智能電網(wǎng)技術(shù)之控制技術(shù)
先進(jìn)的控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和預測狀態(tài)并確定和采取適當的措施以消除、減輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動(dòng)的裝置和算法。這些技術(shù)將提供對輸電、配電和用戶(hù)側的控制方法并且可以管理整個(gè)電網(wǎng)的有功和無(wú)功。從某種程度上說(shuō)，先進(jìn)控制技術(shù)緊密依靠并服務(wù)于其他四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，如先進(jìn)控制技術(shù)監測基本的元件(參數量測技術(shù))，提供及時(shí)和適當的響應(集成通信技術(shù);先進(jìn)設備技術(shù))并且對任何事件進(jìn)行快速的診斷(先進(jìn)決策技術(shù))。另外，先進(jìn)控制技術(shù)支持市場(chǎng)報價(jià)技術(shù)以及提高資產(chǎn)的管理水平。
未來(lái)先進(jìn)控制技術(shù)的分析和診斷功能將引進(jìn)預設的專(zhuān)家系統，在專(zhuān)家系統允許的范圍內，采取自動(dòng)的控制行動(dòng)。這樣所執行的行動(dòng)將在秒一級水平上，這一自愈電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。當然先進(jìn)控制技術(shù)需要一個(gè)集成的高速通信系統以及對應的通信標準，以處理大量的數據。先進(jìn)控制技術(shù)將支持分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應用軟件。
(1)收集數據和監測電網(wǎng)元件
先進(jìn)控制技術(shù)將使用智能傳感器、智能電子設備以及其他分析工具測量的系統和用戶(hù)參數以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對整個(gè)系統的狀態(tài)進(jìn)行評估，這些數據都是準實(shí)時(shí)數據，對掌握電網(wǎng)整體的運行狀況具有重要的意義，同時(shí)還要利用向量測量單元以及全球衛星定位系統的時(shí)間信號，來(lái)實(shí)現電網(wǎng)早期的預警。
(2)分析數據
準實(shí)時(shí)數據以及強大的計算機處理能力為軟件分析工具提供了快速擴展和進(jìn)步的能力。狀態(tài)估計和應急分析將在秒級而不是分鐘級水平上完成分析，這給先進(jìn)控制技術(shù)和系統運行人員足夠的時(shí)間來(lái)響應緊急問(wèn)題;專(zhuān)家系統將數據轉化成信息用于快速決策;負荷預測將應用這些準實(shí)時(shí)數據以及改進(jìn)的天氣預報技術(shù)來(lái)準確預測負荷;概率風(fēng)險分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設備檢修期間、系統壓力較大期間以及不希望的供電中斷時(shí)的風(fēng)險的水平;電網(wǎng)建模和仿真使運行人員認識準確的電網(wǎng)可能的場(chǎng)景。
(3)診斷和解決問(wèn)題
由高速計算機處理的準實(shí)時(shí)數據使得專(zhuān)家診斷來(lái)確定現有的、正在發(fā)展的和潛在的問(wèn)題的解決方案，并提交給系統運行人員進(jìn)行判斷。
(4)執行自動(dòng)控制的行動(dòng)
智能電網(wǎng)通過(guò)實(shí)時(shí)通信系統和高級分析技術(shù)的結合使得執行問(wèn)題檢測和響應的自動(dòng)控制行動(dòng)成為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問(wèn)題的擴展，防止緊急問(wèn)題的發(fā)生，修改系統設置、狀態(tài)和潮流以防止預測問(wèn)題的發(fā)生。
(5)為運行人員提供信息和選擇
先進(jìn)控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動(dòng)作信號，而且也為運行人員提供信息�？刂葡到y收集的大量數據不僅對自身有用，而且對系統運行人員也有很大的應用價(jià)值，而且這些數據輔助運行人員進(jìn)行決策。
