1.3 智能電網(wǎng)組成體系

智能電網(wǎng)主要由四大體系構(gòu)成，即高級計量體系、高級配電運行體系、高級輸電運行體系和高級資產(chǎn)管理體系。要形成上述四大體系.智能電網(wǎng)還必須具備兩大基礎(chǔ)：靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和集成的通訊系統(tǒng)。

1. 3.1高級計量體系

高級計量體系①(Advanced Metering Infrastruscture，AMI)是指智能電表通過多種通信介質(zhì)，按需或以設(shè)定的方式測量、收集并分析用戶用電數(shù)據(jù)，能夠提供開放式雙向通信的系統(tǒng)，是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)信息平臺。AMI可以實現(xiàn)電力供應(yīng)商與用戶的互動交流，電力供應(yīng)商能精確地知道用戶的用電規(guī)律，從而對需求和供應(yīng)有一個更好的平衡;并且支持實時電價，用戶可根據(jù)電價變化，選擇用電時間，利用其分布式發(fā)電與儲能設(shè)備參與削峰填谷，使用戶由被動的電力消費者變?yōu)榕潆娋W(wǎng)運行控制的積極參與者。

AMI是許多技術(shù)和應(yīng)用集成的解決方案。它的4個主要組成部分是：智能電表、通信網(wǎng)絡(luò)、量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)( MDMS)和用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)(HAN))。除此之外，為了充分利用AMI取得的數(shù)據(jù)，需要為許多現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)建立專用接口，如負(fù)荷預(yù)測、故障響應(yīng)、客戶支持和系統(tǒng)運行等。

1.智能電表

智能電表是可編程的電表，除了用于電能量記錄外，還可以實現(xiàn)很多功能。它能根據(jù)預(yù)先設(shè)定時間間隔(如15min、30min等)來測量和儲存多種計量值(如電能量、有功功率、無功功率、電壓等)。它還具有內(nèi)置通信模塊，能夠接人雙向通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心進行信息交流。

智能電表具有雙向通信功能，支持電表的即時讀取(可隨時讀取和驗證用戶的用電信，皂、)、遠(yuǎn)程接通和開斷、裝置干擾和竊電檢測、電壓越界檢測，也支持分時電價或?qū)崟r電價和需求側(cè)管理。智能電表還有一個十分有效的功能，即在檢測到失去供電時電表能發(fā)回斷電報警信息，這給故障檢測和響應(yīng)提供了很大方便。

智能電表能夠作為電力公司與用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進行通信的網(wǎng)關(guān)，使得用戶可以近于實時地查看其用電信息和從電力公司接收電價信號。當(dāng)系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)或需求側(cè)響應(yīng)并得到用戶許可時，電表可以響應(yīng)電力公司對用戶戶內(nèi)電器的負(fù)荷控制命令。值得一提的是，智能電表不僅僅局限于終端用戶，有的電力公司也計劃在配電變壓器和中壓饋線上安裝電表。其中的一部分將與實時數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)相結(jié)合，以支持系統(tǒng)監(jiān)測、故障響應(yīng)和系統(tǒng)實時運行等功能。

智能電表的一些典型的功能還包插：①提供雙向計量，能支持具有分布式發(fā)電的用戶;②提供斷電報警和供電恢復(fù)確認(rèn)信息處理;③提供電能質(zhì)量的監(jiān)視;④可以進行遠(yuǎn)程編程設(shè)定和軟件升級;⑤支持遠(yuǎn)程時間同步;⑥能根據(jù)需求側(cè)響應(yīng)要求而限制負(fù)荷。

2.通信網(wǎng)絡(luò)

AMI采用同定的雙向通信網(wǎng)絡(luò)，能夠每天多次讀取智能電表，并能把表計信息包括故障報警和裝置干擾報警近于實時地從電表傳到數(shù)據(jù)中心。常見的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括分層系統(tǒng)、星狀、網(wǎng)狀網(wǎng)、電力線載波，可以采用不同的媒介向數(shù)據(jù)中心實施廣域通信，如電力線載波(PLC)、電力線寬帶(BPI.)、銅或光纖、無線射頻、互聯(lián)網(wǎng)等。

在分層系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，局域網(wǎng)(I。AN)連接電表和數(shù)據(jù)集中器，而數(shù)據(jù)集中器則通過廣域網(wǎng)( WAN)和數(shù)據(jù)中心相連。數(shù)據(jù)集中器通常在桿塔上、在變電站里或其他一些設(shè)施上，它們是局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的交匯點。

在局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)集中器即時或按照預(yù)先設(shè)定的時間收集或接收附近電表的計量值或信息，再利用廣域網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)集中器可以中繼數(shù)據(jù)中心發(fā)給下游電表和用戶的命令和信息。局域網(wǎng)對通信的速率要求不高，因此對它最主要的考量是以最低的成本連接用戶。常見的通信方式為電力線載波(PLC)、電力線寬帶( BPL)，塔式或網(wǎng)格狀無線射頻網(wǎng)絡(luò)。目前，局域網(wǎng)大多采用不開放的私網(wǎng)協(xié)議，但正慢慢地向開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)(如TCI)/IP和ANSI 0.12. 22等)發(fā)展。

3.量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)( MDMS)

處于數(shù)據(jù)中心中的信息系統(tǒng)和應(yīng)用是AMl的一個重要組成部分，而其中最重要的是量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)( MDMS)。MDMS是一個帶有分析工具的數(shù)據(jù)庫，通過與AMI自動數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(ADCS)的配合使用，處理和儲存電表的計量值。

