智能电网前景汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇智能电网前景范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

中图分类号：U665.12文献标识码：A 文章编号：

一、前言

近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。智能电能表是用电中重要的组成部分，是实现双向互动智能用电的“末端神经”。我国的智能电网技术与国外先进水平在技术上差距相对较小，加上属于低碳经济的重要组成部分，因此具有稳定的高增长前景。与国外相比，我国智能电能表功能完善、规范、阶梯电价、负荷控制等功能相对领先，更能满足我国智能电网发展需要。

智能电表的原理和优势

（1）智能电表的构成和原理

电子式智能电表,是在电子式电表的基础上,近年来开发面世的高科技产品,它的构成、工作原理与传统的感应式电能表有着很大的差别。感应式电表主要是由铝盘、电流电压线圈、永磁铁等元件构成，其工作原理主要是通过电流线圈与可动铅盘中感应的涡流相互作用进行计量的。而电子式智能电表主要是由电子元器件构成，其工作原理是先通过对用户供电电压和电流的实时采样，再采用专用的电能表集成电路，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，最后通过单片机进行处理、控制，把脉冲显示为用电量并输出。通常我们把智能电表计量一度电时A/D转换器所发出的脉冲个数称之为脉冲常数，对于智能电表来说，这是一个比较重要的常数，因为A/D转换器在单位时间内所发出脉冲数个的多少，将直接决定着该表计量的准确度。目前智能电表大多都采用一户一个A/D转换器的设计原则，但也有些厂家生产的多用户集中式智能电表采用多户共用一个A/D转换器，这样对电能的计量只能采用分时排队来进行，势必造成计量准确度的下降，这点在设计选型时应该注意。

（2）智能电表的优势

由于采用了电子集成电路的设计，再加上具有远传通信功能，可以与电脑联网并采用软件进行控制，因此与感应式电表相比，智能电表不管在性能还是操作功能上都具有很大的优势。

1)功耗：由于智能电表采用电子元件设计方式，因此一般每块表的功耗仅有0·6w～0·7w左右，对于多用户集中式的智能电表，其平均到每户的功率则更小。而一般每只感应式电表的功耗为1·7w左右。

2)精度：就表的误差范围而言, 2·0级电子式电能表在5%～400%标定电流范围内测量的误差为±2%，而且目前普遍应用的都是精确等级为1·0级，误差更小。感应式电表的误差范围则为+0·86%～-5·7%，而且由于机械磨损这种无法克服的缺陷，导致感应式电能表越走越慢，最终误差越来越大。国家电网曾对感应式电表进行抽查，结果发现50%以上的感应式电表在用了5年以后，其误差就超过了允许的范围。

3)过载、工频范围：智能电表的过载倍数一般能达到6~8倍,有较宽的量程。目前8~10倍率的表成正为越来越多用户的选择,有的甚至可以达到20倍率的宽量程。工作频率也较宽，在40HZ~1000HZ范围。而感应式电表的过载倍数一般仅为4倍，且工作频率范围仅为45~55HZ之间。

4)功能：智能电表由于采用了电子表技术，可以通过相关的通信协议与计算机进行联网，通过编程软件实现对硬件的控制管理。因此智能电表不仅有体积小的特点，还具有了远传控制(远程抄表、远程断送电)、复费率、识别恶性负载、反窃电、预付费用电等功能，而且可以通过对控制软件中不同参数的修改，来满足对控制功能的不同要求，而这些功能对于传统的感应式电表来说都是很难或不可能实现的。

三、智能电表在智能电网中的定位

荷兰能源服务网络协会(ESNA)从功能划分的角度确定了智能电表在智能电网中的定位。总体上，智能电表及高级计量体系的建立是智能电网的基础，从功能的多少和智能化的程度将智能电网的建设以及智能计量系统的建设分为5个层次。随着高级数据收集和需求响应能力的提高，智能计量系统能够与广大用户一起在用电高峰时段，实现削峰填谷，以提高电网的安全性和经济性。智能电网自动运行程度的提高、能源效率和节能降耗能力的提高、运行成本的控制都依赖于自动抄表系统(AMR)和高级电表架构(AMI)的建设和完善。

AMI通过智能电表终端和主站之间建立的强安全网络架构实现电网公司和用户的双向计量和通信，这是实现分布式电源结构和推动电力市场灵活电价机制的前提条件。此外智能家庭的建设也是以智能电表的应用为基础的。

四、智能电表的功能应用

（1）结算和账务

通过智能电表能够实现准确、实时的费用结算信息处理，简化了过去账务处理上的复杂流程。在电力市场环境下，调度人员能更及时、便捷地转换能源零售

商，未来甚至能实现全自动切换。同时用户也能获得更加准确、及时的能耗信息和账务信息。

（2）配网状态估计

目前，配网侧的潮流分布信息通常很不准确，主要是因为该信息是根据网络模型、负载估计值以及变电站高压侧的测量信息综合处理得到的。通过在用户侧

增加测量节点，将获得更加准确的负载和网损信息，从而避免电力设备过负载和电能质量恶化。通过将大量测量数据进行整合，可实现未知状态的预估和测量数

据准确性的校核。

（3）电能质量和供电可靠性监控

采用智能电表能实时监测电能质量和供电状况，从而及时、准确地响应用户投诉，并提前采取措施预防电能质量问题的发生。传统的电能质量分析方式在实

时性和有效性上都存在差距。

（4）负荷分析、建模和预测

智能电表采集的水、气、热能耗数据可以用来进行负荷分析和预测。通过将上述信息与负荷特性、时间变化等进行综合分析，可估算和预测出总的能耗和峰

值需求。这些信息将为用户、能源零售商和配网调度人员提供便利，促进合理用电、节能降耗以及优化电网规划和调度等。

（5）电力需求侧响应

需求侧响应意味着通过电价来控制用户的负荷及分布式发电，它包括价格控制和负荷直接控制。价格控制大体上包括分时电价、实时电价和紧急峰值电价，

来分别满足常规用电、短期用电和高峰时期用电的需求；直接负荷控制则通常由网络调度员根据网络状况通过远程命令来实现负载的接人和断开。

（6）能效监控和管理

通过将智能电表提供的能耗信息反馈给用户，能促使用户减少能源消耗或者转换能源利用方式。对于装有分布式发电设备的家庭，还能为用户提供合理的

发电和用电方案，实现用户利益的最大化。

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中图分类号：TM76 文献标识码:A

目前，由于受低碳经济、可持续发展以及绿色节能等的影响，那么就需要对电网的效率进行提高，而且还要对环境进行适应，把电能的质量以及供电的可靠性能够在一定程度上进行提高，对电力用户的服务进行完善，能够对电力的市场需求以及开放的能源进行适应，同时对电网以后的发展要求更上一层。因此也就出现了智能电网这个话题，而且成为了电力行业探讨以及研究的一个热点。

1智能电网的概述

所谓的智能电网，其实就是电网能够实现智能化，它主要就是在集成的以及高速双向的通信网络这个基础上进行建立的，然后再经过比较先进的传感、控制方法、测量技术、设备技术以及决策等来对系统的技术应用进行支持的，从而能够把电网的经济、可靠、高效、安全、使用安全以及环境友好等这样的目标给实现出来。它的特征主要就是有自愈、抵御攻击、提供优质的电能、激励用户、可以接入不同形式的发电、对资产进行优化与高效的运行。

其实因为各个国家的经济发展水平不同以及电网的建设水平也不同，所以说智能电网的关注点以及建设的动机也就存在着一定的差异了。虽然各个国家对智能电网的建设动机以及关注点是不相同的，但是智能电网所要实现的目标都是一样的，即电网的运行能够经济、可靠、高效、安全、使用安全以及环境友好等。其实用户跟电网间的一个互动就是智能电网的一个基本特征。而智能电网之间的互动性主要就是靠智能电表来实现的，同时在建设智能电网的时候有着无可替代的地位。

