智能电网设备概述

2020-03-03 15:23:07 来源：范文大全收藏下载本文

智能电网的描述-----------------------1 智能电网设备-------------------------2 智能输变电系统-----------------------2 智能开关设备-------------------------3 智能变压器---------------------------4 测量及监测设备-----------------------6 智能配电设备-------------------------8 智能用电系统------------------------10

智能电网的描述

以物理电网为基础(中国智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。

它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

智能电网是一个涉及社会范围广大的系统工程，需涉电各环节密切协同完成，它引入科学的管理思想，紧跟现代科技发展步伐且涉及多种高新技术，将引起人们生活理念的变化。

智能电网的功能特征——对电网的要求

坚强：保持供电能力，保证电网的安全运行

自愈：自动故障诊断、隔离和系统自恢复能力

兼容：支持可再生、分布式发电和微电网的接入

经济：资源合理配置，降低网损，提高利用效率

集成：信息的高度集成和共享

优化：通过优化提高资产利用，降低运维护成本

智能电网的技术特征——对设备的要求

测量数字化：对设备相关量做就地数字化

测量控制网络化：对设备实现基于网络的控制

状态可视化：使设备状态在电网中是可观测的

功能一体化：对设备可进行功能一体化

设计信息互动化：与调度、设备运管及用户互动

智能电网的特殊属性

开放性：接纳用户参与、吸收高新技术

包容性：接纳各种分布式多元的能源接入

系统性：是一个全方位、统一协调的系统工程

广泛性：电网各环节、涉及电力用户数量巨大

互动性：相邻电站、站与电网调度、用户与电站

智能化电站与现今数字化电站区别

智能电网设备

智能电网设备要求：先进、可靠、集成、低碳、环保；前提是一次设备，通信、传感技术先进；可靠方法为一次设备与其智能组件的有机结合体，途径是依靠先进可靠的信息、通信技术，实现信息可靠、及时、准确传输。智能输变电系统

智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协调互动等高级功能。

采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协调互动等高级功能。

智能输变电设备的总体发展要求是提高设备的智能程度，提高智能电子装置的准确性和可靠性，降低智能输变电设备的成本。智能开关设备

（1）操作智能化：自动选择操动机构及灭弧室预定的工作条件；对合分闸相位控制。

（2）状态检测与判断：监测运行状态，增加可靠性，判断工作状态，预测寿命及失效率评估，最佳运行调控。

（3）二次控制智能化：自动监测开关设备状态、自动处理信息、自动诊断保护和自动显示、记录等功能。

分合闸操作智能化是指动触头从一个位置到另一个位置的自适应控制的转换，能够根据监测到的不同故障电流信号，自动选择操动机构及灭弧室预先设计预定的工作条件，获得实际开、断时电气和机械性能上的最佳效果。对断路器的合分闸相位的控制可以大大提高断路器的开断能力，提高断路器的可靠性。

监测自身的运行状态，增加开关设备运行的可靠性，并能判断其工作是否正常，给出寿命预测及失效率评估及对其进行最佳运行调控，可以有效地提高电网的可靠性。

二次控制智能化应具有自动监测开关设备状态、自动处理信息、自动诊断保护和自动显示、记录等功能。

智能变压器

关键是要实时反映变压器的运行状态，能够在统一信息模型和服务模型的网络环境下实现信息共享和互操作。采用统一建模的网络协议通过网络实现集成。

在现有技术基础上，需进一步研究光纤绕组测温、绕组变形监测、局部放电定点或定量监测、内部振动监测、绝缘状态监测、变压器节能冷却控制技术等。输变电设备智能化所需的IED，还需满足如下要求：

（1）支持标准通讯协议: IEC61850 和TCP/IP。

（2）具有互操作性，不同厂家的 IED间可互联。

（3）内嵌 Web 维护界面，支持远程维护功能。

（4）带有跟踪自诊断功能，确保系统异常后实时报警。（5）满足室外长期运行要求。

满足室外长期运行要求，必须保证能够在恶劣环境或极端环境和变电站强电磁干扰环境下，安全可靠运行。

测量及监测设备

传感器

目前主要使用传感器大都属于技术水平不是很高但对可靠性和稳定性却要求非常高的通用传感器；技术水平要求较高的测量电流、电压的光纤传感器现在在电力行业应用还较少。

传感器承担了智能电网实时信息的最前端测量、监测信息的直接获取，可以说传感器技术的发展很大程度上决定了智能电网发展水平。我国电力行业使用传感器的场合是很多的，从发、输、变、配、用各个环节都离不开传感器技术的应用。主要使用传感器有：电流传感器、电压传感器、局部放电传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器、气体传感器、湿度传感器等。这些传感器大都属于技术水平不是很高但对可靠性和稳定性却要求非常高的通用传感器，技术水平要求较高的测量电流、电压的光纤传感器现在在电力行业应用还较少。互感器

