智能电网的目标

智能电网的目标（精选7篇）

智能电网的目标 篇1

电能是生产生活所需的基本能源, 保证电能供应的可靠性、及时性对经济的发展具有积极的促进作用, 如何使输电网规划更具有科学、合理性, 为高质量的电能供应提供有力保证, 是当前电力企业发展过程中必须重视的问题, 已经受到了广泛关注。智能电网与传统电网相比具有多方面的优势, 是输电网未来发展的方向, 以自动化技术和智能技术为支持建立起来的智能电网系统更加完善, 具有更强的扩展能力, 输电网规划性能被不断提升与完善。

1. 智能电网的介绍

智能电网顾名思义就是指电网的智能化, 智能电网的构建是以通信网络为基础、结合先进的量测技术、控制技术、传感技术以及先进设备完成的, 相比于传统电网, 智能电网具有较强的抗干扰能力和抗攻击能力, 电网的运行更加安全;实现了对电网运行情况的全面监督和检测, 可以将故障点与其他运行环节阻隔开, 具有较强的自愈能力;提高了电网运行效率, 同时使得电能损耗变得更低, 符合现阶段节能环保发展理念;能够获取电网的全面信息, 为控制电网提供更加准确、可靠的信息, 使得电网运行的调控更加科学;智能电网可以实现与多种电源以及充放电设备的对接, 具有较强的适应性;利用智能电网还能够实现电力企业与用户之间的双向互动, 拓宽了电力企业的业务范围, 能够根据用户的实际需求提供针对性的服务。当前用户对用电质量的要求更高, 利用智能电网能够实现电网运行的可靠、安全、高效、经济、环境友好和使用安全, 可以为人们提供高质量的用电服务, 是21世纪电网建设的发展方向。

2. 多目标输电网规划中存在的问题

2.1 分层优化形式化

分层优化是多目标输电网规划中的重要环节, 输电网的分层优化需要结合全面情况进行综合考虑, 其优化目标是实现输电网的安全、可靠、经济科学运行, 只有结合多方面的优化目标, 才能保证多目标输电网规划的科学性及可行性。但是在实际规划中, 没有形成完善、系统的规划条例对规划进行规定和约束, 分层优化逐渐变得形式化, 失去了实际工作意义, 无法为多目标输电网规划提供有力保证。当规划过程中遇到问题时, 因为没有统一的规划条例进行参考, 所遇到的问题得不到及时有效地解决, 经过长时间的积累, 规划问题会越来越多、越来越严重, 一旦问题爆发出发出来, 将会对输电网的运行造成严重影响。

2.2 处理方式片面化

多目标输电网规划是由专业的技术人员完成的, 其综合能力的高低决定了电网规划的具体效果。部分技术人员对规划工作认识不够全面, 在利用可靠性指标和相关函数模型对具体规划进行分析、处理的时候, 所有的分析、处理以及计算结果全都是以可靠性指标为约束标准进行的, 通过相关的措施和方法得出具体的处理结果。但是这种处理方式太过于片面化, 得出来的结果存在很大的局限性, 将以该种方法计算出来的结果作为电网规划的参考标准的时候, 无法保证电网规划的实用性, 尤其是遇到特殊业务需求的时候, 计算结果将会变得不适用, 无法实现多目标输电网规划标准。

2.3 电网规划短浅化

随着社会的快速发展, 为了满足人们对供电需求的更高要求, 在进行电网规划的时候越来越多地运用了多目标输电网形式, 而当今社会的发展可谓是日新月异, 所以多目标输电网规划必须考虑到未来的发展需要, 为将来的改造和升级提供有力条件。在实际规划过程中, 很多电力企业只看到了眼前的利益, 而没有进行长远的考虑, 虽然当时电网规划工程得以顺利完成, 但是综合全面情况来看, 电网规划还存在严重的不合理性, 随着时间的推移会逐渐暴露出很多问题, 电网运行效率较低、适应性较差等都是常见问题, 在电网运行中容易出现异常现象, 对其正常运行造成影响, 电网规划失去实质性意义, 不利于电网建设的完成, 严重阻碍了电力事业的发展[2]。

3. 智能电网条件下的多目标输电网规划探讨

3.1 规划定理

智能电网条件下进行多目标输电网规划是以余弦定理为规划定理的, 利用余弦定理可以就用户信息向量与检索文档向量之间的关系进行分析和计算, 进而为电网规划提供更加可靠、准确的依据。空间模型技术在不断的发展过程中已经逐渐变得更加完善, 在当前的电力工程中应用十分广泛, 将空间模型好余弦定理相结合, 以空间为基础构建相关模型, 以余弦定理为理论支持, 通过计算可以得出权重系数, 大大提高了计算结果的准确性, 能够为智能电网条件下的多目标输电网规划提供更加科学、可靠的依据。在得出权重系数之后, 通过得到的用户信息, 将多个目标的权重值整合到一起, 以余弦定理作为计算方法, 在得出计算结果之后, 利用多目标权重值和余弦定理的相对性, 便可以制定出多目标输电网规划方案。空间模型中的向量包括用户信息向量以及检索文档向量, 两者之间存在一定的夹角, 将具体的夹角度数带入到相应的公式中计算其余弦值, 进而对制定出来的规划方案的可行性进行评估。所用到的计算公式如公式 (1) 所示:

式中:cosθkj表示空间向量夹角的余弦值, Skj和Sopt分别表示评价方案和理想方案, k和j代表的数值是正整数, 因为向量之间的夹角小于90°, cos值的大小会随着余弦值的增大而增大, 进而可以通过公式判断出Skj和Sopt两者之间存在着直接关系, 当cos的值最大的时候, 评价方案和理想方案两者存在最小差异, 此时多目标输电网的实际规划效果是最好的。