2智能电表的特点和其功能

智能电表主要就是以电子式电表为发展基础的。然后再对数字技术的不断扩展，电子式电表也就有了预付费以及分时计费这些功能了。智能电表的核心就是一个智能芯片，集成了读表器，该读表器有着双向信息的交流功能，还有一个数据库以及操作管理系统，构建通信技术以及计算机技术等多系统进行交流的平台，同时能把自动计费、电功率的计时计量以及即时的双向通信与优化用电这些功能能够实现出来。智能电表还支持浮动电价，智能电表是一个能够编程的电表，其电能计量的准确度是能够满足的，而且能够有更多的数据被测量以及被存储，使其功能能够更加的强大。智能电表还具有双向通信的功能，因为其内部有通信的模块，有着双向通信的功能，利用双向的数据中心以及通信网络实现信息的交流。智能电表还可以对智能的家电进行控制，因为智能电表有着与智能家电进行通信控制的功能，主要是由智能电表对家电进行起停的控制，减少用电的高峰，对用电的低谷进行提高，从而能够节约用电费，对电网的削峰填谷起到一定的作用。另外，智能电表还有着双向计量的功能。

3在智能电网里面关于智能电表的应用

（一）对新能源的用电秩序进行优化

3.1运用智能电表能够让人们比较快的就利用到太阳能以及风电等这些新的能源。利用智能电表进行实时的数据采集以及量测，这样预测到的负荷能够比较的准确，而且对新能源的调度能够进行指导和优化。由美国所开发出来的一个配电管理系统的平台，主要就是把智能电表当作门户站，而且是集分布式的发电优化、需求反应以及住宅节能的自动化等这些功能，让主电网里面的新能源系统和配电系统能够实现它们之间的协调及控制。

2.1对分布式的能源配置进行优化

当分布式的能源跟配电电网进行并网运行的时候，它们还是会出现许多问题的。供电企业主要就是对配电系统利用智能电表进行实时的监控、调节以及控制，把分布式电源的一个基本特性以及在跟电网进行运行的时候所出现的相互之间的影响给掌握好了，从而能够把电能给终端的用户输送过去，而且所采用的输配电的方式是最安全的，同时也是非常经济的。这样既能够把电网运营的可靠性进行提高了，而且也把能源的利用率在一定程度上进行了提高。

3.1把预测负荷的准确度进行提高

智能电表的广泛应用及推广，一些大用户能够把近期的一个用电计划利用智能电表上传给供电公司，有的用户是那种分布式的电源，这些用户也可以把自己的用电计划以及发电的数据利用智能电表上传给供电公司。然后供电公司再把用户所上传的计划用电的时间、顺序以及容量当作是预测负荷的一个比较准确的信息，同时还对负荷预测的系统进行自动的干预。这样既能够把负荷预测的一个准确度进行提高，而且还能够在一定程度上把电网的备用容量进行减少，从而能够把电网的经济效益给提高起来。

4.1对故障的分析提供一些有用的依据

一般供电公司对用户的用电情况都是利用智能电表来进行实时监测的，这样能够对异常的状态实行其在线的分析，自动的控制以及动态的跟踪等，从而可以对供电的可靠性进行提高。如果发生了故障的话，可以利用智能电表对其用电记录的异常进行查询，提供一些非常可靠的数据给故障分析。

5.1智能化的一个需求侧管理

一般智能电表基本上都是要采集很多电网的实时运行数据，同时对用电设备的情况、对能源的消耗进行智能化的控制和监测，这样对用户的负荷情况就能够比较详细的进行掌握了，然后再自动的编制用电的方案以及对其进行优化，接着自动的进行实施，对过程进行跟踪，最后自动的去监测以及对效果进行评估，从而能够实现需求侧的智能化的管理目标。

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中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0095-02

由于我国是发展中国家，将不断地开发消耗能源和资源，为了实现我国资源节约型社会的建设目标，节约资源是我国可持续发展的重要之路。从2012年开始，开始在全国范围内推广阶梯电价和分时供应这一举措，为保护能源及合理的电力消耗等作用带来的划时代意义，同时是促进节能环保的一个重要的手段。目前，我国的智能电网建设飞速发展，同时引起智能电表越来越受到人们的关注，智能电表具有功能非常现代化，具有远程抄表、远程控制等功能，进一步提高了用电管理和服务水平，在其强大的功能上传统的电能表是无法比拟的。因此，对智能电网应用智能电表的作用分析以及前景的展望是十分重

要的。

1 智能电网中的智能电表简述

行业专家和学者提出了智能电表的概念即互联网技术和集成电路和其他电子设备组成的计量应用。在现时期，我国对智能电表的理解仍然没有达到与国际其他国家统一，各个国家基本都是根据智能电表具体特点而定义的，我国的智能电表的定义基本是：一种以微处理器为核心，具有存储测量信息功能，并且能够实时分析并且处理仪器的测量结果。国家电网对智能电表的概念做了如下总结：即从数据测量开始，数据经过处理，电子通信和其他结构单元，具有计量电能、数据信息处理、自动化的实时控制功能，并且具有信息交换功能，可以看出，我国对智能电表的定义充分地概括了其强大的功能及性能。目前，我国由于智能电表的发展应用和持续完善，它的功能比仅仅是单一的能量测量作用要大得多，结合目前国外和国内对智能电表的概述，现在，对智能电表进行更加全面系统的论述为：智能电表主要是为了适应智能电网发展需求，利用微处理、互联网、电子通信等核心技术，通过数据检测、处理和通信单元结构与电力数据测量，实现双向电能计量，实时电能质量监测，多种计算费率时段以及远程控制等综合功能的智能型仪器仪表。

2 智能电表在电网中的作用分析

2.1 费用核算

由于智能电表可以实时和准确地进行计费信息处理，使能源成本的复杂过程更加简单化，从而简化了平常的会计处理过程。以此同时，电力市场在当前的经济系统的背景下，工作人员通过智能电表的及时使用，快速地转换能源，以后有很大的可能实现自动化的切换。同时，用户可以利用智能电表的进行能耗数据和相关的计费信息分析，以更好地去节约能源，所以智能电表发挥作用是将工作流程简单化，从而进一步促进电力公司与用户的和谐

关系。

2.2 配电网络实时状态估测

由于受很多因素的影响使各个分销网络数据信息测试不够准确，追究其根本原因是信息网络模型建设，变电站的高压侧载荷估算值等综合处理后的影响。使用户端处增加测量点，可以减少负载数据损失和网络信息更加及时，将准确和有效的方式进行计算传递，避免了超负荷的电力设备运行和降低电力质量的情况发生。以此同时，将这些数据进行整理，可以实现为止数据的估计测量，将对已得到数据的准确性进行监测。

2.3 电力需求侧相应

电力需求相应主要包括以下两个方面：价格调控和载荷控制，其实本质是对用户用电负荷能力进行有效控制，以便更好地分布电力资源的目的。价格控制具体包含以下内容：限时定价、峰值电价和分时电价，这样的方法将满足不同人群和不同电力用户的需求，短期消费需求高峰负荷控制是由网络调度人员负责，根据实际网络运行情况，通过远程命令来访问或断开过载大，最终达到控制电力不超负荷工作。

2.4 管理作用

能源利用效率的监管和控制。智能电表可以为使用电能的用户提供有关信息，帮助广大用户可以有效地降低能源消耗，使剩余能源应用到需要的地方。通过使用分布式发电设备的用户，可以提出有效、合理的发电和用电建议，以更好地帮助用户取得最大的利益。

用户能源管理。随着智能电表不断提供的信息数据，在能源管理系统上创建用户服务功能的板块，针对不同类型的用户提供不同的能源服务，达到最低消耗的能源控制目标，这样一来会最大限度地减少能源损失，达到节约能源的作用。

智能电表的管理维护。这些措施主要包括以下内容：实施电表资产管理，定期反馈电表使用情况，电表数据库的升级，安装电表和使用管理制度，确保智能电表的信息和用户信息正确地保存在指定的位置，并积极宣传推广。

2.5 远程监控及非法用电检测

通过智能电表的功能不仅可以实现远程服务和随时断开过载，而且还对部分电力用户进行强制监督，电力公司通过使用控制开关按钮，远程控制一个特定的过载，智能电表能随时检测打开电表箱，使电表的软件更新升级，如果出现私自改线等现象，可以及时发现该情况，通过获取大量的仪表数据进行比较分析，是能够准确地检测私自篡改线路的情况，此功能为各个用电用户和电力公司挽回了大量的经济损失。