电子互感器设计制造需进一步满足数字化、绝缘简单、频响快、机械抗性强、无危险、测量精度高、易集成、易安装、易更换、环保等特点。

目前是传统的电磁互感器与电子式互感器并存。全光纤互感器工程应用开始起步，其可靠性和稳定性及寿命等技术问题还需进一步研究解决。

在线监测技术

在线监测与诊断技术，要求传感器技术水平不断提高，可实现采用多参量综合检测的方法，去研究运行中状态特征参量的变化规律以及应用一些新数字信号分析技术。

采用先进的现代科学技术及工程技术，确保电网坚强、灵活、智能、高效运行，满足现代社会对供电可靠性和电能质量的要求。

我国变压器、GIS等关键电力设备的在线监测与诊断技术，要求传感器技术水平不断提高，可实现采用多参量综合检测的方法去研究运行中状态特征参量的变化规律（如：超高频局部放电检测、超声波绝缘缺陷检测、油中气体在线监测、光纤温度在线测量等）以及一些新数字信号分析技术应用于在线监测中；采用先进的传感器技术、计算机技术、电力电子技术、数字系统控制技术、灵活高效的通信技术，才能确保电网坚强、灵活、智能、高效运行，满足现代社会对供电可靠性和电能质量的要求，优化发输配用各环节的协调调度，实现运行方式自适应管理，实现系统节能降耗以及绩效指标的优化，提升管理和决策水平。柔性交流输电设备

柔性交流输电系统即FACTS(Flexible AC Transmiion System)是指采用基于电力电子元件的控制器和其他静止控制器，以提高其可控性和增强功率传输能力的交流输电系统。FACTS设备能给电力系统带来众多好处，主要作用归纳如下：较大规模的控制潮流；提高输电线路输送容量；依靠限制短路和设备故障影响来防止线路串级跳闸；阻尼电力系统振荡。

柔性交流输电换流阀、柔性交流输电电缆、柔性多端交流输电系统、静止无功补偿器（SVC）、可控并联电抗器（CSR）、统一潮流控制器UPFC、静止同步补偿器（STATCOM）、障电流限制器（FCL）、串补/可控串补（FSC/TCSC）、故静止同步串联补偿器（SSSC）。

通信

要构建以骨干通信电路、跨区联网通信电路为主，各级通信网协调发展的电力专用通信网；

满足智能电网需求的传输网、数据网、业务网、支撑网全方位的通信系统。

以提高对各级通信资源调配能力、提高对各类通信业务承载能力、提高对各种自然灾害和外力破坏抵御能力为目标。要构建以骨干通信电路、跨区联网通信电路为主，各级通信网协调发展的电力专用通信网。以提高对各级通信资源的调配能力、提高对各类通信业务的承载能力、提高对各种自然灾害和外力破坏的抵御能力为目标，满足电网发电、输电、变电、配电、用电及调度等各个环节的通信需求。构建满足智能电网需求的传输网、数据网、业务网、支撑网全方位的通信系统。

智能配电设备

配电一次设备

要求配电网测控保护技术：向广域信息、自适应、可逻辑重组、支持动态在整定的方向发展。

各种保护、控制技术：进一步与配电一次设备相互渗透、融合，发展为一体化智能设备。配电网测控保护技术将向广域信息、自适应、可逻辑重组、支持动态在整定的方向发展，以适应多元化电源和灵活供、配电的要求。各种保护、控制技术进一步与配电一次设备相互渗透、融合，发展为一体化智能设备。

永磁操动机构及具备数字化测控技术的同步柱上真空开关，新型固体绝缘介质的环网柜；完整有效的智能配电装备成套运行的状态预警技术。通用性金属封闭开关

将向着高可靠性、免维护、智能化、小型化、操作方便、外观精美、低成本的方向发展。开发新一代全工况、免维护、高可靠性、小型化的负荷开关以及环网柜，可实现配电自动化，是环网柜发展的重要方向。

