智能电网的意义模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇智能电网的意义，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

（一）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。

（二）电力使用安全性对低碳电力的要求

为了保证电力系统能够快速实现供电可靠的性能，必须确定一个电力系统的最优使用容量，也就是在可靠性供电与供电预算之间确立一个支撑点，使得预算成本与可靠性能之间可以相互衡量。对于我国来说，能够全面根据系统的边际容积来预测与估量供电时的可靠性能。因为电力系统中的发电构成一旦发生较大的转变，边际容量的数值与EEU之间的关系便会有一定的变化。所以，在研究供电可靠性的高水平发展期间，确定一套合理全面的可靠性测量技术对于实现低碳电力系统来说尤为重要，要想做到这些一定要保证在实行基础上满足一些固定的条件，比如：（1）需要一定数量的低碳发电机来供电，保证供电的可持续性；（2）准备充足的发电燃料，随时满足发电需要；（3）发电燃料尽量满足多样化，以保证发电燃料短缺时不会对发电系统造成威胁；（4）保证市场上的价格信号稳定且具体，使得系统的不平衡性尽可能的降低。

（三）智能电网的形成要素

智能电网主要特征要素归纳为六点，即具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等特征。要想使得智能电网有效的支撑起电力系统，必须要保证其规划、技术、运行以及用电方面的机制得以全面确立，在此基础上要保证其环保性与智能性充分发挥出来。这几种机制的确定首先要从源头找出规划的目的，使得能源得以转变，加强环保与可再生的性能，使得低碳发展更加快捷迅速；然后从开展低碳技术作为出发点，在已知的条件下保证运行与推广更加广泛全面；最后，要保证大量低碳发电设备能够一齐运行，使得智能电网得到更好的发展。

二、智能电网对低碳电力系统的支撑意义及其实现方法

（一）智能电网对低碳电力系统的支撑意义

根据以上对智能电网目标的探究，我们可以看出，低碳电力系统实施的主要意义在于实施环保输电与用电，实现低碳化意识，使得电力系统能够得到更好的支撑作用。从具体角度分析，智能电网的环保作用主要分为直接阶段与间接阶段。直接阶段是指从根源处使得化石燃料消耗量减小；间接阶段是指通过提高终端能效、减少过程损耗所带来的节电量，进而使得源头能源使用量减小；直接减排效益是指由于减少源头能源使用所减少的CO排放量；间接减排效益是指通过优化投资，实施更多的能效项目，进而带来减排效益。

（二）实现低碳电力系统的方法

篇2

1 县级智能电网自动化建设的重要意义

1.1 有利于供电可靠性的提升

在县级智能电网自动化中，利用线路上自动化开关可减少停电时间，缩小停电范围，保证供电的稳定性和可靠性；在“手拉手”联络开关的作用下，可根据实际用电需求对负荷进行转移转带，并准确定位故障地点；智能电网中，主站具备监测功能，可对电网运行状况进行实时监测，及时发现和排除故障隐患。由此可以看出，智能电网具备供电稳定的优势，能够有效改善用户用电条件，提升配网供电能力，更好地满足生产、生活的用电需求。

1.2 有助于促进供电企业的发展

县级智能电网自动化的实行，可实现负荷的自动化调整，有利于减少电量损失和线损，降低电网损耗，保证电网运行的经济性。同时，智能电网运用先进的技术，进一步提升了电网的自动化控制水平，并且还可以降低维护费用，节约资金支出，有利于增强供电企业生产运行的稳定性，提高供电企业的经济效益。

1.3 能大幅度提高经济效益

通常情况下，停电会引起相应的电费损失，其计算公式如下：

在式（1）当中， 代表停电造成的损失（元/年）； 代表平均损失1kWh电量折合人民币的价值，可以取20； 代表负荷功率（单位：kW）； 代表断路器故障率（老式油开关的故障率设定为0.5次/km・年）；L代表线路长度；t表示停电检修持续时间（取4h）。

以某县级配网中12km长的线路为例，其负荷为8000kW（假设平均分布）。实现智能配网自动化后，在10kV线路上加装3台自动重合器，使整条线路分为4个区段，每段的负荷功率为2000kW，自动重合器的应用使平均故障率降低到0.1次/（km・年），检修持续时间缩短至2h，设备故障断电或是检修停电均为某一段，长度为3m。未实施自动化前，该线路每年因停电造成的电费损失为3840000（元/年）。智能电网实现自动化后，该线路每年因停电造成的电费损失为24000（元/年），可降低电费损失381.6万元/年，由此所产生的经济效益非常巨大。

2 县级智能电网自动化建设的合理化建议

2.1 自动化建设的总体思路

在架空线路或混合线路的主干线上采取就地式馈线自动化建设，并将故障自动定位技术应用到架空线路或混合线路的第一级分支线上，实现近期建设目标，即通过就地式馈线自动化与故障自动化定位相配合，构建“二遥”综合系统；充分考虑基建配电网新建情况，或配电房、开关站的改造情况，在此基础上配套进行电网自动化改造，建设起“三遥”综合系统；对不在配电网改造计划范围内的开关站、配电房、电缆分接箱，以及纯电缆线路，可先应用故障自动定位技术，而后再逐步扩大自动化建设范围。

2.2 自动化的实现途径

（1）主站。县级配网自动化主站可以采用集中采集、分区应用的模式进行建设，该模式具体是指在地方供电局的调控中心内建设配电自动化主站，对辖区范围内所有配电设备的运行数据进行集中采集和处理。同时可在县供电公司建设远程工作站，对辖区范围内配电设备的运行状况进行实时监测。地方供电局的配网自动化可以就地式馈线自动化为主，主站可选择集成型主站，这样能够满足未来的发展需要，减少重复建设；软件根据简易型的原则进行配置，先实现故障快速定位功能，逐步实现馈线故障自动化处理、事故反演、网络重构等功能。（2）馈线自动化选型。就地馈线自动化较为常用的方式有两种，一种是电压时间型，另一种是电压电流型，这两种类型的就地馈线自动化均适用于架空线路和混合线路，前者采用的是自动化负荷开关，能够实现对故障区段的快速隔离和非故障区段的快速复电，但在故障发生时，变电站出线断路器需要完成两次重合闸，并且要承受故障电流的冲击，这样容易对站内电气设备的运行造成影响；后者是在主干线上设置分段断路器，其不仅能够减少变电站出线断路器的跳闸次数，从而降低对站内电气设备运行的影响，同时还能使故障停电范围缩小，有助于确保线路的供电可靠性。通过两种方式的对比，建议在县级智能配网自动化的建设中，采用电压电流型就地馈线自动化。（3）故障自动化定位。根据馈线自动化开关布点，合理选择故障指示器的安装位置。在10kV线路中，可将自动化故障指示器分别设置在4个不同分支线上。若在线路T接处安装故障指示器，则应多设置一套指示器；选择主站架空线路中分支线路与主干线的连接处，设置一套自动化故障指示器；采用太阳能板和电池混合供电的方式，为故障指示器提供电源，满足通信终端工作的用电需要；在10m范围内，故障指示器可与一套通信终端实现无线通信，通过通信终端向主站上传送遥测信息。

3 结语

总之，在智能电网的发展进程中，配电网自动化是一个主流趋势，通过配网自动化的实现，不但能够使供电可靠性进一步提升，而且还能提高供电企业的经济效益，有利于促进企业稳定、持续发展。鉴于此，应当加快县级智能电网自动化的建设速度，提高县级电网的自动化水平，这对于促进县级电力事业的发展具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1] 颜志强.智能配电网与配电自动化的分析[J].科技创新与应用，2014（12）：69-70.