參數量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進(jìn)的參數量測技術(shù)獲得數據并將其轉換成數據信息，以供智能電網(wǎng)的各個(gè)方面使用。它們評估電網(wǎng)設備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進(jìn)行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶(hù)的溝通。
未來(lái)的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統，取而代之的是可以使電力公司與用戶(hù)進(jìn)行雙向通信的智能固態(tài)表計�；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛媽⒂懈嗟墓δ�，除了可以計量每天不同時(shí)段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價(jià)格信號及電費費率，并通知用戶(hù)實(shí)施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶(hù)自行根據費率政策，編制時(shí)間表，自動(dòng)控制用戶(hù)內部電力使用的策略。
對于電力公司來(lái)說(shuō)，參數量測技術(shù)給電力系統運行人員和規劃人員提供更多的數據支持，包括功率因數、電能質(zhì)量、相位關(guān)系(WAMS)、設備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線(xiàn)路負荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預測等數據。新的軟件系統將收集、儲存、分析和處理這些數據，為電力公司的其他業(yè)務(wù)所用。
未來(lái)的數字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個(gè)自治和交互的自適應的軟件模塊。廣域監測系統、保護和控制方案將集成數字保護、先進(jìn)的通信技術(shù)以及計算機代理程序。在這樣一個(gè)集成的分布式的保護系統中，保護元件能夠自適應地相互通信，這樣的靈活性和自適應能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統出現了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統。
建立高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統是實(shí)現智能電網(wǎng)的基礎，沒(méi)有這樣的通信系統，任何智能電網(wǎng)的特征都無(wú)法實(shí)現，因為智能電網(wǎng)的數據獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統的支持，因此建立這樣的通信系統是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時(shí)通信系統要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬(wàn)戶(hù)，這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò )—電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò )，只有這樣才能實(shí)現智能電網(wǎng)的目標和主要特征。下圖顯示了電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò )的關(guān)系。高速、雙向、實(shí)時(shí)、集成的通信系統使智能電網(wǎng)成為一個(gè)動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)信息和電力交換互動(dòng)的大型的基礎設施。當這樣的通信系統建成后，它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場(chǎng)，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價(jià)值。