3.2 规划分析

为了保证多目标输电网规划方案的可行性, 在进行分析、计算的时候, 应该从智能电网的自身特点出发, 结合实际情况进行全面考虑, 因为电网建设是一项复杂的工程, 电网管理是分阶段进行的, 在进行电网规划的时候需要严格遵守相关规则进行。首先需要以满足实际需求为基本准则, 结合电力生产需要, 制定出更加科学、合理的方案, 为电力的稳定供应提供有力保障, 提高电网规划的实用价值。然后还需要对规划成本进行估算, 以保证电网规划的可行性及科学性为前提条件, 优化规划方案, 实现降低工程成本的目的。最后需要做好对电网的保护, 降低人为因素和自然因素对电网规划的影响, 通过对发电方和需求方情况的了解, 利用线路介数判断在最短供电路径上的经过次数, 在高介数线路中容易出现破损现象, 需要制定有效的措施加以保护, 增强电网的抗毁性能。

结语

智能电网为多目标输电网规划提供了良好契机, 但是所面临的挑战也随之增大, 在智能电网条件下实现多目标输电网规划的科学性、实用性、经济性、安全性, 是实现电力企业可持续发展的重要途径, 同时也是加快电网建设步伐、推动我国电力事业发展的必要措施。将空间模型和余弦定理结合使用, 能够有效解决多目标电网规划中存在的问题, 实现了电网规划工作的落实。

参考文献

[1]金峰, 陈兵兵, 姜能涛.分析智能电网条件下的多目标输电网规划[J].工程技术:全文版, 2016 (26) :124.

[2]叶露.智能电网条件下的多目标输电网规划[J].黑龙江科技信息, 2014 (21) :32.

[3]苏浩益, 李如琦.智能电网条件下的多目标输电网规划[J].中国电机工程学报, 2012, 32 (34) :30-35.

智能电网的目标 篇2

智能电网与智能电器

本文介绍了智能电网的概念,以及涵盖的领域和技术,指出智能电器是构建智能电网的基础.根据智能电网建设的要求和电力设备自身发展的需要,归纳了智能电器的`基本特征,以及智能电器需要研究的关键理论与技术,并预测了智能电网中智能电器的发展前景.

作 者：王建华 耿英三 宋政湘 作者单位：西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安,710049刊 名：电气技术英文刊名：ELECTRICAL ENGINEERING年，卷(期)：“”(8)分类号：关键词：智能电网 智能电器 特征 技术

智能电网的现实演义 篇3

近日，美国西部城市，位于科罗拉多州的波尔得（Boulder），这个拥有九万四千多人口的风光秀美的山城，成为了全美第一个智能电网城市；加州的一位议员也向州参议院提交了关于智能电网的立法案，并批准了因实施智能电网计划而遭废弃电力设备的补贴；此外，得克萨斯、佛罗里达、宾夕法尼亚和夏威夷等州也都对此项技术表示了关注。而在去年4月，IBM和总部设在德克萨斯州休斯顿，电力厂商CenterPoint Energy全美第三大国内能源（制造）和输送公司的宣布将联合创建一个联盟，对电力供应网络进行数字化。在未来的几个月中，他们将一起邀请美国、欧洲和亚太地区公用事业公司与CenterPoint Energy共同开展一项旨在提供一个交流各种理念和最佳实践的论坛活动。

所有这些动向意味着，智能电网，这个几年前还颇为遥远的梦想，转眼就让技术拽着衣角，照进了普通生活的现实。

智能电网之始

提起“智能”，很多人马上联想到很多令人眼花缭乱的新鲜科技，然而比起其他方面的智能化，电网的智能化无疑是动作最大，阻力最大，也是未来带给人类最多环境和经济方面实惠的工程。因为对于现代发展来说，能源是一个很重要的因素，它成了很多国家发展的关键优势或主要瓶颈。

早在前几年，智能电网的倡导者就为我们描绘了智能电网供电下的便捷生活：电价不再是一成不变，它会根据一天中不同时段来自动定价，比如晚上用电高峰期，电价自动上扬，聪明的用户会将一些熨衣服之类的时间灵活的日常程序调整到下午或早上，因为那时候的电价比晚上便宜的多；以前只是电力系统读取用户的电表，现在用户也可看到整个城市的用电情况，从而为自己的用电进行规划，再也不用担心停电怎么办了，因为智能电网可以在最短的时间内实现自动恢复，在公用事业人员修理之前，保证供电的连续性。

此外，智能电网还为消费者提供了编程和数据分析的功能。例如，用户可以控制调温器的设置，在离开家时命令提高空调的温度，回到家时再恢复到一个比较舒适的低温。数据分析方面，用户可以根据预算调整使用，电器零售商可以根据用户的使用模式和预算提供更具竞争力的服务。例如，预算有限的用户可以根据实时信息在使用方式上进行选择。智能电网还允许用户以远程的方式监视和控制各种智能设施。

简单说，智能电网就是通过传感器把各种设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高有效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。不仅电力公司可以读到用户的电表，用户也能看到整个城市的电力供求情况，在功能上实现了数据读取的实时（real-time）、高速（high-speed）、双向（two-way）。

在得克萨斯州休斯顿进行的一次活动中，CenterPoint利用人造闪电演示了一次模拟停电事件，智能电网在最短的时间内识别并恢复系统中最重要的部分，然后继续进行全面恢复。系统重新确定输电线路，从而保证在公用事业公司派出修理人员的同时，几乎不会中断为用户提供的服务。当出现极大规模的停电时，系统通过智能电网的自动恢复功能来实现自动化处理，快速恢复电力供应。在很多情况下，通过恢复电网在CenterPoint的服务区完成修复所要的的时间只相当于平均时间的一小部分。

