第9章 智能电网

在电网发展基础方面，各国电力需求趋于饱和，电网经过多年的快速发展，架构趋于稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力。

德国制定了“E—Energy”计划，总投资1亿4千万欧元，2009年至2012年4年时间内，在全国6个地点进行智能电网实证实验。同时还进行风力发电和电动汽车实证实验，并对互联网管理电力消费进行检测。德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划。预计西门子公司2014年智能电网年度市场规模将达300亿欧元，并计划抢占20%市场份额，每年确保60亿欧元订单。

9.1智能电网概述

9.1.1传统电网与智能电网

与传统电网相比，智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点，其先进性和优势主要表现在：

（1）具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入，电网的坚强性得到巩固和提升。

（2）信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时，电网可以快速隔离故障，实现自我恢复，从而避免大面积停电的发生。

（3）柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用，使电网运行控制更加灵活、经济，并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。

（4）通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。

（5）实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用，为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。

（6）建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用；电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务。

9.1.2智能电网的定义

智能电网就是电网的智能化（智电电力），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。

9.1.3智能电网的特征

智能电网包括六个方面的主要特征，这些特征从功能上描述了电网的特性，而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。

自愈电网

“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”。这是智能电网最重要的特征。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。自愈电网确保了电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。自愈电网将尽量减少供电服务中断，充分应用数据获取技术，执行决策支持算法，避免或限制电力供应的中断，迅速恢复供电服务。基于实时测量的概率风险评估将确定最有可能失败的设备、发电厂和线路；实时应急分析将确定电网整体的健康水平，触发可能导致电网故障发展的早期预警，确定是否需要立即进行检查或采取相应的措施；和本地及远程设备的通信将帮助分析故障、电压降低、电能质量差、过载和其他不希望的系统状态，基于这些分析，采取适当的控制行动。自愈电网经常应用连接多个电源的网络设计方式。当出现故障或发生其他的问题时，在电网设备中的先进的传感器确定故障并和附近的设备进行通信，以切除故障元件或将用户迅速地切换到另外的可靠的电源上，同时传感器还有检测故障前兆的能力，在故障实际发生前，将设备状况告知系统，系统就会及时地提出预警信息。

促进参与

在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。在智能电网中，用户将根据其电力需求和电力系统满足其需求的能力的平衡来调整其消费。同时需求响应（DR）计划将满足用户在能源购买中有更多选择的基本需求，减少或转移高峰电力需求的能力使电力公司尽量减少资本开支和营运开支，通过降低线损和减少效率低下的调峰电厂的运营，同时也提供了大量的环境效益。在智能电网中，和用户建立的双向实时的通信系统是实现鼓励和促进用户积极参与电力系统运行和管理的基础。实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息，同时用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用的方案。

抵御攻击

电网的安全性要求一个降低对电网物理攻击和网络攻击的脆弱性并快速从供电中断中恢复的全系统的解决方案。智能电网将展示被攻击后快速恢复的能力，甚至是从那些决心坚定和装备精良的攻击者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将阻止攻击，最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务。智能电网也能同时承受对电力系统的几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击。智能电网的安全策略将包含威慑、预防、检测、反应，以尽量减少和减轻对电网和经济发展的影响。不管是物理攻击还是网络攻击，智能电网要通过加强电力企业与政府之间重大威胁信息的密切沟通，在电网规划中强调安全风险，加强网络安全等手段，提高智能电网抵御风险的能力。

特殊优势

智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，

简化联网的过程，类似于“即插即用”，这一特征对电网提出了严峻的挑战。改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。从小到大各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联，包括分布式电源如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池。商业用户安装自己的发电设备（包括高效热电联产装置）和电力储能设施将更加容易和更加有利可图。在智能电网中，大型集中式发电厂包括环境友好型电源，如风电和大型太阳能电厂和先进的核电厂将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型电厂仍然能够远距离输送电力。同时各种各样的分布式电源的接入一方面减少对外来能源的依赖，另一方面提高供电可靠性和电能质量，特别是对应对战争和恐怖袭击具有重要的意义。