3 智能电网中智能电表的应用前景展望

我国在快速发展的时期就已经在应用智能电表了，而且智能电表的应用规模也比较大。我国电力公司对于智能电表的投入力度也是比较大的，最开始智能电表的投资就达到了十亿人民币之多，这还仅仅只是开发和研究的第一阶段。随着我国对于智能电表的广泛应用，我国也制定了智能电表相关的法律和法规，我国电力公司已经预测了在2015年左右，我国将会基本完成全面的智能电力管理模式。虽然目前来看，智能电表的各方面功能已经成熟，但长远的眼光来看，改进的空间依然很大，具体包括以下两个方面：

3.1 接口一体化

在未来的一段时间内，电能表的测试工作是一个非常复杂和耗时的工作，需要很大的人力和物力资源来协调工作，广泛地推广应用智能电表势在必行，必要对目前的安装检测模式进行变革，最终实现智能化和自动化的监管。由于智能电表各种接口连接薄弱，在实际的检测过程中是频繁快速地切换工作，大大增加了测试的时间，而且占用太多的资源和管理成本，从而影响运营效率，导致过多的接口设置复杂，不能确保电气设备的安全性和稳定性。因此，要加强智能电表接口一体是非常重要和有发展空间的，这也将成为后期发展研究和开发的一个重要课题。

3.2 功能设置模块化

为了适应我国未来大规模的智能电网建设，满足电力用户不断增长的要求，智能电表必须支持更新和写入的功能和服务功能需求，模块化的功能是目前最基本要素，不断地对智能电表功能进行优化设置。在使用过程中，依照智能电网中智能电表的功能和需要解决问题方案进行远程设置，使实际操作过程和修改所有功能作为一个独立的程序，实现彼此独立地避免彼此之间的干扰，这是确保智能电表运行的安全性和可靠性保障环节，从而不断地增加智能电表，这样即使电网规模的扩大了，用户也并不需要更换智能电表。

参考文献

[1] 于中美，王栋.试论智能电表在智能电网中的应用与发展趋势[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2011，（28）.

[2] 赵靖，潘俊民.基于STM32的具有谐波分析功能的智能电表设计[A].上海市电机工程学会、上海市电工技术学会第十一届学术年会论文集[C].2011，（11）.

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随着我国社会进步以及经济发展，同时伴随着资源压力逐渐增加，我国居民以及企业生产等都给用电安全和可靠提出了更高的要求。这就要求我国建设更为安全、可靠和更具环保性的电力系统。智能电网这种起步于美国逐步开始在全球得以重视的新型电网系统也开始登陆我国，我国于2007年开始启动对于智能电网的研究。

在智能电网中，对数据的采集以及保护等都需要建立完善的、高速的、双向的通信系统。所以说智能电网的基础之一就是集成通信，也是逐步实现智能电网建设的第一步。本文就分析现代通信技术在智能电网中的应用前景。有线通信技术在智能电网中的应用

在我国电力通信专用的网络中有线通信可以分为电力线载波通信plc以及光纤通信两种。第一种电力系统中较为传统的一种通信方式，其以输电线路为传输通道，其优点就是投资较少并且有较高的可靠性并且见效较快，这是之前电力系统通信的主要方式之一。但是其也有较为明显的缺陷，就是受到了电力线强磁场的干扰所以其杂音电平较高。并且传输性能会受到电力线结构的强烈影响，并且线路故障会导致电线损耗增加。所以这种通信方式已经逐步被淘汰，被其他通信方式所取代。

第二种光纤通信，其优点就是传输频带宽并且通信容量较大，并且在传输中的损耗较低。这是因为光纤其原材料是石英，这就可以节省许多金属材料，也更加利于资源利用。除此之外其还具有绝缘性较高以及抗电磁干扰型的能力较高、抗辐射性较强等优势。这种通信方式目前在智能电网中使用较为普遍。无线通信技术在智能电网中的应用

目前在智能电网中应用到的现代通信无线技术有卫星通信以及短波通信以及无线局域网wlan等。

第一种卫星通信就是利用地球上的通信站之间来利用卫星作为中继通信。卫星通信系统的组成部分包括了卫星以及地球站两个部分。其特点就是通信范围非常大，在卫星发射电波可以覆盖到的范围之内都可以进行通信。其次就是卫星通信还可以不受到任何灾害环境的影响，同时还可以在多处接收，可以更为方便的实现多址通信。从这几点优势可以看出卫星通信更加适合远距离的通信，而对于市内的电力通信来说目前还不适用。

微波通信技术就是以波长在0.1-1000mm之间电磁波的通信方式，这种通信方式的优势就是可以不适用固体介质，只需要两个点之间不存在障碍物就可以进行微波的传送。同时，微波通信的好处还在于其抗灾性较好，但是因为微波是经过空中传送的所以很容易受到干扰。因为在同一个方向上，不可以使用多个同频率来传送微波所以微波通信必须要在有关部门管理下进行建设使用。

超短波通信技术就是使用1-10m之间的波长进行电磁波的传送，跟微波通信较为类似。其提出的要求就是在波束方向上不可以有高楼阻挡，所以在城市中无法使超短波通信技术，一般都是在郊野地区作为远距离通信的辅助载体进行使用。

短波通信，就是波长在10-50m之间，发射出的电波需要经过电离层反射才可以达到另一个终端设备，因为其通信距离较远所以是远程通信的主要技术手段。但是因为电离层的高度以及密度等会受到昼夜、日期以及气候影响所以其稳定性较差，噪声比较大。但是短波通信是远程通信手段中唯——个不会受到网络枢纽以及有缘中继体影响的。但是其抗毁能力以及自主通信能力都是比其他通信方式更有优势的，但是在城市电网中不适用，可以作为辅助手段在其他地区加以使用。

自由空间光通信技术，就是以激光光波为载波，利用大气为传输介质。两台激光通信组成了一个大气传输激光通信系统，其作用就是可以向对方发射出被调制的激光脉冲光信号来实现双工通信。微波通信和空间光通信是一种互相补充的关系，但是因为其受到天气因素影响较多所以稳定性较差。

无限局域网无法完全取代有线局域网络，但是可以弥补目前有线网络的不足来达到眼神网络系统的目的。通常来说无线网络可以覆盖到的范围都会视环境是否开放而定。通常无线局域网都会作为一个接入部分连接到传输网络中。

最后就是3g无线通信技术，目前我国已经正式进入到3g时代，利用现在以及将来的3g商业运营商提供的蜂窝数据可以提供高性价比的服务，但是这种技术还处于起步阶段，但是相信在政府的大力支持下一定会有巨大发展潜力。智能电网中现代通信技术应用问题

目前我国智能电网中应用现代通信技术的前景是非常广阔的，但是还是存在很多问题需要我们去解决。

首先就是我国通信技术建设需要考虑到之后资源数量以及数据量的增加。随着接入站点的不断增加以及采集数据量的大量汇聚对于传输带宽以及传输的可靠性等都提出了更高的要求。所以说在进行通信平台建设的初期就需要考虑到这些因素，这样才可以为之后网络扩展以及维护工作。

其次就是对通信基础平台的建设不是独立的，而是需要考虑到智能电网公司全面业务需求，所以说数字化的通信平台建设应该全面考虑到技术、管理以及安全等各种因素，还需要考虑到技术进步以及投资效益来选择最为适合的方向。

第三就是如果要形成一个集成的通信系统仅仅有载体是不够的，还需要发展以及实施被供应商和其他主体所广泛使用和接受的通信标准。目前我国在配电自动化等领域都已经建立了统一的通信标准，但是标准化工作还需要继续进行。结语：通信技术作为实现智能电网建设的一个基础随着我国智能电网的大规模建设必然成为一种趋势，拥有巨大的发展空间。但是仍然存在很多问题急需解决来让现代通信技术更好的服务于智能电网。不论是有线通信技术还是无线通信技术，都各有优势，也都各自存在缺陷，至于如何选择具体技术则需要考虑技术安全性以及实用性。在这个发展过程中通信技术还存在很多发展空间需要我国通信技术部门对此多做研究。

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中图分类号：TM32 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0170-02

