（1国网徐州供电公司;2国网徐州供电公司 221002）
摘要：本文主要对智能电网的概念和特征给以简述，分析了其涉及的几个关键技术，指出建设智能电网时商业管理、通信系统、先进控制技术等领域需要解决的问题。最后，提出智能电网面临的问题和挑战，从而发现值得进一步研究的技术课题。
关键词：智能电网；分布式发电；控制技术
一、智能电网的概念与特征
1.智能电网的概念
对于智能电网来说，学术界和业界有着较为统一的认识。所谓智能电网，指的是发、输配、变、调度、用以及信息等相关环节的电力系统，持续研发和推广现代管理技术、信息技术和电网控制技术，在此基础上，实现各要素的有机联系，实现由发电至用电环节全部环节的信息交流的智能化，体系性、科学性和合理性对电力使用、输送和生产等环节进行优化，利用具体业务同新技术的高效结合，电力企业通过构建智能电网来促进企业经营生产的现代化，最终实现提升企业经营效益，维护企业持续发展的目的。可以说，智能电网是在大量交互式数据基础上实现智能化管理、精细化管理的电网。对于智能电网来说，并非对新技术的炫耀，而是为了切实有效的解决现阶段我国电网存在的诸多问题。
1.智能电网的目标
显然，智能电网的主要目标是在现代电网中引入和实施现代信息通信技术，从而达到电能到用户的控制、管理、分配和传输，最终起到降低企业经营成本和节约能源的根本目的。
2.智能电网的本质
其本质主要体现为能源的兼容利用及替代利用。智能电网主要利用终端传感器来将电网企业和用户、用户和用户之间构建起即时连接的网络架构，最终起到数据读取双向、高速、实时的效果，进而整体性的提升电网的综合效率，起到节能减排的目的。
3.智能电网的特征
总的来说，智能电网主要的特征如下:①自愈性。能够连续和实时在线的自我评估电网当前的运行状态，同时能够采取预防性控制措施，实时发现隐患，并在及时的诊断后，迅速的消除隐患，恢复正常状态。在故障发生之后，能够不需要人工干预就可以迅速隔离故障，避免因为故障影响用户的电力使用。②互动性。智能电网的运行同零售及批发电力市场无缝连接，能够最大限度的满足电力交易的需要，最优化配置相关资源。③坚强性。对于智能电网而言，其安全性要求的具体体现在坚强性上。换言之，也就是应该对智能电网内的所有元素都进行安全性需求考虑，以确保体系相应程度的平衡和集成，不管是物理攻击（损坏、爆炸）亦或信息攻击（计算机、网络），智能电网都可以有效的应对。
二、商业管理
智能电网的发展并不需要更换现有的电力网络，这一过程从技术和经济方面考虑是不现实的。相反，发展智能电网可以加强现存网络的服务和功能，同时尽可能地利用原来的物理基础设施。智能电网的几个功能如下所示。
a）需要具有自愈能力。
b）具有高可靠性。
c）资产优化管理。
d）经济高效。
e）与用户友好互动。
f）兼容大量分布式电源的接入。
智能电网技术从根本上改变了电力市场运行模式，出现一些新的市场成员，如能源零售商和贸易商、分布式发电运营商等（图1）。
图1电力市场交易简图
三、关键的技术问题
智能电网的技术组成有多种，其包括分布式发电、量测技术等。这里主要讨论通信和控制技术，提出多层通信结构模式。
1.通信结构与技术
智能电网的实现需要高速、双向、实时、集成的通信系统作为基础，因为智能电网中的数据获取与传输、保护和控制都是一个双向实时的过程。这一技术领域主要关注三个问题：首先，是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网各个元件之间能够进行网络化的通信；其次，统一的技术标准，它主要是保证传感器、智能电子设备以及应用系统之间实现无缝通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能；最后，通信过程中会遇到乱序和时延问题，在建立模型和实际过程中要根据具体情况来分析。下面根据已有的经验，提出一个多层通信结构。
智能电网一般在大范围内布设，因此其通信设施必须覆盖整个区域，下面（图2）给出其通信设施的一个多层结构并加以讨论。
图2 智能电网多层结构
家庭区域网 HA Ns（Home Area Networks）可与各种智能设备（量测器，传感器，执行器等） 通信，从而提供电力的有效管理和需求响应。邻居区域网NA Ns（Neighborhood Area Networks）连接多个HA Ns到可达点。广域网WA Ns（Wide area networks） 建立HA Ns与有效系统间的通信，以便传输信息。
通信网络的三层结构可使智能电网经济、有效、可靠、安全地运行。但是，对于智能电网的通信结构仍要面对很多挑战：互操作性，海量数据，多链路，优质的服务和安全性等。
智能电网可以利用多种能源发电（太阳能，风能，水电等）。这些能源发电价格和可靠性上有所不同，如何合理有效地使用不同能源发电，使用户既能满足要求又能节省资源，是一个值得研究的问题。
智能电网的发电、输电、配电，使用过程中都存在数据流。多种技术将用来设计通信结构，以便为控制中心提供足够的信息量。通信网络的多层拓扑结构的主要问题是子网络间的互操作性。智能设备所产生的数据量在未来将出现爆炸式增长，这会给智能电网的通信设施相当大的负荷。大量的实时和已有数据出现在智能电网中，并且一天内不同时段数据量变化很大，因此通信交通要适应数据的快速变化能力。高峰时段，数据通信需要更高的数据传输速率和更可靠的服务。由于数据传输延迟、带宽、可靠性和安全性等区别，不同类别的数据具有不同的服务优先级。
智能电网将使用计算机网络控制和监测电力基础设施。这就会给智能电网带来外界的攻击。许多潜在的威胁：如员工的轻率、违反授权等都会给网络带来外部攻击。
2.控制技术
智能电网控制技术体系融合了先进控制与设备制造技术、信息与通信技术、标准与试验评估技术等众多技术（图3），其中信息与通信技术是实现智能电网控制功能的“中枢神经”，电力电子与储能技术则扮演智能电网控制的“执行机构”， 而标准与试验评估则构成智能电网控制得以顺利实施的制度与管理层面的“保障”。
图3智能电网控制技术构成
结语
电网智能化是全球电网未来发展的必由之路，其中尚未解决的问题还有很多，如多智能体技术如何在智能网中得以应用，分布式估计和预测问题等，下一步的研究重点为智能电网中的通信和控制问题以及分布式优化问题。我国应大力发展分布式储能技术和分布式智能电网，打造具有中国特色的坚强智能电网。
参考文献：
[1]余贻鑫，栾文鹏. 智能电网评述[J]. 中国电机工程学报，2009.
[2]林宇锋，钟金，吴复立. 智能电网技术体系探讨[J]. 电网技术，2009.
论文作者:张拥军,程永
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/12
标签：电网论文; 智能论文; 技术论文; 通信论文; 分布式论文; 电力论文; 结构论文; 《电力设备》2016年第14期论文;