ADCS按照預(yù)先設(shè)定的時間或由事件觸發(fā)的任何時間把智能電表的計量或報警信息取回數(shù)據(jù)中心。通過企業(yè)服務(wù)總線( ESB)將數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)分享。一些實時運行需要的信息會直接轉(zhuǎn)發(fā)到相關(guān)的系統(tǒng)[如停電管理系統(tǒng)(OMS)、行動工作者管理系統(tǒng)( MWM)、調(diào)度管理系統(tǒng)(DMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、配電自動化和其他運行方面的應(yīng)用系統(tǒng)]。MDMS從ESB取得數(shù)據(jù)后，對其進行處理和分析，然后按要求和需要傳給其他對實時性要求不高的系統(tǒng)，如用戶信息系統(tǒng)(CIS)、計費系統(tǒng)、企業(yè)資源計劃( ERP)、電能質(zhì)量管理、負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)、變壓器負(fù)荷管理(TLM)等。

MDMS的一個基本功能是對AMI數(shù)據(jù)進行確認(rèn)、編輯、估算，以確保即使通信網(wǎng)絡(luò)中斷和用戶側(cè)故障時，流向上述信息系統(tǒng)或軟件的數(shù)據(jù)流也是完整和準(zhǔn)確的。

取決于計費系統(tǒng)的功能設(shè)計和類型，可以利用MDMS提供的數(shù)據(jù)去實施分時記費、峰期電價和其他一些復(fù)雜的計費方法。

現(xiàn)時的通常做法是，MDMS一般在每天的午夜到凌晨3點的時間段里把前一天的電表的計量值全部收集回來。經(jīng)過分析和處理后，把有關(guān)數(shù)據(jù)分享于其他相關(guān)的應(yīng)用和系統(tǒng)。電力公司會在早晨6點把用戶前一天的詳細(xì)間隔用電和電費信息放在電力公司的門戶網(wǎng)站上，以方便用戶隨時讀取。

除了支持對多種市政計量儀表(氣、電、水)的管理功能外，MDMS數(shù)據(jù)也可控制電表(例如，按需即時讀取、接通或斷開)、能夠維持系統(tǒng)讀表操作的實施時間、支持需求側(cè)響應(yīng)和停電修復(fù)。

相對于存儲系統(tǒng)控制和運行實時數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)庫( PI).MDMS將存儲終端用戶的每日更新的、連續(xù)的間隔測量值(通常的計量間隔是：居民用戶1h.商業(yè)和工業(yè)用戶5min，變壓器表計15min，中壓饋線表5min)，由此可以取得前所未有的、大量的詳細(xì)系統(tǒng)信息(電表計量和報警信息)。

結(jié)合地理信息系統(tǒng)( GIS)，可以取得系統(tǒng)上每一點的精確的負(fù)荷曲線甚至電壓特性，為系統(tǒng)管理、運行和資產(chǎn)管理提供可靠的依據(jù)，從而使得越來越多的高級應(yīng)用，如能量平衡、竊電監(jiān)測和根據(jù)電表報警信息進行故障預(yù)測等，可以通過AM1系統(tǒng)得到實現(xiàn)。

充分利用已收集的大量信息，是取得AMI效益的關(guān)鍵。許多電力公司計劃整合現(xiàn)存信息系統(tǒng)的勸能，并建立與MDMS的接口，以提高其功能水平。

4.用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)( HAN)

用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)( HAN)的概念只是在最近兩年才出現(xiàn)的，因此很多公司還沒有把它包括在AMI項目計劃之中。HAN通過網(wǎng)關(guān)或用戶人口把智能電表和用戶戶內(nèi)可控的電器或裝置(如可編程的溫控器)連接起來，使得用戶能根據(jù)電力公司的需要.積極參與需求側(cè)響應(yīng)或電力市場。

1.3.2高級配電運行體系

高級配電運行體系( Advanced Distribution Operation Infrastructure，ADOI)主要的作用是使“自愈”功能得以實現(xiàn)，主要包括高級配電自動化、配電快速仿真與模擬、分布式電源運行、AC/DC微網(wǎng)運行、新興電力電子裝置、配電SCADA、配電地理系統(tǒng)( GIS)7個部分。

1.高級配電自動化

美國電力科學(xué)研究院( EPRI)在其“智能電網(wǎng)體系”(IntelliGrid Architecture)研究報告中提出了高級配電自動化( Advanced Distribution Automation，ADA)的概念，將其定義為：“配電網(wǎng)革命性的管理與控制方法，它實現(xiàn)配電網(wǎng)的全面控制與自動化并對分布式電源進行集成，使系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化。”

ADA包含高級配電運行自動化(Distribution Operation Automation，DOA)和高級配電管理自動化( Distribution Management Automation，DMA)兩方面的技術(shù)內(nèi)容。DOA以完成配電網(wǎng)安全監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(DSCADA)、饋線自動化(FA)、電壓無功控制，分布式電源( Distributed Electric Resource，DER)調(diào)度等實時應(yīng)用功能;DMA以地理圖形為背景信息，實現(xiàn)配電設(shè)備空間與屬性數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的錄入、編輯、查詢與統(tǒng)計管理。在此基礎(chǔ)上，DMA完成停電管理、檢修管理、作業(yè)管理、移動終端(檢修車)管理等離線或?qū)崟r性要求不高的功能。