智能电网中BPL（电信宽带）技术贡献不小:比如自动断电检测、恢复确认远程连接和断开电力服务及可高效的管理程序和读表能力。

乐观的利润空间

表面看来，智能电网的建设需要大量的资金和技术投入，未必在经济上会为社会创造效益。但实际上，长远来看，智能电网创造的利润是巨大的。

根据美国的一项调查显示，采用智能电网，未来20年内将可节省价值800亿美元的电能，特别是在高峰期，用电量将至少节省50%。

传统的电力分配方式，类似于经济学上的计划经济，电力资源没有被合理配置，造成能源和财富的损失，而智能电网会基本杜绝此类的“浪费”：它会把暂时不用的电卖给其他需要电力的人，使之供或需，都由电力资源市场决定，而从经济学我们得知，市场经济是实现资源分配的有效方式。

2006年中期，一家名叫"网点"（GridPoint）的公司最近开始出售一种可用于监测家用电路耗电量的电子产品，可以通过互联网通信技术调整家用电器的用电量。9月份，Grid Point计划和一家电力公司合作，让这家公司的用户用上这种家庭能源存储装置。由于智能能源管理系统配备了一台安装有Windows CE操作系统的英特尔电脑，因此人们可以利用互联网来对它进行监控。

智能电网的大蛋糕并不是由电力产业公司独占。由来已久的技术优势、经验和利润空间的诱惑，使得诸如IBM、Google等互联网巨头赶紧在智能电网时代全面到来之前未雨绸缪：IBM指定CenterPoint Energy公司作为全球公用事业网络联盟（Global Utility Network Coalition）的创建成员，而Google前段时间刚宣布了一个与太平洋煤气和电力公司（Pacific Gas & Electric (PG&E)） 的测试项目。这家公司早就开始与Google、Intel以及其他一些组织合作，进行提高能源效率的研究。可以说，智能电网这项新技术，给全球电力、电信产业，信息产业及所有相关产业带来了巨大的商机。

就在3月9号结束的2008年度CeBIT展会上，绿色科技成了本次展会的主题。在会上，HomePlug 电力线联盟及其成员公司展示了许多HomePlug技术的产品。而深入开发HomePlug技术，正是前面我们提到的BPL技术的光明前途。智能电网的发展以环保之名，已经是山雨欲来风满楼了。

中国式梦想

关于中国的电网智能化，IBM公司中国区高级电力专家Martin Hauske先生曾经说过，与美国相比，中国电力行业的基础建设要先进得多，美国有的变电器用了40年，没有收集数据的功能，中国的变电器却有，而且很新。他认为，中国电网起点高，实现智能化更容易。

两个要素是必备的：一个是创建开放的系统，一个是创建共享的信息模式。在Martin Hauske的印象中，中国特别专注科技发展，而美国更注重如何创造更高的商业价值，他认为中国在构建智能电网时要把商业因素加进来，只有把科技与商业结合起来，才能把电网建好和用好。

2007年10月，我国电力最具活力、发展最快的华东电网，正式启动了智能电网可行性研究项目，已经初步具备了建设智能电网的条件。

智能电网的目标 篇4

近年来, 电力工业放松管制引起了电力运营和管理的根本性变革, 对于电源、电力网络规划建设而言, 不再完全由国家政府机构垄断, 需要引入社会资金投入到电力建设中。为确保投资主体的收益, 应该形成有效的机制来保证公平竞争的市场环境, 电力传输网络将成为供电商和用户进行电能传输的平台, 任何形式的传输限制和瓶颈都将影响市场参与者的公平竞争。因此, 在竞争的电力市场条件下, 电力传输网络规划的重要目标之一, 就是在保证电力安全稳定的情况下为所有的市场参与者创造一个公平竞争的环境。

电网规划是一个带约束多目标不确定非线性规划问题, 如果考虑各规划水平年接线方案的过渡问题, 将变成更为复杂的动态规划问题。尤其是电力工业放松管制后, 随之产生了各种不确定因素, 电网规划和建设面临着很大的风险, 同时使得规划问题的求解变得更为复杂。考虑各种不确定性因素的电网规划方法成为近几年研究的重点, 文献[1]把电力系统的不确定性分为随机不确定性 (random uncer tainties) 和非随机不确定性 (non-random uncertain ties) 两类。W.Li提出概率可靠性标准电网规划方法[2];X.Y.Chao提出了基于市场仿真的规划过程[3];T.D.Torre提出了风险估计的规划方法[4];K.Y.Lee建立了全网平均阻塞费用指标ATCCI (Average Tota Congestion Cost Index) 作为灵敏度指标来描述新增线路对降低系统阻塞费用的效用[5]。文献[6]提出基于阻塞的 (congestion-driven) 输电网络规划概念, 将电网规划划分为投资和阻塞计算2个子问题来解决, 但优化求解计算较为复杂。文献[7]在文献[6]的基础上提出基于模糊阻塞管理的启发式电网规划方法。许多研究者把智能计算方法如遗传算法、微粒群算法、蚁群算法应用到电网规划问题的求解中, 取得了较好的收敛效果。

在20世纪70年代出现的一种分布式人工智能技术———智能体技术, 基于多智能体的方法为优化资源和建模仿真提供了有效的工具, 特别是对于资源、信息处于分布式的环境中, 或者众多不同性质主体的演化和交互作用共存、各个主体之间需要协调运作的情况尤为适用。文献[8-10]成功地把多智能体方法应用到电力市场建模与仿真中, 文献[11-12]分别提出了基于Agent协商的电网规划和电源规划方法, 能够得到较好的结果, 但文献[11]缺少对已规划网络的安全校验, 没有形成一个反馈调整的机制。这里提出了一种以网络阻塞费用、线路投资和由于线路容量不足引起负荷缺失最少为目标的多目标网络规划模型, 根据分层求解的思想, 把上述模型考虑成分层多目标优化问题LSP (Lexicographically Stratified Programming) [13], 即把网络阻塞费用、经济性、可靠性分层处理。通过多智能体建模方法求解多目标规划问题, 把分布在各地的母线看作具有一定智能性的主体, 构造费用智能体、最优潮流智能体、可靠性智能体和协调智能体, 设计了基于多智能体的分层网络规划体系结构并用其对多目标规划模型进行求解。