蓬勃发展

在智能电网中，先进的设备和广泛的通信系统在每个时间段内支持市场的运作，并为市场参与者提供了充分的数据，因此电力市场的基础设施及其技术支持系统是电力市场蓬勃发展的关键因素。智能电网通过市场上供给和需求的互动，可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量，降低潮流阻塞，扩大市场，汇集更多的买家和卖家。用户通过实时报价来感受到价格的增长从而降低电力需求，推动成本更低的解决方案，并促进新技术的开发，新型洁净的能源产品也将给市场提供更多选择的机会。

优化资产

智能电网优化调整其电网资产的管理和运行以实现用最低的成本提供所期望的功能。这并不意味着资产将被连续不断地用到其极限，而是有效地管理需要什么资产以及何时需要，每个资产将和所有其他资产进行很好的整合，以最大限度地发挥其功能，同时降低成本。智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。例如，通过动态评估技术以使资产发挥其最佳的能力，通过连续不断地监测和评价其能力使资产能够在更大的负荷下使用。

智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态。系统的控制装置可以被调整到降低损耗和消除阻塞的状态。通过对系统控制装置的这些调整，选择最小成本的能源输送系统，提高运行的效率。最佳的容量、最佳的状态和最佳的运行将大大降低电网运行的费用。此外，先进的信息技术将提供大量的数据和资料，并将集成到现有的企业范围的系统中，大大加强其能力，以优化运行和维修过程。这些信息将为设计人员提供更好的工具，创造出最佳的设计来，为规划人员提供所需的数据，从而提高其电网规划的能力和水平。这样，运行和维护费用以及电网建设投资将得到更为有效的管理。

未来分时计费，分时计费、削峰填谷、合理利用电力资源成为电力系统经济运行的重要一环。通过计费差，调节波峰、波谷用电量，使用电尽量平稳。对于用电大户来说，这一举措将更具经济效益。有效的电能管理包括三个主要的步骤，监视、分析和控制。监视就是查看电能的供给、消耗和使用的效率；分析就是决定如何提高性能并实施相应的控制方案。通过监测能够使我们“看到”问题，控制就是依据这些信息可做出正确的峰谷调整，赋予电能原始数据额外的意义。最大化能源管理的关键在于将电力监视和控制器件、通讯网络和可视化技术集成在统一的系统内。

电只要发出来，就消耗了能量。如果能记录用电信息，根据历史用电信息来预测发电量，使发电量与用电量相当，不产生多于的电量，才是真正的节能。用户还可以将预存的富余电力，在用电峰值时，反馈回电网，帮助电网减小发电负担，从中获得收益。

9.2智能电网应用的物联网共性技术

9.2.1传感器节点供电技术

无线供电技术一直是人们关心的课题，早在上世纪初，Nicola Tesla就进行过远距离无线输电的实验研究，虽然该项计划因资金等原因中途夭折，但是远距离无线输电技术一直在进行着。特别是近年来，便携式电子产品大量涌现，以及传感器无线网络技术与MEMS器件的发展，推动了无线供电与无线网络技术的研发，并在理论研究和实用化技术方面取得了初步的成果。其中美国Powercast公司开发出了一套适用于传感器网络的无线输电收发模块，目前已经准备进行商业化推广。

现在学术组织对无线电电力供给归纳了3种方式：电磁感应型（利用电流通过线圈产生磁力实现近程无线供电）、电波接受型（电力转换成电波近程无线供电）、磁场共鸣型（利用磁场等共鸣效应近程无线供电）。其中电磁感应型电能传输效率最高、功率最大，磁场共鸣型次之，电波接受型最弱；但是，作用距离大小却是正好相反，并且摆放的自由度也是电波接受型占优。对于需要应用的场景，显然电磁波接受型更符合要求，功率小，距离远，在一定半径范围内可以随意摆放。虽然其电源传输效率比较低，但是与使用碱性电池相比，即使供电效率只有1%，还是更加划算，因为一次性电池的电能成本是电网电能的350倍。另外，废旧电池会给环境造成巨大的破坏，物联网正在迅猛发展之中，随着普及度的提高，需要的电池也就越来越多，对环境造成的污染还是很可观的。

