1、张飞舟张飞舟 教授教授北京大学北京大学地球与空间科学学院地球与空间科学学院2018年年9月月10日日物联网及其物联网及其解解决方案决方案第六章第六章智能电网应用与解智能电网应用与解决方案决方案6.1 概述概述6.3 物物联网在智能电网输变电设备管理中的应用联网在智能电网输变电设备管理中的应用6.2 物物联网在智能电网中的应用联网在智能电网中的应用目录目录6.4 面向面向智能电网的物联网信息聚合智能电网的物联网信息聚合6.6 基于基于BNSS的配电网智能化建设解决方案的配电网智能化建设解决方案6.5 智能智能变电站运行辅助管理系统解决方案变电站运行辅助管理系统解决方案6.1 概述概述 6.1.1
2、 智能电网智能电网 6.1.2 物物联网与智能电网的联网与智能电网的关系关系 6.1.3 我国我国智能电网的智能电网的建设建设目录目录6.1 概述概述 6.1.1 智能电网智能电网 6.1.2 物物联网与智能电网的联网与智能电网的关系关系 6.1.3 我国我国智能电网的智能电网的建设建设目录目录 智能电网的主要作用是满足经济社会发展对电力的需求，应智能电网的主要作用是满足经济社会发展对电力的需求，应对资源环境问题带来的挑战，满足客户多元化服务需求。智对资源环境问题带来的挑战，满足客户多元化服务需求。智能电网需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础能电网需要在创建开放的系统和建立共享的信息
3、模式的基础上，整合系统数据，优化电网运行和管理，其实质是以先进上，整合系统数据，优化电网运行和管理，其实质是以先进的计算机、电子设备和高级元器件等为基础，通过引入新的的计算机、电子设备和高级元器件等为基础，通过引入新的通信、自动控制和其他信息技术，实现对传统电力网络的升通信、自动控制和其他信息技术，实现对传统电力网络的升级改造。级改造。6.1.1 智能智能电网电网 智能电网通过终端传感器对数据的采集，可在客户之间、客智能电网通过终端传感器对数据的采集，可在客户之间、客户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，实现从发电、户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，实现从发电、输电到用电的所有环节信息
4、的双向交流，系统地优化电能的输电到用电的所有环节信息的双向交流，系统地优化电能的生产、输送和使用，从而整体提高电网的综合效率生产、输送和使用，从而整体提高电网的综合效率。6.1.1 智能智能电网电网 智能智能电网的电网的核心核心，在于构建具备智能判断与自适应调节能力，在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网的、分布式管理的智能化网络系统，可的多种能源统一入网的、分布式管理的智能化网络系统，可对电网与客户用电信息进行实时监控和采集，并采用最经济对电网与客户用电信息进行实时监控和采集，并采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能与最安全的输配电方式将电能输送给终端
5、用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。的最优配置与利用，提高电网运行的可靠性和能源利用效率。6.1.1 智能智能电网电网 智能电网是对电网未来发展的一种愿景，即把最新的信息化、智能电网是对电网未来发展的一种愿景，即把最新的信息化、传感器技术、通信技术、计算机控制技术同已有的发电、输传感器技术、通信技术、计算机控制技术同已有的发电、输电、配电等的基础设施相结合，形成一个新型电网。智能电电、配电等的基础设施相结合，形成一个新型电网。智能电网架构如图网架构如图6.1所示所示。6.1.1 智能智能电网电网6.1.1 智能智能电网电网 智能智能电网的电网的本质本质是能源替
6、代和兼容利用，它需要在开放系统是能源替代和兼容利用，它需要在开放系统和共享信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的和共享信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。这种需求的实现是通过终端传感器对数据的采运行和管理。这种需求的实现是通过终端传感器对数据的采集，在客户之间、客户和电网公司之间形成即时连接的网络集，在客户之间、客户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，实现数据读取的实时、高速、双向的效果，从而提高互动，实现数据读取的实时、高速、双向的效果，从而提高能源效率，减少对环境的影响，提高供电的安全性和可靠性，能源效率，减少对环境的影响，提高供电的安全性和可靠性，减少输电