篇3

近年来，我国的社会经济发展速度加快，飞速发展的社会经济导致我国企业和个人对于各种能源的需求量大大增加。能源的消耗同时给全球的环境和生态带来了严重的破坏。为了实现可持续发展，人们开始注重研究新技术和方法来充分利用可再生能源。在这种状况下，智能电网理论被提出，它能够有效对能源进行节约，在实现人类可持续发展的过程中具有重大的意义。而现阶段智能电表的应用能够有效促进智能电网的发展。

1智能电表的原理

伴随着科学技术的不断进步，近年来科学家在电子式电表的基础上研发了智能电表。同传统的电表相比，智能电表在运行职能和构成方面都具有非常大的进步。电流电压线圈和铝盘等是传统电表的重要组成部件，当涡流被能够移动的铝盘进行感应之后再用电流线圈相互影响是传统电表的工作过程。而电子元器件是智能电表的组成部件，其在运转的过程中首先要将用电者的电压和电流进行数据采集，集成电路是由专门的电能表来进行的，并将采集到的信息进行有效的处理，并将其转换成与电能成正比的脉冲进行输出。在最后，处理和控制工作室有单片机来执行的，以用电量的形式将脉冲进行显示。

2智能电表的扩展功能研究

同传统的电表相比，提供双向计量功能是智能电表最大的功能特点，它能够有效监视各大用电户所拥有的电能质量，同时还拥有自动抄表（AMR）和将电价进行分时段计算的功能，数据处理能力也比传统的电表高很多。近年来智能电表的应用越来越广泛，它具有多种拓展功能，在这里重点将配电网负荷预测进行分析。

2.1传统负荷预测

种类繁多和性质不同的负荷是电力系统最主要的特点之一，同时，人们在日常生活中用电的过程中是不规律的，因此，普通的解析式是无法将如此大量的负荷进行累加的。从供电需求及社会和经济的发展方面来讲，对于负荷的估计和预测不可忽视。人们在日常的生活当中需要预测负荷，这样才能够将需要用的电力进行提前的估计，保证工作和生活的正常进行，此时就需要充分调查和分析历史数据。预测结果能够影响用电低谷设备的采用和蓄冷蓄热技术的应用等，能够转变用户用电的高峰期和低谷期，这样一来就能够促进系统更加可靠和经济的运行[1]。

伴随着科学技术的不断进步，负荷预测技术近年来得到了很大的进步，例如，灰色预测技术、指数平滑预测技术等，尤其是SCADA装置的有效应用，使我国的配电网络数据得到及时的收集和传送。然而SCADA对于数据的有效测量才能够促进负荷预测的顺利进行，但是现阶段自动化在我国的配电网当中不够发达，严重缺少测量模块，SCADA只能在馈线一级进行应用，然而众多的负荷是无法得到及时准确的测量的。

2.2在智能电表基础上的广域负荷预测

传统的电表在应用过程中会使网损现象发生在配电网线路当中，这是SCADA技术在进行负荷测量当中的缺陷。智能电表之所以能够将负荷进行更准确的测量是由于它被安装与用户的一端，同时在整体的测量元件当中它属于最底层的元件，这就在很大程度上能够将测量负荷的精确度进行提高。如果想要将某一区域内在某一时间段内的负荷值进行真实的展现，我们可以将该区域内的智能电表数据进行综合处理来实现，这样一来就能够细化电力系统的结构。

然而在进行这样的操作过程中我们要充分考虑到如果将该区域某一时间段内的全部数据进行汇总，那么传输过程中是否能够得到整个网络结构的支持，以及顶端系统解决这样大量数据的方法是什么。所以此时我们应该将智能测量装置安装与馈线的出口处，它们是能够与智能电表进行通信相连的，智能电表数据在一定范围内的处理都由这些装置来完成，这样就能够将伤及系统处理数据的压力进行较小。分级处理数据的方法能够促进通信上的顺畅[2]。

2.3支持向量机负荷预测

在对负荷进行预测的过程中，其精度大小影响很重要的一个因素就是对核函数的选择。长久以来人们对于核函数的选择都进行了大量的研究，在这些研究数据的基础之上，在这里我们选择SVM的核函数的时候以指数函数来作为代表进行研究。近年来，经过不断的研究和调查，我们了解到能够严重影响SVM的性能表现的是宽度参数和惩罚系数在核函数当中的体现。我们在进行研究的过程中，在0.001与10之间固定惩罚系数c和不敏感损失参数ε，如果宽度参数不断增大那么训练集中的标准均方差以后增大。因此，当较小的宽度参数σ2过学习现象就会出现在SVM与训练集当中。因此，SVM的泛化能力是受到宽度参数的重要影响的。但是，不敏感损失参数ε在变大的过程中会引起支持向量树木的减少，还会造成一定程度的波动出现在训练时间当中。这就表明，预测精度和泛化能力在SVM当中受到不敏感损失参数ε的影响几乎可以忽略不计。模型的性能会受到SVM参数选择的严重影响，在现阶段的发展当中SVM的参数选择还缺少公认有效的结构化方法。

3结语

伴随着我国经济的不断进步，社会经济在发展过程中对于能源的需求量大大增加，能源的消耗给环境和生态带来了巨大的损害。在这种情况下我国应积极充分利用现有能源，减少能源的浪费。智能电表的研发并使用有效的对我国个人和企业的用电情况进行了监督和控制，以独特的优势提高了人们的节能意识。同时，我们还应该注意到智能电表的种种扩展功能，尤其在负荷预测方面具有独特的优势。通过对智能电表这一智能终端的有效应用， 促进了整个电网处理的优化。

篇4

1.1智能电网推动我国产业升级和国民经济发展电力系统的发展是以电力电子技术和信息化技术的发展为基础的。电力行业属于资金密集型和技术密集型行业，具有投资大，产业链长等特点。建设智能电网有利于促进我国装备制造业和通信信息等行业的技术升级，为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。智能电网的建设将吸引大量的政府，企业及民间投资，带动电力设备制造企业的产品创新，技术改进。根据我国坚强智能电网规划，2009年至2020年国家电网总投资3.45万亿元，其中智能化投资38941亿元，占电网总投资的11.1%，未来十年将建成坚强智能电网[6]。同时，随着大规模的风电，太阳能等新能源的发电并网，以及电力汽车的大规模普及，必将推动相关行业乃至整个国民经济的发展。如今，中国已是世界上最大的光伏组件出口国，供应着世界40%的光伏产品需求。同时我国是风力发电装机总量增长最快的国家，到2012年底我国风电装机容量达到7532万千瓦，连续三年全球装机排名第一。在汽车方面中国企业生产了全球首款单次充电可行驶400公里，并可容纳5位乘客的纯电动汽车，将为我国汽车行业开辟非常规快速发展之路。

1.2智能电网对提高电网效率，降低能耗有重要意义我国能源分布与需求呈逆向分布，80%的能源分布在经济相对落后的西部，客观上造成了西电东输的局面。我国以特高压电网为骨干的智能电网在理论上将使输电损耗下降75%以上，大大提高电网输电效率。2008年我国电网线损率为6.64%，且成逐年下降趋势，但仍有很大的降低空间。随着特高压、柔性输电技术、经济调度等先进技术的推广和应用，输电线损率将进一步降低，电网运行的经济性将进一步提高。据估测，2020年我国坚强智能电网可节约用电量约445亿千瓦时，按平均每千瓦时电量消耗燃料的费用为0.216元计算，全社会将节约燃料费用96.3亿元。据国家电网公司的初步研究分析表明，到2020年坚强智能电网建成后，在发电，输配电及用电等各环节均可取得良好的节能效果，可实现节约标准煤约1.7亿吨。此外，通过推动水电，核电，太阳能和风能等新能源的开发，可实现节约3亿吨标准煤。

2智能电网的巨大生态效益

节能减排是实现低碳经济的重要手段，也是实现我们生态文明，构筑中国梦的重要组成部分。我国CO2的排放量从2006年起就超过美国，至今都是世界上最大的CO2排放国。2011年，我国CO2排放量为89亿吨，排名世界第一，占全球排放总量26%。CO2排放过快增长使我国的低碳发展面临巨大的压力。我国燃煤发电碳排放占全国碳排放总量的将近一半。燃煤发电产生的SO2是主要的大气污染物，2011年，全国SO2排放总量2218万吨，电力行业排放量占45%。大力发展清洁能源可以改善我国的能源结构，但由于大多可再生能源具有间歇性和不可预测性的特点，当并入电网的规模足够大时，将对电网的电能质量、安全、稳定、可靠运行提出了新的挑战，而智能电网可以很好地解决这个问题。智能电网的“即插即用”特点将实现从小到大各种容量的发电和储能装置在所有的电压等级上都可以实现互联，这将为大规模开发风能、太阳能、地热能、潮汐能等新能源提供可能和保障。根据行业调查，到2020年我国坚强智能电网建成后，我国的每年可减少CO2排放量约15亿吨，SO285万吨。新型能源的使用率提升30%，这对实现我国2020年单位GDP碳排放目标的贡献率超过20%。同时对缓解我国目前日益严重的环境污染问题，雾霾问题，全球变暖问题有重大作用。由智能电网发展起来的家庭分布式电源将逐步改变人们的能源消费结构，加快实现当地的节能减排目标。

篇5

中图分类号：F407文献标识码： A

现在因为人口的逐渐增长，能源供应问题变得越来越突出，同时对电力工程技术无论是需求还是要求均变得越来越高。智能电网能够有效的实现电网的可持续发展，同时智能电网具有自愈能力强、顽强、坚固、实用性强、经济性高等特点，已经受到越来越多人的青睐。电力工程技术是智能电网建设常用的技术，可以有效的提高输电的稳定性，可以支持大多数智能电网中的设备电源等。智能电网建设已经越来越离不开电力工程技术。