综上所述，研究应用于物联网节点的电磁波无线供电技术对物联网的进一步发展，对生态环境的保护，对物联网在更广阔范围及领域的应用都有十分重要的积极意义。

9.2.2传感器电磁兼容技术

随着航空技术的发展#精密电子设备在飞行器上的应用日益增多，布局更加密集，使电磁兼容的问题显得更加突出。

电磁兼容简称 PQR"是指电子、电气设备在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力。电磁兼容标准对设备的要求有两个方面(一个是工作时，不会对外界设备产生不良的电磁干扰影响；另一个是不能对外界的电磁干扰过度敏感，设备能在预期的电磁环境中正常工作#无性能降低或故障

9.2.3可靠通信与自组网技术

       提到可靠通信和自组网技术就必须提到它的关键应用：

目前国内应急通信技术手段相对落后，应急通信系统的自组织能力和生存性较低，很大程度上依赖现有公共基础通信设施。当基础通信设施不可用时，需要借助卫星、短波和专用集群通信系统提供应急通信保障，但仍难以满足快速组建可靠、高效、健壮的适应各类用户群体的应急通信网络的要求。如公众通信网不可靠，且易出现网络拥塞；集群通信系统能快速建立呼叫，并支持组呼、广播呼叫和补充业务，但其覆盖范围和通信容量较小，通常仅限于指挥调度应用，并且仍依赖基础通信设施；卫星通信较健壮、覆盖范围广，但传输能力有限，部署和使用成本高且技术支持困难。因此，需要引入新的技术手段和方法，快速部署应急通信网络，为各类用户及时提供多样化的满足各自需求的通信服务，对特定区域进行实时监控，对紧急突发事件做出快速响应，并能有效协调各种救援力量实施抢险救灾和灾后重建。

随着信息网络技术的飞速发展，许多新兴的技术手段逐渐成熟并在应急通信领域展现出其特性，尤其是目前得到业界广泛研究的无线自组网（Wireless Self-Organizing Network，WSON）。WSON 是移动通信网络和计算网络的有机结合，具有无基础设施支持、自动组网、多跳协作转发等特点，网络抗毁性和灵活性较强，尤其适合战场、偏远地区、紧急突发和临时性通信等场合。最早的无线自组网可追溯到 20 世纪 70 年代美军研制的分组无线网，后来陆续出现了 Ad Hoc 网络、无线传感网和无线 Mesh 网络等形式，这些网络各具特色和应用领域。如可通过在应急现场构建结合 Ad  hoc 和蜂窝网络的混合式网络，提高通信系统的容量、扩大覆盖范围和改善业务服务质量；也可部署在危险堤与部署无线传感网，采集和监测特定区域的实时情况；还可构建基于无线 Mesh网络的城市应急通信系统。

9.2.4地理信息系统

GSI是20世纪60年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而起,至今己成为一门涉及测绘学科、环境科学、计算机技术、经济管理等

多学科的交叉学科。

1963年加拿大测量学家R.FTomlinson首先提出了地理信息系统这一术语,并用三年时间建成世界上第一个GSI—1:5000的加拿大地理信息系统（CGIS），

,并用于加拿大土地与资源的管理和规划。20世纪70年代以后,计算机硬件和软件技术的飞速发展,促使GSI朝着实用方向迅速发展,一些国家先后建立了许多专用性的土地信息系统和地理信息系统,在自然资源管理和规划方面发挥了重大作用。这期间许多大学和研究机构开始GSI软件设计及应用的研究。20世纪80年代,GSI系统软件和应用软件的发展,使得Gsl的应用从解决基础设施的规划(如道路、输电线)转向更复杂的区域开发和规划,例如土地的农业利用、城市化发展、人口规划与布局等地理因素成为投资决策中不可缺少的依据。进入20世纪90年代以来,由于信息高速公路的开通,地理信息产业已经建立,Gsl逐步深入到各行各业乃至千家万户,GSI在全球以前所未有的速度发展,在科学界、技术界、商业界以及社会、经济和管理部门得到全面发展和推广应用。