7、网的电能损耗。减少输电网的电能损耗。6.1.1 智能智能电网电网 智能电网建设是一个政府主导、电力企业实施、全社会共同智能电网建设是一个政府主导、电力企业实施、全社会共同参与的宏大工程。虽然物联网技术与智能电网技术的结合有参与的宏大工程。虽然物联网技术与智能电网技术的结合有着众多的优点，也得到社会各界的大力宣传与研究，但由于着众多的优点，也得到社会各界的大力宣传与研究，但由于其目前研究与建设还处于起步阶段，其概念在学术界仍然缺其目前研究与建设还处于起步阶段，其概念在学术界仍然缺乏一个统一而明确的定义。由于各国所处的发展环境和推动乏一个统一而明确的定义。由于各国所处的发展环境和推动因素的不同，各
8、国智能电网发展的思路、途径和主要侧重点因素的不同，各国智能电网发展的思路、途径和主要侧重点也各不相同。不同国家的电网企业和研究组织都在以自己的也各不相同。不同国家的电网企业和研究组织都在以自己的方式和理解，对智能电网技术进行研究和推广。方式和理解，对智能电网技术进行研究和推广。6.1.1 智能智能电网电网 智能电网的改革将推动世界能源革命的深度裂变；实现电力智能电网的改革将推动世界能源革命的深度裂变；实现电力流、信息流、业务流高度一体化的前提，在于信息的无损采流、信息流、业务流高度一体化的前提，在于信息的无损采集、流畅传输和有序应用。各个层级的通信支撑体系是坚强集、流畅传输和有序应用。各个层级
9、的通信支撑体系是坚强智能电网信息运转的有效载体，通过充分利用坚强智能电网智能电网信息运转的有效载体，通过充分利用坚强智能电网多元、海量信息的潜在价值，可服务于坚强智能电网生产流多元、海量信息的潜在价值，可服务于坚强智能电网生产流程的精细化管理和标准化建设，提高电网调度的智能化和科程的精细化管理和标准化建设，提高电网调度的智能化和科学决策水平，提升电力系统运行的安全性和经济性学决策水平，提升电力系统运行的安全性和经济性。6.1.1 智能智能电网电网 因此因此，建设我国智能电网对于促进节能减排，发展低碳经济，建设我国智能电网对于促进节能减排，发展低碳经济，拉动内需，带动相关产业发展，改善民生，保障
10、经济社会和拉动内需，带动相关产业发展，改善民生，保障经济社会和谐发展具有重要意义，对我国能源结构调整、社会可持续发谐发展具有重要意义，对我国能源结构调整、社会可持续发展将产生深远影响。展将产生深远影响。6.1.1 智能智能电网电网6.1 概述概述 6.1.1 智能电网智能电网 6.1.2 物物联网与智能电网的联网与智能电网的关系关系 6.1.3 我国我国智能电网的智能电网的建设建设目录目录 电力行业是与物联网关系最为密切的一个行业，智能电网各电力行业是与物联网关系最为密切的一个行业，智能电网各方面都需要物联网的技术支撑，智能电网的大部分业务都与方面都需要物联网的技术支撑，智能电网的大部分业务都
11、与物联网相关。从发电环节的可再生能源并网接入，到机组运物联网相关。从发电环节的可再生能源并网接入，到机组运行状态的监控；从输电线路的在线监控，到电力生产管理、行状态的监控；从输电线路的在线监控，到电力生产管理、安全评估与监督；从智能电表、用电信息的采集，到三表抄安全评估与监督；从智能电表、用电信息的采集，到三表抄收、互动营销；从智能用电、智能小区到多网融合：都需要收、互动营销；从智能用电、智能小区到多网融合：都需要物联网技术的支撑。物联网技术的支撑。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 物联网服务于坚强智能电网生产流程的精细化管理和标准化物联网服务于坚强智能电网生产流程的精
12、细化管理和标准化建设，进一步提高电网调度的智能化和科学决策水平，提升建设，进一步提高电网调度的智能化和科学决策水平，提升电力系统运行的安全性和经济性。在当前物联网技术亟待发电力系统运行的安全性和经济性。在当前物联网技术亟待发展、短期难以实现大规模产业化的困境下，智能电网为物联展、短期难以实现大规模产业化的困境下，智能电网为物联网产业的发展提供了最适合的突破口。网产业的发展提供了最适合的突破口。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 智能电网作为一个相对独立、完整的行业，已具备严谨的发智能电网作为一个相对独立、完整的行业，已具备严谨的发展规划和深厚的产业基础，其建设目标明确，需
13、求清晰，预展规划和深厚的产业基础，其建设目标明确，需求清晰，预期效果明显。电网智能化所需的大量电气设备终端为物联网期效果明显。电网智能化所需的大量电气设备终端为物联网产业应用提供了必要的规模保障，所具有的行业优势可促进产业应用提供了必要的规模保障，所具有的行业优势可促进物联网相关的自动控制、信息传感、智能识别等上游技术和物联网相关的自动控制、信息传感、智能识别等上游技术和产业成熟，大力推动物联网产业的发展。产业成熟，大力推动物联网产业的发展。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 物联网在智能电网各环节中的物联网在智能电网各环节中的具体应用具体应用如图如图6.2所示。物联网所