1 市场驱动的电网规划多目标模型

电力市场改革的目标之一, 就是为市场参与者提供公平的竞争环境。电网为发电商和用户提供一个公平的电能交易平台, 然而由传输容量的限制引起的阻塞违背了市场公平竞争的原则。电网的阻塞费用客观上反映了电网的阻塞程度, 当网络中有线路阻塞时, 限制了价格便宜的电能向价格高的地区输送, 因此阻塞费用是描述电力市场竞争程度的指标之一[14]。

从电网规划建设角度而言, 如何以最小的投资来为市场参与者提供一个公平的无电价歧视的交易平台是非常重要的。在传统的混合整数非线性优化模型[15]的基础上建立了多目标规划模型:

式中cij为支路i-j中新增一条线路的投资费用 (万元) , nij为支路i-j中新建线路的回数, ai为由于传输容量不足在母线i引起切负荷的惩罚系数。ri为在母线i缺负荷容量, s为节点支路关联矩阵, f为通过线路的有功潮流向量, g为发电机有功出力向量, r为负荷缺额向量, d为预测负荷向量, xij为支路i-j新增线路的电抗总和, r0ij为支路i-j初始电抗, θi为母线i的电压相角, fij为支路i-j的潮流上限, 为发电机容量上限向量, rij为新增线路阻抗, nij为支路i-j新增线路数上限, Ω为可选线路集合, ccij为阻塞支路i-j阻塞费用, NPi表示母线i的节点影子价格, pij为通过支路i-j的有功潮流。

目标函数 (1) 表示新增线路的投资和由于传输容量不足引起的负荷损失的费用, 其理想解是在完全满足负荷需求 (负荷损失为零) 的基础上线路投资费用最小, 即在新的规划方案下负荷损失应该为零。目标函数 (2) 是网络的阻塞费用最小, 其最优解是网络阻塞费用为零。约束条件 (3) 和 (4) 表示线性化潮流模型, 约束 (5) 表示运行状态限制, 式 (6) 为支路i-j新增线路总的阻抗, 式 (7) 为线路阻塞的计算公式[1]。

2 基于多智能体电网扩展规划方法

在第1节中定义了基于市场的传输规划模型, 本节主要描述基于多智能体协商的电网扩展规划方法。

2.1 基于多智能体的电网规划框架结构

应用多智能体协商的方法求解的多目标电网规划模型, 需要构造多个智能体来实现不同的功能, 根据电网扩展规划任务以及功能的分解, 把分布在各地的每个母线看作单个智能体, 连接在母线上的发电机和负荷都是这个智能体的一部分, 称其为母线智能体 (BAgent) 。为了实现目标函数及其相关的约束条件, 构造了费用智能体 (CAgent) 、最优潮流智能体 (OPFAgent) 、可靠性智能体 (REAgent) 和协调智能体 (COAgent) 。各BAgent以式 (2) 为目标函数相互协商形成初始规划线路集, 并送给COAgent;COAgent负责收集初始规划线路集并传送给决策规划层的CAgent, 同时接收来自REAgent的反馈信息并传递到各BAgent, 其是初始规划层与决策规划层通信的桥梁;OPFAgent负责最优潮流计算、节点影子电价计算, 具体计算方法参见文献[1];REAgent负责安全、稳定性校验 (N-1标准) ;CAgent运用遗传算法 (GA) 以式 (1) 为目标函数从初始规划集选择规划线路。

基于多智能体的电网规划方法采用分层求解多目标规划问题的思想, 整个规划结构分为初始规划智能体层和决策规划智能体层, 如图1所示。初始规划层采用对等结构, 由BAgent和COAgent组成;决策规划层由CAgent、OPFAgent和REAgent组成。整个规划过程集成到一个分布式的、智能的和开放的多智能体环境中, 各智能体根据自己的目标与相关的智能体进行协作完成相应的任务。

2.2 智能体的功能结构

在构建的基于多智能体的电网规划结构中, 各智能体需要接收外界环境的信息, 并根据内部状态进行信息融合, 完成相应的计算并产生相应的动作, 因此功能实现智能体采用思考型结构。每个智能体具有自治性 (autonomy) 、反应性 (response) 、面向目标性 (objective) 、自适应性 (auto-adaptability) 和通信能力 (communication) 。其结构如图2所示。

通信接口负责与其他智能体进行消息通信, 相互协调工作;控制模块是智能体结构的核心, 包括信息融合、核心计算、动作驱动3个部分。控制模块通过接收外部的消息, 融合自身的内部状态和目标完成特定功能的计算。知识库和目标是控制模块进行核心计算的信息数据来源, 其内容可以通过人机接口进行人为设定, 也可以被控制模块更新。

