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(yù)測狀態(tài)并確定和采取適當(dāng)?shù)拇胧┮韵p輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動的裝置和算法。這些技術(shù)將提供對輸電、配電和用戶側(cè)的控制方法并且可以管理整個電網(wǎng)的有功和無功。從某種程度上說，先進(jìn)控制技術(shù)緊密依靠并服務(wù)于其他四個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，如先進(jìn)控制技術(shù)監(jiān)測基本的元件(參數(shù)量測技術(shù))，提供及時和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)(集成通信技術(shù);先進(jìn)設(shè)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)支持市場報價技術(shù)以及提高資產(chǎn)的管理水平。
未來先進(jìn)控制技術(shù)的分析和診斷功能將引進(jìn)預(yù)設(shè)的專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動的控制行動。這樣所執(zhí)行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。當(dāng)然先進(jìn)控制技術(shù)需要一個集成的高速通信系統(tǒng)以及對應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)，以處理大量的數(shù)據(jù)。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(yīng)用軟件。
(1)收集數(shù)據(jù)和監(jiān)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(shè)備以及其他分析工具測量的系統(tǒng)和用戶參數(shù)以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對整個系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行評估，這些數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)，對掌握電網(wǎng)整體的運行狀況具有重要的意義，同時還要利用向量測量單元以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時間信號，來實現(xiàn)電網(wǎng)早期的預(yù)警。
(2)分析數(shù)據(jù)
準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)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(kuò)展和進(jìn)步的能力。狀態(tài)估計和應(yīng)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(tǒng)運行人員足夠的時間來響應(yīng)緊急問題;專家系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息用于快速決策;負(fù)荷預(yù)測將應(yīng)用這些準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)以及改進(jìn)的天氣預(yù)報技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測負(fù)荷;概率風(fēng)險分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設(shè)備檢修期間、系統(tǒng)壓力較大期間以及不希望的供電中斷時的風(fēng)險的水平;電網(wǎng)建模和仿真使運行人員認(rèn)識準(zhǔn)確的電網(wǎng)可能的場景。
(3)診斷和解決問題
由高速計算機處理的準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)使得專家診斷來確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問題的解決方案，并提交給系統(tǒng)運行人員進(jìn)行判斷。
(4)執(zhí)行自動控制的行動
智能電網(wǎng)通過實時通信系統(tǒng)和高級分析技術(shù)的結(jié)合使得執(zhí)行問題檢測和響應(yīng)的自動控制行動成為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問題的擴(kuò)展，防止緊急問題的發(fā)生，修改系統(tǒng)設(shè)置、狀態(tài)和潮流以防止預(yù)測問題的發(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作信號，而且也為運行人員提供信息�？刂葡到y(tǒng)收集的大量數(shù)據(jù)不僅對自身有用，而且對系統(tǒng)運行人員也有很大的應(yīng)用價值，而且這些數(shù)據(jù)輔助運行人員進(jìn)行決策。
參數(shù)量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進(jìn)的參數(shù)量測技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設(shè)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)阻塞以及與用戶的溝通。
未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進(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埽丝梢杂嬃棵刻觳煌瑫r段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達(dá)的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據(jù)費率政策，編制時間表，自動控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。
對于電力公司來說，參數(shù)量測技術(shù)給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關(guān)系(WAMS)、設(shè)備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負(fù)荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認(rèn)、電能消費和預(yù)測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務(wù)所用。