我国GSI发展较晚,但发展势头迅猛,GIS已在许多部门和领域得到应用,并引起了政府部门的高度重视。国内已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在运行或建设中。一批地理信息系统软件己研制成功(如GeSoATR,Ciytstar,MpaGIS)等,一批高等院校已设立了一些Gsl有关的专业或学科,一批专门GIS产业活动的高新技术企业相继成立。自20世纪90年代起,地理信息系统步入快速发展阶段,力图使GSI从初步发展时期的研究实验、局部实用走向实用化和生产化,努力实现基础环境数据库的建设,推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。

9.3智能电网应用的智能感知技术

近几年，“智能感知”似乎成了热门话题。关于“智能感知技术”的消息更是层出不穷。英特尔在最近召开的IDF大会上正式推出感知计算软件开发工具包2013测试版，用户通过将语音和机器视觉与键盘、鼠标、触摸屏相结合的多模式界面，实现与计算设备的互动。这种技术不但可以从根本上改变用户与手机、平板电脑和PC的互动方式，而且是英特尔未来发展的关键。另外，苹果、诺基亚、三星、微软、海尔等国际巨头也纷纷投入到智能感知技术的研发中。智能感知市场逐步打开，“智能感知技术”开始逐步走向我们的生活。

所谓“智能感知技术”，是指重点研究基于生物特征、以自然语言和动态图像的理解为基础的、“以人为中心”的智能信息处理和控制技术。智能感知技术的应用相当广泛，比如智能感知家电、智能交通定位、智能感知生产线等，其中，智能感知技术与信息技术的结合是其在IT领域的一个重要应用。

9.3.1电流互感器

电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是由一次高电压转换成二次低电压来使用 ，二次不可开路。

9.3.2电压互感器

电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。

9.3.3温度传感器

温度传感器（temperature transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

9.3.4湿度传感器

由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。 温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。

9.3.5红外传感器

红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈。针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节 。

红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。

红外技术已经众所周知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：（1）辐射计，用于辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。

9.3.6红外成像技术

红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以「看到」物体表面的温度分布状况。

9.3.7超声波传感器

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。

9.3.8加速度传感器

加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进的。另一种就是线加速度计。

9.3.9振动传感器

在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。

9.4智能电网中的物联网通信网络技术

将物联网通信技术广泛应用于智能电网的诸多环节，实现对电力交换情况的改善，以及电网利用率的提升。有了物联网通信技术，能够有效接收风能发电、太阳能发电等分布型的能源进入电网，实现对主网的补助性发电。我国现阶段已开始实施阶梯性电价，因为智能电网能够实现对用户电力负荷的实时监控，这给用电户提供了自行选择电价及能源类型的权利。

9.4.1电力骨干通信网

1、电力骨干通信的重要性和特点

由于电力系统生产的不容间断性和运行状态变化的突然性，要求电力调度通信高度可靠、传输时间十分迅速，因此需要建立与电力系统安全运行相适应的专用通信网，对于在系统运行中具有重要意义的发电厂、变电所尚应保证能有互为备用的通信通道。

2、 电力骨干通信的主要内容

电力系统中信息的内容是多种多样的，经常传递的信息有：

（1）电话、调度电话和管理电话；

（2）远动和数据信号；

（3）远方保护信号；

（4）传真；

（5）计算机通信；

（6）系统运行状态图像信息；

（7）水电站水库、水情、工矿信息等。

随着调度自动化和企业生产管理水平的不断提高，所需传输的信息内容还在不断增加。

3、 电力系统的通信方式

（1）电力线载波通信

利用架空电力线路的相导线作为信息传输的媒介。这是电力系统特有的一种通信方式，具有高度的可靠性和经济性，且与调度管理的分布基本一致，因此它是电力系统的基本通信方式之一，也是电力系统的主要通信方式，但这种通信方式，由于可用频谱的限制，不能满足全部需要。

