導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇智能電網的意義，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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（一）智能電網的定義

智能電網就是電網的智能化（智電電力），也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。

（二）電力使用安全性對低碳電力的要求

為了保證電力系統能夠快速實現供電可靠的性能，必須確定一個電力系統的最優使用容量，也就是在可靠性供電與供電預算之間確立一個支撐點，使得預算成本與可靠性能之間可以相互衡量。對于我國來說，能夠全面根據系統的邊際容積來預測與估量供電時的可靠性能。因為電力系統中的發電構成一旦發生較大的轉變，邊際容量的數值與EEU之間的關系便會有一定的變化。所以，在研究供電可靠性的高水平發展期間，確定一套合理全面的可靠性測量技術對于實現低碳電力系統來說尤為重要，要想做到這些一定要保證在實行基礎上滿足一些固定的條件，比如：（1）需要一定數量的低碳發電機來供電，保證供電的可持續性；（2）準備充足的發電燃料，隨時滿足發電需要；（3）發電燃料盡量滿足多樣化，以保證發電燃料短缺時不會對發電系統造成威脅；（4）保證市場上的價格信號穩定且具體，使得系統的不平衡性盡可能的降低。

（三）智能電網的形成要素

智能電網主要特征要素歸納為六點，即具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等特征。要想使得智能電網有效的支撐起電力系統，必須要保證其規劃、技術、運行以及用電方面的機制得以全面確立，在此基礎上要保證其環保性與智能性充分發揮出來。這幾種機制的確定首先要從源頭找出規劃的目的，使得能源得以轉變，加強環保與可再生的性能，使得低碳發展更加快捷迅速；然后從開展低碳技術作為出發點，在已知的條件下保證運行與推廣更加廣泛全面；最后，要保證大量低碳發電設備能夠一齊運行，使得智能電網得到更好的發展。

二、智能電網對低碳電力系統的支撐意義及其實現方法

（一）智能電網對低碳電力系統的支撐意義

根據以上對智能電網目標的探究，我們可以看出，低碳電力系統實施的主要意義在于實施環保輸電與用電，實現低碳化意識，使得電力系統能夠得到更好的支撐作用。從具體角度分析，智能電網的環保作用主要分為直接階段與間接階段。直接階段是指從根源處使得化石燃料消耗量減小；間接階段是指通過提高終端能效、減少過程損耗所帶來的節電量，進而使得源頭能源使用量減小；直接減排效益是指由于減少源頭能源使用所減少的CO排放量；間接減排效益是指通過優化投資，實施更多的能效項目，進而帶來減排效益。

（二）實現低碳電力系統的方法

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1 縣級智能電網自動化建設的重要意義

1.1 有利于供電可靠性的提升

在縣級智能電網自動化中，利用線路上自動化開關可減少停電時間，縮小停電范圍，保證供電的穩定性和可靠性；在“手拉手”聯絡開關的作用下，可根據實際用電需求對負荷進行轉移轉帶，并準確定位故障地點；智能電網中，主站具備監測功能，可對電網運行狀況進行實時監測，及時發現和排除故障隱患。由此可以看出，智能電網具備供電穩定的優勢，能夠有效改善用戶用電條件，提升配網供電能力，更好地滿足生產、生活的用電需求。

1.2 有助于促進供電企業的發展

縣級智能電網自動化的實行，可實現負荷的自動化調整，有利于減少電量損失和線損，降低電網損耗，保證電網運行的經濟性。同時，智能電網運用先進的技術，進一步提升了電網的自動化控制水平，并且還可以降低維護費用，節約資金支出，有利于增強供電企業生產運行的穩定性，提高供電企業的經濟效益。

1.3 能大幅度提高經濟效益

通常情況下，停電會引起相應的電費損失，其計算公式如下：

在式（1）當中， 代表停電造成的損失（元/年）； 代表平均損失1kWh電量折合人民幣的價值，可以取20； 代表負荷功率（單位：kW）； 代表斷路器故障率（老式油開關的故障率設定為0.5次/km?年）；L代表線路長度；t表示停電檢修持續時間（取4h）。