由于智能电网在电力技术及电力系统规划中的应用日趋广泛，这就对智能电网的安全稳定性具有较高要求，突出了智能电网的特殊性及重要性，保证用户使用电能的安全稳定，优质可靠，还要坚持环境可持续发展战略，又能更好的服务与人们的生产生活中，推动人类的进步，除科研人员不断的研究和发掘其潜在价值外，还需要政府政策的有利支持。在国内外的学术和电力技术研究上，智能电网已经成为了重点讨论对象，作为提升电力系统智能化水平的手段，除了能够提高电力系统规划利用率，更能为传统电网的变革和突破起到重要的作用。笔者将在本文中对智能电网在电力技术及电力系统规划中的现状和问题及其发展前景进行深入研究。

1 智能电网的意义

智能电网是在科技文明不断进步的推动作用下，产生的高效率电网系统。智能电网在电力系统中的应用大大提高了电能产量，帮助电力企业解决实际困难。智能电网对电力技术的提高起到了重要作用，智能系统通过计算机控制将电能生产、系统运行与维护控制合并在一个平台上进行管理，减少了许多管理步骤，节省人员管理成本，保证电力系统在一个高效稳定的环境下发展。

利用智能电网的技术手段，可以将电力技术水平提高到一个新的台阶，对电力系统中存在的问题加以补充，对电力系统中出现的故障及时解决，提高能源利用率[1]。使我国电力系统发展与国际电力系统发展接轨。

陈旧的电力程序作为综合性较强、较为复杂的电力系统代表，一直以来沿袭着统一分配的建筑规划和使用分配形式，对涉及到电线、设施、用户统一的管理方式确保电力程序的高质稳定。

2 智能电网的核心技术

2.1 发电储能技术

发电储能技术是智能电网核心技术中的一种，发电和储能是智能电网中不可分割的两个部分，是保证电能输出和输入的关键环节，作好发电储能技术的研究工作，是保证电能正常运转的前提条件[2]。智能电网能够将发电技术和储能技术完美的结合起来，保证发电过程中电能的高质稳定是智能电网介入后不可替代的结果，将生产出的电能有效的分配到千家万户是智能电网的又一个使命。电力系统使用智能电网进行管理后，结合风储能、电磁储能、超导储能等技术手段，更加保障了能输出的稳定。

2.2 稳定的输配电技术

智能电网是较为灵活的网络控制系统路径，且在合理的监督管理和准入协议下，使得电能可以在为输配电系统提供服务。智能电网相当于“综合管理体系”，其普及应用将对提高电能的使用和控制起到积极的作用。使用智能电网可以减少污染，对整个电力系统的运行起着关键性作用[3]。有效管理输配电间能源双向路径流动，确保自我检测、自我诊断、自我保护、自我修复的配套识别系统参与电网管理。控制能源与原有电压相互融合后，由智能电网统一稳定调控融合后接入的电压安全稳定。

2.3 先进的智能调度技术和电子技术的使用

智能电网是一个综合复杂的系统工程，不同的电力调度技术可以在不同的电力需求上发挥各自的优势，将不同的储能介质结合起来，扬长避短，发挥各自的作用，实现混合储备能源的有机结合，并提供最大的能效利用率。通过数据电子技术的调控，实现能源的合理化分配，达到智能电网体系自行治理，自行调控，节约能源的优质高效供电技术。

3 智能电网在电力技术及电力系统中的应用

3.1 自动检查

智能电网的普及与应用在当下的电力系统中的发展趋势逐渐呈现，供电稳定的前提需要电力技术及电力系统作为支持，是电力企业不断追求的工作重点和目标。自动检查是通过互联网信息平台技术进行数据分析与筛选来完成的，人们通过互联网信息通道，结合实时监测数据对电力系统进行控制和自动检查，对电力系统中各个环节存在的问题和隐患做出及时应对和反馈，并将这些情况反馈给计算机终端。供电公司只需保证智能系统的稳定性，将自动检查隐患能力大大提高。

3.2 自动寻找

智能电网利用互联网技术对电力系统实施远程监测，对电力系统中各个环节存在的问题和隐患做出及时应对和反馈，包括对供电线路故障的排查，并将这些情况反馈给计算机终端。在自动寻找的同时，对整个电力系统进行有效监控。为电力系统运营过程中的困难排查提供了技术支持，大大提高了智能电网在电力系统中第一时间解决问题的能力。

3.3 自动求解

智能电网能够对较为复杂的问题进行自动分析，并在第一时间自动选择最优方案传输到计算机，通过网络衔接实现对电力系统管理的调控。实现智能化调度，提高了天电力系统自动化管理程度。运用特殊设备作为承接平台，最终对整个电力系统运营情况同步监测[1]。利用智能电网对电力系统实施监测和管理，不仅可以提高电力系统运营管理质量，还可以节省人力成本，方便管理。

3.4 柔流输电技术

利用智能电网及相应设备的配合使用，通过双向路径控制、电力能源调整、持续供电等多样柔性组网技术，为电网提供较为灵活的交流、直流、交直流混合能源。保证用户使用电能使用的安全稳定，优质可靠，更好的服务于人们的生产生活中去，推动人类的进步[4]。

采用柔流输电就是修改电网输电数据，保证输送电压的稳定；在智能电网质量优化方面，根据不同用户的用电需要，在智能电网启用过程中将电能分为不同的类别，并根据相应类别的特点进行不同的管理模式，使之提供的电源高质稳定，满足不同生产生活需要，做到能源使用最大化。

3.5 高压直流输电技术

在智能电网管理中，通过高压直流输电技术可以提高电能转换效果，例如在电网输电部分，由于电网运作程序较为复杂，想要实现高质稳定输送电能，利用高压直流输电技术保持电压稳定，防止电网因受到干扰被破坏；在电网电源部分，无论直流电流还是交流电流，在变电时，要利用高频变电设备控制电流的使用，经过电网电源的这一处理后，再重新分配到需要的用户中；在电网发电部分，除传统的发电方式外，可利用先进的设备对电网发电的方式进行改变，从而有效提高了电能产量，且完成了电流间的相互转换，降低电能在转换过程中的能量消耗，减少了因此给设备带来的损失，提高电网发电的工作效率和工作质量。

4 结语

目前我国电力系统管理工作效率难以提升，质量、安全问题时有发生以及成本难以控制等问题，而为了解决这一问题，需要引进智能电网管理模式。利用智能电网保证电力系统安全稳定运行是电力行业必须面对的课题。智能电网已经成为了重点讨论对象，作为提升电力系统智能化水平的手段，除了能够提高电力系统规划利用率，更能为传统电网的变革和突破起到重要的作用。最终促使智能电网管理逐渐趋向于科学化和标准化。

参考文献

[1]钟兆欣.智能电网在电力技术及电力系统规划中的应用探究[J].黑龙江科技信息，2016，05（31）：87.

篇（6）

很早之前我国就多次出现电力紧张的问题,国家也加快了电力建设的速度。但是由于由于各种新能源的融入,现在的电网变得越来越复杂,为了提高电网的高效、可靠的运行和控制,电网引入了不同级别的智能手段,在电网安装大量的传感器和执行元件以采集电网安全稳定运行与控制所需的智能信息。从此我国智能电网的产生。

1我国智能电网的现状

目前,我国输电线路骨干网架是由220kV、330kV、500kV交流输电线路与数条500kV直流输电线路组成的。在全国范围形成5个区域电网和南方电网。其中,华东、华北、华中、东北4个区域电网和南方电网的主网架是500kV直流输电线路,西北电网以330kV网架为基础,在2005年9月26日成功的建成了第一条750kV的官亭-兰州东输变电示范工程并投入运行。与此同时,北、中、南三大电网之间

可以局部地区相互连接。但是,由于我国地域纵深较大,各地区发达程度不一,市场经济体制不完善,地方保护主义,相关管理机制不合理,用电价格过高或过低等原因的制约,都会波及以上联网的发挥。

