2011年3月，中国“十二五”规划。
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智能电网的含义
代表现代电网发展模式、一种电网建设理念，是人 们对未来电网的愿景。 不是具体的技术，是对因特网（IP）通信、信号传 感、自动控制、计算机、电力电子、超导材料等领 域新技术在输配电系统中应用的一种总称。
这些新技术的应用不是孤立的、单方面的，不仅仅是对传 统输配电系统进行简单地改进、提高。 从提高电网整体性能、节省总体成本出发，将各种新技术 与传统的输配电技术有机结合。 满足当今社会经济发展对电力系统的新要求
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即插即用通信技术
目前DA通信规约存在的问题
只解决了数据传输问题，实现互联互通还需要“数据规约” 说明数据“是什么”。 数据按模拟量、状态量、控制量等类型打包传输，数据含 义（来源）不明，无法直接对号入座。 终端与主站之间需要人工通过书面文件的交流说明数据的 具体来源、含义 终端设备没有自描述功能，不能用标准的文件格式描述自 身包含的数据与服务。
2009年5月，中国国家电网“坚强智能电网建设发展战略 框架”
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“十二五”规划对“智能电网”的解释
将现代信息、通信和控制技术等深度集成应用于电 网各个领域，涵盖发电、输电、变电、配电、用电、 储能和调动环节，各参与主体之间信息共享、全面 互动、智能响应，能够实现电力系统安全高效运行 和效率最大化的现代电网。
可再生能源发电（分布式电源)主要在配电网接入。 支持需求侧响应，实现与用户互动，创新用户服务的着眼 点在配电网。
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智能配电网特征
安全
能够很好地抵御战争攻击、恐怖袭击与自然灾害的破 坏，避免出现大面积停电。
可靠
供电可靠率达到4个9，重点区域6个9。 最大可能地减少短时供电中断
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智能配电网特征
优质
年度
2008/09 2006
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对供电质量提出了新要求
900 800 700 600 500 400 300 200 100
0 中国
美国
英国
法国
韩国
香港
日本
分钟
我国城市用户年平均停电时间与国际水平的对比，2005年。
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需进一步提高资产利用效率
世界发达国家的线损率在4%~6% 2008年中国电网线损率为6.79%. 2002年美国的供电设备平均载荷率不足50%，载 荷率在90%以上时段不足5%。 中国供电设备的平均利用率不足35%
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智能电网是已有新技术应用的综合与升华
智能电网是个筐？ 智
能 电 网
传统输配电网 现代电力技术 现代测控技术 计算机技术 通信技术 电力电子技术
1+1>2
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智能电网新内容
新能源：解决可再生能源、分布式电源大量接入问题 新负荷：满足电动车充电需求
新要求：提高供电可靠性、提高资产利用、率、降低线损
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基于IEC61850的DA通信体系结构
主站与终端通信
采用IP网络通信 通信规约可选用
MMS IEC 60870-5-104 WebService
CIM 数据库
IEC 61850/61970/61968 模型翻译机 COMM
主站
WebService IEC 60870-5-104 MMS
COMM ACSI
Data server switchwork staton E1/10M switch
cable
100M
SDH
配电子站 1 optical
E1/10M switch
cable
配电子站 2
FTU DTU
TTU
配电子站 3
DTU
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配电自动化的作用
提高供电可靠性
DA供电可靠率达到4个9的重要技术手段 及时发现并消除故障隐患 故障定位、隔离与自动恢复供电
我国东南某省年 负荷分布曲线
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新挑战、新技术、新电网
新能源
新负荷 新要求
新电网 （智能电网）
新技术
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建设智能电网，配电网是重点/1
直接面向用户，作用举足轻重。
对供电质量有着决定性的影响 损耗、投资（合理情况下）、运营成本远大于输电网
5%
30%
40%
配电 输电 17%
95%
停电时间
70%
损耗
60%
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对供电质量提出了新要求
高科技数字设备的广泛应用对供电可靠性提出了 更高的要求 重合闸、倒闸操作、拉路选线引起的短时停电会 导致停工停产，引起严重后果。 停电给社会带来的经济损失十分可观
据报道，美国每年的停电损失超过1500亿美元。 我国电科院专家对某沿海城市研究结果表明：停电每 少供一度电带来的经济损失近50元。 粗略估计，我国每年的停电损失在2000亿元以上。
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即插即用通信技术
解决问题的途径：应用IEC61850标准
数据模型、通信服务接口标准化
IEC TC57 成立了WG17工作组负责制定IEC61850 在分布式电源与配电自动化中应用的标准
IEC61850逻辑节点覆盖了绝大部分配电自动化应用 个别应用，如故障指示等需要重新定义逻辑节点 通信协议采用WebService 需要增加注册/发现功能
智能配电网技术
智能配电网技术
徐丙垠 山东理工大学电气电子工程学院
科汇电力自动化公司 2013-05-10
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什么是智能电网？
一个集成了通信、计算机、电子新技术，满足未来 能源需求的电力输配系统。
2004年，美国电科院“IntelliGird”报告
应用数字技术，提高从大型发电厂，经过输配环节， 再到电力用户与不断增长的分布式发电和储能装置 的整个电力系统的可靠性、安全性和效率。
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配电网故障自愈控制研究内容
在线监测
故障预警
小电流接地故障自愈控制
接地电流自动补偿 故障选线与定位
短路故障自愈控制
继电保护：切除故障元件 馈线自动化：故障定位、故障隔离与自动恢复供电 计划孤岛/微网供电
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什么是有源配电网?