未來的數(shù)字保護(hù)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自治和交互的自適應(yīng)的軟件模塊。廣域監(jiān)測系統(tǒng)、保護(hù)和控制方案將集成數(shù)字保護(hù)、先進(jìn)的通信技術(shù)以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護(hù)系統(tǒng)中，保護(hù)元件能夠自適應(yīng)地相互通信，這樣的靈活性和自適應(yīng)能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護(hù)元件仍然能夠保護(hù)系統(tǒng)。
建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，沒有這樣的通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)，因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)和控制都需要這樣的通信系統(tǒng)的支持，因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時通信系統(tǒng)要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬戶，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)，只有這樣才能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)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、實時、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)這樣的通信系統(tǒng)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，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。
高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)，實現(xiàn)其最重要的特征—自愈特征。它還可以監(jiān)測各種擾動，進(jìn)行補償，重新分配潮流，避免事故的擴(kuò)大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護(hù)系統(tǒng)以及用戶進(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)域主要有兩個方面的技術(shù)需要重點關(guān)注，其一就是開放的通信架構(gòu)，它形成一個“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(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它能使所有的傳感器、智能電子設(shè)備(IEDs)以及應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫的通信，也就是信息在所有這些設(shè)備和系統(tǒng)之間能夠得到完全的理解，實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的互操作功能。這就需要電力公司、設(shè)備制造企業(yè)以及標(biāo)準(zhǔn)制定機構(gòu)進(jìn)行通力的合作，才能實現(xiàn)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
引言
電能質(zhì)量是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，電能質(zhì)量問題包含電壓凹陷(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(tǒng)的設(shè)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，而且也開發(fā)出了相應(yīng)的設(shè)備。以往的配電網(wǎng)監(jiān)測設(shè)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足電力系統(tǒng)的要求，還有就是用TI公司的DSP作為處理器，并配合ADC來完成系統(tǒng)設(shè)計。
ADI公司先后上市了ADE7753、ADE7758等電力測量專用芯片，并成功地將它們應(yīng)用到電網(wǎng)當(dāng)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(jiān)控系統(tǒng)就是采用這一組合實現(xiàn)的。
圖2 軟件框圖
ADC簡介
AD73360是ADI公司推出的一款專門應(yīng)用于電能質(zhì)量監(jiān)測的IC，與一般ADC相比，AD73360有如下優(yōu)勢：6路獨立的A/D轉(zhuǎn)換通道，不僅互不干擾，而且嚴(yán)格保證采樣同步;高精度，6個16位轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換通道非常適合電能質(zhì)量監(jiān)測的需要。采樣速率可在8KHz、16KHz、 32KHz范圍內(nèi)編程設(shè)置，適應(yīng)范圍廣。AD73360為適應(yīng)不同的場合提供了直流/交流、單端/差動4種不同的輸入方式;采用串行接口，與DSP芯片的連接非常簡單。
無論從精度、速度、采樣路數(shù)或者同步采樣的實現(xiàn)來考慮，在電力監(jiān)測系統(tǒng)中使用AD73360都是比較理想的選擇。
DSP簡介
系統(tǒng)采用的DSP處理芯片ADSP2191M是ADI公司的16位定點DSP。ADSP2191M處理器具有的資源概括如下：可訪問的存儲空間大小為16M words，分為256頁，每頁的大小為64K words，其中第0頁是內(nèi)部RAM，第255頁是內(nèi)部ROM，其它空間被分為4個部分，并由ms0～ms3進(jìn)行選擇。有256頁I/O存儲區(qū)間，每頁的大小為1K words，其中前8頁為內(nèi)部I/O存儲區(qū)間，其它為外部I/O存儲區(qū)間。處理器有一個主機接口、3個同步串行接口、兩個SPI接口、16個可編程標(biāo)志引腳、1個異步串行接口和3個32位定時器。
與AD73360連接必須采用串行總線方式，ADSP2191M就有3個這樣的同步串口。