通信频率：300bpt、600 bpt、1200 bpt

（2）微波中断通信

这种通信方式是在视距范围内以大气为媒介进行直线传播的一种通信方式。这种通信方式传输比较稳定可靠，通信容量大，噪声干扰小，通信质量高，宜作通信干线。其主要缺点是一次投资大，电路传输有衰减，远距离通信需要增设中继站，当地形复杂时，选站困难。

（3）光纤通信

利用光波作为传输媒介，借助于光到纤维进行通信。光纤通信具有通信容量大、通信质量高、抗电磁干扰、抗核辐射、抗化学侵蚀，重量轻、节省有色金属等一系列优点。

（4）音频电缆（又称电力专线） 由多根相互绝缘的导体，按一定的方式绞合而成的线束，其外面包有密闭的外护套，必要时还有外护层进行保护。音频电缆是联系调度所与载波终端站的中间环节，也是调度所与近距离发电厂、变电所之间的主要通信方式。

9.4.2中低压通信网

随着我国智能电网建设的不断发展，迫切需要实现中低压电力线互联通信，以便实现中低压电力采集信息的共享。但是，唯一一类连接中低压线路的电气设备——配电变压器却对中、低压电力线信道具有很强的阻隔作用，限制了其网络互联，并且阻碍了电力线通信的广泛应用。人们曾试图将中、低压耦合器直接相连，构成“无源桥接器”，完成信道的互联。然而，由于中低压电力线信道的频率特性、噪声特性等都存在很大差异，导致通信效果并不理想。

9.5物联网在智能电网中的典型应用

智能电网(Smart Grid)、物联网(Electronic Product Code Network，简称EPC Network)的概念一经提出，立即受到了各国政府、企业和学术界的重视，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍全球，本文在综述智能电网、物联网发展现状和关键技术的同时，提出了我国物联网技术在智能电网中的应用前景，并在应用前景下提出智能电网中物联网技术框架。

9.5.1风光储联合发电厂微气象监测系统

风能、太阳能都是清洁能源，在国内有着广泛的应用前景，开发利用新能源是国家能源发展战略的重要组成部分。为进一步研究解决国内风电、光伏发电、储能的关键技术问题，引领清洁能源产业的快速健康发展，国家电网公司在张北建设了国家风光储输示范工程，风电场装机容量５００ＭＷ，光伏发电站容量１００ＭＷ，储能系统容量１１０ＭＷ。工程旨在通过储能系统与光伏发电和风力发电系统的协调，有效减小新能源发电对电力系统的冲击和影响，提高电力系统运行的稳定性和经济性，破解大规模新能源并网运行的技术瓶颈，提高电网对大规模新能源的接纳能力。