2.配電快速仿真與模擬

快速仿真與模擬(Fast Simulation and Modeling-FSM，F(xiàn)SM)是一套專門用于電網(wǎng)運行、規(guī)劃和管理的軟件工具集，它能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進行實時的仿真分析，對電網(wǎng)故障提前作出預(yù)測和反應(yīng);為保證系統(tǒng)自動、持續(xù)地優(yōu)化運行，向操作員提出預(yù)防控制措施，達到改善電網(wǎng)穩(wěn)定性、安全性、可靠性和提高運行效率的目的。輸電環(huán)節(jié)的快速仿真與模擬( FSM)簡稱為輸電快速仿真與模擬(Transmission Fast Simulationand Modeling-TFSM)，配電環(huán)節(jié)的快速仿真與模擬(FSM)簡稱配電快速仿真與模擬(Distribution Fast Simulation and Modeling-DFSM).

DFSM主要完成了“信息——知識——智能”的過程，即配電網(wǎng)自我認(rèn)知過程和部分重要智能的產(chǎn)生過程，是智能配電網(wǎng)“智能”的核心部分。DFSM的主要功能包括：實時的狀態(tài)估計，供安全監(jiān)視、評估與優(yōu)化使用;系統(tǒng)(包括功率交換、系統(tǒng)效率、可靠性、電能質(zhì)量等)性能的連續(xù)優(yōu)化功能;預(yù)測仿真能力(即安全分析)，能夠避免可能對系統(tǒng)造成較大影響的預(yù)想事故發(fā)生;若事故發(fā)生，通過自愈能力盡量減少損失，恢復(fù)正常運行;從運行和規(guī)劃的角度對電網(wǎng)進行“What-if"分析，并為運行人員推薦運行方案;在多個層次上提供輔助決策功能;把對市場、政策和風(fēng)險的分析聚合到系統(tǒng)模型中去，把它們對系統(tǒng)安全性和可靠性的影響進行定量化的評估。

DFSM運行模式一股有如下了種：一是實時模式，按預(yù)先設(shè)置的時間間隔(1～15分鐘)min周期運行，或在實時事件(如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化)的觸發(fā)下即時啟動。二是研究模式，對配電網(wǎng)進行“What -if"分析和研究，為運行人員和管理人員提供推薦方案。三是前瞻模式，使運行人員了解未來幾分鐘(超短期)、1小時到1周(短期、中長期)的運行狀態(tài)變化趨勢。

3.分布式電源運行

智能電網(wǎng)的核心在于構(gòu)建具備智能判斷與自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng)和分布式管理的智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可對電網(wǎng)和用戶用電信息進行實時監(jiān)控和采集，且采用最經(jīng)濟、最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現(xiàn)對電能的最優(yōu)配置與利用，提高電網(wǎng)運營的可靠性和能源利用效率。

分布式電源(DER)的種類很多①，包括小水電、風(fēng)力發(fā)電、光伏電源、燃料電池和儲能裝置(如飛輪、超級電容器、超導(dǎo)磁能存儲、液流電池和鈉硫蓄電池等)。

一般來說，其容量從1kW～10MW。配電網(wǎng)中的DER由于靠近負(fù)荷中心，降低了對電網(wǎng)擴展的需要，并提高了供電可靠性，因此得到廣泛采用。特別是有助于減輕溫室效應(yīng)的分布式可再生能源，在許多國家政策的大力支持下，迅速增長。目前，在北歐的幾個國家，DER已擁有30%以上的發(fā)電量份額;在美國DER目前只占總?cè)萘康?%，而預(yù)期到2020年時這一份額將達25%。

大量的分布式電源并于中壓或低壓配電網(wǎng)上運行，徹底改變了傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)單向潮流的特點，要求系統(tǒng)使用新的保護方案、電壓控制和儀表來滿足雙向潮流的需要。然而，通過高級的自動化系統(tǒng)把這些分布式電源無縫集成到電網(wǎng)中來并協(xié)調(diào)運行，將可帶來巨大的效益。除了節(jié)省對輸電網(wǎng)的投資外，還可提高全系統(tǒng)的可靠性和效率，提供對電網(wǎng)的緊急功率和峰荷電力支持，及其他一些輔助服務(wù)功能，如無功支持、電能質(zhì)量改善等;同時，它也為系統(tǒng)運行提供了巨大的靈活性。例如，在風(fēng)暴和冰雪天氣下，當(dāng)大電網(wǎng)遭到嚴(yán)重破壞時，這些分布式電源可自行形成孤島或微網(wǎng).向醫(yī)院、交通樞紐、廣播電視等重要用戶提供應(yīng)急供電。

4.AC/DC微網(wǎng)運行

AC/DC微網(wǎng)是指接有分布式電源的配電子系統(tǒng)，是一個預(yù)先設(shè)計好的孤島，主網(wǎng)脫離后可孤立正常運行，維持所有或部分重要用電設(shè)備的供電。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)是有機整體，可以靈活連接、斷開，既可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行.也可在電網(wǎng)故障或需要時與主網(wǎng)斷開單獨運行。微電網(wǎng)采用了大量先進的現(xiàn)代電力技術(shù)，如快速的電力電子開關(guān)與先進的變流技術(shù)、高效的新型電源及多樣化的儲能裝置等，用以提高重要負(fù)荷的供電可靠性，滿足用戶定制的多種電能質(zhì)量需求，更好地發(fā)揮分布式電源的作用。