知识库是各智能体决策的基础, 下面主要描述各智能体的知识库的组成。

2.2.1 BAgent知识库构成

a.距离小于D的母线集合Bs (D为某一电压等级经济传输距离) 。

b.本母线的节点影子价格。

c.与本母线相连线路的阻塞费用CC。

d.本母线的缺电标志 (缺电标志为1, 不缺电标志为0) 。

e.允许扩展标志 (母线允许扩展标志为1, 不允许扩展标志为0) 。

f.阻塞费用阈值 (SVCC) 、节点影子价格差阈值 (SVNP) 。

2.2.2 CAgent知识库构成

a.单位线路的投资费用。

b.切负荷惩罚系数。

2.2.3 REAgent知识库的构成

各线路适当的过负荷标准。

2.2.4 OPFAgent知识库的构成

潮流计算的相关数据。

3 基于多智能体协商的电网规划过程

基于多智能体协商的电网规划流程如图3所示, 具体有9个步骤。

步骤1计算各节点影子价格NP和各条线路的阻塞费用CC=NPi-NPj×pij。

步骤2初始化各智能体的知识库。

步骤3启动初始规划层:各BAgent相互协商形成可选规划线路集合, 有2个协商过程。

a.母线BAgent向D范围内的BAgent发出连线请求, 发送两类信息:对于和本母线相连的母线, 首先判断线路阻塞费用CC是否大于SVCC, 如果大于则发送连线请求;对于和本母线不相连的母线, 同时发送连线请求和本母线节点电价。

b.目标BAgent收到请求信息后立即进行判断, 分两类情况:对于和本母线相连的母线, 接收到请求后, 查看允许扩展标志, 若允许扩展, 则返回允许扩展通知, 并向COAgent通知建立连接, 否则只返回不可扩展通知;对于和本母线不相连的母线, 接收到连线请求后, 查看允许扩展标志, 若允许扩展, 判断NPi-NPj≥SVNP是否成立, 若成立返回允许扩展通知, 并向COAgent通知建立连接, 否则只返回不可扩展通知。

步骤4 COAgent收到各BAgent的扩展线路信息形成可选线路集, 发送可选线路集给决策规划层的CAgent。

步骤5 CAgent收到可选线路集后, 根据遗传算法 (GA) 以公式 (1) 为目标函数从可选线路集中选取规划方案, 形成初始规划方案并送给REAgent和OPFAgent。

步骤6 OPFAgent对初始规划方案进行最优潮流和节点影子电价计算。

步骤7判断NPmax-NPmin (NPmax、NPmin分别为网络中节点影子价格的最大值和最小值) 是否满足要求, 若满足进入下一步, 否则进入步骤9。

步骤8 REAgent进行N-1网络校验, 如果满足可靠性要求输出规划结果, 否则进入下一步。

步骤9调整S VCC和S VNP的值, 更新各BAgent的知识库, 转到步骤3。

4 算例分析

修改后的IEEE RTS-14节点系统如图4所示, 系统的基本参数见文献[13], 虚线为规划加入线路。

假定各发电厂的发电成本采用二次函数, 第1母线上电厂C1=20×p1+0.043×p12, 第2母线上电厂C2=20×p2+0.25×p22。为简单起见各母线上负荷费用函数都取为C=25×p-0.00482×p2, 网络中每回线路 (包括已有线路和待建线路) 的最大传输容量为60 MW, 节点1为平衡节点。为了验证所提出的多目标规划模型及求解方法的有效性, 对比以下2种情况的计算结果。

a.采用所提出的多目标规划模型及基于多智能体的解法。采用中科院计算所开发的智能体支撑环境MAGE来设计基于多智能体协商的网络规划试验环境, 具体参数选择和求解过程如下:初始规划层定义了14个母线智能体和1个协调智能体, 首先初始化各智能体的知识库, 设定SVCC=50, SVNP=6, 每回线路投资为40万元/km, 假定D为60 km。启动初始规划层, 各母线智能体按照第3节定义的协商规则进行协商 (协商过程略) , 形成初始规划线路集 (见表1) 。协调智能体将待选线路送到决策规划层, 费用智能体以式 (1) 为目标函数, 运用遗传算法 (群体个数为40, 交叉率pc=0.8, 变异率pm=0.08) 从待选线路集中选取决策线路, 然后进行阻塞校验和N-1校验, 校验满足要求后, 最终有7条线路被加入, 线路投资为10200万元, 具体结果参见表2。

b.采用文献[17]提出的模型及算法, 即仅以式 (1) 最小为规划目标, 以式 (3) ~ (6) 为约束条件, 采用遗传算法对模型进行求解, 遗传算法的参数取值同上。最终有7条线路被加入, 线路投资10 400万元, 具体结果参见表2。

从规划结果来看, 文中提出的方法需要的线路投资比常规的方法需要的线路投资少, 有节约, 进一步计算初始网络和以上2种规划方案的节点影子电价, 具体计算方法见文献[17], 计算结果列于表3 (表中NP1为未规划网络影子价格, NP2、NP3分别为法[17]得到规划方案的节点影子价格的方差为1.28, 比较可得, 文中提出的方法由于把线路的阻塞费用作为规划目标之一, 得到的规划方案能够更好地为用户、发电商提供一个公平的电能传输通道。

S/MW·h

5 结语

描述了网络阻塞费用是表征市场竞争水平的指标之一, 把阻塞费用引入网络规划的目标函数, 设计了基于多智能体的多目标规划的体系结构和规划方法, 此方法具有综合多目标、分阶段规划能力, 把在数学上处理非常复杂的电网规划问题分解到各个智能体共同完成, 达到分布式计算求解的目的。从算例结果分析, 考虑线路阻塞的多目标电网规划模型通过多智能体电网规划系统求解能够较好地实现规划目标, 规划后系统能为市场参与者提供一个公平的电能传输平台。同时, 基于多智能体的电网扩展规划系统, 可以通过修改智能体知识库和目标的方式解决不同目标的网络规划问题。

用电营销中智能电网技术的论文 篇5

（一）智能化抄表

随着我国智能电网技术的不断发展，智能化抄表不断应用于我国电力营销中，有效提高了我国用电营销效率。远程抄表和抄表设备智能化是目前我国电力营销中智能化抄表的主要体现。远程抄表即是利用智能电表上的后台控制系统和数据采集模块，采用低压配电线、通信网络、现场总线以及串口数据传输等通讯技术，远程自动抄录、统计用户智能电表用电表数据，同时进行自动计费。对于一些未能实施远程抄表的地区，抄表人员可以携带准确可靠、便于操作的智能化抄表设备进行实地抄表，及时掌握用户的用电信息。