14、示。物联网具有信息采集、信息传递和信息处理等三个要素，其中关键具有信息采集、信息传递和信息处理等三个要素，其中关键性的要素是信息采集。物联网最大的革命性变化是其信息采性的要素是信息采集。物联网最大的革命性变化是其信息采集手段的不同，即通过传感器等可实时获取需要采集的物品、集手段的不同，即通过传感器等可实时获取需要采集的物品、地点及其属性变化等信息地点及其属性变化等信息。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 随着随着物联网技术发展的突飞猛进，在网络架构、工作机制、物联网技术发展的突飞猛进，在网络架构、工作机制、传输协议等
15、方面已具备较成熟的理论体系。因此，智能电网传输协议等方面已具备较成熟的理论体系。因此，智能电网的需求可以通过物联网得到一定的满足。面向智能电网的物的需求可以通过物联网得到一定的满足。面向智能电网的物联网，从技术方案的角度来讲，其网络功能仍集中于数据的联网，从技术方案的角度来讲，其网络功能仍集中于数据的采集、传输和处理三个方面。采集、传输和处理三个方面。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系（1）数据采集倾向于更多新型业务）数据采集倾向于更多新型业务。由于宽带接入技术。由于宽带接入技术的支持，物联网应用将不会受到数据量的限制，因此以在的支持，物联网应用将不会受到数据量的限制，因
16、此以在未来的大规模应用中可以提供更多的数据类型业务，如重未来的大规模应用中可以提供更多的数据类型业务，如重点输电线路监测防护和大规模实时双向用电信息采集，即点输电线路监测防护和大规模实时双向用电信息采集，即利用物联网先进的数据采集技术，实现电网数据的实时量利用物联网先进的数据采集技术，实现电网数据的实时量测和采集。测和采集。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 在对电网系统实施数据的采集过程中，主要采集结构化数在对电网系统实施数据的采集过程中，主要采集结构化数据和非结构化数据。结构化数据主要指的是用电量、电网据和非结构化数据。结构化数据主要指的是用电量、电网调度和控制需要的
17、实时数据，同时还包括大量的各种设备调度和控制需要的实时数据，同时还包括大量的各种设备状态运行过程中产生的静态和动态信息数据，非结构化数状态运行过程中产生的静态和动态信息数据，非结构化数据主要包括视频监控、图像处理过程中产生的数据，这些据主要包括视频监控、图像处理过程中产生的数据，这些数据不方便用数据库二维逻辑的形式来表示数据不方便用数据库二维逻辑的形式来表示。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 由于由于需要采集的数据量巨大，先需要通过先进的参数量测需要采集的数据量巨大，先需要通过先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，然后由各电网的终技术获得数据并将其转换成数据信
18、息，然后由各电网的终端将这些数据按照统一的标准上传到数据中心，这实际上端将这些数据按照统一的标准上传到数据中心，这实际上构成了一定规模的物联网系统。通过这些数据来评估用电构成了一定规模的物联网系统。通过这些数据来评估用电量分布、电网设备的健康状况和电网的完整性。量分布、电网设备的健康状况和电网的完整性。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系（2）网内协作模式的数据传输）网内协作模式的数据传输。智能电网以网内结点的。智能电网以网内结点的协作互助为基本方式，以各种协作互助为基本方式，以各种成熟的成熟的接入技术为物理层基接入技术为物理层基础，从介质访问控制（础，从介质访问控制（Me
19、dium Access Control，MAC）层开始，通过多模式接入、自组织的路由寻址方式、传输层开始，通过多模式接入、自组织的路由寻址方式、传输控制、拥塞避免等技术可实现结点协作数据传输模式。因控制、拥塞避免等技术可实现结点协作数据传输模式。因此，利用物联网及时的信息传输技术，实现对智能电网设此，利用物联网及时的信息传输技术，实现对智能电网设备的有效诊断和控制。备的有效诊断和控制。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 在电网运行过程中，最重要的是保证电网运行的稳定和安在电网运行过程中，最重要的是保证电网运行的稳定和安全，因此实现对智能电网设备的有效诊断就变得非常重要。全