高速雙向通信系統的建成，智能電網(wǎng)通過(guò)連續不斷地自我監測和校正，應用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現其最重要的特征—自愈特征。它還可以監測各種擾動(dòng)，進(jìn)行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統使得各種不同的智能電子設備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統以及用戶(hù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平。傳感器在這一技術(shù)領(lǐng)域主要有兩個(gè)方面的技術(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注，其一就是開(kāi)放的通信架構，它形成一個(gè)“即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化的通信;其二是統一的技術(shù)標準，它能使所有的傳感器、智能電子設備(IEDs)以及應用系統之間實(shí)現無(wú)縫的通信，也就是信息在所有這些設備和系統之間能夠得到完全的理解，實(shí)現設備和設備之間、設備和系統之間、系統和系統之間的互操作功能。這就需要電力公司、設備制造企業(yè)以及標準制定機構進(jìn)行通力的合作，才能實(shí)現通信系統的互聯(lián)互通。
引言
電能質(zhì)量是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的標準，電能質(zhì)量問(wèn)題包含電壓凹陷(sag)、電壓隆起(swell)、尖峰脈沖(spikes)、諧波畸變(harmonic aberration)和電氣噪聲(electric yawp)等，其中對電能質(zhì)量影響最大的就是諧波畸變。因此，本系統的設計就是以對諧波畸變分析為主要目的。這方面的研究比較多，而且也開(kāi)發(fā)出了相應的設備。以往的配電網(wǎng)監測設備多以51、96系列單片機為處理器，在精度和速度方面都不能滿(mǎn)足電力系統的要求，還有就是用TI公司的DSP作為處理器，并配合ADC來(lái)完成系統設計。
ADI公司先后上市了ADE7753、ADE7758等電力測量專(zhuān)用芯片，并成功地將它們應用到電網(wǎng)當中。最近，ADI公司又推出了高性能的強強組合，即DSP+ADC的電力測量方案。此監控系統就是采用這一組合實(shí)現的。
圖2 軟件框圖
ADC簡(jiǎn)介
AD73360是ADI公司推出的一款專(zhuān)門(mén)應用于電能質(zhì)量監測的IC，與一般ADC相比，AD73360有如下優(yōu)勢：6路獨立的A/D轉換通道，不僅互不干擾，而且嚴格保證采樣同步;高精度，6個(gè)16位轉換精度轉換通道非常適合電能質(zhì)量監測的需要。采樣速率可在8KHz、16KHz、 32KHz范圍內編程設置，適應范圍廣。AD73360為適應不同的場(chǎng)合提供了直流/交流、單端/差動(dòng)4種不同的輸入方式;采用串行接口，與DSP芯片的連接非常簡(jiǎn)單。
無(wú)論從精度、速度、采樣路數或者同步采樣的實(shí)現來(lái)考慮，在電力監測系統中使用AD73360都是比較理想的選擇。
DSP簡(jiǎn)介
系統采用的DSP處理芯片ADSP2191M是ADI公司的16位定點(diǎn)DSP。ADSP2191M處理器具有的資源概括如下：可訪(fǎng)問(wèn)的存儲空間大小為16M words，分為256頁(yè)，每頁(yè)的大小為64K words，其中第0頁(yè)是內部RAM，第255頁(yè)是內部ROM，其它空間被分為4個(gè)部分，并由ms0～ms3進(jìn)行選擇。有256頁(yè)I/O存儲區間，每頁(yè)的大小為1K words，其中前8頁(yè)為內部I/O存儲區間，其它為外部I/O存儲區間。處理器有一個(gè)主機接口、3個(gè)同步串行接口、兩個(gè)SPI接口、16個(gè)可編程標志引腳、1個(gè)異步串行接口和3個(gè)32位定時(shí)器。
與AD73360連接必須采用串行總線(xiàn)方式，ADSP2191M就有3個(gè)這樣的同步串口。
硬件電路設計
整個(gè)系統的硬件設計以ADSP2191M和AD73360為核心，再配以周邊電路完成。硬件設計的框圖如圖1所示。
由圖1可以看出，系統的硬件設計非常簡(jiǎn)單，而且沒(méi)有最麻煩的同步保持電路和系統存儲空間的擴展。這是因為AD73360能夠實(shí)現多通道的同步轉換，免除了同步保持電路的設計、ADSP2191M內部具有64K RAM，能夠滿(mǎn)足系統設計的要求。在系統硬件設計中，傳感器用來(lái)將配電網(wǎng)參數的電能信號轉化為ADC的輸入信號，然后送到AD73360進(jìn)行同步采樣，轉換后的采樣數據通過(guò)同步串口傳入DSP處理器，進(jìn)行數據處理、諧波分析和其它操作。最后，處理器將分析結果送到LCD進(jìn)行顯示，并通過(guò)串口送到PC進(jìn)行相應的處理。Flash用來(lái)存放系統代碼。