微電網(wǎng)主要技術(shù)和功能主要包括儲能技術(shù)、微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)和虛擬發(fā)電廠技術(shù)等。

(1)儲能技術(shù)。儲能系統(tǒng)由兩部分組成：由儲能元件(部件)組成的儲能裝置;由電力電子器件組成的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)( Power Conversion System，PCS)。儲能裝置主要實現(xiàn)能量的儲存、釋放或快速功率交換，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過電力電子設(shè)備實現(xiàn)充放電控制、交直流電轉(zhuǎn)換、功率調(diào)節(jié)控制及運行參數(shù)檢測監(jiān)控等。

(2)微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)。微網(wǎng)技術(shù)將分布式電源、儲能裝置、電力電子設(shè)備及終端用戶有效整合，形成電力系統(tǒng)中的一個可控單元，可以靈活地并網(wǎng)和獨立運行，其入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)只針對微網(wǎng)和大電網(wǎng)公共連接點( PCC)上，解決了分布式電源大規(guī)模接人問題，能進一步提高電力系統(tǒng)運行的靈活性、可控性和經(jīng)濟性，更好地滿足電力用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性的更高要求。

(3)虛擬發(fā)電廠技術(shù)。為了克服風(fēng)能、太陽能等可再生能源的間歇性，電力系統(tǒng)往往需要增加備用容量，從而使得這些電源的經(jīng)濟性降低。隨著這些電源比例的逐步提高，電網(wǎng)的運行和調(diào)度的問題變得越來越突出。且前歐洲提出了利用分布式能量管理系統(tǒng)( DEMS)的虛擬發(fā)電廠(Virtual Power Plants，VPP)技術(shù)。虛擬發(fā)電廠把一個地區(qū)的分布式電源、儲能裝置和負(fù)荷集成起來，虛擬成電網(wǎng)一個獨立個體，具有類似大規(guī)模發(fā)電廠。或集中負(fù)荷一樣的可控性，可以提前向電網(wǎng)提交發(fā)電計劃和負(fù)荷需求。

5.新興電力電子裝置

電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，就是使用電力電子器件(如晶閘管、GTO、IGBT等)對電能進行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百MW甚至(W，也可以小到數(shù)W甚至1W以下，與以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同，電力電子技術(shù)主要用于電力變換。

配電系統(tǒng)迫切需要解決的問題是如何加強供電可靠性和提高電能質(zhì)量。電能質(zhì)量控制既要滿足對電壓、頻率、諧波和不對稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，即用戶電力( Custom Power)技術(shù)。用戶電力技術(shù)(CP)和FACTS技術(shù)是快速發(fā)展的姊妹型新式電力電子技術(shù)。采用FAC:TS的核心是加強交流輸電系統(tǒng)的可控性及增大其電力傳輸能力;發(fā)展CP的目的是在配電系統(tǒng)中加強供電的可靠性和提高供電質(zhì)量。CP和FACTS的共同基礎(chǔ)技術(shù)是電力電子技術(shù)，各自的控制器在結(jié)構(gòu)和功能上也相同，其差別僅是額定電氣值不同，目前兩者已逐漸融合于一體，即所謂的DFACTS技術(shù)。具有代表性的用戶電力技術(shù)產(chǎn)品有：動態(tài)電壓恢復(fù)器( DVR)、固態(tài)斷路器(SSCB)、

故障電流限制器(FCL)、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(PQC)等。

6.配電SCADA

電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和重要性使得其離不開監(jiān)視和控制。傳統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)使用模擬屏( Mimic board)實現(xiàn)，屏上有一個系統(tǒng)接線網(wǎng)，展現(xiàn)了系統(tǒng)的概貌，其上面是儀表指示燈等，從現(xiàn)場采集的各種信號被送到接線網(wǎng)對應(yīng)的部件上，從模擬屏上可以直接查看系統(tǒng)的實時情況。這種方法簡單直觀，但是成本太高、功能有限，當(dāng)系統(tǒng)增大時需要很大的空間來增建模擬屏，同時隨著模擬屏的增大，其直觀性也逐漸消失，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，用計算機屏幕來顯示系統(tǒng)的接線岡，實時狀況變得切實可行。SCADA系統(tǒng)就是在這樣一個發(fā)展過程中的產(chǎn)物，

SCADA為Supervisory Control And Data Acquisition縮寫，是”監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集”的意思。SCADA 一般由中央監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備三部分組成。配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動化的基礎(chǔ)。作為電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的一個底層模塊，配電SCADA肩負(fù)著幾項重要的任務(wù)：向配電網(wǎng)的調(diào)度、管理人員提供配電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)、信息，方便他們了解配電網(wǎng)的實時情況和負(fù)荷變化的趨勢：為各種電力系統(tǒng)自動化高級功能軟件提供準(zhǔn)確，及時的信息，從而實現(xiàn)對配電網(wǎng)乃至整個電網(wǎng)的優(yōu)化控制、調(diào)度、故障預(yù)測和排除，提高供電質(zhì)量、供電的可靠性和安全性;用遠(yuǎn)方遙控代替手工操作，提高工作效率，減輕運行、操作、維護人員的勞動強度。