20、，因此实现对智能电网设备的有效诊断就变得非常重要。利用物联网中各种数据的采集，当智能电网出现故障时，利用物联网中各种数据的采集，当智能电网出现故障时，由各变电站录波器记录故障录播数据，将这些数据通过物由各变电站录波器记录故障录播数据，将这些数据通过物联网的通讯传输设备，传输到电网子站的数据库，这些数联网的通讯传输设备，传输到电网子站的数据库，这些数据包括静态和动态的据包括静态和动态的数据；数据；6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 然后然后通过物联网强大的云计算能力，对电网中可能的故障通过物联网强大的云计算能力，对电网中可能的故障进行识别，并对数据进行预处理，从而确定造成电
21、网出现进行识别，并对数据进行预处理，从而确定造成电网出现故障可能的设备和原因，再将这些数据有调度中心，通过故障可能的设备和原因，再将这些数据有调度中心，通过数据解压和解释模块，实现实时诊断，最终由各电网终端数据解压和解释模块，实现实时诊断，最终由各电网终端形成故障简报，并将故障简报送达决策者，实现对电网故形成故障简报，并将故障简报送达决策者，实现对电网故障的最终诊断。障的最终诊断。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 在智能电网中，智能控制中心是整个智能电网的核心，为在智能电网中，智能控制中心是整个智能电网的核心，为了实现智能电网绿色高效的运行，这就需要获取可靠的数了实现智
22、能电网绿色高效的运行，这就需要获取可靠的数据，并及时对大量的数据进行智能化的分析和整理，以便据，并及时对大量的数据进行智能化的分析和整理，以便做出正确的决策，以实现对智能电网实时高效的控制。做出正确的决策，以实现对智能电网实时高效的控制。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系（3）网内数据融合处理技术）网内数据融合处理技术。物联网不仅仅是一个向用。物联网不仅仅是一个向用户提供物理世界信息的传输工具，同时还在网络内部对结户提供物理世界信息的传输工具，同时还在网络内部对结点采集的数据进行融合处理，是一个具有高度计算能力和点采集的数据进行融合处理，是一个具有高度计算能力和处理能力的
23、云计算信息加工厂，用户端得到的数据是经过处理能力的云计算信息加工厂，用户端得到的数据是经过大量融合处理的非原始数据。大量融合处理的非原始数据。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 物联网作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，物联网作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，在电力系统中具有广阔的应用空间。物联网将渗透到电力在电力系统中具有广阔的应用空间。物联网将渗透到电力输送的各个环节，从发电环节的接入到检测，变电的生产输送的各个环节，从发电环节的接入到检测，变电的生产管理、安全评估与监督，以及配电的自动化、用电的采集管理、安全评估与监督，以及配电的自动化、用电的采集
24、和营销等方面都可从采用物联网技术。在电网建设、生产和营销等方面都可从采用物联网技术。在电网建设、生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量应用和用户管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量应用和用户交互等方面，物联网都将发挥巨大的作用，可以说，交互等方面，物联网都将发挥巨大的作用，可以说，80%的业务都跟物联网相关的业务都跟物联网相关。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 传感器传感器网络可以全方位提高智能电网各个环节的信息感知深网络可以全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度，为实现电力系统的智能化以及信息流、业务量、度和广度，为实现电力系统的智能化以及信息流、业
25、务量、电力流提供高可用性支持。电力流提供高可用性支持。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 依靠物联网所拥有的数量庞大的终端传感器等采集设备，智依靠物联网所拥有的数量庞大的终端传感器等采集设备，智能电网的运维管理人员可以从发、输、配电侧到用电侧的各能电网的运维管理人员可以从发、输、配电侧到用电侧的各类设备上采集所需要的数据信息；同时，这些数据可通过物类设备上采集所需要的数据信息；同时，这些数据可通过物联网与其上层的互联网进行传递和交换，为从发、输、配电联网与其上层的互联网进行传递和交换，为从发、输、配电侧应用到用电侧应用提供数据支持，使电网更加的坚强和智侧应用到用电侧应用提