（二）智能化自动配电系统

智能化自动配电系统即是综合运用微机控制技术、电力网络技术以及通讯网络技术，构建用电营销智能化系统，提升用电营销效率。目前，我国用电营销中的智能化自动配电系统具有覆盖范围广、供电可靠性高以及监控实时性强的优势，同时为远程抄表提供了信息交流基础。目前，我国智能化自动配电系统在功能方面不断完善，已能够兼容GPRS通讯网络，同时也有效实现了用电营业管理信息系统与自动抄表系统之间资源共享，有效提升了我国用电营销管理水平。

（三）营配信息通信一体化平台

营配信息通信一体化平台即是在拓扑关系、基础资源、客户资料模型以及电网设施的基础上，采用先进现代化信息传输技术，构建用户停屈媛媛国网陕西省电力公司电力科学研究院陕西西安710000电管理、供电稳定性管理、报装业扩辅助以及线损管理和电网CIS一体化的信息服务平台。主、辅、补充相结合的信道组合是目前我国营配信息通信一体化平台的主要传输通道，该传输线路以光纤为主要通道，宽带无线网络为辅助通道，并在传输过程中采用公共信息网络进行有效补充。目前，我国营配信息通信一体化平台了公共有效确保用户用电信息传输的正确性、完整性以及及时性，同时也便于电力企业对电力营销的实时监控和维护，推动了我国电力营销的不断发展。

（四）智能交互仪表

智能交互仪表即是利用网络将采集到的有价值的客户用电信息自行向电力相关部门传递的设备。智能交互仪表为双向交流沟通渠道，电力相关部门能够实时、准确地跟踪和监控电力传输和营销，对于电力运输及储存过程中出现的耗损情况和环节能够及时发现，同时采取相关解决措施，有效避免电网出现盗电现象。

二、结束语

浅谈智能电网的发展 篇6

【关键词】智能电网；科技；研究；现状；思考

0.引言

经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，对电网基础设施以及电力供应提出了越来越高的要求，与此同时，国家安全、环保等各方面政策也对电网的建设和管理提出了更高的标准。因此，依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。

针对智能电网技术，美国和欧洲已经形成强大的研究群体，研究内容覆盖发电、输电、配电和售电等环节，许多电力企业也在如火如荼地开展智能电网建设实践，通过技术与具体业务的有效结合，使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用，最终达到提高运营绩效的目的。随着我国特高压电网建设和电力体制改革的不断深化，智能电网也将成为我国电网发展的一个新方向。在宏观政策层面，电力行业需要满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求；在市场化改革层面，电能交易手段与定价方式正在改变，市场供需双方的互动将越来越频繁，电网必须能够灵活地支持各种电能交易。

1.智能电网的定义

智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，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，通过融合先进的测量和传感技术、控制技术、计算机和网络技术、信息与通信等技术，利用智能化的开关设备、配电终端设备，在坚强电网架构和双向通信网络的物理支持以及各种集成高级应用功能的可视化软件支持下，允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微网运行，鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动，以实现配电网在正常运行状态下完善的监测、保护、控制、优化，以及在非正常运行状态下的自愈控制，最终为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应和其它附加服务。

2.主要功能及特点

智能电网和传统电网相比，有很多不同的特征和优点，具体体现在以下这些方面：

2.1主要功能

（1）鼓励电力用户参与电力生产和进行选择性消费。提供充分的实时电价信息和洞中用电方案，促使用户主动选择与调整电能消费方式。

（2）最大限度兼容各类分布式发电和储能，使分布式电源和集中式大型电源相互补充。

（3）支持电力市场化，允许灵活进行定时间范围的预定电力交易、实时电力交易等。

（4）满足电能质量需要，提供多种的质量-价格方案。

（5）实现电网运营优化。以电网的智能化和资产管理软件深度集成为基础，使电力资源和设备得到最有效的利用。

（6）抵御外界攻击。具有快速恢复能力，能够识别外界恶意攻击并加以抵御，确保供电安全。

2.2主要特点

（1）自愈和自适应。通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制，及时发现故障隐患，快速诊断、隔离、消除故障，自我恢复，避免发生大面积停电，提高电网运行的可靠性。

（2）安全可靠。更好地对人为或自然发生的扰动做出辨识与反应。在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备和电网的安全。

（3）经济高效。采用先进的实时监测、在线控制技术和需求侧引导，实现电网的优化运行、电力设施检修智能化管理以及削峰填谷，增强电网输送能力，延长设备使用年限，提高能源利用效率。

（4）兼容。既能适应大电源的集中接入，也支持分布式发电方式友好接入以及可再生能源的大规模应用，满足电力与自然环境、社会经济和谐发展的要求。

（5）与用户友好互动。实现与客户的智能互动，以最佳的电能质量和供电可靠性满足客户需求。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝衔接，同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。

3.智能电网在国内外发展的现状

早在2003年美国电力研究院（EPRI）就已经将未来电网定义为“智能电网”。同年6月，美国能源部输配电办公室发布的“Grid 2030：电力的下一个100年的国家设想”的报告描绘了美国未来电力系统的设想，并确定了各项研发和试验工作的分阶段目标。2008年美国科罗拉多州的波尔得（Boulder）宣布成为全美第一个智能电网城市，家庭用户可以和电网互动，了解实时电价，合理安排用电；其他国家也纷纷启动智能电网相关研究和建设规划。日本政府计划在与电力公司协商后，于2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验；韩国计划在2011年前建立一个“智能电网”综合性试点项目，届时能提高该国环保能源的能力；澳大利亚政府在最新的预算案中已划拨1亿澳元用于智能电网建设。