從功能上看，配電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)大致相同，主要實現(xiàn)“四遙”功能，即：遙信，采集配電網(wǎng)的各種開關(guān)設(shè)備的實時狀態(tài).通過配電網(wǎng)的信道送到監(jiān)控計算機，遙測，采集配電網(wǎng)的各種電能(如電流、電壓、用戶負(fù)荷、電度等)的實時數(shù)值，通過配電網(wǎng)的信道送到監(jiān)控計算機;遙控：操作人員通過監(jiān)控計算機發(fā)送開關(guān)開合命令，通過配電網(wǎng)信道傳達到現(xiàn)場，使現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)操作開關(guān)的開合，達到給用戶送電、停電等目的;遙凋：操作人員通過監(jiān)控計算機或者高級監(jiān)控程序自動發(fā)送參數(shù)調(diào)節(jié)命令，通過配電信道傳送到現(xiàn)場，使現(xiàn)場的調(diào)節(jié)機構(gòu)對特定的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，達到負(fù)荷大小、電壓、功率因數(shù)調(diào)節(jié)等目的。此外，配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)也同樣要給監(jiān)控、操作人員提供畫面，要給電力系統(tǒng)其他高級管理軟件提供數(shù)據(jù)共享的接口。

7.配電地理系統(tǒng)(GIS)

配電地理信息系統(tǒng)就是采用GIS技術(shù)描述電力行政機構(gòu)地理分布，方便查詢相關(guān)信息等;電力線路信息、設(shè)備設(shè)施(水混桿、塔桿、變壓器、環(huán)網(wǎng)箱、電纜分支箱等).實現(xiàn)電量分布圖、缺陷分布圖，實時跟蹤巡檢，考勤管理;從全局把握設(shè)備設(shè)施的空間分布情況、使用情況和歷史信息曲線等信息，主要應(yīng)用于電力網(wǎng)絡(luò)的日常運營工作、系統(tǒng)采用移動終端作為前端信息載體和無線通訊工具，充分利用后臺的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，為電力部門提供各種及時的運營信息，加大電力運營的監(jiān)控力度，降低電力事故的發(fā)生頻率。實現(xiàn)農(nóng)電生產(chǎn)管理工作革新，擺脫傳統(tǒng)的作業(yè)模式，增強系統(tǒng)的可視化程度，提高工作效率和管理效率，提高農(nóng)電管理素質(zhì)和勞動生產(chǎn)率，提高供電的可靠性，加強電力市場建設(shè)，健全客戶服務(wù)體系。

1.3.3高級輸電運行體系

高級輸電運行體系(Advanced Transportation Operation Infrastructure，ATOI)主要實現(xiàn)輸電智能化，強調(diào)的是阻塞管理和降低大規(guī)模停運風(fēng)險，主要包括輸電阻塞管理、輸電WAMS、SCADA、輸電GIS技術(shù)、EMS高級報警可視化、輸電系統(tǒng)仿真與模擬等。其中阻塞管理、輸電SCADA、WAMS和輸電GIS技術(shù)是核心。

1.輸電阻塞管理

電網(wǎng)每條線路上的有功潮流的絕對值有一安全限值，限值還具有一定的相對安全裕度(即在應(yīng)急情況下潮流絕對值可以超過限值的百分比的上限)。如果各機組出力分配方案使某條線路上的有功潮流的絕對值超出限值，稱為輸電阻塞。當(dāng)發(fā)生輸電阻塞時，需要研究如何制訂既安全又經(jīng)濟的調(diào)度計劃。輸電阻塞管理的方法就是通過消減或者調(diào)整，重新進行電力分配。傳統(tǒng)的阻塞管理方法主要分為兩類：一是在考慮各種約束的基礎(chǔ)上，直接利用最優(yōu)潮流來計算最優(yōu)發(fā)電計劃;二是采用分布計算方法，首先得到無約束中標(biāo)計劃，隨后根據(jù)約束條件調(diào)整不同節(jié)點處的機組出力，以滿足電網(wǎng)運行的安全性要求。

在智能電網(wǎng)中，智能決策支持系統(tǒng)首先在考慮各種約束的基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的最優(yōu)發(fā)電計劃;而在實際運行中，將跟蹤電網(wǎng)中實時變化的負(fù)荷，在電網(wǎng)安全運行的調(diào)度計劃基礎(chǔ)上，對發(fā)電機組的出力(發(fā)電功率)進行優(yōu)化調(diào)整，防止線路上的有功潮流的絕對值超出限值。

2.輸電WAMS/SCADA

輸電WAMS/SCADA是隨著GPS技術(shù)民用化而迅速發(fā)展起來的一項新技術(shù)，同步對時體系是WAMS系統(tǒng)最為顯著的特征之一，這使得在WAMS系統(tǒng)主站對廣域電力系統(tǒng)進行同步觀測成為可能。WAMS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用可以分為兩類：一是取代常規(guī)SCADA/EMS系統(tǒng)建立新的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量平臺;二是以基于WAMS的數(shù)據(jù)測量平臺為前提，開發(fā)在常規(guī)SCADA/EMS測量系統(tǒng)平臺上難以進行的應(yīng)用功能，如電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、電力系統(tǒng)暫態(tài)過程跟蹤和暫態(tài)穩(wěn)定性預(yù)測、電力系統(tǒng)區(qū)間低頻振蕩模式在線辨識、電力系統(tǒng)降階模型辨識、電力系統(tǒng)潮流計算和電力系統(tǒng)廣域阻尼控制等②。

3.輸電地理信息系統(tǒng)(GIS)