硬件電路設(shè)計
整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計以ADSP2191M和AD73360為核心，再配以周邊電路完成。硬件設(shè)計的框圖如圖1所示。
由圖1可以看出，系統(tǒng)的硬件設(shè)計非常簡單，而且沒有最麻煩的同步保持電路和系統(tǒng)存儲空間的擴(kuò)展。這是因為AD73360能夠?qū)崿F(xiàn)多通道的同步轉(zhuǎn)換，免除了同步保持電路的設(shè)計、ADSP2191M內(nèi)部具有64K RAM，能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。在系統(tǒng)硬件設(shè)計中，傳感器用來將配電網(wǎng)參數(shù)的電能信號轉(zhuǎn)化為ADC的輸入信號，然后送到AD73360進(jìn)行同步采樣，轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)通過同步串口傳入DSP處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、諧波分析和其它操作。最后，處理器將分析結(jié)果送到LCD進(jìn)行顯示，并通過串口送到PC進(jìn)行相應(yīng)的處理。Flash用來存放系統(tǒng)代碼。
整個系統(tǒng)設(shè)計中，F(xiàn)lash和LCD為基本的系統(tǒng)擴(kuò)展，異步串口為基本的開發(fā)，這里只介紹一下DSP處理器與ADC的連接。它們必須通過串行接口，其中ADSP2191M為6線串行方式，而AD73360為5線的串行方式，它們的區(qū)別在于前者的串行時鐘分為串口發(fā)送時鐘和串口接收時鐘，是彼此獨立的，而后者合二為一。比較時序圖會發(fā)現(xiàn)，二者時序基本相同，但要控制AD73360，處理器還必須能夠滿足下面的要求：串口工作方式可設(shè)置為外部時鐘模式，串口字長可達(dá)到16bit，發(fā)送和接收的每個字都有同步幀信號，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(xiàn)的前一個時鐘周期，幀同步信號為高有效。
系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計比較復(fù)雜，分為A/D采樣控制、LCD控制、串口傳輸、數(shù)據(jù)處理和諧波分析算法等幾個部分。整個軟件框圖如圖2所示。
其中，諧波分析算法代碼量最大，也最重要，系統(tǒng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的分析就由它來完成;Flash驅(qū)動代碼用于對Stm29w040進(jìn)行驅(qū)動，它不在系統(tǒng)監(jiān)測中使用，而是用來實現(xiàn)程序代碼的下載。在系統(tǒng)開發(fā)代碼的語言選擇上，采用DSP匯編語言和C語言相結(jié)合的方式，以C語言為主，匯編語言為輔。
219x_int_tab.asm文件的處理：在介紹整個系統(tǒng)流程之前，先介紹一下219x_int_tab.asm文件。當(dāng)軟件主函數(shù)存在于C文件的時候，219x_int_tab.asm 文件被系統(tǒng)默認(rèn)為項目的一部分，并對項目進(jìn)行中斷向量初始化。當(dāng)中斷發(fā)生后，程序指針跳轉(zhuǎn)到該文件的相應(yīng)位置，通過 ___lib_int_determiner函數(shù)來尋找中斷服務(wù)程序的入口，一旦找不到服務(wù)程序入口，就會造成程序死鎖，無法正常運行，而采用C語言實現(xiàn)中斷函數(shù)比較復(fù)雜。為了提高系統(tǒng)開發(fā)速度，減少系統(tǒng)程序代碼，系統(tǒng)開發(fā)時要先對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(shù)的功能。系統(tǒng)軟件的開發(fā)工具為ViusalDSP++3.0。
在軟件設(shè)計中，最重要的是諧波分析算法的設(shè)計。因為它是軟件設(shè)計的核心，不僅代碼量比較大，而且也是系統(tǒng)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(tǒng)的諧波分析算法，同時，為了抑制FFT算法自身的柵欄效應(yīng)和頻譜泄露問題，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(tǒng)的軟件設(shè)計中，用到了兩個中斷：同步串口發(fā)送中斷和同步串口接收中斷。前者用來實現(xiàn)對AD73360的配置，后者用來實現(xiàn)從AD73360讀取轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)。它們的代碼也不在此詳述了。
除此之外，系統(tǒng)還開發(fā)了異步串口、可編程標(biāo)志引腳和LCD控制等待，使整個系統(tǒng)更加智能化、人性化。這里就不一一介紹了。
系統(tǒng)分析與軟件分析的比較
系統(tǒng)開發(fā)完畢后，為了對系統(tǒng)分析的結(jié)果進(jìn)行檢測，使用與軟件分析進(jìn)行比較的方法。將時域原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Matlab軟件，通過該軟件內(nèi)的FFT算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得到一組相應(yīng)的時域波形、幅值譜和相位譜圖形。將這些圖形與系統(tǒng)硬件分析在DSP系統(tǒng)中所得到的對應(yīng)圖型進(jìn)行比較，就可以看出本設(shè)計的硬件系統(tǒng)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(tǒng)與Matlab軟件所分析的原始數(shù)據(jù)是相同的，但是它們所采用的分析方法是不同的：一個是系統(tǒng)開發(fā)的算法、一個是軟件自帶的工具，所以，可以通過對比來審核開發(fā)系統(tǒng)算法的可靠性�？梢钥闯�，在對比圖中，開發(fā)系統(tǒng)得到的時域信號的波形和幅值、相位譜與Matlab軟件的分析結(jié)果具有相當(dāng)?shù)囊恢滦�。限于篇幅，最終的分析數(shù)據(jù)不再詳述了。
為了比較系統(tǒng)的可信度，可采用多次分析的方法，分析比較數(shù)據(jù)可以看出，雖然采用不同的分析系統(tǒng)，但是二者結(jié)果誤差很小，基本相同，這就說明系統(tǒng)的硬件監(jiān)測結(jié)果有相當(dāng)?shù)目煽啃浴?BR>結(jié)語
以AD73360和ADSP2191M處理器為系統(tǒng)硬件核心，系統(tǒng)具有如下特點：
•系統(tǒng)硬件設(shè)計簡潔，不僅容易實現(xiàn)而且成本較低。