与中国相比，德国人正在做着相反的事情：加速新能源的应用范围，最好令其无孔不入。美国发展智能电网重点在配电和用电侧，推动可再生能源发展，注重商业模式的创新和用户服务的提升。2009年2月，IBM与地中海岛国马耳他签署协议——双方将建立一个“智能公用系统”，以实现该国电网和供水系统的数字化，其中包括在电网中建立一个传感器网络。IBM将提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本以及碳的排放量。

4.智能电网的思考

由于智能電网的研究利用尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧重点也不尽相同， 国际上对其还没有达成统一而明确的定义。根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。

4.1智能电网的发展

纵观世界各国的发展历史，经历了电压等级由低到高，联网规模由小到大，资源配置能力由弱到强的客观规律，但这个规律是由经济发展、社会的发展及人民生活水平不断提高所决定，同时伴随着电力发展的大机组、超高压、特高压及能源的多样化、自动化、信息化导致了智能化的发展。当今全世界范围内，为了应对气候的变化、环境的变化，大力控制化学能源的发展，大力发展清洁能源，各种形式的分布式能源如雨后春笋般地发展起来，智能电网发展就将成为必然。

4.2科技突破的期待

科技的突破，是智能电网发展的关键。世界各国都在加紧基础研究，一个是关键技术研究，包括现代实用性研究、工程学科研究和社会学研究；第二个是亟待解决的问题，包括如何通过分布式微网的管理、储能及充放电的转换来解决太阳能、风能等新能源出现的问题，而这些问题的解决只能依靠科学的进步，这些研究始终伴随着技术的自动化、数据化、信息化、网络化的综合应用。

4.3标准体系的建立

科技的突破与标准紧紧相连，标准体系的建立也是我们的最大期待，不仅是我国的期待，也是全世界的期待。希望在结合各国实际的基础上建立国际化的标准体系。建立智能电网仅仅依靠技术的解决方案是不够的，还需要建立智能电网的标准体系，只有统一了标准体系，各国的电力企业、各国政府、社会制造业才能通力合作，加快电力智能标准建设。■

【参考文献】

[1]刘向阳.解放军总后勤部某研究所，2009.11.

[2]中国电力网，2009.10.

智能电网的目标 篇7

关键词：智能电表；智能电网；数据处理

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0050-02

1 智能电网系统

为满足我国社会进步与发展的需求，大众无不希望以数字信息网络技术来连接资源开发、储送、转化、输配电、销售、储能以及其他相关服务与终端使用客户所涉及的电气化设备，并基于智能控制系统完成对能源转化与供能的控制过程，主要包括精确供能、对应供能、互助供能和互补供能集中方式。这样一来，能源使用的效率和供用安全性能得到大幅度提升，且将污染问题控制到最低程度，保证能源开发与投资效益的合理平衡关系。以上便是智能化电网建设的基本思想。

1.1 智能电网的定义

智能电网系统指的是电网系统的智能化，简称为“电网2.0”。电网2.0主要依附于传感技术、监测技术、控制理论和其他决策支持系统技术，在保障智能电网的安全性、可靠性、经济型和高效性方面具有显著优势，并能良好满足与环境融合和实现安全生产目标，满足新世纪社会用电用户的电能容量、电能质量两个方面的要求，同时提供多种不同形式的接入、启闭和资产运转。

1.2 智能电网系统的特点

1.2.1 智能电网系统的效用

智能电网系统主要包括三方面效用：

①通过传感器实时监控发电、输配电和供电设备的运转情况。

②将获取数据利用网络采集系统进行有效采集和优化整合。

③分析数据、挖掘数据，以便优化管理整个电网系统的运转过程。

1.2.2 主要优势的智能电网系统

①自愈系统和自我适应。

即时监控电网系统的运转情况，即时查找、诊断和治理安全故障及隐患；存在少量的人工干预，随时隔离安全故障并自我修复、自我适应，规避大面积停电的情况出现。

②安全稳定。

准确辨识人的主观行为或自然发生的扰动，并即时做出相应的反应，特别在受到自然灾害、外部损坏或黑客攻击状况下，首先保障的是人身安全、设备安全和电网系统的安全。

③良好的经济性。

智能电网系统在优化资源利用与配置、提升电气设备传送容量和利用效率方面较为突出。而在不同地区也能做到合理调配，可以对电力供应的缺口进行适当均衡。应广大电力市场的竞争需要，动态的电价收费制度也能确保整个电力供用系统的有序进行。

④良好的兼容性。

与大容电源的集中接入可以良好兼容，也能与发电过程中的分布式形式完美接入，且能以应用现有可再生资源来满足电网建设与生产和社会、自然之间和谐共同发展的基本要求。

⑤用户交互。

智能电网系统可与用电客户之间形成良好的交互关系，为广大用电客户提供高质量的电能。智能电网系统的运转、供电销售与市场无缝衔接，并利用市场竞争和市场交易来加强市场主体在电网安全管理方面的参与度，以此大幅度提升智能电网系统的运行安全性和稳定性。

2 智能电表

智能电表作为整个电网系统的终端，其功能仍需涉及普通电表计量，并配合智能电网和使用新型能源还具备如信息分析、存储和即时监控、自动化管控和多通道数据传输等功能，它支持双向计电、阶梯式定价、分时段定价和峰谷式定价等多种可以满足实际需要的方案，也作为主导分布式用电计量、双向通道交互服务平台、智能节电和智能区域供电的技术基础。

2.1 智能电表的构成及工作原理

智能电表是由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，是具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电表。智能电表是通过对电压和电流实时采样，再由电表集成电路对采样电压和电流信号进行处理，并转换成与电能成正比的脉冲输出，再通过单片机进行处理、控制，把脉冲显示为用电量并输出。