輸電地理信息系統(tǒng)是是利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將電網(wǎng)分布、臺賬及實時信息按其實際空間位置表達給客戶，集空間查詢統(tǒng)汁、運行維護、分析管理等功能于一體的應(yīng)用系統(tǒng)，是一種直接融人現(xiàn)代電力生產(chǎn)經(jīng)營活動中的、全新的信，自、化管理工具。作為信息技術(shù)和電力系統(tǒng)的緊密結(jié)合，GIS在電力領(lǐng)域巾的應(yīng)用具體表現(xiàn)為整個國家的電力輸電線路、電廠、電站及相關(guān)設(shè)備的綜合建庫，反映電網(wǎng)運行的實時信息、綜合管理信息系統(tǒng)( MIS)，形成大型的綜合計算網(wǎng)絡(luò)平臺，極大地提高電網(wǎng)的管理和維護效率。它主要的功能有6個：地理信息查詢;臺賬查詢：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢;統(tǒng)計;系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護;用戶管理。此外，GIS可供瀏覽相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、反措、技術(shù)報告及新聞，并通過交流平臺，為用戶提供及時、全面、準(zhǔn)確的信息。

1.3.4高級資產(chǎn)管理體系

高級資產(chǎn)管理體系(Advanced Asset Management Infrastructure.AAMI)主要綜合應(yīng)用各種先進自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)以及現(xiàn)代管理理念和技術(shù)，優(yōu)化調(diào)整電力資產(chǎn)的管理和運行，每個資產(chǎn)將和其他資產(chǎn)進行很好地配合，最大限度地發(fā)揮其功能，以最低的成本實現(xiàn)所期望的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，大大改進電網(wǎng)的運行和效率。主要分為囚個層次：用戶層;業(yè)務(wù)邏輯層;應(yīng)用服務(wù)層;系統(tǒng)服務(wù)層。主要的管理分為設(shè)備資產(chǎn)管理、缺陷管理、發(fā)電計劃及項目管理、檢修管理、備品備件及工器具管理等。

智能電網(wǎng)高級資產(chǎn)管理體系能夠?qū)崿F(xiàn)資產(chǎn)全生命周期優(yōu)化管理、集成式工程管理、狀態(tài)檢修、智能分析決策和可視化管理。

1.資產(chǎn)全生命周期優(yōu)化管理

智能配電網(wǎng)IT技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和傳感器，，IFDs等先進技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為建立更加先進、科學(xué)的資產(chǎn)管理模式和方法創(chuàng)造了條件，同時準(zhǔn)確、及時的在線監(jiān)測也為資產(chǎn)的優(yōu)化管理提供了堅實的基礎(chǔ)。

資產(chǎn)全生命周期管理(Asset Lifecycle Management.ALM).以資產(chǎn)為管理對象，以建立一體化的信息平臺為手段，統(tǒng)籌考慮，系統(tǒng)優(yōu)化資產(chǎn)全生命周期內(nèi)各個環(huán)節(jié)，即從資產(chǎn)形成前期、資產(chǎn)形成過程的科研、選型、設(shè)汁、購建、安裝調(diào)試等開始，貫穿于資產(chǎn)運營期間的運行維護保養(yǎng)與資產(chǎn)的移動、調(diào)動、封存、借川、變更，直至資產(chǎn)報廢退出的整個生命周期的管理，在滿足安全、效能的前提下追求資產(chǎn)全生命周期內(nèi)可靠性和經(jīng)濟性的最優(yōu)結(jié)合。

實現(xiàn)資產(chǎn)全生命周期管理的基礎(chǔ)是資產(chǎn)信息化。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，由于與資產(chǎn)相關(guān)的信息分散在規(guī)劃，生產(chǎn)、物流、財務(wù)等各個獨立的系統(tǒng)中，必然造成信息孤島，成為實現(xiàn)資產(chǎn)全生命周期管理的主要障礙。智能電網(wǎng)各種先進計算機技術(shù)和通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得資產(chǎn)信息化更易于實現(xiàn)，同時應(yīng)用信息融合技術(shù)，使得資產(chǎn)信息實現(xiàn)在統(tǒng)一平臺下的管理，從而為實現(xiàn)資產(chǎn)全生命周期管理提供了有利條件。在資產(chǎn)信息化的基礎(chǔ)上，從源頭加強成本控制，通過工程管理精細(xì)化，降低工程造價，加強資產(chǎn)經(jīng)濟運行管理，降低運行維護成本，完善資產(chǎn)報廢監(jiān)督程序，規(guī)范處理過程，加強技術(shù)鑒定，強化資產(chǎn)退役和報廢的管理，實現(xiàn)對智能配電網(wǎng)資產(chǎn)的全生命周期管理。

2.集成式工程管理

智能電網(wǎng)高級資產(chǎn)管理是一種集成式的工程管理，不但需要跟蹤工程安全狀況，統(tǒng)計和分析工程質(zhì)量狀態(tài)，保證工程信息及時傳遞，以及對工程信息的綜合分析和決策等，而且管理范圍擴大，不僅包括工程方面的各項管理功能，更包括了工程技術(shù)、管理、財務(wù)、信息技術(shù)等各方面的交互應(yīng)用，同時要對智能電網(wǎng)工程的整個生命周期進行管理，實現(xiàn)工程資產(chǎn)的優(yōu)化管理，提高工程資產(chǎn)利用率和工程管理效率，并與其他資產(chǎn)管理系統(tǒng)建立接口，對資產(chǎn)進行綜合管理。