•系統(tǒng)沒有外部擴(kuò)展SRAM，對硬件要求比較低。
•使用DSP處理器未用接口資源，系統(tǒng)軟件方便升級。
•系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用匯編和C語言相結(jié)合的方法和加窗插值FFT算法，可以提高代碼的開發(fā)速度和系統(tǒng)整體的測量精度。由比較結(jié)果來看，該方案符合電力系統(tǒng)的要求，可靠性高，而且至少可以滿足每周期160點的實時采樣
(1)智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)
"自愈"指的是把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來，并且在很少或不用人為干預(yù)的情況下，可以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務(wù)。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的免疫系統(tǒng)。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。
自愈電網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)不斷地在線自我評估，以預(yù)測電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問題，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(yīng)用數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應(yīng)的中斷，迅速恢復(fù)供電服務(wù)。
基于實時測量的概率風(fēng)險評估將確定最有可能失敗的設(shè)備、發(fā)電廠和線路;實時應(yīng)急分析將確定電網(wǎng)整體的健康水平，觸發(fā)可能導(dǎo)致電網(wǎng)故障發(fā)展的早期預(yù)警，確定是否需要立即進(jìn)行檢查或采取相應(yīng)的措施;和本地和遠(yuǎn)程設(shè)備的通信將幫助分析故障、電壓降低、電能質(zhì)量差、過載和其他不希望的系統(tǒng)狀態(tài)，并于這些分析，采取適當(dāng)?shù)目刂菩袆印?BR>自愈電網(wǎng)經(jīng)常應(yīng)用連接多個電源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方式。
當(dāng)出現(xiàn)故障或發(fā)生其他問題時，在電網(wǎng)設(shè)備中先進(jìn)的傳感器確定故障并和附近的設(shè)備進(jìn)行通信，以切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實際發(fā)生前，將設(shè)備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會及時地提出預(yù)警信息。
(2)智能電網(wǎng)激勵和包容用戶
在智能電網(wǎng)中，用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵和促進(jìn)用戶參與電力系統(tǒng)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)的角度來看，用戶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(tǒng)的可靠性;從用戶的角度來看，電力消費是一種經(jīng)濟(jì)的選擇，通過參與電網(wǎng)的運行和管理，修正其使用和購買電力的方式，從而獲得實實在在的好處。
在智能電網(wǎng)中，用戶將根據(jù)其電力需求和系統(tǒng)滿足其需求的能力，來調(diào)整、平衡其消費。
同時將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求，減少或轉(zhuǎn)移高峰電力需求的能力，通過降低線損和減少效率低下的調(diào)峰電廠的運營，使電力公司盡量減少資本開支和運營開支，同時也提供了大量的環(huán)境效益。
在智能電網(wǎng)中，與用戶建立雙向?qū)崟r的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)鼓勵和促進(jìn)用戶積極參與電力系統(tǒng)運行和管理的基礎(chǔ)。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網(wǎng)目前的狀況、計劃停電信息，同時用戶也可以根據(jù)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(tǒng)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(fù)供電。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復(fù)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(tǒng)解決方案使智能電網(wǎng)的設(shè)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(fù)供電服務(wù)。智能電網(wǎng)也能同時承受對電力系統(tǒng)幾個部分的攻擊和在一段時間內(nèi)多重協(xié)調(diào)的攻擊。
智能電網(wǎng)的安全策略包含威懾、預(yù)防、檢測、反應(yīng)，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)都能通過加強電力企業(yè)與政府之間的密切溝通，在電網(wǎng)規(guī)劃中強調(diào)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)提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量
電能質(zhì)量指標(biāo)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(shè)備的數(shù)字化對電能質(zhì)量越來越敏感，電能質(zhì)量問題可以導(dǎo)致生產(chǎn)線的停產(chǎn)，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成重大的損失;因此，提供能滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量，是智能電網(wǎng)的又一重要特征。
但是電能質(zhì)量問題又不是電力公司一家的問題，因此需要制定新的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對電能質(zhì)量進(jìn)行分級，因為并非所有的商業(yè)企業(yè)用戶和居民用戶都需要相同的電能質(zhì)量。