1 智能电网的特点

1.1 智能电网有非常好的自愈能力

电网所使用的智能系统，可以在其出现问题时对其进行很好的“自我疗伤”，也就是自愈。智能系统的分析能力以及安全评估能力本身就非常强，再加上具有极高的预防以及预警的功能，能够在不同的运作情况下，自动的诊断故障出现的部位，然后对该部位进行隔离或者是系统自我恢复等。

1.2 智能电网的实用性强、经济性高

电力市场的运营离不开智能电网的支持。智能电网可以有效的帮助电力市场以及电力交易的开展，最大限度的优化资源配置；同时通过智能电网的运作，可以降低电网的损耗率。

1.3 智能电网非常顽强、坚固

电网系统是非常庞大的，一旦其出现故障或者是受到干扰，由于电网主要是被智能所控制，则电网仍旧可以正常持续的为电能用户稳定的供应电力，防止出现大面积的停电情况，降低由于停电而导致的经济损失；如果出现自然灾害或者是非常恶劣的气候条件，智能电网仍旧可以维持电力系统大范围持续、安全运行。所以说，智能电网是非常的顽强以及坚固的。

2 在智能电网建设时电力工程技术的总体应用

2.1 电力工程技术在智能电网电源的应用体现

电力工程技术可以支持大多数智能电网中的设备电源，比如说使用频率较高的恒频交流电源、蓄电池需要使用的直流电源以及变电所需要使使用的交流电源等等。具体的技术功能可以在智能电网电源电能的质量提高方面得以体现。通过对电能的质量等级进行建立或者是划分，以及对电能质量常用的评估方法进行分析，并与供电实际的经济性要求相结合，可以建立起用户经济性以及技术质量等级划分标准体系，同时根据相关法律法规，对智能电网建设的各个方面进行有效的提高，以尽可能的加强该电网的经济性。

一般来说，调谐滤波器技术（连续型）可以有效的提高电能质量。该技术不但能够加强电能的质量，同时还可以提高经济性能、减少成本，市场前景极为广阔。

2.2 电力工程技术在智能电网输电方面的应用体现

因为智能电网所要求使用的电网工作状态要持续稳定、电能质量要高，上述内容的实现是离不开无功补偿技术以及谐波抑制技术这两项电力工程技术的配合以及支撑的。在一些国家，由于输电工程的输电的容量非常大或者是线路比较长，通常会使用直流电这种输电方式来完成。我国现在的输电线路的建设，特别是一些输电线路，比如说高压直流电，一般送电以及受电两端的逆变阀装置或者是整流阀装置会采取晶闸管变流装置。上述设备的应用，不但使得智能电网的输送的容量变大、稳定性变强。而且正是由于这些装置的应用，有效的防止甚至是避免了智能电网出现电压的突然闪变或者是降低，与突然停电的情况，大大加强了供电的质量以及效果。

3 在智能电网建设时电力工程技术的具体应用

3.1 柔流输电技术

大部分的清洁度比较高的新能源等输送到智能电网中的技术会使用柔流输电技术。该技术主要是利用电子技术、微处理技术以及控制技术等形成可以灵活控制交流输电的技术。由于现在阶段我国主要是使用电压比较高的输变电进行智能电网建设，而且在建设时需输入部分新的清洁能源，以达到隔离能源的目的。柔流输电技术可以更好地满足上述要求，同时该技术在智能电网建设过程的需求正在不断的提高。把电力工程技术有机的结合各种控制技术，能够达到控制以及调节电网参数的目的，使电网可以稳定运行，有效降低输电的损耗。

3.2 高压直流输电技术

现在很多的直流输电系统环节均在使用交流电这种输电方式，然而输电的过程却是采取直流电这种方式。该技术的使用可以对换流器进行合理的控制使用，更好地进行逆变或者是整流。部分直流输电系统，如重量较轻的系统，其换流器通常使用一些能够关断的元件组合而成的，其不仅经济性能强，而且还可以加强输送的稳定性，同时其还可以应用在一些如海岛供电等比较孤立的地域，以及距离较短的直流输电工程之中。直流输电技术（高压）一般会应用在远距离输电中，其未来将会应用在容量更大、距离更远的输电工程中。

3.3 电力工程技术在智能电网中的重要意义

在电力系统方面，能够降低总发电所需要的燃料费用，这样就能够在一定程度上降低成本，减少建设投资，电网的输送效率也会有所提升。

在用电客户方面，可以提供比较便捷的服务，不仅终端能源的利用效率大大的提高，而且电量消费也能够节约利用，供电可靠性和稳定性也会大幅度的提高，电能的质量也会有所改善。

在环境与节能方面，可以在提高能源转换效率，节能减排的同时，促进清洁能源的创新与开发，除此之外土地的整体利用率也会有所提升。

其他方面，主要就是对我国社会生活以及国家经济的有利影响，能够促进我国经济的协调可持续发展，同时拉动就业，缓解就业压力，有利于社会的稳定。能源供应方面也能够保障其安全性，能源转换效率也会有所提高，交通运输压力就会相应的减轻。

实际上我国还是一个发展中国家，就技术而言，还需要有很大的提升，所以在经济全球化的今天要真正的发展技术，提高我国的智能电网建设质量，就需要充分利用经济全球化这把双刃剑，充分利用国际国内两种市场两种资源，有效地规避不利因素来发展自己。只有电力工程技术不断地发展和创新，才能够促进我国电力事业的进步。当然专业性的人才也是必不可少的，不仅要加强我国的教育事业，培养动手能力比较强，理论知识比较丰富的实干人才，同时也要引进国外具有丰富经验的国际人员，为我国的智能电网建设提供比较新鲜的元素，促进我国智能电网的健康发展。

4 总结

电网建设作为社会设施建设的基础项目之一，随着我国当前的电网运行环境逐渐的发生改变，社会各行业对于电网的需求量越来越高。由于智能电网具有自愈能力强、顽强、、实用性强、经济性高、坚固等特点，可以有效的推动现代社会的建设。电力工程技术作为智能电网建设的基本技术，在我国现在智能电网的建设中有着非常好的发展前景。

参考文献：

[1]田科峰.电气设备智能化技术在智能变电站的应用[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2010（3）.

[2]王正风，高涛.智能电网调度运行面临的关键技术研究[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2011（S1）.

篇6

随着我国国民经济不断发展及科学技术不断进步，电网建设这一基础设施建设规模在逐渐扩大，同时其在国民经济中发挥的作用也越来越重要。在智能信息化水平快速提高下，智能电网模式已成为全球范围内电网建设的重要形式，而原有的电网管理模式已逐渐不能适应现代电网发展中的相应需求。在这一背景下，实现配电网智能化、自动化及信息化的一体化调控，已成为保证智能电力系统稳定、高效运行，以智能电网模式助力于社会经济可持续发展与社会生产力不断提高的必然要求。

1 智能电网及其优势

智能电网是将电网中各种资产与设备经由传感器联系起来，利用高级元器件、先进计算机与电子设备等基础设施，将自动控制技术、通信技术及其他相关信息技术引入其中，构成客户服务总线，对各种相关信息加以整合并展开分析，在此基础上对电力网络进行改造，从而促使电网系统运营成本，提高电网运行的安全性、可靠性及稳定性，促使电网系统在运行中与管理中均实现最优化目的。智能电网核心思想是对电力系统中各环节实现通信技术与新型技术的有效集成，可促使智能化水平不断提高，实现对自实施设施、分布式发电至电力市场这一电力系统整体与其中相应环节的有效监控，同时确保其中任何一节点均在实时监控下，确保自发电厂至用户端电器间，每一点中信号与电力均可实现实时互动与双向流动。

2 在智能电网模式下实现配网调控一体化的必要性

近年来，经过国家电网企业相关实践，配网管理工作的地位逐渐得到提高。目前配网管理已经脱离了原来的以输电为主，对配电缺乏应有重视的格局，且独立的配电管理部门与管理系统已逐渐形成。我国于2010年明确要求强化智能电网建设，在智能电网中实现统一组织，统一策划并统一实施，并对现阶段配网中薄弱环节予以大力解决。而通过对现阶段配网调控情况进行分析可知，需不断对配网系统统一规划、组织并着力开展，实现其和主网架间有效规划，保证配网系统规划与城乡中社会经济发展规划实现有效衔接，从而解除智能电网配电管理的不合理问题。