整個(gè)系統設計中，Flash和LCD為基本的系統擴展，異步串口為基本的開(kāi)發(fā)，這里只介紹一下DSP處理器與ADC的連接。它們必須通過(guò)串行接口，其中ADSP2191M為6線(xiàn)串行方式，而AD73360為5線(xiàn)的串行方式，它們的區別在于前者的串行時(shí)鐘分為串口發(fā)送時(shí)鐘和串口接收時(shí)鐘，是彼此獨立的，而后者合二為一。比較時(shí)序圖會(huì )發(fā)現，二者時(shí)序基本相同，但要控制AD73360，處理器還必須能夠滿(mǎn)足下面的要求：串口工作方式可設置為外部時(shí)鐘模式，串口字長(cháng)可達到16bit，發(fā)送和接收的每個(gè)字都有同步幀信號，對處理器而言，接收同步幀信號為輸入信號，發(fā)送同步幀信號為輸入信號，幀同步信號產(chǎn)生在串口字高位出現的前一個(gè)時(shí)鐘周期，幀同步信號為高有效。
系統軟件設計
系統的軟件設計比較復雜，分為A/D采樣控制、LCD控制、串口傳輸、數據處理和諧波分析算法等幾個(gè)部分。整個(gè)軟件框圖如圖2所示。
其中，諧波分析算法代碼量最大，也最重要，系統對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的分析就由它來(lái)完成;Flash驅動(dòng)代碼用于對Stm29w040進(jìn)行驅動(dòng)，它不在系統監測中使用，而是用來(lái)實(shí)現程序代碼的下載。在系統開(kāi)發(fā)代碼的語(yǔ)言選擇上，采用DSP匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言相結合的方式，以C語(yǔ)言為主，匯編語(yǔ)言為輔。
219x_int_tab.asm文件的處理：在介紹整個(gè)系統流程之前，先介紹一下219x_int_tab.asm文件。當軟件主函數存在于C文件的時(shí)候，219x_int_tab.asm 文件被系統默認為項目的一部分，并對項目進(jìn)行中斷向量初始化。當中斷發(fā)生后，程序指針跳轉到該文件的相應位置，通過(guò) ___lib_int_determiner函數來(lái)尋找中斷服務(wù)程序的入口，一旦找不到服務(wù)程序入口，就會(huì )造成程序死鎖，無(wú)法正常運行，而采用C語(yǔ)言實(shí)現中斷函數比較復雜。為了提高系統開(kāi)發(fā)速度，減少系統程序代碼，系統開(kāi)發(fā)時(shí)要先對219x_int_tab.asm中的中斷向量表進(jìn)行修改，將中斷服務(wù)程序入口直接給中斷向量表就可以完成該函數的功能。系統軟件的開(kāi)發(fā)工具為ViusalDSP++3.0。
在軟件設計中，最重要的是諧波分析算法的設計。因為它是軟件設計的核心，不僅代碼量比較大，而且也是系統測量精度的決定性因素之一。本方案采用成熟的FFT(快速傅立葉算法)作為系統的諧波分析算法，同時(shí)，為了抑制FFT算法自身的柵欄效應和頻譜泄露問(wèn)題，加入了漢寧窗和插值算法。由于代碼量較大，這里就不給出源代碼了。
在系統的軟件設計中，用到了兩個(gè)中斷：同步串口發(fā)送中斷和同步串口接收中斷。前者用來(lái)實(shí)現對AD73360的配置，后者用來(lái)實(shí)現從AD73360讀取轉換后的采樣數據。它們的代碼也不在此詳述了。
除此之外，系統還開(kāi)發(fā)了異步串口、可編程標志引腳和LCD控制等待，使整個(gè)系統更加智能化、人性化。這里就不一一介紹了。
系統分析與軟件分析的比較
系統開(kāi)發(fā)完畢后，為了對系統分析的結果進(jìn)行檢測，使用與軟件分析進(jìn)行比較的方法。將時(shí)域原始數據導入 Matlab軟件，通過(guò)該軟件內的FFT算法對數據進(jìn)行分析，可以得到一組相應的時(shí)域波形、幅值譜和相位譜圖形。將這些圖形與系統硬件分析在DSP系統中所得到的對應圖型進(jìn)行比較，就可以看出本設計的硬件系統分析與理論分析的差異。圖3就是這些圖形的對比情況。
DSP硬件系統與Matlab軟件所分析的原始數據是相同的，但是它們所采用的分析方法是不同的：一個(gè)是系統開(kāi)發(fā)的算法、一個(gè)是軟件自帶的工具，所以，可以通過(guò)對比來(lái)審核開(kāi)發(fā)系統算法的可靠性�？梢钥闯�，在對比圖中，開(kāi)發(fā)系統得到的時(shí)域信號的波形和幅值、相位譜與Matlab軟件的分析結果具有相當的一致性。限于篇幅，最終的分析數據不再詳述了。
為了比較系統的可信度，可采用多次分析的方法，分析比較數據可以看出，雖然采用不同的分析系統，但是二者結果誤差很小，基本相同，這就說(shuō)明系統的硬件監測結果有相當的可靠性。
結語(yǔ)
以AD73360和ADSP2191M處理器為系統硬件核心，系統具有如下特點(diǎn)：