電能質(zhì)量可以從"標(biāo)準(zhǔn)"到"優(yōu)質(zhì)"進(jìn)行分級，這取決于消費者的需求。它將在一個合理的價格水平上平衡負(fù)載的敏感度與供電的電能質(zhì)量。
智能電網(wǎng)將以不同的價格水平提供不同等級的電能質(zhì)量，以滿足用戶對不同電能質(zhì)量水平的需求，同時要將優(yōu)質(zhì)優(yōu)價寫入電力服務(wù)的合同中。
智能電網(wǎng)將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件。通過先進(jìn)的監(jiān)控電網(wǎng)基本元件，快速診斷并準(zhǔn)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(shè)計還要考慮減少由于閃電、開關(guān)涌流、線路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動，同時應(yīng)用超導(dǎo)材料、儲能以及改善電能質(zhì)量的電力電子技術(shù)的最新研究成果來解決電能質(zhì)量的問題。
另外，智能電網(wǎng)將采取技術(shù)和管理手段，使電網(wǎng)免受由用戶的電子負(fù)載所造成的電能質(zhì)量的影響，將通過監(jiān)測和執(zhí)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，限制用戶負(fù)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(dāng)?shù)臑V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)容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入
智能電網(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡化聯(lián)網(wǎng)的過程，類似于"即插即用"，這一特征對電網(wǎng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。改進(jìn)的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統(tǒng)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(tǒng)、即插式混合動力汽車和燃料電池。
商業(yè)用戶安裝自己的發(fā)電設(shè)備(包括高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置)和電力儲能設(shè)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(包括環(huán)境友好型電源，如風(fēng)電、大型太陽能電廠和先進(jìn)的核電廠)將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。
加強輸電系統(tǒng)的建設(shè)，使這些大型電廠仍然能夠遠(yuǎn)距離輸送電力。同時各種各樣的分布式電源的接入一方面減少對外來能源的依賴，另一方面提高供電可靠性和電能質(zhì)量，特別是對應(yīng)對戰(zhàn)爭和恐怖襲擊具有重要的意義。
(6)智能電網(wǎng)會促使電力市場蓬勃發(fā)展
在智能電網(wǎng)中，先進(jìn)的設(shè)備和廣泛的通信系統(tǒng)在每個時間段內(nèi)支持市場的運作，并為市場參與者提供了充分的數(shù)據(jù)，因此電力市場的基礎(chǔ)設(shè)施及其技術(shù)支持系統(tǒng)是電力市場蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵因素。
智能電網(wǎng)通過市場上供給和需求的互動，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(kuò)大市場，匯集更多的買家和賣家。
用戶通過實時報價來感受到價格的增長從而將降低電力需求，推動成本更低的解決方案以及新技術(shù)的開發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場提供更多選擇的機會。
(7)智能電網(wǎng)使運行更加高效
智能電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運行，以實現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產(chǎn)將被連續(xù)不斷地用到極限，而是有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時需要，每個資產(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，同時降低成本。
智能電網(wǎng)將應(yīng)用最新技術(shù)以優(yōu)化其資產(chǎn)的應(yīng)用。例如，通過動態(tài)評估技術(shù)使資產(chǎn)發(fā)揮其最佳的能力，通過連續(xù)不斷地監(jiān)測和評價其能力，使資產(chǎn)能夠在更大的負(fù)荷下使用。
(8)智能電網(wǎng)高速通信在線監(jiān)測
智能電網(wǎng)通過高速通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對運行設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測，以獲取設(shè)備的運行狀態(tài)，在最恰當(dāng)?shù)臅r間給出需要維修設(shè)備的信號，實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時使設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調(diào)整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過對系統(tǒng)控制裝置的調(diào)整，選擇最小成本的能源輸送系統(tǒng)，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(shù)據(jù)和資料，并將集成到現(xiàn)有的企業(yè)范圍的系統(tǒng)中，大大加強其能力，以優(yōu)化運行和維修過程。這些信息將為設(shè)計人員提供更好的工具，創(chuàng)造出最佳的設(shè)計，為規(guī)劃人員提供所需的數(shù)據(jù)，從而提高其電網(wǎng)規(guī)劃的能力和水平。
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