因此，在智能电网模式下，应加大配网调控一体化研究力度，增加配网建设和改造的力度，特别要将中压配网与低压配网投资比例予以合理扩大，构建结构合理、经济性高、网络稳定、运行安全而灵活，环保节能的配网调控体系，对供电系统中突出问题加以解决，从而促使配电网供电系统可靠性与供电质量显著提高。在实施智能电网模式下配网调控一体化时，需对配网智能化调控予以积极推进，不断加大新技术、新材料与新设备的研究与应用力度，逐渐提高配网技术水平与相应装备，确保配网规划与社会电力发展形势相符，同时可有效满足时展下的相应需求。

3 当前配网调控中存在的不足

现阶段，智能电网模式虽然已在配网调控管理中有所应用，然而配网调控中仍有许多不足之处有待进一步改进，主要包括配网管理模式的不足、调控中的局限性及盲目调控问题。

3.1 现阶段配网管理模式的不足

在电力系统建设规模不断加大及配网逐渐发展下，现阶段配网已逐步实现电缆化，其主要特征即单条馈路混合模式。配网调控管理工作涉及到诸多不同部门，如架空线、电缆与开闭部门等。然而，目前配网管理仍采取分散管理模式，各部门各司其职，各负其责，各自管理，虽然这一管理模式可以明确责任，但很容易造成诸多数据资料混乱问题，使之无法集中起来实施有效管理。尤其是在近年来配网线路不断变化下，诸多用户资料均缺乏完整性，导致线路真实容量统计困难，使配网管理难度进一步加大。

3.2 配电调控中的局限性

在配电调控工作中，当配网变化较快且操作面较大时，若单纯依靠图纸与资料展开配网调度，则很难实现调度精细化。同时，电网调控中有种类繁多的设备运行，致使系统中架空线、电缆与开闭运行存在显著差异，然而很多基础资料往往缺乏准确性，致使配电调控工作精细化管理受到严重阻碍。

3.3 盲目调控问题

因为现阶段配网中人力调控模式还有明显局限性，同时分散式调控模式下管理工作较为困难，因此很容易导致配网调控管理中出现盲目调控问题。对配电日常调控运行而言，一般都是根据传统调控方法与运行经验对配网系统运行展开管理，导致盲目调控问题出现，而盲目的调控方式无法对电网信息化、智能化要求予以真正满足，而其发展空间也十分有限。

4 在智能电网模式下实现配网调控一体化的原则与规划思路

随着电网公司对配网管理重要性的认识不断加深，目前电网投资正逐渐倾斜于配网调控工作。为对我国政府关于建设智能电网的策划与具体实施措施予以准确把握，对配网中薄弱问题加以解决，目前，配网调控工作应顺应新形势，不断探索配网调控一体化实施原则与规划思路，为满足我国电力发展新要求做好充分准备。

4.1 对配网自动化模式实现全面改革

配网自动化是满足配网调控一体化的首要条件，自动化系统主要包括通讯系统、区域子站、设备控制终端与主站等部分，其中，主站是配网自动化中最为重要的组成部分。现阶段，诸多配网自动化设备的工作正常率普遍较低，这是因为在多方面因素共同作用下，主站系统只是发挥对配网自动化系统中负荷曲线予以转发的作用。在这一背景下，对于配网调度而言，配网自动化系统形同虚设，而与之配套的配网地理信息系统完全处于闲置状态，导致配网自动化根本未得到实现。因此，实现配网调控一体化系统并非是对传统系统进行升级处理，而应通过总结过去的经验，对智能电网理念展开深入分析，在此基础上对项目实用性予以有效提高，实现配网自动化模式的全面改革。

4.2 对分布式电源接入予以充分考虑

电力系统与其配网调控工作的主要目的是为促使各地清洁、丰富、可再生电力资源得到充分利用，为用户提供优质、绿色电力。为实现这一目的，很多电力企业均采用分布式发电功能技术，在确保为用户提供优质电力的同时，可实现节能减排目标。因此，在对新电网展开规划时，应充分考虑分布式电源接入问题，确保分布式电源有充分而适当的接入，这样即使电网运行情况恶劣，也可满足其运行的相应标准。

4.3 对配网多联络网架方案着重研究

在智能电网模式下实施配网调控一体化时，需准确把握配电网架这一基本前提。在配网系统中，配网管理内线路的接线模式与分段情况均会给供电可靠性与用户用电可靠性及安全性造成影响。当接线合理、有效时，可促使电力系统供电质量大幅提高，同时可实现良好经济效益与社会效益。因此，应对配网中多联络网架方案予以大力研究，在对规划方案进行考虑时，不仅应根据现阶段负荷密度，将宏观中电源点布局适当增加，同时应对网架结构调整合理性如互联与分段的合理性予以重点突出，充分考虑电网实施方案及其自愈性能力，最终促使配网供电可靠性与安全性得以提高。

5 智能电网模式下配网调控一体化的实现

5.1 制定配网管理统一标准与管理模式

配网调控一体化属于系统性工程，在管理标准与管理模式上应实现统一，确保系统实现互换性与可操作性。在构建配网调控一体化时，应将调控的灵活性与坚强特点予以有机结合，根据绿色电力相应要求，将可靠性作为重要因素展开综合考虑。同时，主网面对的是输电线路与变电设备，一旦发生故障时将会造成难以预计的影响，这就需要主网中可靠性与安全性必须达到相应标准，在运行中可以维持设备安全。另外，配网为用户提供高质量电力，其主要服务对象为用户，因此配网与主网在管理思路上存在一定差异。在配网管理中，应保证配网中各设备可靠性与安全性，将用户作为配网调控的核心内容，为用户提供满意电力供应，促使售电量显著提高。在架构上，相较于配网而言，主网更加清晰与简洁。

5.2 利用地理信息系统实现网调控一体化

5.2.1 在GIS基础上实现配网调控一体化

从技术上而言，对SCADA系统进行智能升级即是实现配网调控一体化。传统调度管理模式虽已实现配网自动化的远程、在线、实时监控，然而在未进行自动化设备安装的线路中，需利用人工翻阅图册方式进行配网调控。因此，将部分配网自动化信息接入，可促使监控、调度相结合基础上的配网调度一体化管理模式实现。

5.2.2 实现GIS与SCADA系统互容

为真正实现配网自动化调控一体化的设计思路，按照配网管理的相关理论，可在原有自动化GIS基础上对SCADA配网功能予以开发，从而实现配网调控一体化的自动化形成。按照我国电网相应标准要求，根据现阶段配网实际情况，在确保数据完整基础上，应对GIS与SACADA系统中频繁数据交换加以思考，确保GIS与SCADA系统互容，从而为数据交换的可靠性及稳定性提供保障。

参考文献：

[1]钱祥华.新形势下智能电网技术应用的探讨[J].经营管理者，2009（22）.

[2]刘航航，李文亮，赵国昌，等.“调控一体化”运行管理模式在地级电网中的应用[J].中国科技信息，2013（12）.

[3]刘东尧.智能电网技术[J].2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].2010.

篇7

中图分类号：V242.3 文献标识码：A 文章编号：

0引言

随着电力系统的不断发展，智能电网（Smart Power Grids）被提上日程，目前已成为世界各国在电力行业重点研究发展的方向。智能电网具有坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化等主要特征。智能电网的目标是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效和环境友好，电网能够实现这些目标，就可以称其为智能电网。智能电网可分为智能输电网和智能配电网，其中智能配电网的组成包含了智能微电网。微电网是由分布式电源、储能装置、负荷与各种监控装置组成的微型电网，可以灵活地实现并网和孤岛运行，是智能电网的重要组成部分。1分布式电源的概念及特点

不管是近年来在世界范围内发生的几次大停电事故,还是在我国的冰灾和震灾期间出现的大面积停电事故,都为目前的电网结构及其发展敲响了警钟。这种规模不断扩大的大电网使受端电网对外来电网的依赖程度增加,大电网在可靠性和灵活性等方面存在的缺陷也日益显现。不仅如此,在目前能源发展面临着容量和环保受限的巨大压力下,分布式发电无疑是一个很好的解决手段,从而受到电力和能源界的普遍关注和重视。

分布式发电(DG)是指规模不大(几十kW到几十MW)且靠近负荷的电源高效、经济、可靠地发电。分布式发电技术包括太阳能发电、风力发电、燃料电池发电、微型燃气轮机发电等技术。近年来,欧美DG技术的发展和应用都在不断增大,DG技术的发展和应用已经成为美国和欧盟国家未来电力和能源的重点发展计划。同时,日本、韩国以及亚洲其他一些地区也把DG作为满足电能与热能需求的最重要来源之一。在我国,已将“分布式供能技术”列入2006―2020年中长期科学和技术发展规划纲要。因此,电力建设也应积极适应国家的整体发展目标,发展分布式电源技术。

