断发展，智能电网已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
智能电网通过引入先进的电子测量技术，为能源管理和电力供应带来了巨大的变革。
本文将探讨智能电网中的电子测量技术的重要性以及其在能源管理中的应用。
智能电网的核心在于实时数据的收集和分析。
而电子测量技术则扮演着关键的角色，它能够准确地测量和记录电力系统中的各种参数，如电流、电压、功率因数等等。
这些测量数据能够提供给能源管理系统，从而实现对电力系统的实时监测和控制。
首先，电子测量技术在智能电网中的应用可以提高电力系统的安全性和稳定性。
通过实时测量电流和电压，我们能够及时发现电力系统中的故障和异常情况。
例如，当电流超过额定值时，电子测量技术能够及时报警，避免电力设备的过载和损坏。
此外，电子测量技术还可以监测电力系统中的电压波动和谐波，确保电力的质量和稳定性。
其次，电子测量技术在智能电网中的应用可以提高能源的利用效率。
通过实时测量功率因数和电力负荷，我们能够更好地了解电力系统的运行状况。
基于这些数据，能源管理系统可以根据实际需求进行优化调整，实现对电力负荷的精确控制。
这样一来，能源的利用效率将得到大幅提升，从而降低能源的浪费和成本。
此外，电子测量技术在智能电网中还可以实现对能源的分布和管理。
传统的电力系统往往是集中式的，即电力由一处或几处发电厂产生，并通过输电线路分配到各个用户。
然而，随着分布式能源的兴起，电力系统正逐渐向着去中心化的方向发展。
电子测量技术可以实时监测分布式能源的产生和消耗情况，从而实现对能源的分布和管理。
这样一来，能源可以更加高效地分配到各个用户，提高能源的利用率。
最后，电子测量技术在智能电网中的应用还可以促进可再生能源的发展。
随着环境问题的日益严重，可再生能源已经成为了未来能源发展的主要方向。
然而，可再生能源的波动性和不稳定性给电力系统的运行带来了挑战。
电子测量技术可以实时监测可再生能源的产生和消耗情况，从而更好地预测和调整电力系统的运行。
智能电网技术的电力质量监测与评估：了解智能电网中的电力质量监测与评估方法(四)
智能电网技术的电力质量监测与评估：了解智能电网中的电力质量监测与评估方法引言在当代社会中，电力质量监测与评估是智能电网技术中极为重要的一个领域。
随着现代科技的不断发展，人们对电力质量的要求也越来越高，希望能够实时监测和评估电力系统的稳定性和安全性。
本文旨在介绍智能电网中的电力质量监测与评估方法，了解其技术原理和应用。
I. 电力质量监测技术电力质量监测是指通过对电力系统内各种电力质量参数的实时监测和分析，来评估系统的运行状况和质量状况。
常见的电力质量参数包括电压、频率、谐波、闪变等。
为了保证电力系统的正常运行，减少电力事故的发生，电力质量监测技术显得尤为重要。
为了实现电力质量的监测，研究人员开发了各种不同类型的监测设备。
例如，电能质量分析仪、数字式电力质量仪表等，这些设备可以直接测量电压和电流的波形，并将数据传输到监测中心进行进一步的分析。
此外，还有一些无线传感器网络技术被应用于电力质量监测。
这些传感器可以无线传输电力质量参数数据，并可以实时监测和定位电力质量问题。
II. 电力质量评估方法电力质量评估是指通过对电力系统中各种电力质量问题的分析和调查，来评估系统的运行状态和潜在的风险。
常见的电力质量问题包括电压暂降、电压暂升、电压闪变、谐波扭曲等。
电力质量评估旨在找出这些问题的根本原因，并提出相应的解决方案。
为了对电力质量进行评估，研究人员和工程师们开发了一系列评估方法。
其中最常用的一种方法是根据国际电工委员会（IEC）和国家标准的规定来评估电力质量。
这种方法将电力质量问题分为不同的等级，根据问题的严重程度进行评估和判断。
除了依据标准进行评估外，还有一些高级的评估技术被开发出来。
例如，基于人工智能的电力质量评估方法。
这种方法使用机器学习算法来分析大量的电力质量数据，并通过训练模型来预测电力质量问题的发生和可能的原因。
通过这种方法，可以提前发现电力质量问题，并采取必要的干预措施。
III. 智能电网中的电力质量监测与评估在传统电网的基础上，智能电网加入了大量的先进技术，提高了电力系统的稳定性和可靠性。
智能电网中的电能计量与结算技术研究
智能电网中的电能计量与结算技术研究一、引言随着能源领域的持续发展与进步，智能电网已经成为了当前能源系统的重要技术发展方向。
智能电网的核心是电能的计量与结算，它负责对电能进行精确的测量与计算，以实现对电力资源的合理利用和能源市场的科学运作。
本文将深入探讨智能电网中的电能计量与结算技术的研究现状和发展趋势。
二、电能计量技术研究电能计量是智能电网中的关键技术之一。
传统的电能计量技术主要依赖于电力仪表的使用，但随着智能电网的兴起，传统电表面临着无法适应新一代电网要求的问题。
因此，研究人员开始致力于开发新的电能计量技术。
1. 智能电能计量器的研究智能电能计量器是智能电网中重要的设备之一，它能够对电能进行精确的测量和传输。
当前，智能电能计量器一般采用采样率高、线性误差小、防作弊能力强的方法来提高电能计量的精度。
此外，智能电能计量器还具备远程通信功能，可以与智能电网系统进行数据交互，实现对电能的精确计量和监测。
2. 电能计量数据处理与管理电能计量技术的研究还需考虑到电能计量数据的处理与管理。
智能电网中产生的大量电能计量数据需要进行有效的收集、存储和分析。
研究人员可以借助大数据分析技术，对电能计量数据进行实时处理与分析，以实现对电能的精确预测和优化调度。
此外，还需研究电能计量数据的安全性和隐私保护技术，以防止数据泄露和非法使用。
三、电能结算技术研究电能结算是智能电网中的另一个重要环节。
传统电能结算主要依靠定期的抄表和手工录入数据进行结算，工作量大、周期长、容易出现人为错误。
因此，研究人员开始寻找更加高效和准确的电能结算技术。
1. 实时电能结算技术实时电能结算技术是智能电网中的重要研究方向。
它能够根据用户实际用电量和市场电价，实时对电能进行结算。