26、供数据支持，使电网更加的坚强和智能。上至功能复杂的应用系统，下至具体的设备对象，物联能。上至功能复杂的应用系统，下至具体的设备对象，物联网在智能电网中起到神经中枢的作用。网在智能电网中起到神经中枢的作用。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 基于物联网，可开发许多与智能电网相关的应用：在数字化基于物联网，可开发许多与智能电网相关的应用：在数字化运营调控方面，有用电信息采集、电能优化分配自动化等；运营调控方面，有用电信息采集、电能优化分配自动化等；在精益化资产管理方面，有设备状态监测和设备运行预警等；在精益化资产管理方面，有设备状态监测和设备运行预警等；在企业资源管理方面，有
27、供应商管理库存（在企业资源管理方面，有供应商管理库存（Vender Managed Inventory，VMI）感知、智能化信息运维监控等）感知、智能化信息运维监控等。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系 因此因此，在智能电网中实现与物联网技术的融合，必将大大提，在智能电网中实现与物联网技术的融合，必将大大提高对电网数据的采集，通过对数据的高效分析，必将提高电高对电网数据的采集，通过对数据的高效分析，必将提高电网的运行效率，及时对电网在运行中出现的问题进行有效诊网的运行效率，及时对电网在运行中出现的问题进行有效诊断，给出最优化解决问题的方案，有效整合电力系统各种资断，给出最
28、优化解决问题的方案，有效整合电力系统各种资源，从而提高电力系统信息化水平、安全运行水平和供电的源，从而提高电力系统信息化水平、安全运行水平和供电的可靠性水平，同时实现电力资源的最优化配置。可靠性水平，同时实现电力资源的最优化配置。6.1.2 物物联网与智能电网的关系联网与智能电网的关系6.1 概述概述 6.1.1 智能电网智能电网 6.1.2 物物联网与智能电网的联网与智能电网的关系关系 6.1.3 我国我国智能电网的智能电网的建设建设目录目录为了应对日益严峻的全球资源环境形势所带来的巨大挑战，保为了应对日益严峻的全球资源环境形势所带来的巨大挑战，保障国家能源安全、提高能源资源利用率、发展智能
29、电网技术和障国家能源安全、提高能源资源利用率、发展智能电网技术和促进可再生清洁能源的发展，已经成为未来世界各国能源发展促进可再生清洁能源的发展，已经成为未来世界各国能源发展的共同目标。的共同目标。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设我国正处于经济建设高速发展时期，电力系统基础设施建设面我国正处于经济建设高速发展时期，电力系统基础设施建设面临巨大压力；同时，地区能源分布和经济发展情况极不平衡：临巨大压力；同时，地区能源分布和经济发展情况极不平衡：负荷中心在中东部地区，而能源中心则在西部和北部地区，其负荷中心在中东部地区，而能源中心则在西部和北部地区，其中蕴藏量极大的风能主要分布于东北
30、、西北、华北以及沿海地中蕴藏量极大的风能主要分布于东北、西北、华北以及沿海地区，太阳能资源主要分布在西藏、新疆和内蒙古等北部和西部区，太阳能资源主要分布在西藏、新疆和内蒙古等北部和西部地区。地区。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设我国现阶段的具体国情、能源资源分布情况以及可再生新能源我国现阶段的具体国情、能源资源分布情况以及可再生新能源接入的技术特性，决定了智能电网是实现清洁能源大规模开发、接入的技术特性，决定了智能电网是实现清洁能源大规模开发、电能远距离输送和提高能源资源利用率的最为理想的方式。一电能远距离输送和提高能源资源利用率的最为理想的方式。一个完整的智能电力系统，不仅包
31、含发电、输电、变电、配电、个完整的智能电力系统，不仅包含发电、输电、变电、配电、用电的各个环节，还包括电能的生产调度、电能交易、电网的用电的各个环节，还包括电能的生产调度、电能交易、电网的设计规划、技术管理及维护等，这部分内容涉及所有电压等级。设计规划、技术管理及维护等，这部分内容涉及所有电压等级。只有各环节的发展紧密衔接、相互协调，智能电网的整体功能只有各环节的发展紧密衔接、相互协调，智能电网的整体功能和优势才能充分发挥。和优势才能充分发挥。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设针对不断增长的电能需求，结合高压、特高压电网的建设和发针对不断增长的电能需求，结合高压、特高压电网的建设