分布式电源大都采用风电、太阳能等高效的新能源,节能和环保性能好,解决了能源紧缺和环保问题。分布式电源在电网中的大规模发展,使电网的可靠性、灵活性和经济性都大大提高。

2微电网的概念和优势

尽管分布式电源可靠性好、灵活性高、经济性高、节能环保,但是研究表明它对大电网的规划、运行控制和潮流等具有重要的影响,是对传统电网的运行、计算、规划的一个很大的挑战。正是由于分布式发电的这些不足,近年来提出了微电网的概念。微电网作为大电网的一个主要支撑和后备,无疑将成为未来电网发展的一大趋势。而且随着智能电网概念的提出,微电网作为一种可以进行智能化控制的单元,也将是未来智能电网的重要组成部分。美国的CERTS最早提出了这一概念,接着在欧美很多国家都开始广泛地研究微电网。

根据CERTS的定义,微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热量。微电网内部的电源由电力电子器件负责主要的能量转换,并提供必需的控制。微电网相对外部大电网是一个单一的可控元件,并可同时满足用户对电网质量和安全的要求。

微电网将发电机机、负荷、储能装置、电力电子控制装置相结合,对外网来说,是一个单一、可控的元件,对用户来说又是一个灵活、可调节的电源。微电网具有自主运行和并网运行两种运行方式,能够灵活地实现孤立运行和并网。外网故障时,孤立运行可以保证微电网内的负荷不断电,不受外网的影响;并网时可以支撑上级电网。

根据各国的不同国情,微电网的发展具有不同的特点。其中美国电网以提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、实现智能化为发展重点;日本的微电网发展目标主要定位于能源供给多样化,减少污染,满足用户的个性化电力需求;欧洲规划的未来电网则以智能性、能量利用多元化,满足电力市场的需求为主要特点。我国的微电网发展尚处在起步阶段,但是其带来的电网技术改革和经济效益是不容忽视的。

3MAS概念及其在微电网中的优势

Agent是MAS的基本单元,传统人工智能技术只是着重对这种单元的研究,如单个专家系统的知识表示、推理机制等。随着对MAS研究的深入,MAS赋予所拥有的各个智能体不同的结构、信息内容和推理、规划能力,因此对单个A-gent的研究仍然是一个重要的基础性研究内容。MAS是由多个(Agent)组成的系统,它是为了解决单个不能解决的复杂问题,由多个协调合作形成问题的求解网络。在该网络中,每个能够预测其他的作用,也能影响其他的动作。因此,在多系统中要研究一个对另一个的建模方法。同时,为了能影响另一个,需要建立间的通信方法,即多个组成一个松散耦合又协作共事的系统,就是一个多系统。为了使间能够合理、高效地进行协作,间的通信和协调机制成为多系统的重点问题。同时,值得强调的是,前面讨论的的特性大多也是多系统所具有的特点,如交互性、社会性、协作性、适应性和分布性等。此外,多系统还具有如下特点:数据分布性或分散性,计算过程异步、并发或并行,每个都具有不完全的信息和问题求解能力,不存在全局控制。

4智能微电网应用于建筑电气的优势及技术难点

4. 1智能微电网应用于建筑电气的优势

在现代建筑电气系统中,对电能质量的要求越来越高。由于微电网可以作为一个可定制的电源,以满足用户多样化的需求,因此它在建筑电气中的应用将具有独特的优势。

(1)增强供电可靠性。微电网能够快速地跟踪负荷的变化,并及时作出反应。储能装置也

能对发电设备的突然故障迅速作出反应,弥补供电有功的缺失。

(2)支持当地电压。微电网采用大量的先进电力电子技术,对于由全控器件绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成的换流器可以有效地控制有功和无功,因此对于每一个分布式电源(如PV),都可以当作一个独立的无功补偿设备,发挥静止同步补偿器(STATCOM)的作用。这可对当地电压起很好的支撑作用。

(3)提高电能质量。新型的电力电子器件及脉宽调制(PWM)技术,不仅可以补偿无功,更

可以发挥有源滤波器的作用,减少谐波污染,向用户提供更高质量的电能。

4. 2技术难点

结合MAS的控制,将智能微电网应用到建筑电气中有其独有的优势,但是也存在以下技术难点:

(1)如何协调各底层元件Agent进行控制。微电网Agent将对底层元件Agent进行协调,合理地进行协调控制策略就显得尤为重要,既要保证微电网运行稳定的同时,也要考虑经济效益最大化。

(2)如何实现Agent的快速反应性。Agent的特点之一就是对环境的快速反应性,这使它在故障环境或者大扰动情况下,能够及时地作出响应,以应对环境的突变,避免问题的进一步恶化。

5结语

篇8

中图分类号： TU994 文献标志码 A

在新时期，我国的电网规划面临着如下的几个问题：如何研究从整体把握电网规划，确保电网以及电源建设的协调发展；如何有重点的针对电网抗灾能力；电网不完善的评估体系如何优化；提高电网规划智能化，达到统一的平台的支持。鉴于以上方面，本文设计了新的决策系统，将多种技术的最新成果引入电网规划。如今，该技术以得到实际的应用。

一、建立电网规划智能辅助决策系统的意义

电网是供电系统各级电压电网的统称。他是现代化城市建设的最基础设施，也是电力系统的负荷中心，是城市规划的重要基础，也是一个地区总体规划设计的重要部分。决定着城市规划的水平的总体质量。城市电网规划的总体水平，反映了城市规划中电力系统的建设水平，它也关系到城市的政治、经济等其他领域，因此科学的建设电力基础设施，科学有效地规划城市电网，对城市建设具有重大的社会意义和经济意义。

对城市电网的科学规划，要求我们不仅要了解和掌握负载和负载分布的现状，也要清楚知道负载和负载分布的相关历史数据。同时我们还要掌握这一地区的近年来数据，包括土地面积、人口数量和分布、大型企业分布、城市主干道路情况等等。在掌握第一手数据后，我们要利用计算机等工具对上述数据资料进行分析整理推衍，得出相关分析结果的报表。虽然使用的计算机，但仍然仅仅停留在手工操作阶段。方法传统，需要大量的人力物力和财力支撑。分析的方式也是依靠以往经验和相关数据的人工比较完成的。对于这个复杂、多变、多因素的电网规划问题，现有的方式方法亟待改善。因此就要求我们建立一个电网规划的智能辅助决策系统。替代传统方式，解放出大量人力物力。利用该系统得出的数据，经相关专家进行分析整理得出更加科学高效的电网规划方案。这是摆在我们面前的重要课题。

鉴于此，研发电网规划辅助决策系统，就可以有效地摆脱能传统手工方式的繁杂工作。利用系统得出的分析数据，合理地规划设计，充分利用资源。使我国电网得到快速高效地发展，适应经济和社会发展的需要。

二、我国电网规划发展现状

目前，我国电网处于高速发展阶段，建立特高压电网网架、建设智能电力网络、有效分配电力资源，开展清洁能源建设等多项工作是我们现阶段的重要任务。这对我国电网规划工作的开展提出了很高的要求。因此我们需要制定能够适应我国电力网络未来发展的、抵御各种挑战的、拥有智能电网特性的电网规划方案和体系，实现“智能化”的电力网络。

2.1电网规划的概念

电网规划也叫做输电系统规划，他是在负荷预测和电源规划的基础上开展的。开展电网规划工作可以确定在何时、何地投建何种类型的输电线路及其回路数，从而达到规划周期内所需要的输电能力，达到在满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小。保持电网的可持续发展。城市电网规划是城市电网发展和改造的总体计划。它是城市总体规划中的重要组成部分，也是各层次规划的一个重要内容，在城市总体规划、分区规划、专项规划和控制性详细规划中都能得到充分体现。城市电网规划是一项复杂的系统工程，他是在大量城市发展的历史数据的基础上，还需要对现状网络进行深入的分析，同时，也要对城市的未来发展情况有比较全面的了解。

2.2我国电网规划的现状及存在问题

我国的电力市场改革才刚刚起步，当前我国的电力产业厂网已经彻底实现了分离，但零售环节仍然与输配电网络捆绑在一起。综观西方发达国家电力工业的市场化改革，无一例外地都引入用户对电力供应商的自由选择权，在发电市场和零售市场两个市场上同时引入竞争。通过公平竞争，用市场手段优化电力资源配置，从而提高整个电力工业的效率，降低电价。当前我国正在深化电力改革，应该认真分析研究其他国家成功的电力改革进程经验和应对问题的解决策略，为我国的电力市场改革进一步构建完整的竞争性零售市场提供有益的借鉴。如今，我国电网规划主要存在如下问题：一是规划不协调，配置混乱，导致部分地区供电不足，事故频发；二是需要健全分析和评估机制。