9.5.2大坝监测系统

1. 系统组成 

本计算机监控系统由： 

l  自动化监测系统（包括水情测报、渗压监测、视频监控等系统） 

l  变形监测系统

l  视频监控系统 

2. 自动化监测系统 

水情测报、渗压监测采用计算机自动监测系统，水情、参压、视频图像数据传输采用光纤通信。

9.5.3火力发电站的烟气排放连续监测系统

我国火力发电量占总发电量80%左右，而煤炭占火电机组燃料的95%，随着国民经济的快速增长促使电力事业的迅猛发展，由燃煤所带来的大气污染问题日益严重。按目前的排放控制水平，到2020年，我国火电厂排放的二氧化硫、烟尘和氮氧化物将分别达到2100万吨、500万吨和1000万吨以上。如果火电厂排放的大气污染物得不到有效控制，将直接影响到我国大气环境质量的改善。为控制污染加剧，促进火电行业的技术进步和电力行业的可持续发展，国家环保部门采取了一系列严格的环保政策，如大气污染物总量控制、提高排污收费标准等（如二氧化硫收费标准将由0.2元/kg调至0.63元/kg）。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GBl3223—2003)规定：“火力发电锅炉须装设符合HJ/T75 要求的烟气排放连续监测仪器；火电厂大气污染物的连续监测按HJ/T75 中的规定执行；烟气排放连续监测装置经省级以上人民政府环境保护行政主管部门验收合格后，在有效期内其监测数据为有效数据。”因此，CEMS已成为环境管理、环境监测、排污收费、污染物治理及实施污染物排放总量控制的科学可靠的依据及必要的技术手段。

烟气排放连续监测系统（Continuous Emission Monitoring System)即CEMS

CEMS组成   

CEMS由烟尘监测子系统、气态污染物监测子系统、烟气排放参数监测子系统、系统控制及数据采集处理子系统组成。组成CEMS的设备按照安装布置可分为烟道现场部分和仪器间部分。  

烟道现场仪器包括：直抽取样探头、烟尘监测仪、烟气温度、压力、湿度、流速仪。  仪器间仪器包括：烟气预处理装置、分析仪器、工控机、气瓶等。  

现场仪器和仪器间通过烟气采样伴热管、电缆连接，负责气体、电源和信号的传输。

9.5.4智能巡检系统

随着社会的进步与发展，各行业对其管理工作的要求越来越规范化、科学化。各单位对定期定点进行维护、检测人员的责任心的要求也越来越高。及时消除隐患、防患于未然是每一位企业领导、管理者的希望。智能巡检管理系统是由我公司引进最新的技术将信息采集技术与计算机技术紧密结合，适应各类巡检情形的巡检系统。 

智能巡检系统极大地提高了各类巡检工作的规范化及科学化水平，杜绝了对巡检人员和被巡检对象无法科学、准确考核与监控的现象，有效地保障了被巡检设施经常处于良好状态。

9.5.5智能用电服务系统

用电信息采集系统由主站、通信信道、采集终端、智能监控终端、智能电能表等部分组成，采集对象包括大型专变用户、中小型专变用户、三相一般工商业用户、单相一般工商业用户、居民用户和公用配变考核计量点等，同时可将关口计量、分布式电源接入点、储能装置接入

点、电动汽车充放电设施等计量点与监控设备纳入信息采集与监控的范围，该系统是智能用电服务的基础应用系统。

智能用电服务系统是以坚强智能电网为坚实基础，以通信网络与安全防护为可靠保证，以信息共享平台为信息交换途径，通过技术支持平台和互动服务平台，为电力客户提供智能化、多样化、互动化的用电服务的智能化综合应用集合。该系统实现与电力客户能量流、信息流、业务流的友好互动，达到提升客户服务质量和服务水平的目的。

智能电网的目标

l  智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网。

l  智能电网必须更加可靠—智能电网不管用户在何时何地，都能提供可靠的电力供应。它对电网可能出现的问题提出充分的告警，并能忍受大多数的电网扰动而不会断电。它在用户受到断电影响之前就能采取有效的校正措施，以使电网用户免受供电中断的影响。

l  智能电网必须更加安全—智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不会出现大面积停电或者不会付出高昂的恢复费用。它更不容易受到自然灾害的影响。智能电网必须更加经济—智能电网运行在供求平衡的基本规律之下，价格公平且供应充足。智能电网必须更加高效—智能电网利用投资，控制成本，减少电力输送和分配的损耗，电力生产和资产利用更加高效。通过控制潮流的方法，以减少输送功率拥堵和允许低成本的电源包括可再生能源的接入。

l  智能电网必须更加环境友好—智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创新来减少对环境的影响。进一步扩大可再生能源的接入。在可能的情况下，在未来的设计中，智能电网的资产将占用更少的土地，减少对景观的实际影响。智能电网必须是使用安全的—智能电网必须不能伤害到公众或电网工人，也就是对电力的使用必须是安全的。

第9章 智能电网