智能電網(wǎng)集成式工程管理的實現(xiàn)，是以工程管理信息化為基礎(chǔ)的。智能電網(wǎng)各種先進技術(shù)的應(yīng)用為工程管理信息化提供了技術(shù)條件，而工程管理信息化是提高智能配電網(wǎng)工程效率、節(jié)約資源的重要手段。通過建立專門的工程信息管理系統(tǒng)(如MIS系統(tǒng)等)對工程的各種信息進行統(tǒng)一、綜合管理，明確工程目標(biāo)，通過信息采集技術(shù)、信息分析和加工技術(shù)、信息篩選技術(shù)、信息輸}}{提供技術(shù)等對復(fù)雜冗余的各類信息進行合理的獲取和分析.為工程決策和實施提供準(zhǔn)確的信息支持。

同時，在工程建設(shè)項目投資決策階段，在對外部條件信息綜合考慮的基礎(chǔ)上，對擬建項目進行策劃并對其可行性進行技術(shù)經(jīng)濟分析和論證，作出最佳投資決策;在設(shè)計階段，以投資估算控制初步設(shè)計，從組織、技術(shù)、實施、經(jīng)濟等各方面采取措施，合理有效地管理工程資產(chǎn);在施工階段，以全生命周期造價管理的思想和方法為指導(dǎo)，綜合考慮工程建設(shè)的成本，使工程組織方案和施工方案更加科學(xué)合理，施工過程中資產(chǎn)利用率顯著提高，同時降低工程施工成本;在工程驗收階段，要確定最終工程建設(shè)造價，考核工程建設(shè)效益，并對工程各階段資料信息進行整理、分析和積累，綜合檢驗決策、設(shè)計、施工質(zhì)量，為下一個階段的運行維護打好基礎(chǔ);在運行維護階段，通過制訂合理的運行維護方案，運用科學(xué)的管理理論和手段，實施全面統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資產(chǎn)合理利用，降低運行和維護成本，配合智能電網(wǎng)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)。

通過完善的丁程管理體系，并將工程管理納入資產(chǎn)管理范圍中，對實現(xiàn)智能配電網(wǎng)資產(chǎn)精細(xì)化、全生命周期優(yōu)化管理，提高資產(chǎn)使用效率，降低成本，提高效益具有積極作用。

3.狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修是一個優(yōu)化檢修的概念，不同于傳統(tǒng)的以周期時間為依據(jù)的檢修方武，即利用狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)獲取設(shè)備狀態(tài)和故障信息，判斷設(shè)備異常，預(yù)測故障發(fā)展趨勢，在故障發(fā)生前，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)對其維修，是一種建。漫在計算機技術(shù)、檢測技術(shù)、電力技術(shù)、診斷技術(shù)等多學(xué)科基礎(chǔ)上的檢修方式。狀態(tài)檢修對于智能電網(wǎng)的資產(chǎn)管理來說，有著非同尋常的重要作用。狀態(tài)檢修能夠及時地處理設(shè)備隱患、克服定期檢修的盲目性、減少人力投入，提高設(shè)備檢修過程中的針對性和有效性，加強設(shè)備的綜合分析和精細(xì)化管理，從而達到最大限度延長設(shè)備壽命，提高設(shè)備運行可靠性的曰的，實現(xiàn)智能電網(wǎng)資產(chǎn)的優(yōu)化管理。

智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修是以狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷為基礎(chǔ)，通過建立設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)，依靠變電站自動化功能來實現(xiàn)的。狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)特征量的收集過程.而在線監(jiān)測技術(shù)是收集狀態(tài)特征量的重要手段和途徑。智能電網(wǎng)先進完善的在線監(jiān)測技術(shù)，為狀態(tài)檢修提供了可靠的特征量，保證了狀態(tài)檢修的準(zhǔn)確性。在線監(jiān)測由單個設(shè)備為目標(biāo)向整體監(jiān)測延伸，狀態(tài)檢修也不再局限于某一設(shè)備，而是同時考慮整個電力系統(tǒng)設(shè)備的運行以及電力供求關(guān)系的調(diào)整。設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫會收集設(shè)備出廠試驗、歷次試驗報告、各種狀態(tài)參數(shù)、維修記錄、運行記錄、故障記錄和異常現(xiàn)象等，為狀態(tài)分析提供科學(xué)依據(jù)。專家系統(tǒng)會根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測所得到的各測量值及其運算結(jié)果所提供的信息，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中設(shè)備知識和經(jīng)驗，進行推理判斷，找出設(shè)備的故障類型、部位及嚴(yán)重程度，提出對設(shè)備最優(yōu)的維修處理建議。同時制定相應(yīng)的規(guī)范，包括對狀態(tài)檢修參數(shù)的定義、狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換為設(shè)備歡陷的技術(shù)措施、維修步驟、隔離計劃、設(shè)備參數(shù)、故障代碼、工單格式等。由于智能電網(wǎng)對資產(chǎn)(設(shè)備)實行全生命周期優(yōu)化管理，在滿足安全、效率的前提下追求資產(chǎn)全生命周期內(nèi)可靠性和經(jīng)濟性的最優(yōu)結(jié)合，使?fàn)顟B(tài)檢修在管理體系上得到保障，在智能配電網(wǎng)中顯現(xiàn)其優(yōu)越的成效。