2.2 智能电表的特点

笔者认为智能电表和一般计量电表的区别主要有以下几点，见表1。

智能电表包含一般计量电表的基本功能，除此以外，它还具有如下几方面优势。

①自愈系统。与智能电网系统相同的，智能电表也拥有自愈功能，如电表发生故障，不存在人为干扰的前提下，电表可以自动激发故障应急装置，以此保证故障被快速隔离，且完成自我恢复过程。智能电表的故障一般发生在内部程序，与一般计量电表比较来看，智能电表所表现的功能更为强大，且构件较多，利用的通讯形式呈多样化，内部程序的集成化相当复杂，在发生故障率方面较一般计量电表要更为频繁。因此看来，智能电表必需拥有自己的一套自愈系统，若智能电表发生故障，该系统即可自行实现自我诊断、故障隔离、系统重装机启动的过程。

②客户交互。智能电表与用电客户之间的交互往往是通过表计管理系统与客户终端的往来通讯实现的，如光线传送、载波传送和无线电波传送等，以上通讯方式均可实现表计系统和客户终端二者之间的即时信息交互，且不会受到外部环境的影响。

③安全稳定。不管是一般计量电表，还是智能电表，安全稳定是必然要考虑的，智能电表拥有多道安全系统防护装置，在规避无意侵入和非法篡改等多个方面具有突出优势。

④增值服务。智能电表可对终端客户进行用电计量，除此以外，还能为广大用电客户提供一种面向未来的增值服务体验。比如说，终端客户利用电脑联接智能电表，也可以直接联入因特网络进行上网。

⑤在线监测。智能电网面向广大用电客户施行的是即时电价。输电企业可以利用智能电表向每一位客户及时发布用电价格信息，于在线状态下即可监测收取用电费用，且能够发现是否存在偷电情况。

3 智能电表在智能电网中的应用

利用智能电表对智能电网内每一位用电客户终端进行用电计量，即时监控整个智能电网系统是其最为突出的意义，也是供电企业在生产运营过程中可以准确把握产品去向的重要工作。智能电网系统通过连接每一处智能电表，形成网络，再由基于高压电表的区域电网进行实际监测。智能电网信息系统体系结构图，如图1所示。

据图1所知，智能电表实际上扮演者用电信息采集的作用，整个系统的基础数据来源于此。智能电表能够采集的基础数据涉及有功、无功正向和反向电能数据；电压、电流、频率和功率等负荷记录；失压、断相、编程、校时、远程控制拉闸、开表盖、电表清零等事件记录数据。

3.1 状态预估

当前，配电网侧的潮流分布信息一般不够精确，我们可以在用户侧增设一些监测节点，获取一些较为精确的负载记录和网损记录，以此规避电网内电气设备的过负载或电能质量不断恶化的情况发生。与此同时，将监测数据信息进行优化整合，可以良好校核未知状态下的预估结果和检测数据的精确性。

3.2 监控电能质量及供电稳定性

不管是智能电网运转需要还是用电客户终端需要，保证电能质量和供电的稳定性是关键。利用智能电表来即时监测电能的质量和供电状况，便可以及时且准确地接收或反馈用户终端的投诉情况，预先采取一定措施来防范电能质量故障。

3.3 用户侧的负荷分析建模及预测

首先，通过智能电表获取用户终端的用户侧基础信息，即可对各种用电情况进行相应的典型性分析和趋势分析。

其次，在完成各类负荷分析的基础之上，融合外部气象条件对各种客户重点的历史记录进行相应因素的分析和主成分分析。

再者，以上两条为基础，构建负荷预判模型，从中短期来考虑用户侧的负荷情况。

最后，考虑社会因素、经济因素和整治因素，构建相应的预判模型，采取组合法完成对用电终端用户侧的负荷预判。

3.4 搭建防偷电平台

按照不同的低压配电挽留过拓扑结构和智能电表采集基础数据的性质，即可模拟出防偷电平台系统的大体框架，有效规避偷电行为和恶意破坏电力设备行为的出现。严谨随时可能发生额设备故障和安全质量隐患，利用即时传送的用电计量参数和故障特征，有利于配电人员及时准确地预判或处置故障或隐患。

3.5 用户能量管理

利用智能电表采集的基础数据信息，可以构件用户终端的用电能量管理系统，为广大用电客户提供能力管理服务体验，满足室内环境监控（如温度控制、湿度控制盒照明控制等），最大程度地降低能源消耗量，保证能够实现节能减排的终极目标。 （上接51页）

4 智能电表的发展困境

智能电表在未来发展中的主要困境有如下几个方面。

4.1 成本控制

不管是电表加工厂还是用电客户终端，成本控制永远都是他们关系的焦点。因智能电表与当前应用的普通计量电表相较而言，它拥有更多依赖于高新技术手段的功能，在造价成本方面势必要高。同时，智能电表尚处于推广伊始，加工厂产量尚小，且优质产品率并不能得到很好的保障，这样也会造成成本过高。

4.2 安全稳定

智能电表的高效性、安全性和稳定性是我们应该自始至终需要考虑的问题之一。除此以外，智能电表的通讯形式呈多样化，不同的通讯形式和加密手段的选用也是当前面临的一个严峻考验。我们可以想象，未来我国智能电网建设在网络化方面必然要不断深入，智能电表也会全面普及，如何立足于日益复杂的网络环境是不容忽视的问题。

4.3 自动化和智能化

智能电表有别于一般计量电表的地方在于智能化和自动化，它可以通过预先输入编程，设备即可在既定程序下合理运转，而能够自己诊断和自己解决的故障往往都是人的一种预判和总结，该设备其实并没有实际意义上的“自我思考、自我动手”的能力。倘若智能电表遇到前所未遇的故障，它就无法实现自侦自愈。那么，如何真正实现智能电表具有自我思考的功能是未来发展的一个困境，也是未来继续发展智能电表的重心。

参考文献：

[1] 薛昌波，周飞龙.智能技术在电能计量领域的展望[J].中国计量，2010，（4）.

[2] 李保玮.智能电表简介[J].新技术新产品，2010，（3）.