32、和发展情况，国家电网公司在展情况，国家电网公司在2009年年“特高压输电技术国际会议特高压输电技术国际会议”上提出了建设上提出了建设“坚强智能电网坚强智能电网”的发展战略。的发展战略。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设图图6.3所示为国家电网提出的坚强智能电网建设发展战略。建设所示为国家电网提出的坚强智能电网建设发展战略。建设坚强智能电网的战略框架可以简要概括为：一个目标、两条主坚强智能电网的战略框架可以简要概括为：一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五个内涵和六个环节。此战略分三线、三个阶段、四个体系、五个内涵和六个环节。此战略分三个阶段进行：个阶段进行：2009年至年至2
33、010年为规划试点阶段，重点开展规划、年为规划试点阶段，重点开展规划、制定技术和管理标准、开展关键技术研发和设备研制，及各环制定技术和管理标准、开展关键技术研发和设备研制，及各环节试点工作节试点工作；6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设2011年至年至2015年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电年为全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用；术和装备实现重大突破和广泛应用；2016年至年至2020年为完善提年为完善提升阶段，基本建成坚强智能电网
34、，使电网的资源配置能力、安升阶段，基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率、电网与电源、用户之间的互动性显著提高，全水平、运行效率、电网与电源、用户之间的互动性显著提高，使坚强智能电网在服务经济社会发展中发挥更加重要的作用。使坚强智能电网在服务经济社会发展中发挥更加重要的作用。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设坚强智能电网一旦建成，可达到如下的要求：坚强智能电网一旦建成，可达到如下的要求：优化能源结构，优化能源结构，保障能源安全供应保障能源安全供应；提升电网的大范围资源优化配置能力；提升电网的大范围资源优化配置
35、能力；提升系统的清洁能源接纳能力；提升系统的清洁能源接纳能力；促进节能减排，推动低碳促进节能减排，推动低碳经济的发展；经济的发展；实现电网的可持续发展；实现电网的可持续发展；提升电工行业核心提升电工行业核心竞争力，促进技术进步及装备升级；竞争力，促进技术进步及装备升级；满足用户多元化需求，满足用户多元化需求，提升和丰富电网的服务质量及内涵提升和丰富电网的服务质量及内涵。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设在在这一战略的指导下，我国电网经过几年的发展，取得了巨大这一战略的指导下，我国电网经过几年的发展，取得了巨大成就。随着三峡输变电工程、特高压工程等跨区联网工程的建成就。随着三峡输变
36、电工程、特高压工程等跨区联网工程的建设，除台湾等地区外，全国联网格局初步形成。全国联网有力设，除台湾等地区外，全国联网格局初步形成。全国联网有力地支持了国家西部大开发和西电东送战略的实施，极大地缓解地支持了国家西部大开发和西电东送战略的实施，极大地缓解了部分地区的用电紧张状况，促进了电力行业整体投资效益的了部分地区的用电紧张状况，促进了电力行业整体投资效益的提升。提升。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设坚强智能电网的坚强智能电网的核心技术就是传感技术核心技术就是传感技术，利用传感器对关键设，利用传感器对关键设备（温度在线监测装置、断路器在线监测装置、避雷器在线监备（温度在线监测装
37、置、断路器在线监测装置、避雷器在线监测、容性设备在线监测）的运行状况进行实时监控，然后把获测、容性设备在线监测）的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后通过对数据的分得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后通过对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统的优化管理析、挖掘，达到对整个电力系统的优化管理。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设与此同时与此同时，智能电网包含很多技术领域，各个国家关于智能电，智能电网包含很多技术领域，各个国家关于智能电网的研究和建设应依据本国现有的电网条件、技术集成水平和网的研究和建设应依据本国现有的电网条件、技术集成水平和资源分