中低压设备

固体绝缘环网开关柜（SIS）设备研制，环保型气体绝缘环网开关柜（E-GIS）研发，永磁操动机构和中、高压真空灭弧室的仿真技术研究和制造技术。

柱上开关设备

迫切需要进行在线监测、远动、远控、负荷转移等智能化技术的改造，使配电自动化开关设备具备自动识别，自动隔离，自动转功的功能。

关注环保智能化柱上开关、智能配电网保护测控一体化装置、智能配变监测终端、复合电能质量控制器、高效节能配电变压器、集成智能配电站、配电自动化系统、充放电配电保护与测控装置、智能配电装备快速保护动作机构等产品。配电二次设备

配电二次设备是保证配电网安全可靠经济运行的，与之相配套的必不可少的重要装备。自适应多元化电源、灵活配用电要求的智能终端，支持软插件与逻辑组态、动态在线整定及远程维护，实现装置与一次电力设备的高度集成，为10 kV配电网分布电源接入的配电网保护与控制提供技术支撑。

国内对配电二次设备的要求具体大致有以下几点：多样化；从信息孤岛到集成的配电管理系统DMS；配电网优化运行；定制电力技术的应用；分布式电源接入。

配电终端设备应该具有如下功能：

一次开关、变压器设备的在线监测功能；智能分布式终端将得到广泛应用；

变电站自动化系统将向10kV馈线延伸，与配电终端密切配合实现馈线自动化功能；

一次设备结合，实现就地故障快速隔离，小电流接地探测、相位同期检测等功能。智能用电设备要求智能用电系统

用电环节智能化主要包括建设和完善智能双向互动服务平台和相关技术支持平台，实现与电力用户的能量流、信息流、业务流的双向互动，全面提升公司双向互动用电服务能力。用电信息采集系统、智能化用电装置是该环节发展侧重点。但国内智能电能表在使用寿命，工艺外观等方面与国外有一定差距，不过这些年已经逐步改进。

在系统主站方面，各类用电信息采集系统要针对不同采集用户对象独立建设，如建设负荷管理系统实现50kVA及以上专变用户信息采集，建设集中抄表系统实现居民用户信息采集。需要克服系统独立建设的方式给系统数据共享带来障碍，难以完全满足不同专业、不同层面的数据需求等矛盾。要提高系统标准化程度，满足省级、电力企业总部等更高层面的数据应用需求。

在采集设备方面，要克服用户用电信息采集的终端设备多种多样，遵循的技术标准不尽相同，根据安装设备用户类型不同，其功能及性能也不同等矛盾。加强提采集设备技术标准的统一性，减少设备多样化，及在功能与性能等方面的差异，给系统运行维护提供方便。智能家居控制系统

家庭智能交互终端是实现智能家居系统的“大脑”，要利用4C技术（即计算机、网络与通讯、自控、IC卡四种不同的技术，电力PLC即电力网络路由器，EPON是基于以太网的无源光网络），通过电力PLC+EPON光纤的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。

智能家居是以住宅为平台，集系统、结构、服务、管理、控制于一体，与居家生活有关的各种设备有机地结合起来，通过网络化综合管理家中设备，来创造一个优质、高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保，简单说就是智能化的居住生活空间。

网络化控制系统

网络化控制系统要求信息化程度提高，性能稳定可靠，编程方便，安装调试简单，价格便宜。网络化控制系统要做系统模块化与网络化设计，除具备防雷击、防浪涌、过电压保护等基本功能外，其网络单元要易于重构，灵活组网；人性化的人机界面，使用方便；低成本与低功耗，实用性强。相互关联性及与不同电器的兼容性要高，家具和办公环境用电网络能系统化节能，网络化远程监控。实现家居电器的节能、智能、网络管理，向节能减排、物联网的方向发展。用户端设备

（1）用户端电能管理、负载控制与管理系统都通过数字化技术的运用，实现有效、可靠的运行，促进各类传感器研究与应用；

（2）全面提升综合服务能力，最大限度满足用户多元化需求；借助双向供电技术，实现双向互动营销；智能楼宇、智能家电、智能交通等建设的推动；

（3）面对全球性能源短缺，全球气候变暖、环境、可持续发展等问题，发展分布式光伏发电；

（4）先进的分布式储能技术、电池储能、超级电容器储能等技术的开发与应用；