•系統硬件設計簡(jiǎn)潔，不僅容易實(shí)現而且成本較低。
•系統沒(méi)有外部擴展SRAM，對硬件要求比較低。
•使用DSP處理器未用接口資源，系統軟件方便升級。
•系統的軟件設計采用匯編和C語(yǔ)言相結合的方法和加窗插值FFT算法，可以提高代碼的開(kāi)發(fā)速度和系統整體的測量精度。由比較結果來(lái)看，該方案符合電力系統的要求，可靠性高，而且至少可以滿(mǎn)足每周期160點(diǎn)的實(shí)時(shí)采樣
(1)智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)
"自愈"指的是把電網(wǎng)中有問(wèn)題的元件從系統中隔離出來(lái)，并且在很少或不用人為干預的情況下，可以使系統迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶(hù)的供電服務(wù)。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的免疫系統。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。
自愈電網(wǎng)進(jìn)行連續不斷地在線(xiàn)自我評估，以預測電網(wǎng)可能出現的問(wèn)題，發(fā)現已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問(wèn)題，并立即采取措施加以控制或糾正。
自愈電網(wǎng)確保了電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率。
自愈電網(wǎng)將盡量減少供電服務(wù)中斷，充分應用數據獲取技術(shù)，執行決策支持算法，避免或限制電力供應的中斷，迅速恢復供電服務(wù)。
基于實(shí)時(shí)測量的概率風(fēng)險評估將確定最有可能失敗的設備、發(fā)電廠(chǎng)和線(xiàn)路;實(shí)時(shí)應急分析將確定電網(wǎng)整體的健康水平，觸發(fā)可能導致電網(wǎng)故障發(fā)展的早期預警，確定是否需要立即進(jìn)行檢查或采取相應的措施;和本地和遠程設備的通信將幫助分析故障、電壓降低、電能質(zhì)量差、過(guò)載和其他不希望的系統狀態(tài)，并于這些分析，采取適當的控制行動(dòng)。
自愈電網(wǎng)經(jīng)常應用連接多個(gè)電源的網(wǎng)絡(luò )設計方式。
當出現故障或發(fā)生其他問(wèn)題時(shí)，在電網(wǎng)設備中先進(jìn)的傳感器確定故障并和附近的設備進(jìn)行通信，以切除故障元件或將用戶(hù)迅速地切換到另外可靠的電源上，同時(shí)傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實(shí)際發(fā)生前，將設備狀況告知系統，系統就會(huì )及時(shí)地提出預警信息。
(2)智能電網(wǎng)激勵和包容用戶(hù)
在智能電網(wǎng)中，用戶(hù)將是電力系統不可分割的一部分。鼓勵和促進(jìn)用戶(hù)參與電力系統的運行和管理是智能電網(wǎng)的另一重要特征。
從智能電網(wǎng)的角度來(lái)看，用戶(hù)的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關(guān)系，確保系統的可靠性;從用戶(hù)的角度來(lái)看，電力消費是一種經(jīng)濟的選擇，通過(guò)參與電網(wǎng)的運行和管理，修正其使用和購買(mǎi)電力的方式，從而獲得實(shí)實(shí)在在的好處。
在智能電網(wǎng)中，用戶(hù)將根據其電力需求和系統滿(mǎn)足其需求的能力，來(lái)調整、平衡其消費。
同時(shí)將滿(mǎn)足用戶(hù)在能源購買(mǎi)中有更多選擇的基本需求，減少或轉移高峰電力需求的能力，通過(guò)降低線(xiàn)損和減少效率低下的調峰電廠(chǎng)的運營(yíng)，使電力公司盡量減少資本開(kāi)支和運營(yíng)開(kāi)支，同時(shí)也提供了大量的環(huán)境效益。
在智能電網(wǎng)中，與用戶(hù)建立雙向實(shí)時(shí)的通信系統是實(shí)現鼓勵和促進(jìn)用戶(hù)積極參與電力系統運行和管理的基礎。實(shí)時(shí)通知用戶(hù)其電力消費的成本、實(shí)時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)目前的狀況、計劃停電信息，同時(shí)用戶(hù)也可以根據這些信息制自己的電力使用的方案。
(3)智能電網(wǎng)具有抵御攻擊的能力