38、布等实际情况，我国提出建设侧重点在于保障特大规模、资源分布等实际情况，我国提出建设侧重点在于保障特大规模、特高电压等级、特大输电能力输电网的特高电压等级、特大输电能力输电网的“清洁、安全、自愈、清洁、安全、自愈、经济、互动经济、互动”运行。物联网在智能电网建设中具有举足轻重的运行。物联网在智能电网建设中具有举足轻重的作用，这再一次说明我国智能电网的主要特点有如下几点：作用，这再一次说明我国智能电网的主要特点有如下几点：6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设（1）坚强可靠）坚强可靠：是指拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和：是指拥有坚强的网架、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应，从
39、而实现资源的优化调配、减小大范围安全可靠的电力供应，从而实现资源的优化调配、减小大范围停电事故的发生概率。在故障发生时，能够快速检测、定位和停电事故的发生概率。在故障发生时，能够快速检测、定位和隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电，缩短隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因恢复供电，缩短停电时间。坚强可靠是中国坚强智能电网发展的物理基础；停电时间。坚强可靠是中国坚强智能电网发展的物理基础；6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设（2）经济高效）经济高效：是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，：是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源的高效利用，是对中国坚
40、强智能电网发展的基本促进能源资源的高效利用，是对中国坚强智能电网发展的基本要求；要求；（3）清洁环保）清洁环保：在于促进可再生能源发展与利用，提高清洁电：在于促进可再生能源发展与利用，提高清洁电能在终端能源消费中的比重，降低能源消耗和污染物排放，是能在终端能源消费中的比重，降低能源消耗和污染物排放，是对中国坚强智能电网的基本诉求；对中国坚强智能电网的基本诉求；6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设（4）透明开放）透明开放：指为电力市场化建设提供透明、开放的实施平：指为电力市场化建设提供透明、开放的实施平台，提供高品质的附加增值服务，是中国坚强智能电网的基本台，提供高品质的附加增值服务
41、，是中国坚强智能电网的基本理念；理念；（5）友好互动）友好互动：即灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源：即灵活调整电网运行方式，友好兼容各类电源和用户的接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节，是和用户的接入与退出，激励电源和用户主动参与电网调节，是中国坚强智能电网的主要运行特性。中国坚强智能电网的主要运行特性。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设智能电网作为清洁能源发展的绿色接入平台，是优化能源布局、智能电网作为清洁能源发展的绿色接入平台，是优化能源布局、保障能源安全的战略选择。智能电网产业不仅在为能源工业可保障能源安全的战略选择。智能电网产业不仅在为能源工业可持续发展提供服
42、务、满足用户多样化用电需求等方面有着重要持续发展提供服务、满足用户多样化用电需求等方面有着重要意义，而且还将直接推动信息、通信、芯片制造、自动化控制意义，而且还将直接推动信息、通信、芯片制造、自动化控制设备以及电子仪器仪表等高科技产业的发展，推动区域产业升设备以及电子仪器仪表等高科技产业的发展，推动区域产业升级。级。6.1.3 我国我国智能电网的建设智能电网的建设6.1 概述概述6.3 物物联网在智能电网输变电设备管理中的应用联网在智能电网输变电设备管理中的应用6.2 物物联网在智能电网中的应用联网在智能电网中的应用目录目录6.4 面向面向智能电网的物联网信息聚合智能电网的物联网信息聚合6.6
43、 基于基于BNSS的配电网智能化建设解决方案的配电网智能化建设解决方案6.5 智能智能变电站运行辅助管理系统解决方案变电站运行辅助管理系统解决方案6.2 物物联网在智能电网中的应用联网在智能电网中的应用 6.2.1 发电发电环节环节监控监控 6.2.2 输输配电环节配电环节巡检巡检 6.2.3 电力电力系统系统管理管理 6.2.4 AMI互动互动 6.2.5 智能用电智能用电 6.2.6 电动汽车电动汽车管理管理 6.2.7 智能智能调度调度目录目录针对常规发电机组，可以通过安装在机组内的传感监测点，及针对常规发电机组，可以通过安装在机组内的传感监测点，及时了解机组在运行时的转速、力矩、温度、