2.3电网规划系统层级分析

电网规划辅助决策系统采用混合架构，并大致分为多个层级，多个层级分别为数据、分析、应用、评价等。数据层一般采用大型数据库建立而成，完成与电力系统的程序接口，建立数据平台；分析层会对数据层进行数据挖掘，并将关键信息提取出来；应用层则是根据分析结果辅助完成方案设计；评价层是对电网规划方案进行全方位的综合评价；决策层会根据相应的评估指标来选择最优化的规划方案。

到目前为止，我国的电网工作正在以飞快的速度前进，这就对电网规划提出了全新的要求，同时随着我国电网规划的不断深入，也使得传统的规划方式得到了改进，目前，主要讨论的问题主要包含了电网脆弱性、稳定性等，并对这些问题予以解决，从而帮助电力规划打下基础。随着电网的发展，如今我国电网已经进入了大电厂、远距离输电的新时代。面对这样一个超、特高压的特大电网，如何保证系统的稳定运行就成为了我们面前的重大课题。

三、智能辅助决策系统的建立及主要特点

3.1电网规划智能辅助决策平台的建立

我们建立了基于GIS的电网规划平台。借助GIS平台，系统能够同时实现按时间和方式规划的展示信息，建立满足不同层次，不同分析的结果数据，由此来满足日常规划工作的需求。本文所提出的电网规划智能辅助决策平台，是将计算机分析软件、复合预算等多种功能进行整合，以“智能化”设计理念作为业务流程的导向，并提供以平台设计为基础的解决方案，将科学计算和数据集成进行一体化，建立电网规划智能辅助决策平台，从而使电力系统可以得到强大的平台支持。

3.2利用决策系统实现电气计算的可视化

GIS是计算机图形学、测量与遥感等多种技术的结合产物。决策系统将充分发挥GIS平台强大的图形展示功能，可提供丰富的视图展示手段，为规划人员提供了一套可视化的认知和操作平台。该系统对同一套规划数据提供地理接线图与电气接线图两种可视化交互展示模式，并实现了由地理接线图自动生成电气接线图的功能，支持地理接线图、电气接线图的双视图显示以及同步操作。此外，针对规划所需变电站内部连接情况辅助以站内主接线图进行展示，能够满足规划领域不同层面分析决策以及规划日常化工作的需求。

3.3电网规划方案更加可靠

建立更加细致全面的电网规划评估体系，电网规划分析完成后，GIS会生成大量的报表和规划文本。并对最终的规划结果进行汇总管理，并打印出相应的文本。此外，系统还提供了多种形式的自定义报表功能，都由设备直接更新和生成。我们只需操作计算机就可实现所有信息的导入和导出及信息的更新，使规划人员摆脱了日常工作中最繁琐部分。使得电网规划数据更加可靠。

3.4电网适应性更加智能

电网规划工作的开展，是在分析电网现状了解电网拥塞、分配不均等现象的基础上，进行分析整理，得出改善电网结构的结果，以增强适应性，使其更加智能。以经济性为准则，能够在一定负荷与装机容量基础上，对电网输送能力进行智能评估，促进电网的有序快速发展。

3.5实现了电网规划的有效决策

不同的规划方案对于电网的经济性都有着不同程度的影响。当存在资金瓶颈时，应先确定项目投资的顺序，这是电网企业的首要问题。智能辅助决策系统，引入投资优先级，能够为项目的安全和经济效益考虑，从而实现有效条件下的投资排序。

四、电网规划智能辅助决策系统的功能

本系统应是建立在大量理论数据基础上，能够为决策提供技术支撑等功能。

4.1预测功能

系统建立了平均、综合预测等多种预测模型。可以对某地区每年或者每个月的最大电量进行预测，并提供可信的数据，使得用户可以对模型进行筛选，并形成预测报告。

4.2投资优先级决策功能

在已有基础上，建立投资优先级决策模型，对规划项目进行分析，了解负荷情况，计算各个项目故障情况及对系统的影响度，影响度大的则投资优先。

4.3多种电网规划方案对比功能

不同规划方案的对比是比较不同方案的技术，经济，客观条件下的优缺点和可行性。比较内容包括技术参数、规模，预算等等。而电网规划方案本身非常复杂，并具有不确定性，因此方案的对比也是非常复杂的。不仅需要做地区之间的比较，而且要做不同年份，不同情况下的比较，也即横向和纵向的比较。不同方案的可行性和必要性比较由为重要，然后在从设计上比较不同方案的优缺点。本系统可以代替人工决策， 减轻规划人员工作量，进一步增强了规划的科学可信度。

4.4智能化全方位评估功能

这个功能的原理是基于电网基础，考虑线路输送极限以及不考虑线路输送极限的两种情况下，分别计算发电机组的处理，比较两种情况，潮流变化率大的效益则较高，反之效益较低。适应性评估模型中包含有两个模型，分别为火电机组处理优化模型以及潮流评估模型。前者采用逐台投入的方式，确定最经济的处理情况，直到全部满足为止。

在电网的建设过程中，可以将能够反应规划方案特性的指标进行组合，并建立包括线路与电量分析等大数据在内的评估体系，例如，在电网建设中，可以再评价体系当中加入环保指数，这就可以体现当前电网建设中低碳的要求。

五、电网规划智能辅助决策系统的功能实现

决策系统覆盖电网规划工作的全过程，可以在系统中完成规划，同时具有对电网的适应性进行决策的功能。可进行投资优先级决策，可视化电气计算项目管理等。是面向电网规划人员的智能辅助决策系统，根据电力规划流程的需要，我们将系统设计为以下模块，并就主要模块进行阐述。

其中基础信息模块为这种系统对电网中线路、机组等设备，以及电量、经济等信息进行导入和维护。现状分析模块为通过与GIS结合，展示电网负载率等相关指标，同时给用户提供适应。对电量、国民经济等多方面进行多层面分析，帮助用户了解市场状况，实现对电力市场的分析。市场预测部分为以完备的预测方法为基础，对电力电量实现多时间的预测，并可根据需要，选择预测的方式，对多级电网的预测进行有效地平衡与协调。电源规划为对指定的年份进行电力平衡计算，充分考虑水电特性，以确定系统是否满足需求。这种功能模块有效的提高了工作效率。电网规划部分为直接获取电力预测结果，分电压等级进行决策，并根据GIS上发电厂情况进行网络规划，实行不同方案的分别管理。

我们也可以实现无电源规划方案、多种电网接线方案的调度模拟。可以得到系统检修计划、可靠性指标以及环保型指标等计算结果。可以实现不同电源规划方案的多种组合，可以实现不同方案之间的比较及对不同符合水平的敏感校核等。

如今，人工智能已经用于各个领域当中，但电力系统复杂庞大，如何有效的利用人功能，增强系统的智能型，依然十分的漫长。但在研究出气，可以尝试针对某一时间，比对系统给出的方案和实际的调整方案，修正结论。

参考文献：

[1] 周鲲鹏，方仍存，颜炯，康重庆，林海英，刘秀坤. 电网规划智能辅助决策系统的设计与实现[J]. 电力系统自动化. 2013（03）

[2] 黄映，李扬，翁蓓蓓，马淑萍. 考虑电网脆弱性的多目标电网规划[J]. 电力系统自动化. 2010（23）

[3] 电力工业部电力规划设计总院. 电力系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，1998

篇9

The Study of Security Issues for the Industrial Control System Communication Protocols in Smart Grid System

Fu Ge 1 Zhou Nian-rong 2 Wen Hong 3

（1. Information Security Department， Yunnan YundianTongfang Technology Co.，Ltd. YunnanKunming 650217；

2.Yunnan Power Grid r Research Institute YunnanKunming 650011；

3.National Key Laboratory of Science and Technology on Communications， UESTC SichuanChengdu 611731）

【 Abstract 】 With the development of the smart grid application， the industrial control system communication protocols’ risks have become increasingly prominent in the smart grid system. How to enhance and improve of industrial control system communication protocols’ security is one of the key problems that need to be solved in the smart grid system security. This paper firstyly analyzes the security issues and security risks of the current mainstream smart grid industrial control system communication protocols’ common. Then the security recommendations are raised against such issues and risks of industrial control system communication protocols.