2国外智能电网的发展状况

2.1美国

2006年,美国IBM公司以及全球电力专业研究机构、电力企业合作提出了“智能电网”解决方案。2008年4月,美国科罗拉多州波尔得市成为全美第一个建成智能电网的城市。2009年1月,美国政府了《经济复兴计划进度报告》,指出将陆续铺设或更新约4800km输电线路,并将为4万多个美国家庭更换智能电表。坐落在科罗拉多州首府丹佛西北40km的小城波尔得(Boulder),已经成为美国第一个智能电网城市。

2.2日本

日本结合自身国情,由美国开发的智能电网解决方案,并主要围绕大范围利用太阳能等新能源,保证电网工作稳定,形成智能电网。日本政府与其电力公司合作,着手在孤岛试验构建大范围的智能电网,主要验证在电网中大范围使用太阳能提供电力的条件下,怎样统一控制剩余电力以及频率波动、蓄电池等问题,其中,比较受关注的是关于可再生能源与电力系统相怎样融合的“智能电网项目”。

2.3欧洲

欧洲的可再生能源有限,这要求建立跨区的能源交易和输送体系来解决其战略生存。目前,英、法、意等国均在快速促进智能电网的使用和革新,欧盟有关圆桌会议还进一步明确将依靠智能电网技术把北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能并入欧洲电网,来完成可再生能源大范围集成的跨越式发展。

3我国智能电网建设的基本原则

根据我国经济社会发展对以后电网的需求,中国智能电网必须包括相面五个方面的基本内涵:坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动。

坚强可靠的实体电网系统是我国坚强智能电网构建的物理基础,是完成国家宏观能源战略、实现优化配置大范围资源、确保国家能源安全的基石,并且也是防止多重故障、外力破坏、信息攻击、防灾抗灾的基础。

经济高效是对中国坚强智能电网发展的基本要求。清洁环保是经济社会对中国坚强智能电网的基本诉求。

透明开放是中国坚强智能电网的发展理念。这种理念即智能电网可以为市场化电力的搭建提供透明、开放的操作空间,以公开、透明的市场原则来为电源与用户实施管理、提供服务。同时,还能够满足用户多元化、个性化的需求,充分利用电网资源,以开放的形态为社会提供其他附加增值服务,并充分利用社会公共资源提升综合资源利用率,从而大大提高电力行业和其它产业的核心竞争力。

友好互动是中国坚强智能电网的主要运行特征。

4目前我国智能电网的建设情况

2007年10月,华东电网有限公司正式进行智能电网可行性研究项目,在紧密跟踪国外先进电力企业及研究机构智能电网的研究成果,同时考虑华东电网的目前的条件以及将来发展的要求之下,提出了三个阶段的发展目标和行动计划。在2008年底,华北电网有限公司、山东电力集团公司、辽宁省电力公司、中国电力科学研究院等电力企业和研究机构也开始相继进行智能电网的研究工作。

篇（7）

中图分类号：TM727

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）20-0019-03

1　智能电网下电能计量变革趋势

电能计量是国家电力能源领域的一项重要技术和基础管理，随着我国经济发展，电能计量工作在我国电力管理及电网完善过程中的重要性也越来越突出。它不仅是电力行业正式运行的先行官，而且是电力行业及与电力相关的民生建设项目正式运转的技术基础。

然而随着经济与社会的发展，电力行业的工作方式以及人民的生活方式都已经发生了深刻的变化，这些变化与发展对电能计量提出了新的要求。需量电价和分时电价的实施，电能质量监控和无功计量的应用，预付费、网上处理电费、接电和断电等电子商务模式在电力生活中的发展，使得传统感应式电能表和管理模式难以满足要求，一个高度智能化、信息化的智能电网的构建已成为电力改革的当务之急。而智能电能计量系统作为智能电网构建的重要组成部分，也将成为电能计量未来发展和改革的趋势。

在智能电网建设的大背景下，电能计量技术进步和设备更新的步伐也将会大大加快，一批采用智能技术的电能计量产品将会产生，旧有的电能计量装置和检定设备将逐渐被淘汰。长期以来存在的技术问题和产品缺陷会因此得到解决，电能计量的准确性、可靠性以及检定技术水平将会大幅提高。此外，电能计量室内检定、现场检验、量值传递、实验室管理、资产物流及计量器具管理的全过程也将实现电子化、智能化，形成智能检定系统和智能管理系统，从而从根本上杜绝了由于人工管理和手工操作可能产生的偏

差和漏洞，提高工作质量和工作效率。

2　智能电能计量系统的特点及带来的影响

2.1　智能电网下电能计量系统的结构和功能特点

电能计量智能化的核心思想，就是基于电子信息技术、网络通信技术和现代管理思想，构建起一套以数字信号传输、高度信息化、操控智能化为特点的智能化系统，实现从数据采集到数据分析存储，再到信息反馈的全过程数字化和自动化。该系统将主要由智能电能表、智能互感器、高速通信网络、信息分析处理中心以及相应的智能检定、管理系统组成。智能电能表、互感器用以采集数字化计量信息，并将这些信息通过高速通信网络上传至信息分析处理中心，信息分析中心对接收的数据进行分析整理，再将之传送给供电公司相关管理部门和用电客户，并自动生成电量电费清单、故障处理指令以及各种统计分析报告。

智能电能计量系统实现了从数据采集到数据分析存储，再到信息反馈的全过程的数字化和自动化，也就为实现智能电网的信息化和智能化提供强有力的数据和智能支撑。它通过安全智能的信息采集和测量技术，为智能电网提供准确实时、翔实可靠的数字化测量数据信息，同时可通过高度信息化的智能电能计量系统，搭建起一个连接用电客户与供电公司交流的平台，并从遍布整个电网系统的各个计量节点处获取计量信息，有助于管理电网中数量众多的发电厂、变电站、输电线路和配变台区，并及时有效地发现和解决电力使用过程中的问题，提升供电公司的服务质量，实现电网安全、高质量地运行。

2.2　智能电网下电能计量系统带来的影响

智能电能计量系统实现了全封闭自动化的室内检定，将电能表的现场检验实现远程化、自动化控制实验室环境，并且使得资产管理、物资配送和标准设备的管理更加规范和精细。这些作用从根本上改变了人工管理和操作存在的弊病，将可能出现的质量漏洞控制在最小的范围内，有效地提高了工作效率和质量。

智能电网的不断升级及新技术的诞生，加快了电能计量系统的技术改进和装备更新。电能计量系统的不断发展变革，使一批新颖的计量产品应运而生，老旧的电能计量设备不断被淘汰，一些长期存在的技术问题和缺陷在升级过程中得到完善解决，最终会使计量的准确性、可靠性以及检定技术水平得到提高。电能计量的智能化实现远程自动抄表和设备实时监测，从根本上解决了传统人工抄表模式的问题，使电能计量设备得到全方位改善。

3　智能电能计量发展变革存在的问题及改进

3.1　智能电能计量系统变革存在的问题

（1）电能计量智能化技术不成熟，缺少使用和维护的经验。由于操作人员对于电能计量的使用缺少必要的培训，对于技术的生疏经常会导致电能计量的失准，这其中测量准确度的温度漂移和在长期运行过程中可靠性比较差的问题，仍需要进一步改进和完善。计量人员的技能素养和管理能力必须得到相应的提高，及时进行操作人员培训不可或缺，计量人员要能够轻松胜任智能电能计量系统的操作和维护。

（2）新型智能计量设备使用全新的检定技术方法和新的改进标准，相应的全套改进案也要同步进行，智能化电能计量设备的制造标准和功能等都力求设备的完善和统一。此外，如何处理由于智能电网的建设大批更换下来的老旧计量设备，避免资源浪费，也是必须要重视的问题。

3.2　智能电能计量系统变革的改进

（1）关口计量的改进。关口计量要实现设备的生命周期全管理，并及时传递和反馈监督信息。这一改进有利于实现动态监督管理，从而促进关口计量监督的规范化和系统化。子系统实现关口计量设备的流程化、网络化和信息化，其主要有流程管理、运行监督、库存处理、查询统计等功能。

（2）不断完善标准装备器。电能计量装备器是指包括电能表、TA、TV及计量箱等在内的电能计量设备。其审批和考核都要一定的流程，要实现电能计量装备资产的动态管理，也就是对各种计量器具装备进行专业的台账管理，装备的编写、修改、查询、删除都要有具体功能体现。