44、振动等技术指标和时了解机组在运行时的转速、力矩、温度、振动等技术指标和相关参量，增强对机组的实时监控能力；结合电网运行的情况，相关参量，增强对机组的实时监控能力；结合电网运行的情况，实现快速调节和深度调峰，提高机组灵活运行和稳定控制的水实现快速调节和深度调峰，提高机组灵活运行和稳定控制的水平。对于太阳能发电系统，可以通过光敏传感装置和气象数据平。对于太阳能发电系统，可以通过光敏传感装置和气象数据采集装置，实现太阳能电池根据日照和天气变化情况随时调整采集装置，实现太阳能电池根据日照和天气变化情况随时调整工作状态，以获得最高的光能利用率，实现功率预测工作状态，以获得最高的光能利用率，实现功率预测。
45、6.2.1 发电发电环节监控环节监控同样同样的，物联网还可以实现对核电、风力发电、潮汐发电等各的，物联网还可以实现对核电、风力发电、潮汐发电等各种新能源发电系统的状态监测、控制和功率预测。图种新能源发电系统的状态监测、控制和功率预测。图6.4所示为所示为风力发电厂网络远程监控风力发电厂网络远程监控框架。框架。6.2.1 发电发电环节监控环节监控6.2.1 发电发电环节监控环节监控相对于电网来说，电厂的生产设备采用的是并联结构，并都编相对于电网来说，电厂的生产设备采用的是并联结构，并都编上了号码。这样，当某一设备发生故障或周围环境发生变化时，上了号码。这样，当某一设备发生故障或周围环境发生变化时
46、，利用物联网技术，可根据采集器采集到的各种数据，经判断后利用物联网技术，可根据采集器采集到的各种数据，经判断后将必要的预警和报告信息准确发送给相关负责人将必要的预警和报告信息准确发送给相关负责人。6.2.1 发电发电环节监控环节监控例如例如，对于发电厂基础建设以及分布式电厂监控、厂区污染物，对于发电厂基础建设以及分布式电厂监控、厂区污染物和气体排放监控、能耗监控、煤料监控、抽水蓄能监控、风电和气体排放监控、能耗监控、煤料监控、抽水蓄能监控、风电厂监控、功率预测、储能监控等，均可通过电厂生产监控系统，厂监控、功率预测、储能监控等，均可通过电厂生产监控系统，协助电厂将定时的人工监控转变为全时的自动
47、监控。而这些应协助电厂将定时的人工监控转变为全时的自动监控。而这些应用的实现都要建立在基于物联网利用传感器对数据的采集和传用的实现都要建立在基于物联网利用传感器对数据的采集和传输的基础之上。图输的基础之上。图6.5为发电厂视频监控系统为发电厂视频监控系统示例。示例。6.2.1 发电发电环节监控环节监控6.2.1 发电发电环节监控环节监控6.2 物物联网在智能电网中的应用联网在智能电网中的应用 6.2.1 发电发电环节环节监控监控 6.2.2 输输配电环节配电环节巡检巡检 6.2.3 电力电力系统系统管理管理 6.2.4 AMI互动互动 6.2.5 智能用电智能用电 6.2.6 电动汽车电动汽车
48、管理管理 6.2.7 智能智能调度调度目录目录物联网技术可以有效的提升状态监测的效率物联网技术可以有效的提升状态监测的效率。通常来说，实时。通常来说，实时监测主要是对于电力系统中每个设备的状态都进行全天候的监监测主要是对于电力系统中每个设备的状态都进行全天候的监测，往往会在配电中电力一次设备状态监测方面会选择单独使测，往往会在配电中电力一次设备状态监测方面会选择单独使用的监测仪器，因此在这一过程中得到配置的仪表或装置也非用的监测仪器，因此在这一过程中得到配置的仪表或装置也非常的多。其次，状态监测工作往往还需要局部放电检测仪和声常的多。其次，状态监测工作往往还需要局部放电检测仪和声电波局部放电检
49、测仪等先进的设备仪器的有效支持，这主要是电波局部放电检测仪等先进的设备仪器的有效支持，这主要是由于这些仪器能够有效的检测开关柜的局部放电情况，从而能由于这些仪器能够有效的检测开关柜的局部放电情况，从而能够在避免大量铺设线缆的同时有效的提升监测的效率。够在避免大量铺设线缆的同时有效的提升监测的效率。6.2.2 输输配电环节巡检配电环节巡检输配电设备状态监测是电网状态监测中非常关键的一环输配电设备状态监测是电网状态监测中非常关键的一环。利用。利用分布在各个位置上的传感器，可以实现对杆塔、输电线路和高分布在各个位置上的传感器，可以实现对杆塔、输电线路和高压电气设备的环境状态信息、机械状态信息和运行状
50、态信息的压电气设备的环境状态信息、机械状态信息和运行状态信息的感知与监测，通过与信息通信网络的结合，最终可实现全局性感知与监测，通过与信息通信网络的结合，最终可实现全局性条件下不失针对性的信息综合处理、传输与判断功能，提高电条件下不失针对性的信息综合处理、传输与判断功能，提高电网的稳定运行保障能力和智能化水平，达到优化运行控制与管网的稳定运行保障能力和智能化水平，达到优化运行控制与管理，提供高可靠性、高质量电力，降低损耗和提高服务质量的理，提供高可靠性、高质量电力，降低损耗和提高服务质量的目标。智能化输配电线路监测系统框架如图目标。智能化输配电线路监测系统框架如图6.6所示。所示。6.2.2