【 Keywords 】 smart grid； ics protocols； modbus； iccp； dnp3； profibus； opc； security

1 前言

在传统电网系统中一直以来使用着种类繁多的工业系统通信控制协议。这些通信控制协议完成了电力ICS系统的数据交互与采集、命令与执行、业务监控与管理等诸多重要功能。然而这些协议从颁布至今已运行有数十年（例如Modbus协议是1979年开发的协议），随着智能电网概念的提出以及IT技术的不断革新，传统电网将不断的引入新技术、新系统并改变原有网络架构和业务模式，这些通信控制协议的安全问题日益凸显。

2010年震惊世界的Stuxnet病毒正是利用移动介质感染了德国西门子公司的基于WinCC操作系统的PCS 7 （STEP7）系统，利用Profibus协议的缺乏认证和链路加密的漏洞攻击西门子的S7 PLC设备，最终破坏了伊朗的核设施。由此可见，电力行业而言，工控协议自身的不安全性也是智能电网安全威胁中的一个环节，需要加以重视。

本文将对目前电力行业中数个主流和广泛应用的工业通信控制协议进行安全问题分析并尝试提出相应的安全防护建议。

2 智能电网工业系统通信控制协议安全漏洞分析

智能电网中的工业控制系统包括大量的监控与数据采集（SCADA）系统、分布式控制（DCS）系统、过程控制（PCS）系统、可编程逻辑控制器（PLC）以及其它系统。所使用的网络通信协议也非TCP/IP协议，而是Modbus、ICCP/TASE.2（IEC60870-6）、DNP3这样的几十种工业控制通信协议。这些ICS系统和工业网络通信协议与IT系统和TCP/IP协议有很多的区别，所面临的安全威胁也不一样，下面针对Modbus、ICCP、DNP3进行分析。

2.1 Modbus协议的安全问题

Modbus是Modicon公司于1979年开发的一种通讯协议。它是一种在当今工业控制领域被广为应用的真正开放、标准的网络通讯协议。通过此协议，控制器相互之间、或控制器经由网络（如以太网）可以和其它设备之间进行通信。最初的Modbus系统只是简单的两层通信并工作在EIA-232链路之上，随着光纤、无线等不同的物理层通信方式的应用，已发展出了了Modbus+和Modubus/TCP。这些协议的共同点都是采用client-server命令架构，如图1所示是Modbus协议族和ISO模型的对照。

由于Modbus在设计之初并未考虑信息安全，因此它缺乏机制来避免典型的信息安全威胁，Modbus的安全问题主要在于几点。

（1） 不验证：Modbus的会话仅要求使用有效的Modbus地址和有效的功能码。无法知道原始信息在传输过程中是否被更改。

（2） 不加密：Modubs会话的命令和地址内容在网络中以明文方式传输。很容易被窃听和伪造。

（3） 不校验（仅Modbus TCP）：由于Modbus是应用层协议，而在OSI模型中校验在仅在传输层而非应用层进行，因此伪造的命令可以运行于Modbus/TCP。

（4） 缺乏广播抑制（仅在串行Modbus）：所有串接的设备都有可能接收到所有的信息，则就意味着一个未知地址的对广播可能对这个串行连接上的所有设备造成有效的拒绝服务（DOS）攻击。

（5） 可编程：该缺点为最重要的Modbus缺陷，其它很多的工业协议也都存在该安全隐患。因为Modbus这类协议被用来对控制器进行编程，因此攻击者可加以利用形成对RTU和PLC的恶意逻辑代码注入。

2.2 ICCP协议的安全问题

ICCP（Intercontrol Center Communication Protocol）是美国电科院EPRI（Electric Power Research Institute）开发的标准，该协议后被采纳为国际标准IEC60870-6 TASE.2. ICCP-TASE.2。ICCP/TASE.2（IEC60870-6）协议不同于串行控制的Modbus协议，它是一个双向WAN通信协议，用于设施控制中心和其它控制中心，电站以及其它设施之间的通信。ICCP是应用层网络协议，可工作在TCP/IP之上，默认端口为102。该协议是一个点对点协议，使用“双边表”来定义通信双方的约定。

ICCP协议也存在着几点安全隐患。

（1） 缺乏认证和加密：ICCP协议并不进行强制性的认证和加密。容易受到欺骗和伪装攻击。可对ICCP数据包进行窃听并可修改和伪造数据包内。尽管存在安全型ICCP协议，但它并未广泛使用和部署。

（2） 明确定义信任关系：因ICCP在client和server之间通过“双边表”进行明确的关系定义，因此可导致修改双边表从而侵入ICCP。

（3） 可接入性：ICCP是个广域网协议导致其存在高度的接入性和容易导致DOS攻击。

2.3 DNP3协议的安全问题

DNP 协议最早是加拿大Westronic公司在1990年开发工业控制协议。DNP3规约是加拿大HARRIS公司在1993年7月开始起草制定的、基于IEC870-5标准的增强型体系结构的网络分布式协议。DNP3使用的参考模型源于的ISO-OSI参考模型。

DNP3协议运行在在主控站和从设备之间，例如RTU、IED和控制站之间。DNP3可通过TCP或UDP封装运行于IP之上并使远程RTU通信可运行在现代网络上。与Modbus 协议不同，DNP3协议提出了不少安全措施，尽管DNP3协议比起Modbus协议在安全性上有了很大的改善，但现实中DNP3协议仍存在着安全威胁。最为主要的安全威胁是窃听和中间人攻击，一旦攻击者获得地址和信任，则可以发起多种攻击行为；（1）关闭主动报告使告警无效；（2）发出虚假的主动响应使主控设备收到欺骗并采取错误的行动；（3）通过注入广播导致DOS攻击，使DNP3网络发生大规模的异常动作；（4）篡改同步时钟数据，导致同步丢失和数据通信错误；（5）篡改和删除确认信息，强制进入连续性的数据再传输状态；（7）发起非授权的停止、重启或其它导致运行中断的功能。

3 智能电网工业系统通信控制协议安全防护措施

3.1 Modbus协议的安全防护

对于Modbus协议建议采取几项安全措施。

（1） 部署使用工业防火墙设备：在Modbus Server和Modbus Client之间部署防火墙设备对通问进行访问控制，只开放Modbus 通信端口，只允许既定地址范围内Modbus Server和Modbus Client进行相互通信。

（2） 部署使用IDS设备：通过IDS设备对Modbus数据包进行以下重要内容检测和监控，并根据实际需求制定报警策略。

（3） 采取其他安全措施，例如在Modbus通信中增加用户名和密码验证，在Modbus通信中使用VPN加密隧道，在Modbus通信中采用数据加密方式（如SSL和TLS），在Modbus通信中采用PKI。

3.2 ICCP协议的安全防护

对于ICCP/TASE.2协议建议采取几项安全措施。

（1） 部署使用工业级防火墙：将ICCP的Client和Server进行严格的区域隔离。

（2） 部署使用IDS设备：通过IDS设备对ICCP数据包进行以下重要内容检测和监控，并根据实际需求制定报警策略。

（3） 使用Secure ICCP：在应用层中通过数字证书提供强认证方式，增加用户名和密码认证，在Web页面中通过SSL和TLS方式提供安全加密隧道，保障数据传输安全。

3.3 DNP3协议的安全防护

对于DNP3协议建议采取几项安全措施。

（1） 部署使用工业级防火墙：将DNP3的Master和Slaver进行严格的区域隔离，只开放DNP3通信端口（默认为TCP/UDP 20000端口）。

（2） 部署使用IDS设备：通过IDS设备对DNP3数据包进行以下重要内容检测和监控，并根据实际需求制定报警策略。

（3） 使用Secure DNP3协议：在Master和Slaver之间启用定期身份验证；使用Aggressive Mode模式解决在正常Secure DNP3模式中因未设置预防外部延时而导致在质询/响应中存在大量的延时和负荷开销；使用Secure DNP3中新增加的安全功能码增加安全特性。

4 结束语

本文对Modbus、ICCP、DNP3这几个常见工业系统通信控制协议和接口的安全问题进行了分析，阐述了协议本身缺陷可能引起的攻击行为，并针对这些安全问题提出了对应的安全防护措施，为智能电网的安全防护建设提供了技术参考，具有一定的实际指导意义。

参考文献

[1] Matthew Franz and Darrin Miller， The Use of Attack Trees in Assessing Vulnerabilities in SCADA Systems，Eric J. Byres.

[2] Industrial Network Security Securing Critical Infrastructure Networks for Smart Grid， SCADA， and Other Industrial Control Systems Eric Knapp ISBN：978-1-59749-645-2.