以某縣級配網中12km長的線路為例，其負荷為8000kW（假設平均分布）。實現智能配網自動化后，在10kV線路上加裝3臺自動重合器，使整條線路分為4個區段，每段的負荷功率為2000kW，自動重合器的應用使平均故障率降低到0.1次/（km?年），檢修持續時間縮短至2h，設備故障斷電或是檢修停電均為某一段，長度為3m。未實施自動化前，該線路每年因停電造成的電費損失為3840000（元/年）。智能電網實現自動化后，該線路每年因停電造成的電費損失為24000（元/年），可降低電費損失381.6萬元/年，由此所產生的經濟效益非常巨大。

2 縣級智能電網自動化建設的合理化建議

2.1 自動化建設的總體思路

在架空線路或混合線路的主干線上采取就地式饋線自動化建設，并將故障自動定位技術應用到架空線路或混合線路的第一級分支線上，實現近期建設目標，即通過就地式饋線自動化與故障自動化定位相配合，構建“二遙”綜合系統；充分考慮基建配電網新建情況，或配電房、開關站的改造情況，在此基礎上配套進行電網自動化改造，建設起“三遙”綜合系統；對不在配電網改造計劃范圍內的開關站、配電房、電纜分接箱，以及純電纜線路，可先應用故障自動定位技術，而后再逐步擴大自動化建設范圍。

2.2 自動化的實現途徑

（1）主站。縣級配網自動化主站可以采用集中采集、分區應用的模式進行建設，該模式具體是指在地方供電局的調控中心內建設配電自動化主站，對轄區范圍內所有配電設備的運行數據進行集中采集和處理。同時可在縣供電公司建設遠程工作站，對轄區范圍內配電設備的運行狀況進行實時監測。地方供電局的配網自動化可以就地式饋線自動化為主，主站可選擇集成型主站，這樣能夠滿足未來的發展需要，減少重復建設；軟件根據簡易型的原則進行配置，先實現故障快速定位功能，逐步實現饋線故障自動化處理、事故反演、網絡重構等功能。（2）饋線自動化選型。就地饋線自動化較為常用的方式有兩種，一種是電壓時間型，另一種是電壓電流型，這兩種類型的就地饋線自動化均適用于架空線路和混合線路，前者采用的是自動化負荷開關，能夠實現對故障區段的快速隔離和非故障區段的快速復電，但在故障發生時，變電站出線斷路器需要完成兩次重合閘，并且要承受故障電流的沖擊，這樣容易對站內電氣設備的運行造成影響；后者是在主干線上設置分段斷路器，其不僅能夠減少變電站出線斷路器的跳閘次數，從而降低對站內電氣設備運行的影響，同時還能使故障停電范圍縮小，有助于確保線路的供電可靠性。通過兩種方式的對比，建議在縣級智能配網自動化的建設中，采用電壓電流型就地饋線自動化。（3）故障自動化定位。根據饋線自動化開關布點，合理選擇故障指示器的安裝位置。在10kV線路中，可將自動化故障指示器分別設置在4個不同分支線上。若在線路T接處安裝故障指示器，則應多設置一套指示器；選擇主站架空線路中分支線路與主干線的連接處，設置一套自動化故障指示器；采用太陽能板和電池混合供電的方式，為故障指示器提供電源，滿足通信終端工作的用電需要；在10m范圍內，故障指示器可與一套通信終端實現無線通信，通過通信終端向主站上傳送遙測信息。

3 結語

總之，在智能電網的發展進程中，配電網自動化是一個主流趨勢，通過配網自動化的實現，不但能夠使供電可靠性進一步提升，而且還能提高供電企業的經濟效益，有利于促進企業穩定、持續發展。鑒于此，應當加快縣級智能電網自動化的建設速度，提高縣級電網的自動化水平，這對于促進縣級電力事業的發展具有非常重要的現實意義。

參考文獻：

[1] 顏志強.智能配電網與配電自動化的分析[J].科技創新與應用，2014（12）：69-70.