这种技术可以大大减少结算周期，提高结算准确性，降低能源资源的浪费。
实时电能结算技术的实现需要建立起智能电网系统和能源市场之间的紧密连接，以实现实时数据的交互和结算计算。
2. 区块链技术在电能结算中的应用区块链技术是近年来兴起的一种分布式记账技术，它能够实现对数据的透明性、安全性和不可篡改性。
能源行业的智能电网技术
能源行业的智能电网技术引言随着科技的不断进步和人们对可持续发展的重视，智能电网（Smart Grid）作为能源行业的前沿技术，正逐渐改变传统电力系统的面貌。
智能电网通过利用先进的信息和通信技术，实现对电力系统的高效监控与管理，提升了电力生产、传输和消费的整体效率。
智能电网的定义智能电网是指通过现代通信和信息技术，将传统电力网与先进的数字技术和两-way 通信机制结合起来，以实现电力的实时监控与调配。
其实质在于使电力系统中的每一个环节——从发电、输电到配电和用电——都能进行智能化的管理。
智能电网的核心包含以下几个方面：1.自动化：实现电力系统的自动化监控与管理。
2.高效性：提升电网的运行效率，降低能源损耗。
3.可再生能源的接入：支持太阳能、风能等可再生能源的发电与并网。
智能电网的关键技术智能电网的实现依赖于一系列关键技术，主要包括：1. 先进测量基础设施（AMI）先进测量基础设施为电力公司和用户提供实时的用电数据，通过智能电表可以让用户更好地管理自己的用电行为。
这种技术不仅提高了用电透明度，促进了节能减排，还能帮助电力公司发现停电和故障。
2. 分布式发电随着可再生能源技术的发展，分布式发电逐渐成为智能电网的重要组成部分。
通过整合分布在各个地方的太阳能和风能发电设备，智能电网可以实现能量的地方生产和消费，减少对传统电网的依赖。
3. 需求响应管理（DRM）需求响应管理是指通过激励机制来调整用户用电行为，平衡电网负荷。
例如，在用电高峰期，电力公司可以提供经济补偿，引导用户减少用电。
这种方法有效减少了高峰时期的电力需求，确保电网的稳定运行。
4. 电力储存技术电力储存技术对于智能电网至关重要，特别是在可再生能源波动较大的情况下。
储能设备能够在电力需求低时储存电力，并在需求高峰时释放电力，有效平衡供需。
智能电网的优势智能电网相较于传统电力系统具有明显的优势：1.提高电网可靠性：通过实时监控和自动化控制，智能电网能够快速识别和修复故障，大大提高电网的可靠性和稳定性。
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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
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
• 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
• 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
– 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
安放选择
• 提高资产容量选择和一致性 • 识别异常线损和窃电 • 有选择地对用户实施负荷控
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
企业服务总线
AMI 采集系统
间隔数据 采集系统
SCADA 数据等
其它应用
客户支持 收入保护 资产分析 复杂计费
采集系统
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
• 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
预测
负荷研究和 定价
收入保护 Revenue Protection
系统应用
结算 Settlement
配电效率
复杂的计费
用户服务
▪ 短期 ▪ 中期 ▪ 长期 ▪ 未计量的收入
▪ 窃电检测 ▪ 非正常电表检测
▪ 规划 ▪ 运行
▪ GIS & OMS 集成
▪ 负荷曲线 ▪ 市场分类 ▪ 服务成本 ▪ 高峰期电价
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效益
节能和能效
运行效率
DSM: 电价, 需求响应, 用户信息 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
用户服务
呼叫中心: 减少费用估计, 提高询问应答 收费: 各种计费选择
▪ 供应聚合 ▪ 未计能量的分配
▪ 批发市场 Wholesale
▪ 大 C&I用户 ▪ 分时电价 ▪ 特殊计费
▪ 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
CIS,计费
客户服务 帐户管理
故障管理 配网运行
企业服务总线
负荷研究 预测管理
计量数据管理系统
手持移动 采集系统
量测系统的演变
智能和控制功能
AMM
AMI
• AMI 连接用户并加强了 • 用户通讯 资源和资产优化管理
• 数据管理
• AMM 提高了信息质量
AMR
• 运行效益
• AMR 提高了运行效益
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
• AMI: 高级量测体系
– 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)
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)
• 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)
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