電網(wǎng)安全性的全系統解決方案，擬在增強電網(wǎng)的抗攻擊能力。電網(wǎng)經(jīng)常受到物理攻擊和網(wǎng)絡(luò )攻擊，該方案要求電網(wǎng)能夠從供電中斷故障中快速恢復供電。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復的能力，甚至是對那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發(fā)起反擊。
電網(wǎng)安全性的全系統解決方案使智能電網(wǎng)的設計和運行具有阻止攻擊的能力，最大限度地降低損失和快速恢復供電服務(wù)。智能電網(wǎng)也能同時(shí)承受對電力系統幾個(gè)部分的攻擊和在一段時(shí)間內多重協(xié)調的攻擊。
智能電網(wǎng)的安全策略包含威懾、預防、檢測、反應，以盡量減少和減輕對電網(wǎng)的影響。面對重大威脅信息，不管是物理攻擊還是網(wǎng)絡(luò )攻擊，智能電網(wǎng)都能通過(guò)加強電力企業(yè)與政府之間的密切溝通，在電網(wǎng)規劃中強調安全風(fēng)險，加強網(wǎng)絡(luò )安全，提高智能電網(wǎng)抵御風(fēng)險的能力。
(4)智能電網(wǎng)提供滿(mǎn)足21世紀用戶(hù)需求的電能質(zhì)量
電能質(zhì)量指標包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。
用電設備的數字化對電能質(zhì)量越來(lái)越敏感，電能質(zhì)量問(wèn)題可以導致生產(chǎn)線(xiàn)的停產(chǎn)，對社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展造成重大的損失;因此，提供能滿(mǎn)足21世紀用戶(hù)需求的電能質(zhì)量，是智能電網(wǎng)的又一重要特征。
但是電能質(zhì)量問(wèn)題又不是電力公司一家的問(wèn)題，因此需要制定新的電能質(zhì)量標準，對電能質(zhì)量進(jìn)行分級，因為并非所有的商業(yè)企業(yè)用戶(hù)和居民用戶(hù)都需要相同的電能質(zhì)量。
電能質(zhì)量可以從"標準"到"優(yōu)質(zhì)"進(jìn)行分級，這取決于消費者的需求。它將在一個(gè)合理的價(jià)格水平上平衡負載的敏感度與供電的電能質(zhì)量。
智能電網(wǎng)將以不同的價(jià)格水平提供不同等級的電能質(zhì)量，以滿(mǎn)足用戶(hù)對不同電能質(zhì)量水平的需求，同時(shí)要將優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)寫(xiě)入電力服務(wù)的合同中。
智能電網(wǎng)將減輕來(lái)自輸電和配電系統中的電能質(zhì)量事件。通過(guò)先進(jìn)的監控電網(wǎng)基本元件，快速診斷并準確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。
此外，智能電網(wǎng)的設計還要考慮減少由于閃電、開(kāi)關(guān)涌流、線(xiàn)路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動(dòng)，同時(shí)應用超導材料、儲能以及改善電能質(zhì)量的電力電子技術(shù)的最新研究成果來(lái)解決電能質(zhì)量的問(wèn)題。
另外，智能電網(wǎng)將采取技術(shù)和管理手段，使電網(wǎng)免受由用戶(hù)的電子負載所造成的電能質(zhì)量的影響，將通過(guò)監測和執行相關(guān)的標準，限制用戶(hù)負荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)。除此之外，智能電網(wǎng)將采用適當的濾波器，以防止諧波污染送入電網(wǎng)，惡化電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
(5)智能電網(wǎng)容許各種不同類(lèi)型發(fā)電和儲能系統接入
智能電網(wǎng)將安全、無(wú)縫地容許各種不同類(lèi)型的發(fā)電和儲能系統接入系統，簡(jiǎn)化聯(lián)網(wǎng)的過(guò)程，類(lèi)似于"即插即用"，這一特征對電網(wǎng)提出了嚴峻的挑戰。改進(jìn)的互聯(lián)標準將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統容易接入。