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近年來，我國的社會經濟發展速度加快，飛速發展的社會經濟導致我國企業和個人對于各種能源的需求量大大增加。能源的消耗同時給全球的環境和生態帶來了嚴重的破壞。為了實現可持續發展，人們開始注重研究新技術和方法來充分利用可再生能源。在這種狀況下，智能電網理論被提出，它能夠有效對能源進行節約，在實現人類可持續發展的過程中具有重大的意義。而現階段智能電表的應用能夠有效促進智能電網的發展。

1智能電表的原理

伴隨著科學技術的不斷進步，近年來科學家在電子式電表的基礎上研發了智能電表。同傳統的電表相比，智能電表在運行職能和構成方面都具有非常大的進步。電流電壓線圈和鋁盤等是傳統電表的重要組成部件，當渦流被能夠移動的鋁盤進行感應之后再用電流線圈相互影響是傳統電表的工作過程。而電子元器件是智能電表的組成部件，其在運轉的過程中首先要將用電者的電壓和電流進行數據采集，集成電路是由專門的電能表來進行的，并將采集到的信息進行有效的處理，并將其轉換成與電能成正比的脈沖進行輸出。在最后，處理和控制工作室有單片機來執行的，以用電量的形式將脈沖進行顯示。

2智能電表的擴展功能研究

同傳統的電表相比，提供雙向計量功能是智能電表最大的功能特點，它能夠有效監視各大用電戶所擁有的電能質量，同時還擁有自動抄表（AMR）和將電價進行分時段計算的功能，數據處理能力也比傳統的電表高很多。近年來智能電表的應用越來越廣泛，它具有多種拓展功能，在這里重點將配電網負荷預測進行分析。

2.1傳統負荷預測

種類繁多和性質不同的負荷是電力系統最主要的特點之一，同時，人們在日常生活中用電的過程中是不規律的，因此，普通的解析式是無法將如此大量的負荷進行累加的。從供電需求及社會和經濟的發展方面來講，對于負荷的估計和預測不可忽視。人們在日常的生活當中需要預測負荷，這樣才能夠將需要用的電力進行提前的估計，保證工作和生活的正常進行，此時就需要充分調查和分析歷史數據。預測結果能夠影響用電低谷設備的采用和蓄冷蓄熱技術的應用等，能夠轉變用戶用電的高峰期和低谷期，這樣一來就能夠促進系統更加可靠和經濟的運行[1]。

伴隨著科學技術的不斷進步，負荷預測技術近年來得到了很大的進步，例如，灰色預測技術、指數平滑預測技術等，尤其是SCADA裝置的有效應用，使我國的配電網絡數據得到及時的收集和傳送。然而SCADA對于數據的有效測量才能夠促進負荷預測的順利進行，但是現階段自動化在我國的配電網當中不夠發達，嚴重缺少測量模塊，SCADA只能在饋線一級進行應用，然而眾多的負荷是無法得到及時準確的測量的。

2.2在智能電表基礎上的廣域負荷預測

傳統的電表在應用過程中會使網損現象發生在配電網線路當中，這是SCADA技術在進行負荷測量當中的缺陷。智能電表之所以能夠將負荷進行更準確的測量是由于它被安裝與用戶的一端，同時在整體的測量元件當中它屬于最底層的元件，這就在很大程度上能夠將測量負荷的精確度進行提高。如果想要將某一區域內在某一時間段內的負荷值進行真實的展現，我們可以將該區域內的智能電表數據進行綜合處理來實現，這樣一來就能夠細化電力系統的結構。

然而在進行這樣的操作過程中我們要充分考慮到如果將該區域某一時間段內的全部數據進行匯總，那么傳輸過程中是否能夠得到整個網絡結構的支持，以及頂端系統解決這樣大量數據的方法是什么。所以此時我們應該將智能測量裝置安裝與饋線的出口處，它們是能夠與智能電表進行通信相連的，智能電表數據在一定范圍內的處理都由這些裝置來完成，這樣就能夠將傷及系統處理數據的壓力進行較小。分級處理數據的方法能夠促進通信上的順暢[2]。