（3）质量监管。首先，现场检校。现场检校包括电能表和互感器的现场检校。在实际工作中，对于高中电能计量设备的检校相当重要，这样有利于提高电能计量的质量。其次，将信息管理实现标准化。标准设备资产管理用于登记所属设备的资产，包括各种参数和技术数据及标准化设备的历史记录等。最后，监管统计报表。这项监管工作主要是针对电能计量装备的统计数据、标准清单、流转登记表、分类账目等进行的全局管理。当然，这其中还包括很多年度、季度清单，工作流程计划表等，从而进一步实现信息管理。

（4）注重计量人员培养。培养计量人员是不可或缺的，这就要求对计量人员的培训、考试以及成绩等进行统计和比对，将计量人员的考核结果与年终评比结合起来，以对计量人员做出综合评估。利用电能计量系统，可以轻松地实现对计量人员的统计，计量人员的各类信息都可以在信息管理中体现出来，这在监督的过程中也有利于对人员的培养。

4　结语

电能计量技术的变革不断深入，进一步奠定了电能计量在计量工作中的重要地位。不断深化的电能计量技术将推动电能计量手段和管理模式更新换代，进一步对计量统计工作作出贡献，提高经济工作的质量和效率。智能电能计量系统的改进建设，有利于提升操作和管理水平，提高计量统计的准确性和可靠性，这项变革是电能计量领域的机遇和挑战。只有做好充分准备，才能以全新姿态迎接电能计量智能化时代的来临。

参考文献

[1]　陆祖良．电能表计量现状和问题讨论[J]．中国计量，2009，（1）．

篇（8）

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0095-01

随着世界能源危机的加剧，发展新型的智能电网已经成为世界各国关注的热点问题。2009年，我国提出建设“坚强智能电网”的战略规划，加强建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的信息化、自动化、互动化的一流电网，也给继电保护技术的发展提出了新的机遇和挑战。

1 智能电网主要特征及其技术支撑体系

智能电网（Smart Grid）与传统电网相比，更加灵活、自愈、清洁，它是高度自动化、信息化、电力潮流和信息量双向流动的电能供应系统。

1.1 智能电网的主要特征

与目前电网的功能相比较，智能电网具有以下特征：

①对外界干扰的快速自愈能力。传统电网在面对突发事件、自然灾害、恐怖袭击时相对脆弱，如2003年的美加大停电，由于网架结构、电网设备和调度、保护控制等方面的原因，从美国克利夫兰开始迅速蔓延为北美历史上最大范围的停电，造成了巨大的经济损失。智能电网具有快速自愈能力，传感器和智能设备可以自动预警，并具有持续监测和自我测试能力。

②较强的预测和抗干扰能力。传统电网在面对干扰时，可以动作于保护跳闸，智能电网则可以独立的识别系统干扰并进行检测分析，可以对干扰实现预测，并进行主动的预防性控制。

③电网能源结构更加优化。传统电网中，以一次不可再生能源为主，含有少量的分布式能源和储能形式，智能电网可以兼容所有的发电和储能形式，支持分布式电源的即插即用，大量清洁能源，包括风电、光伏、潮汐等将接入电网运行。

④透明而灵活的分时电价。传统电网中，电价相对不透明，不可以实现实时定价，用户不能积极参与电网的优化和运行，智能电网由于能够采集充分的电价信息，可以实现分时电价，方案相对灵活。

1.2 智能电网的技术体系

结合上文所述，可以将智能电网的支撑技术总结为六大系统：灵活的网络拓扑系统；高度集成的通信系统；发达的传感和测量系统；新型继电保护系统；快速故障诊断和排除系统；实时运行决策系统。

作为智能电网支撑技术的六大系统之一，继电保护技术领域因智能电网的发展而发生了深刻变革。特高压交直流输电、可再生能源并网、灵活多变的电网运行方式变化、大量电力电子元件应用等新的发展形势，催生了智能电网背景下的继电保护新技术发展。

2 智能电网背景下的继电保护新技术

2.1 适应超高压交直流混联

我国已经成为世界上交直流运行电压等级最高的国家，根据规划，2015年，“三华”同步电网将建设成为“三纵”、“三横”的网架结构，超高压交直流混联对继电保护提出了更高要求。

首先，随着电压等级的升高，在发生故障时，电网的非周期分量衰减逐渐变慢，暂态特性更加复杂，并带来巨大的谐波分量，给保护的互感器传变特性提出更高要求。应用于特高压的互感器要求具有更强的性能，并针对电网特性进行更好的滤波和直流分量处理。

其次，电网暂态特性日益复杂，给继电保护内部使用谐波判据的难度变大，例如，对变压器保护来说，传统的二次谐波制动和波形识别等判据可能失效，内部故障与励磁涌流的区分更加复杂。

此外，高压交直流混联还带来许多新的特殊问题，例如超高压长线路的串联补偿和电容电流问题、同杆双回线路的零序互感和跨线故障问题、交直流互联暂态特性与计算误差问题、高压直流输电控制保护的特殊性问题等，都需要继电保护设备进行特殊处理。

2.2 考虑可再生能源并网

智能电网发展的一个突出特征，就是以风电、光伏、新型储能为代表的新能源的大规模接入。新能源具有清洁、高效、可再生的特点，然而，新能源由于来源不稳定、并网技术不成熟等原因，在接入电网时，可能给电能质量、电网运行、故障电流带来一定影响。

以风电为例，风电接入后给接入点下游电流保护带来助增电流，可能导致保护误动，给接入点上游带来的分支电流影响可能导致电流保护II段拒动，此外，当风机接入点相邻馈线故障时，还存在方向电流，可能导致保护反向误动。此外，风机的接入类型、工作状态、控制策略和故障类型不同，对故障电流产生的影响也不同，电网的潮流分布和短路电流特征更加复杂，有风电接入的继电保护装置必须考虑这些变化并在判据中加以优化，使得保护既能够适应单向潮流，又能够适应双向潮流的影响。

2.3 大量电力电子元件应用

随着智能电网建设的不断深入，大量电力电子元件应用也日益增多，如无功补偿器、可控串补、潮流控制器、换流器等，电力电子元件的应用有利于改进电能质量、提升控制策略的灵活性，但与此同时，也给电网运行特性带来了质的变化。

电力电子器件具有较高的开关频率，在系统中将产生大量的谐波，此外，FACTS元件在风能、光伏并网、直流输电等中的应用，还存在继电保护设备与电网控制策略协调的问题，继电保护装置设计时，必须考虑电力电子元件带来的谐波影响，尤其是直流线路中，行波保护作为直流线路的主保护，受到接线方式、波速和FACTS元件特性影响，依然存在行波信号不确定的问题。

2.4 定值配合式保护有待改进

智能电网背景下，灵活多变的网络拓扑和系统运行方式使得很多传统保护的缺点暴露，不再适应电网发展。目前，以光纤电流差动为代表的主保护依然是电力系统主流的保护方法，然而，很多传统的后备保护表现出了较大的局限性。主要体现在以下几个方面：

首先，后备保护与系统的整定和配合比较复杂，为了确保后备保护的可靠性，常常需要牺牲其选择性和灵敏性，导致后备保护的动作时间过长。其次，后备保护对系统运行方式变化的适应性较差，对于智能电网下运行方式的灵活变化带来的电网潮流改变，经常不能很好的区分，导致越级跳闸或拒动。

2.5 广域保护的发展和应用

广域保护是近年来继电保护技术的研究热点，它改变了传统继电保护仅能利用单端量和双端量的现状，能够通过高速、实时、准确的信息通信，采集多点和多类型信息，从而实现对保护的开放/闭锁，以及相关的逻辑判别，并动作于告警或跳闸。

广域保护具有集中式、IED分布式、站域集中和分布相配合的三种模式，由于对故障的检测更加全面，所以，广域保护能够更好的适应系统运行方式的变化，降低继电保护装置对定值整定的依赖，并有利于提升系统躲过负荷和振荡等异常情况的能力，由于广域保护采集的量相对较多，信息交互时间较长，所以保护的快速性很难达到主保护要求，但可以较好的承担后备保护的功能，或充当第二套主保护。