各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯(lián)，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風(fēng)電、先進(jìn)的電池系統、即插式混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池。
商業(yè)用戶(hù)安裝自己的發(fā)電設備(包括高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置)和電力儲能設施將變得更加容易和更加有利可圖。在智能電網(wǎng)中，大型集中式發(fā)電廠(chǎng)(包括環(huán)境友好型電源，如風(fēng)電、大型太陽(yáng)能電廠(chǎng)和先進(jìn)的核電廠(chǎng))將繼續發(fā)揮重要的作用。
加強輸電系統的建設，使這些大型電廠(chǎng)仍然能夠遠距離輸送電力。同時(shí)各種各樣的分布式電源的接入一方面減少對外來(lái)能源的依賴(lài)，另一方面提高供電可靠性和電能質(zhì)量，特別是對應對戰爭和恐怖襲擊具有重要的意義。
(6)智能電網(wǎng)會(huì )促使電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展
在智能電網(wǎng)中，先進(jìn)的設備和廣泛的通信系統在每個(gè)時(shí)間段內支持市場(chǎng)的運作，并為市場(chǎng)參與者提供了充分的數據，因此電力市場(chǎng)的基礎設施及其技術(shù)支持系統是電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵因素。
智能電網(wǎng)通過(guò)市場(chǎng)上供給和需求的互動(dòng)，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場(chǎng)，匯集更多的買(mǎi)家和賣(mài)家。
用戶(hù)通過(guò)實(shí)時(shí)報價(jià)來(lái)感受到價(jià)格的增長(cháng)從而將降低電力需求，推動(dòng)成本更低的解決方案以及新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場(chǎng)提供更多選擇的機會(huì )。
(7)智能電網(wǎng)使運行更加高效
智能電網(wǎng)優(yōu)化調整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運行，以實(shí)現用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著(zhù)資產(chǎn)將被連續不斷地用到極限，而是有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時(shí)需要，每個(gè)資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進(jìn)行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時(shí)降低成本。
智能電網(wǎng)將應用最新技術(shù)以?xún)?yōu)化其資產(chǎn)的應用。例如，通過(guò)動(dòng)態(tài)評估技術(shù)使資產(chǎn)發(fā)揮其最佳的能力，通過(guò)連續不斷地監測和評價(jià)其能力，使資產(chǎn)能夠在更大的負荷下使用。
(8)智能電網(wǎng)高速通信在線(xiàn)監測
智能電網(wǎng)通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對運行設備的在線(xiàn)狀態(tài)監測，以獲取設備的運行狀態(tài)，在最恰當的時(shí)間給出需要維修設備的信號，實(shí)現設備的狀態(tài)檢修，同時(shí)使設備運行在最佳狀態(tài)。系統的控制裝置可以被調整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過(guò)對系統控制裝置的調整，選擇最小成本的能源輸送系統，可以提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態(tài)和最佳的運行將大大降低電網(wǎng)運行的費用。
此外，先進(jìn)的信息技術(shù)將提供大量的數據和資料，并將集成到現有的企業(yè)范圍的系統中，大大加強其能力，以?xún)?yōu)化運行和維修過(guò)程。這些信息將為設計人員提供更好的工具，創(chuàng )造出最佳的設計，為規劃人員提供所需的數據，從而提高其電網(wǎng)規劃的能力和水平。
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