[3] Best Practices for Securing SCADA Networks and Systems in the Electric Power Industry. Semantec.

[4] DNP3 Overview，http：//.

[5] Aniket Rodrigues， Scada Security Device： Design and Implementation， Wichita State University， 2009.

[6] Rolf Schulz， ICS Protocol Security， GNSEC Pte Ltd Tech. Report..

[7] Todd Mander， Farhad Nabhan， Lin Wang， Richard Cheung， Data Object Based Security for DNP3 Over TCP/IP for Increased Utility Commercial Aspects Security.

[8] http：///scadapedia/protocols/secure-dnp3/.

作者简介：

篇10

关键词：

新一代；智能变电站；通信网络技术；网络技术应用

1智能变电站通信网络技术的应用现状

1.1系统通信网络方面状况

就中低压接入网而言，其所针对的目标是普通用户、相关营业网点，以及没有超过110kV的一些厂站。对于配电通信网来说，它最主要的业务就是电自动化，其通信方式一般是无线公网和光纤专网等。而在用电通信网的业务方面，主要是采集用电相关的信息。其本地通道主要是依靠电力线的通信和短距离的无线等手段来完成任务的，远程通道则是依靠无线公网、光纤专网等手段来实现的。因为需要设置的点比较多，覆盖的范围比较大，经济投资成本比较高，所以长期以来，在中低压接入网里面，其发展模式的收效都不是很理想。在骨干通信方面，它主要针对的是各级调度机构，以及等级大于或等于110kV的变电站。在电网系统各方面业务都在不断发展的背景下，其系统容量升高，使得在1，2，3级通信网的光通信系统中，其传输速率从原本的622Mbit/s及2.5Gbit/s，向如今的2.5Gbit/s与10Gbit/s的方向发展。同时，在一些地区已经开始运用波分复用技术了。而对于4级通信网的光通信系统来说，速率主要是622Mbit/s，155Mbit/s。尽管如此，随着国家电网容灾中心等系统的成功上线，各类系统对数据信息方面的承载要求非常高。在这种背景条件下，骨干网已经渐渐显示出其承载力方面的劣势了。

1.2站内通信网络方面的状况

站内信息的网络主要承载一些功能方面的业务。在站控层中，其网络的组网形式大致相同，使用的是以太网，并且以星形、双星形为主，或者是GOOSE和MMS的报文共网传输。而对于过程层的网络来说，它组网形式的选择就比较多。在保护方面的方案选择上，能够采取的方式有直采网跳、直采直跳等方式。而在SV和GOOSE方面的方案选择上，则可以采取共网或不组网等方式。交换机的配置方面，则可以采取多串联或者分组串联等方式。

2站内信息网络的优化技术分析

2.1技术优化的原则分析

对于站内信息网络来说，在优化其结构的过程中，需要遵循如下相关技术方面的原则。（1）将网络的结构进行简化，使二次专业壁垒在这方面失效，从而能够促进一体化的平台建立，不仅速度较快，同时还能够达到资源共享的目的。（2）在优化网络的过程中，应当使网络相关方面的安全性与可靠性得到应有的保障。这样，才能够使自动化系统在传输带宽与实时性等方面的要求得到满足。（3）在网络结构方面，它的简化进程受到一些因素的制约。主要是相关的一些管理制度，以及智能化相关设备的集成度方面。因此，在简化进程中，不仅要推进集成化与智能化方面的研发进程，还要分阶段来执行。

2.2需求方面的研究

需求方面的研究主要有以下几方面。

2.2.1高级功能和信息共享方面

在调控主站端和变电站里面，对于变电站的相关数据源而言，需要它更加简化并统一，从而使得相关数据信息的一致性更强，同时具有唯一性。另外，在数据信息共享的同时，需要采取统一标准等手段来完成。所以，在变电站的内部，建立一个平台，使信息一体化，可以使相关应用功能的实现更加便利，如广域、站域等方面的保护控制。

2.2.2一次设备方面的智能化发展

当前背景下，一次设备的智能化不断发展，二次设备技术方面的集成化程度也在不断提升。在变电站的间隔层中，大多数设备的相关功能都会慢慢地融入智能化相关设备的本体里面。对于过程层的网络来说，它在采集信息、处理信息、控制信息和判决信息等方面的承载上，将依靠智能设备里面的总线来完成这个功能。在它的外部接口方面，通信线、电源线都仅有一根，这自然能够简化相关配置及结构。

2.2.3网络管理和建设方面

对于变电站的站内相关信息网络来说，提高它的性能，简化它的结构，能够使组网的复杂性合理地降低，交换机数量也可以随之减少。在满足智能变电站相关建设和管理方面的要求的前提下，能够使相关设备的效率得到有效提升，运行和维护方面的工作量也大幅减少。

2.3优化网络的合理方案

优化网络的合理方案包括以下几个方面。

2.3.1组网方式方面

从变电站的高压设备、中压设备和低压设备的具体布局方面出发，如果要使组网方式符合一层网络的实际组网方面的需求，可以把变电站里面的“一层组网”分成核心层与接入层两个部分。对于核心层来说，依靠交换机的作用，站控层以及间隔间级能够完成相关数据信息的接入，并且按照变电站的规模大小，在它的配置方面，能够分为高压、中压和低压。而对于接入层来说，通过交换机，各间隔合并单元等能够完成相关数据和信息的接入，还有多间隔和单间隔的配置。

2.3.2网络结构方面

在“一层网络”方面，SV，MMS等网络对时业务报文能够实现共网传输。设备装置则按照自身的一些功能和需求，依靠在网络中订阅相关信息来交互信息和数据，使信息的共享保持在比较高的程度。同时，变电站电压的相对重要性以及电压的等级，“一层网络”能够根据A，B双网来进行组网，使其可靠性以及容灾性都得到相应的提升。

2.3.3过渡方案方面

在“一层网络”终期方案展开以前，由于受到智能化设备的运行管理制度和集成度方面的制约，可以暂时选择在等级110kV及以下的变电站里面，采取“三层设备、一层网络”的方案来进行过渡。与此同时，由于相关设备的端口数量决定着交换机在实际应用中所需要配置的数量，所以提议在这套用来过渡的方案里面，在间隔层的设备里采取保护、计量、测控等装置部分或者全部集成，过程层相关设备采取合并单元等，使之能够减少交换机的数量，并且还能高度共享信息资源。

3系统通信网络的应用技术分析

3.1中低压接入网通信技术

当智能变电站在针对配用电方面时，需要将它的一些应用系统业务汇聚起来，转发到主站端。这些系统业务主要包括采集用电信息、配电自动化等。对于这些信息源来说，其来源点比较多，分布的范围比较大，而且集中程度不高。这就要求在接入方式方面，应当更加快捷、灵活。因此，可采用依靠电力线缆的电力线载波技术进行数据信号等的传输。目前，该技术已普遍应用在35kV及以上等级的高压输电线路中。

3.2骨干通信网技术

3.2.1PNT技术

对于PNT而言，其实就是一种传送技术。它有能力承载以太网方面的业务。同时，它具有一些基本属性，包括可靠性比较高、扩展性比较灵活、管理维护比较完善等。

3.2.2OTN技术

在光传送网（OpticalTransportNetwork，OTN）技术中，它将波分多路复用（WavelengthDivisionMultiplex，WDM）作为基础。依靠SDH方面的帧结构和开销处理，使得管理维护和保护方面的能力得到应有的保证。对于OTN结构而言，主要由电层与光层共同构成。对于这两种网络，有其自身的管理和监控功能。同时，OTN能够对故障进行很好的监测。在与同步数据系列（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）等技术相比较中可以发现，OTN具有比较明显的优势，主要表现在维护管理与开销方面的能力非常强，组网及保护能力得到增强等。

4结语

智能变电站是智能电网的重要节点，它为各环节信息交互提供了支持，是整个电网体系中不可缺少的重要部分。文章研究分析了其通信网络技术的现状、站内信息网络技术的优化、系统通信网络的应用技术等，提出了站内信息网络结构进行简化处理的相关技术路线等，对今后的研究及工程实施具有一定的借鉴意义。

[参考文献]

[1]伊洋，刘育权，陈宇强，等.基于信息综合判断的智能变电站网络通信故障定位技术研究[J].电力系统保护与控制，2016（3）：135-140.

[2]尉镔.新一代智能变电站网络通信安全体系架构研究[J].电气应用，2015（S2）：693-697.

[3]崔毅，韩磊，郭明洁.SDH光纤通讯技术在智能变电站通信网络中的应用[J].通讯世界，2015（12）：117-118.