3 结 语

作为电网运行的第一道防线，继电保护和安全自动装置在智能电网发展背景下，也在不断探索与进步。新能源的开发利用、特高压交直流混联、电力电子元件应用成为智能电网的突出特征，智能电网背景下的继电保护技术，依然存在巨大的发展空间。

参考文献：

篇（9）

摘 要：高速铁路由于其运行速度快、运输容量大，是我国近几年重点发展的交通运输方式之一。然而高速铁路的接入将对电网造成一定程度的影响，为此对高速电气化铁路牵引站接入电网的电能质量环境进行分析具有重要的意义。首先详细阐述了相关电能质量标准，高速铁路牵引供电方式及负荷特征，然后详细研究了高速铁路负荷接入电网的电能质量环境，得出了高速铁路负荷接入电网的电能质量环境具有大量的谐波、非线性、冲击性与波动性等重要结论。

关键词 ：高速铁路；电能质量标准；牵引供电方式；负荷特征；谐波；非线性；冲击性；波动性

中图分类号：TM701 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．11．047

收稿日期：2015－04－21

1 三相不平衡特性

三相电压不平衡度在电能质量国标中的描述公式为：

εU=U1/U2×100% （1）

式中：U1—正序电压的平方根号植，kV；U2—负序电压的平方根号植，kV。

现如今，中国电气化铁路的牵引站一般向电力机车提供50 Hz功率，且采用单相交流供电方式。电力系统运行中的电流三相交流制，三相交流电要求电流A、B、C三相以及电压A、B、C三相对称。且为了保证电压电流的三相对称性，则要求接入A、B、C三相的负载平衡，即要求有效值匹配、f同步、δ角之差为120°，正相A的δ角大干B项120°，B项大干C相120°。在我国的三相交流电力网架中，当三相负荷达到上述均衡时，三相交流网络中的电流和电圧（电流和电圧均为相量）成正弦曲线呈现。

因不接地系统的高铁负荷不会产生零序分量，只有正序分量以及负序分量，因此单相供电方式是高铁负荷产生三相电圧不平衡的根本原因。

我国高速铁路供电系统将三相电源转化为单相电源后供给电力牵引机车。由于高速铁路电力机车是一种大功率的单相负荷，而一般采用的牵引变压器为不平衡供电方式，因此高速铁路机车在运行时会产生很大的负序电流，会对电力系统产生一系列的危害。

负序电流对电力系统的影响可以分为两大方面，即对一次设备的影响和二次设备的影响：

（1）负序对电力系统一次设备的影响。对发电机而言，在定子回路中有不平衡负荷时，将产生负序电流，负序电流经过定子绕组时，形成负序旋转磁场。负序旋转磁场会由于电磁感应及电磁力的作用在发电机相关部件形成附加电流和感应涡流、附加力矩，引起发电机出力减小、局部过热、破坏转子部件的机械强度，温度升高影响绝缘。对电动机而言，由于电动机的负序阻抗很小，电动机两端加以很小的负序电压就会引起很大的负序电流，导致电动机绕组铜损增大，引起局部过热而烧毁。此外，负序电流还会在定子绕组中产生与正序磁场相反的反向旋转磁场，使转子铁芯叠片中产生涡流，增大转子铁损、发热增加，并且反向旋转磁场会产生转子制动力使其出力减小。对变压器而言，不平衡电流的存在降低了变压器的额定出力，变压器的有效利用率降低。负序电流还会增加涡流损耗、引起变压器漏磁增加和局部过热等问题。负序电流的存在使线路的输送能力大为降低，并且增加了输电线路上的损耗。

（2）负序对电力系统二次设备的影响。对二次设备的影响主要是负序分量对继电保护装置的影响。以负序电流滤过器为启动元件的继电保护和自动装置，如发电机的负序电流保护装置、变压器的复合电压启动过电流保护装置、相差高频保护装置以及故障录波器等，当受到电气化铁路产生的大量负序流注入时，引起保护装置误动作，引发电力系统供电故障。此外，负序电流还会影响一些对电能质量要求较为严格的工业企业，比如IT产业、微电子芯片制造业等，负序电流的存在可能导致设备运行异常，产生不合格的产品或者错误数据，造成巨大的经济损失。

2 谐波及非线性

2.1 谐波的概念

对于周期为的非正弦电流（或者电压）i（ωt），可分解为傅立叶级数：

其中，n为自然数，a0为直流分量，an为第n次谐波的幅值，nω为第n次谐波角频率，

为第n次谐波的初相角。n＝1的分量成为基波，n＞1的分量成为谐波。

总电流有效值的定义：

Irms：总电流有效值，In：亦为有效值。

谐波含量的定义：

谐波电流含有量等于各次谐波电流有效值平方和的根值，IH：电流的谐波含量，

关于某一次谐波百分占比：

第n次谐波电流含有率表征各次谐波的比重，I1：基波电流有效值。

电流谐波总畸变率：

IH：电流谐波含量，I1：基波电流有效值。

非正弦电路的有功功率：

Un：第n次谐波电压有效值， In：第n次谐波电流有效值，φn：第n次谐波电压与第n次谐波电流之间的相位差。

非正弦电路的视在功率：

非正弦电路的无功功率：

φn：某一次电压及电流相间相位之差值。

非正弦电路的畸变功率：

S：视在功率，P：有功功率，Qf：无功功率，

Qf描述系统里拥有相同频率，电压和电流存在无功量差值大小；D表示所占比例大小。

2.2 谐波的危害

对电网影响：由企业使用大范围大功率变频器、中央空调、节能灯具、UPS等交直流转换电力电子仪器。由这些仪器使用而逆向送出高次谐波逆流汇流至高压供电网络，因供电网络固有的等效阻抗，流经的谐波电流会产生巨大的电压降，使得供电网远电源端电压降过大，往往拉低配电系统压降值，达不到终端企业和单位对电能质量需求；同时大量谐波电流进入电力系统，谐波电流扰动往往会使继电保护装置在无故障的情况下误动作，造成非计划大面积停电事故，这对供电部门和用户而言都将是巨大的损失。对生产设备的影响：谐波电流流入到生产设备，会严重威胁到设备的使用安全和寿命，因谐波导致过低的供电电压，电机无法正常顺利启动，其启动电流值会大大超越正常启动电流，致使电机线圈发热极为严重，进而烧毁电机。对电容器的影响：在配电系统里，电容本体会受到谐波产生的各种危害。对线路影响：主要有能够对通道线路可靠性构成干扰威胁。

2.3 典型交直交电力机车各次谐波含有量

交－直－交型传送型的动车谐诐频谱比较长，且含有的谐波次数都不高。已知CRH2型列车组的奇次谐诐电流值都不大干2％。本次谐波计算依据典型交直交机车谐波电流含量和近期牵引变接入系统方案进行初步的谐波分析评估，待铁路部门提供详细的运行图和谐波特诐性测试结果后再进行校核。机车各次谐波含量参见表1。

交-直-交电流变化类型的牵引动车的谐波分布特点如下：

（1）采用脉冲宽度调制的整流器，交－直－交型牵引列车与采用晶闸管技术整流的交－直型牵引列车相比，其注入系统的奇次谐诐电流仅为交－直型牵引列车的1/3～1/4，然而当谐波频率f＞1 500 Hz时，机车运行时注入电网的谐波明显增加。当频率较高时，难以通过滤波器有效滤除，这无疑成为电力系统中弱化谐波危害的难点之一。

（2）四象限整流器会产生直流分量以及频率较高的谐波分量。二次谐波分量将使三相异步电动机电流产生脉动，特别是当逆变器输出频率与谐波频率相近时，将使异步电动机产生严重的三相电压不平衡。

（3）谐波电流剧烈波动，其幅值取决于馈线电流大小，且具有日周期性。

2.4 非线性

由于电力机车的整流装置大量采用大功率电力电子器件，因此电铁负荷属于典型的电子开关负荷，其属性不是均匀线性变化的，将导致电压电流波形发生波形的畸变，造成大量谐波分量注入电网网架。当前谐波的注入已成为电铁负荷接入供电网络的一个重要电能质量指标。