分布式电源高速渗透的配电网 功率与故障电流双向流动 给配电网的规划设计、保护控制与运行管理提成了 新的课题 是一个电能交换与分配网络 是配电网的发展方向，在丹麦、德国等国家已经成 为现实。
终端
设备对象模型
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配电网自愈基本概念
自愈含义
故障预防：在线监视与诊断电网运行状态，及时发现并消 除事故隐患。 故障恢复：故障发生后，快速切除并隔离故障，避免影响 电网的安全运行与供电质量，或将故障的影响降至最小。
自愈的衡量标准
不影响配电网安全运行，避免或减少用户的故障损失。
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配电网故障自愈的作用
新能源发电并网问题
新能源发电带来的问题
新能源发电指还没有大规模开发利用的新型能演形式， 包括风电、太阳能、生物质、大水电等。 风电、太阳能发电的间歇性、随机性特点给电力系统 功率平衡、电压无功控制带来了困难 可再生能源发电、分布式发电大量接入配电网使其成 为功率双向流动的有源网络，传统的保护控制、运行 管理方式需要做出根本性地改变。
投资比例 （发达国家)
83%
运营成本 （美国）
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建设智能电网，配电网是重点
我国配电网投资相对不足，自动化、智能化程度远 低于输电网，已成为制约电力系统发展的瓶颈。
国际上发电、输电、配电投资比例一般在1：0.45：0.7左 右，中国在2000年前的投资比例是1：0.21：0.12。
智能电网的“新意”主要体现在配电网上
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分布式电源并网三个发展阶段
即接即忘阶段 Fix and Forget 或Connect and Forget 用于分布式电源发展早期 将分布式电源看作“负功率”负荷而忽略其影响 不需要对现有配电网进行调整和改造。 严格限制分布式电源的接入容量
美国电网企业曾要求一条馈线上接入的分布式电源的容量 不大于其最小负荷功率的10%。
丹麦1980年代的集中发电系统
丹麦今天的分布式发电系统 分布式发电比例超过60%
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德国配电网分布式电源已高度渗透
2000年颁布《可再生能源法》
可再生能源发电强制、立即并网并优先全额收购 给予可再生能源发电固定上网电价 补贴费用由所有电力用户分摊可再生能源发电
2012年5月25日中午德国光伏发电功率22GW，提 供了40%的负荷功率。 个别配电网光伏装机超过其平均负荷的三倍 配电网已出现阻塞现象 系统扰动时，分布式电源反孤岛保护动作，已带来 稳定问题。 配电网功率双向流动，有源配电网已成为现实。
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分布式电源并网三个发展阶段
宽限接入阶段 不再对接入容量进行硬性限制 保证配电网安全与电能质量合格的前提下，允许最 大程度地接入分布式电源。 对配电网进行适当的技术改造，提高接纳能力。
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分布式电源并网三个发展阶段
主动网络管理阶段 允许分布式电源主动参与有功功率和无功功率调整 具备低电压穿越能力 对配电网、分布式电源以及负荷进行协调控制与调 度管理 充分发挥配电网与分布式电梯潜力，实现有源配电 网的优化运行。 是分布式电源并网技术的发展方向
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配电自动化(DA)的内容
指中压配电网的自动化与信息化，包括：
配电网实时运行监控自动化，一般称配网自动化。 配电网生产管理的自动化、信息化
调度自动化/EMS DSCADA/FA
供电企 业信息 集成
配电GIS/DPMS
AMR
CIS TCM
变电所自动化
WAN
馈线自动化
用户自动化
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配网自动化系统的构成
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智能配电网关键技术
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配电自动化 配电网自愈 有源配电网 微电网 柔性交流配电（DFACTS） 高级量测体系（AMI） 用户互动技术