4.智能決策分析

智能電網(wǎng)各種智能設(shè)備數(shù)量龐大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，走線方式多樣，各類在線實時數(shù)據(jù)和信息日益復(fù)雜，同時各種信息之間相互關(guān)聯(lián)的程度也越來越緊密。例如.實時信息與離線信息、動態(tài)信息與靜態(tài)信息、運行信息與管理信息、技術(shù)信息與資產(chǎn)信息等將更加緊密地聯(lián)系在一起。為了能在上述海量的信息中獲取、發(fā)布、共享和管理知識資源，消除信息孤島，使信息更加準(zhǔn)確、及時、全面和詳實，提升其反映電網(wǎng)系統(tǒng)真實情況的水平，實現(xiàn)智能電網(wǎng)對各類資產(chǎn)多層次、全面優(yōu)化管理，需要在智能電網(wǎng)中引入智能決策分析系統(tǒng)。

智能決策分析系統(tǒng)可以對電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性進行評估.給出使電網(wǎng)運行滿足安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟相結(jié)合方式下的決策方案。在電網(wǎng)發(fā)生故障時，還可對各種報警信息進行在線分析和處理，執(zhí)行故障診斷，給出處理故障所需的故障恢復(fù)方案及相關(guān)的故障操作指導(dǎo)。

智能決策分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，聯(lián)機分析處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)倉庫是通過多數(shù)據(jù)源信息的概括、聚焦和集成，建立面向主題、集成、時變、持久的數(shù)據(jù)集合，為決策提供可用信息，智能配電網(wǎng)的各類在線實時信息和數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)倉庫中，以此作為智能決策分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：聯(lián)機分析處理技術(shù)通過對數(shù)據(jù)倉庫的即時、多維、復(fù)雜查詢和綜合分析，得出隱藏在數(shù)據(jù)中的總體特征和發(fā)展趨勢，以此作為智能決策分析的依據(jù)。資產(chǎn)信息、工程信息和檢修信息提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過對它們的抽取、集成和轉(zhuǎn)換，存放在資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)倉庫中，作為整個智能決策分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。通過聯(lián)機分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)進行各種查詢、分析和挖掘，由此產(chǎn)生對資產(chǎn)管理的智能決策分析。

通過智能決策分析系統(tǒng)，可對智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實現(xiàn)優(yōu)化，對資產(chǎn)壽命和網(wǎng)絡(luò)運行進行分析，同時對維修計劃、設(shè)備保養(yǎng)管理、突發(fā)故障維修、備件管理等決策提供智能分析。此外，智能決策分析系統(tǒng)還可以預(yù)測智能配電網(wǎng)運行的薄弱環(huán)節(jié)，對預(yù)想事故提出對策。由此可見，智能決策分析系統(tǒng)對智能電網(wǎng)資產(chǎn)管理有十分重要的作用，為實現(xiàn)資產(chǎn)全方位、多層次的優(yōu)化管理提供了輔助決策分析功能。

5.可視化管理

傳統(tǒng)電網(wǎng)的管理系統(tǒng)，主要集中在自動化信息的采集和控制方面，對基本狀態(tài)信息的可視化表現(xiàn)考慮不足，易造成運行人員的“盲管”現(xiàn)象，不利于配電網(wǎng)的安全運行。智能電網(wǎng)通過可視化管理，可以將智能電網(wǎng)的運行狀態(tài)以圖形或圖像的方式予以顯示，實時采集電網(wǎng)及其資產(chǎn)運行數(shù)據(jù)以及電能質(zhì)量、故障停電等數(shù)據(jù)，為運行人員提供高級的電網(wǎng)監(jiān)控界面，使其能更方便、更直觀地了解當(dāng)前電網(wǎng)資產(chǎn)的運行狀態(tài)。

智能電網(wǎng)可視化管理系統(tǒng)通過將地埋空間信息系統(tǒng)GIS的文字、圖形、表格等信息一體化，把設(shè)備屬性、配電網(wǎng)饋線信息、工程信息、實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA信息緊密聯(lián)系在一起，提供一個兼容的信息拓展平臺，并將用戶信息、設(shè)備信息、線路信息等在平臺上集中體現(xiàn)。智能配電網(wǎng)可視化管理系統(tǒng)基本模塊如圖1-1所示：

管理控制模塊負(fù)責(zé)對智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑唾Y產(chǎn)的位置、屬性以及變更信息進行綜合管理，并與數(shù)據(jù)庫中的存儲信息進行交流，及時更改數(shù)據(jù)庫中網(wǎng)絡(luò)和資產(chǎn)的信息;數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對資產(chǎn)(設(shè)備)在線監(jiān)測信息、工程信息、電網(wǎng)線路信息等數(shù)據(jù)的收集和處理，并將經(jīng)過處理的信息送入數(shù)據(jù)庫模塊，實時更新圖形化顯示的資產(chǎn)信息;數(shù)據(jù)庫模塊負(fù)責(zé)其他兩個模塊的信息存儲和交流，以供查詢和分析使用。GIS與SCADA分別提供資產(chǎn)信息和在線監(jiān)測信息，并通過兩者相互集成，對可視化管理系統(tǒng)提供信息支持。

通過可視化管理，可以提高智能配電網(wǎng)的可視化程度，監(jiān)測和識別智能電網(wǎng)動態(tài)行為，為資產(chǎn)的統(tǒng)一管理和資產(chǎn)信息的交換提供數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)“智能電網(wǎng)全資產(chǎn)可視化”，對資產(chǎn)的全生命周期做到實時管理，掌握其實際運行狀態(tài)和信息，使資產(chǎn)時時處于最優(yōu)化運行狀態(tài)，提高利用率，降低運行和維護成本，以滿足智能配電網(wǎng)資產(chǎn)管理的特點和要求。