智能电网导论

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1.简述智能电网对电力通信特殊需求
:智能电网将实现电网调度的信息化、数字化、自动化、和互动化,实现电力生产的科学组织、精确指挥、和高效协调,实现管理标准化、控制自动化和决策智能化,全面提高电网安全经济运行水平。在配电侧,将利用高级测量、高效控制、高速通信、快速储能等技术,实现相应速速、计量标准、数据实时,电力流、信息流、业务流实时互动的新型供电关系,为实现智能电网管理和控制信息传输、交换需求、通信网需要在传输速率、可靠性与安全性等方面进一步提升,建成大容量、高速、实时,具有时间同步能力与业务感知能力的新一代光传输网络。
2.结合自己的理解,请简述中国坚强智能电网的基本内涵
答:坚强智能电网的内涵,主要有以下几个方面:第一,结构坚强是物质基础。近年来,我国电力工业快速发展。截至2008年年底,发电装机容量7.92亿千瓦,全社会用电量3.43万亿千瓦时。跨区跨省电网建设快速推进,电网网架结构得到加强和完善。今年1月,我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程正式投运,标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心输电技术和设备国产化上取得重大突破,建设智能电网具备了一定的物质基础。根据国家电网规划,今后将以大型能源基地为依托,加快建设由1000千伏交流和±800千伏、±1000千伏直流等构成的特高压电网,从而形成较为坚强的网架结构。
第二,智能是技术支撑。智能的基本特征是能够实现信息化、数字化、自动化、互动化,主要依靠信息平台的建设和信息通信技术实现。目前,我国大电网安全运行控制能力和调度技术装备水平居于国际领先地位;形成了世界上实验能力最强、技术水平最高的特高压实验研究体系,实验研究能力达到国际领先水平;形成了以光纤通信为主,微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局,以SG186工程为代表的国家电网信息系统建设取得阶段性成果。这些为智能电网的发展奠定了技术基础。
第三,各级电网协调统一。坚强智能电网是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代化电网,包括发电、输电、变电、配电、用电和调度等主要环节和信息化支撑平台。坚强的智能电网不仅具有各级电网协调发展的网架结构,而且从发输变配用的角度看,也是一个有机整体,必须统一规划、协调建设。
3.请分析特高压交、直流输电的特点和对智能电网的意义。(20
答:[1]特高压交、直流输电的特点:1)输送容量大。一回1000千伏特高压输电线路的送电能力接近500万千瓦,约为500千伏输电线路88.5的五倍左右。±800千伏直流特高压(4kA输电能力可达到640万千瓦,是±500千伏高压直流(3kA2.1倍,是±620千伏高压直流的1.7倍;
2)送电距离长。在输送相同功率的情况下,1000千伏特高压输电线路的最远送电距离约为500千伏线路的四倍。采用±800千伏直流输电技术使得超远距离的送电成为可能,经济输电距离可以达到2500公里及以上;

3)线路损耗低。在导线总截面、输送容量均相同的情况下,1000千伏交流线路的电阻损耗是500千伏交流线路的四分之一。±800千伏直流线路的电阻损耗是±500千伏直流线路的39%,是±620千伏直流线路的60%;
4)节约土地资源。特高压交流:同塔双回和猫头塔单回线路的走廊宽度分别为75米和81米,单位走廊输送能力分别为13.3万千瓦/米和6.2万千瓦/米,约为同类型500千伏线路的三倍。特高压直流:±800千伏、640万千瓦直流输电方案的线路走廊约76米,单位走廊宽度输送容量为8.4万千瓦/米,是±500千伏、300万千瓦方案的1.29倍,±620千伏、380万千瓦方案的1.37倍;5)工程投资省。采用特高压输电技术,可以节省大量导线和铁塔材料,从而降低建设成本;
6)联网能力强。通过交流特高压同步联网,大幅度缩短电网间的电气距离,加强电气联系,提高稳定水平,充分发挥大电网互联的水火互济、错峰、跨流域互补、减少系统装机备用容量等各种联网效益。
[2]对智能电网的意义:
发展特高压电网是建设坚强智能电网的基础。特高压输电技术在远距离大容量输电、异步联网、海底电缆送电等方面具有优势,因而得到了广泛应用。而特高压直流输电更可以有效节省输电走廊,降低系统损耗,提高送电经济性,它为我国解决能源分布不均、优化资源配置提供了有效途径。智能电网首先应当是一个坚强的电网。坚强是智能电网的基础,智能是坚强电网充分发挥作用的关键,特高压对于发展智能电网来说至关重要。国家电网公司提出了加快建设以特高压为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。按照统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进的原则,在加快建设特高压骨干网架,实现各级电网协调发展的同时,围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等主要环节和信息化建设等方面,分阶段推进坚强智能电网发展。
4.请结合我国的实际情况,简要分析分布式发电的形式与发展,及其与配电网互联应注意的问题和微网对电力系统的影响?答:[1]分布式发电并网引起的问题:
当分布式发电与配电网并网时,会产生一些问题:1)电能质量问题;2)对继电保护的影响问题;3)短路电流问题;4)铁磁谐振问题;5)可靠性问题;6)电网效益问题;
7)配电系统的实时监视、控制和调节问题。