交－直－交电力机车由几个主要部件构成，其中包括车辆装载变压器、变流系统、用于电力机车的牵动型电动机等，其变流系统由电压型四个象限组合的脉冲整流仪、直流转换器和逆变器构成。已知接触网中电流为25 kV的单相工频交流，而机车的运行需要直流电供给，则可通过加装整流器得到。同理可知逆变器的作用，即是把直流逆变成三相交流，且交流电的U和f都是可以调节的，以驱动异步牵动型电动机。直流环节主要由二次谐波滤波器、支撑电容和过电压保护回路构成，用以维持中间直流电压恒定。

3 高铁列车的再生制动功能

列车运行时需要从电网汲取功率，是将电能转换为机车前进的动能的能量守恒转化过程。然后再生制动过程即是正常运行过程能量转换的反过程，即机车前行中产生的动能转变为电能的过程。这部分电能可以直接输送到电网中去，为其他符合提供电能，或者使用储备装置先储存起来，以供不时之需。再生制动的开发可以充分利用电网供给的能量，当列车在刹车减速的过程中利用再生制动功能实现耗能的最大优化，实现能源利用率以及经济性最优化。

目前我国高铁机车基本使用交型牵动电动机、交－直－交转化变动方式、绝缘栅双极型晶体管牵导换流器等较成熟的技术。可逆变状态是牵引机车的再生制动的理论基础。

机车在制动过程中形成的功率以受电弓为接触媒介反馈至与电力系统相连的接触网络中。这部分功率首先储存在接触网其中一个供电臂中，当另一辆列车通过时即释放储存的电能，或者以一定的电压电流大小反馈至电网网架中。再生制动技术的使用能够避免对轮两铁道踩面或机车减速盘造成消耗损害。

4 冲击性与波动性

高铁电气化铁路具有高速运行、电压电流幅值振荡明显且振动频度高等特点，属于最具代表性的日波动型用电客户。机车在行驶过程中有加速、制动等各种工况，同时受牵引重量、机车类型、线路坡度、曲率、风阻、追踪间隔时间，以及牵动引导变电站中功率配给方案等多种因素影响。综上所述，牵引负荷呈现出显著不确定性波动属性。

高铁负荷的列车功率呈现明显的不对称性、波动性和冲击性，且随时间无规则变化。

参考文献

1 Myers C，Rabiner L R，Rosenberg A E．Performance tradeoffs in dynamic time warping algorithms for isolated word recognition［J］．IEEE Trans on Acoustics，Speech，and Signal Processing，1980（6）

2 Rabiner L R．Rosenberg A E，Levinson S E．Considerations in dynamic time warping algorithms for discrete word recognition［J］．IEEE Trans on Acoustics，Speech，and Signal Processing，1978（6）

3 李群湛． 我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题［J］． 铁道学报， 2010（8）

4 X． Huang， L． Zhang， M． He， X． You， and Q． Zheng， Power electronics used in Chinese electric locomotives，in Proc． IEEE 6th Int． Conf． Power Electron． Motion Control， May， 2009

篇（10）

1 前言

现代社会对电力系统提出了新的任务：要求电网更高效、更洁净、零排量。智能电网能够满足这样的要求，它能满足用户对电力的需求，能优化资源配置，更好提高电力系统的可靠性和经济性，同时能满足保证电能质量和环保约束，适应新形式下电力市场化发展等任务。智能电网日益成为现代电力系统规划的主流。

2 智能电网的概念

智能电网在我国又称“坚强-智慧电网”。它是以包括各种发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、网络技术、通讯技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网高度集成而形成的新型电网，它能够实现可观测（能够监测电网所有设备的状态）、可控制（能够控制电网所有设备的状态）、完全自动化（可自适应并实现自愈）和系统综合优化平衡（发电、输配电和用电之间的优化平衡），从而使电力系统更加清洁、高效、安全、可靠。

3 智能电网的关键技术

3.1 发电、输入配电与储能技术

在电能生产、输配、使用等这几个重要过程中，电能生产环节是整个电力系统中减少污染排量最主要的一步，智能电网更多地采用无污染可再生的风电、水电等多种新能源进行分布式发电。分布式发电技术生物质能发电技术、有风力发电技术和地热发电技术等。输配电技术发展流方向是特高压输电技术和高温超导输电技术，特高压输电技术可以实现大功率、长距离输送电能，极大地提高了电网输电能力，同时可实现远距离各大电网互相联接。

高温超导输电技术主要包括高温超导电缆的结构与输电方式和超导电气设备等，是智能电网的输配电发展方向，随着高温超导体材料技术的进步，这种新的输电技术比传统输电技术有环境污染少、电能损耗小等优点。

分布式储能装置有飞轮储能、电池储能、压缩气体储能、抽水蓄能等，超导储能等。智能电网更多使用新能源、洁净能源和可再生资源，能极大地改善环境，特别是减轻温室效应有积极作用，同时缓解了我国传统能源分布不平衡问题，所以该技术被广泛应用。

3.2 电网通信技术

智能电网的多种数据传递、保护和控制信号都需要大量信息流量，需要创建高速、双向、集成、实时的通信系统，是实现智能电网的基础。通信网络和电网一同分布到每家每户，这样就形成了两个紧密联系的网络-电力网络和通信网络，只有这样才能实现高速、双向、集成、实时的通信网络使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力信息交换互动的大型公共基础设施。当这样的通信网络建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的各种攻击，从而提高电网稳定性。这样的通信系统是迈向智能电网的关键之一。

3.3 固态表针量测技术

智能电网不再使用现有电网中的读取系统及其电磁表计，取代它们的是可以使用户与电力生产单位之间进行双向通信的智能固态表计系统。基于微处理器的智能表计系统有更丰富的功能，如可以计量每天不同时段电能的使用量和电费，还可储存电力部门下达的高峰电力价格信息及电费费率，并通知用户实施何种费率政策。更先进的功能有用户根据费率政策，编制优质的用电计划，自动控制用户内部电力使用的策略。

电力参数量测技术是智能电网中最基础的组成部件，高级的电力参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息流，以供智能电网的各个系统调用。根据各种数据信息评估电网设备的健康状况和电网的发展趋势，进行智能固态表计系统的读取、防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户及时沟通。

4 智能电网在电力系统规划中的发展前景

4.1 当前电网规划存在的问题

我国存在着电源与电网发展不协调、不平衡的问题。我国各大电网互联输电能力不完善，电网之间的互济与跨电网补偿能力还有待优化改进。由于各种因素，目前我国要实现大容量、远距离输送电能还较难满足需求。所以国内电力系统的电网规划很重要。

4.2 智能电网在电力系统规划中的优势

智能电网的显著优点是能够利用洁净的、新型的、可再生的资源进行间歇性发电，实现保护环境、减少资源损耗，对于当今时代所提倡的发展低碳经济，建设美丽中国有积极作用，符合可持续发展。智能电网实现智能化、优化调度，进行有效管理，用最低的成本提供符合期望的功能。在未来电网的发展中，有望实现智能电网与电信网络、电视网络的深度融合，具有美好的发展前景。

智能电网对国内电力系统的规划提供了新的思路，电网规划需要更加注重电网的动态运行特点，电网规划需要注重用户侧的特性，电网规划需要更加注重资源战略计划的发展。

4.3 我国智能电网规划应用

驱动我国发展智能电网的主要因素是国民经济的持续快速发展，而我国能源分布不平衡，火电、水电、风能等能源基地与负荷中心相距甚远，这就使得我国以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网建设成为发展智能电网的物质基础。智能电网规划在输电领域多项研究应用已达到国际先进水平，在配用电领域，智能化应用研究也正在积极探索。明确提出：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的国际领先、自主创新、中国特色的坚强智能电网；通过电力流、信息流、业务流的高度一体化融合，实现多元化电源和不同特征电力用户的灵活接入和方便使用，极大提高电网的资源优化配置能力，大幅提升电网的服务能力，带动电力行业及其他产业的技术升级，满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求。

5 结束语

智能电网是电网规划发展中一种新前景，建设中国特色的坚强-智慧电网，规划中国新型的智能电网发展战略，是我国当前电网规划的奋斗目标，也是发展前景。

参考文献

[1]蔡丹君，胡婧.智能电网的三个关键词[J].国家电网，2009，（9）：42-43.