[2]微网的意义:
微网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。现有研究和实践表明,将分布式电源以微网形式接入到电网中并网运行,与电网互为支撑,是发挥分布式电源效能的最有效方式,具有巨大的社会与经济意义,体现在:
1)可大大提高分布式电源的利用率;
2)有助于电网灾变时向重要负荷持续供电;
3)避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响;4)有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。[3]对电力系统的影响:
1)潮流计算。微网的存在使得电源结构发生了很大的变化,配电网潮流计算也随之改变;
2)电能质量控制。微网对电能质量的影响主要体现在电压波动和闪变、过电压、谐波、电压跌落和涌流等方面;
3)无功优化和电压控制。对于含分布式电源的配网无功优化和电压控制的研究内容主要集中在以下两个方面:一是分布式发电系统自身的优化设计和控制;二是与其他无功补偿设备的相互配合和协调优化;
4)孤岛运行控制和可靠性分析。孤岛模式是微网中分布式发电的两种主要运行模式之一,可作为提高配电网供电可靠性的重要手段;
5)短路故障分析和继电保护协调。微网使得配电网拓扑结构以及短路电流大小、流向和分布发生根本性变化,从而影响配电网中现有的各种保护;
6)稳定性分析。随着微网容量的不断增大,其对系统的功角、频率和电压稳定性的影响不容忽视;
7)系统规划。在适当的位置安装恰当类型和容量的分布式电源,尽可能使电网的运行性能达到最优;8)电力市场运营。
5.高级量测体系和广域测量系统都是智能电网中获取信息和数据的功能系统。请分别从定义、系统构成、服务对象等方面对两者分别进行阐述,分析各自的不同及特点,并进一步说明其对于智能电网的意义。25分)答:[1]概念:
高级量测体系(AMI是一个用来测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的完整的网络和系统。AMI是一套完整的包括硬件及软件的系统。它利用双向通信系统和能记录用户详细负荷信息的智能电表,可以定时或即时取得用户带有时标的分时段的或实时(或准实时)的多种计量值,如用电量、用电需求、电压、电流等信息。因此,AMI是智能电网的一个基础性功能模块,也称为智能量测体系(SMI
[2]关键技术:
1)智能电表。AMI系统中安装在用户端的智能电表能根据需要,同时实现多种计量,设定计量间隔,并具有双向通讯功能,支持远程设置、接通或断离、双向计量、定时或随机计量读取;

2)通信网络。采取固定的双向通信网络,把表计信息(包括故障报警和装置干扰报警)接近于实时地从电表传到数据中心,是全部高级应用的基础;3)家庭网络(HANHAN通过网关或用户入口把智能电表和用户户内可控的电器或装置连接起来,使得用户能根据电力公司的需要,积极参与需求响应或电力市场;
4)计量数据管理系统(MDMSMDMS是一个带有分析工具的数据库,通过与AMI自动数据收集系统的配合使用,处理和储存电表的计量值,能和其他信息系统之间进行交互。
[3]对智能电网的贡献:
高级量测体系(AMI)中的智能电表可以取得用户详细的用电信息,促成分时电价实施,使用户直接参与电力市场。AMI系统通过其通信网络,把用户和电力公司紧密相连,成为实现配电自动化的智能电网的一个基础性功能模块。AMI提供遍及系统的测量和前所未有的大量系统信息,将大幅提升电力公司的运行机制和资产管理流程。电力公司通过开发和实施AMI建立通用的满足未来高级应用的通信基础设施和集成的信息系统,可以实现产业的升级并迈向智能电网。AMI系统是连接用户和电力系统的桥梁,它通过网络将电网、用户、发电及能量储存等各部分有效地连接成一个整体。在使用户直接参与电力市场的同时。它也将大大提升电力公司的资产管理水平和运行机制。作为智能电网构建的第一步,它将为智能电网的构建打下基础。

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