2.3支持向量機負荷預測

在對負荷進行預測的過程中，其精度大小影響很重要的一個因素就是對核函數的選擇。長久以來人們對于核函數的選擇都進行了大量的研究，在這些研究數據的基礎之上，在這里我們選擇SVM的核函數的時候以指數函數來作為代表進行研究。近年來，經過不斷的研究和調查，我們了解到能夠嚴重影響SVM的性能表現的是寬度參數和懲罰系數在核函數當中的體現。我們在進行研究的過程中，在0.001與10之間固定懲罰系數c和不敏感損失參數ε，如果寬度參數不斷增大那么訓練集中的標準均方差以后增大。因此，當較小的寬度參數σ2過學習現象就會出現在SVM與訓練集當中。因此，SVM的泛化能力是受到寬度參數的重要影響的。但是，不敏感損失參數ε在變大的過程中會引起支持向量樹木的減少，還會造成一定程度的波動出現在訓練時間當中。這就表明，預測精度和泛化能力在SVM當中受到不敏感損失參數ε的影響幾乎可以忽略不計。模型的性能會受到SVM參數選擇的嚴重影響，在現階段的發展當中SVM的參數選擇還缺少公認有效的結構化方法。

3結語

伴隨著我國經濟的不斷進步，社會經濟在發展過程中對于能源的需求量大大增加，能源的消耗給環境和生態帶來了巨大的損害。在這種情況下我國應積極充分利用現有能源，減少能源的浪費。智能電表的研發并使用有效的對我國個人和企業的用電情況進行了監督和控制，以獨特的優勢提高了人們的節能意識。同時，我們還應該注意到智能電表的種種擴展功能，尤其在負荷預測方面具有獨特的優勢。通過對智能電表這一智能終端的有效應用， 促進了整個電網處理的優化。

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1.1智能電網推動我國產業升級和國民經濟發展電力系統的發展是以電力電子技術和信息化技術的發展為基礎的。電力行業屬于資金密集型和技術密集型行業，具有投資大，產業鏈長等特點。建設智能電網有利于促進我國裝備制造業和通信信息等行業的技術升級，為我國占領世界電力裝備制造領域的制高點奠定基礎。智能電網的建設將吸引大量的政府，企業及民間投資，帶動電力設備制造企業的產品創新，技術改進。根據我國堅強智能電網規劃，2009年至2020年國家電網總投資3.45萬億元，其中智能化投資38941億元，占電網總投資的11.1%，未來十年將建成堅強智能電網[6]。同時，隨著大規模的風電，太陽能等新能源的發電并網，以及電力汽車的大規模普及，必將推動相關行業乃至整個國民經濟的發展。如今，中國已是世界上最大的光伏組件出口國，供應著世界40%的光伏產品需求。同時我國是風力發電裝機總量增長最快的國家，到2012年底我國風電裝機容量達到7532萬千瓦，連續三年全球裝機排名第一。在汽車方面中國企業生產了全球首款單次充電可行駛400公里，并可容納5位乘客的純電動汽車，將為我國汽車行業開辟非常規快速發展之路。

1.2智能電網對提高電網效率，降低能耗有重要意義我國能源分布與需求呈逆向分布，80%的能源分布在經濟相對落后的西部，客觀上造成了西電東輸的局面。我國以特高壓電網為骨干的智能電網在理論上將使輸電損耗下降75%以上，大大提高電網輸電效率。2008年我國電網線損率為6.64%，且成逐年下降趨勢，但仍有很大的降低空間。隨著特高壓、柔性輸電技術、經濟調度等先進技術的推廣和應用，輸電線損率將進一步降低，電網運行的經濟性將進一步提高。據估測，2020年我國堅強智能電網可節約用電量約445億千瓦時，按平均每千瓦時電量消耗燃料的費用為0.216元計算，全社會將節約燃料費用96.3億元。據國家電網公司的初步研究分析表明，到2020年堅強智能電網建成后，在發電，輸配電及用電等各環節均可取得良好的節能效果，可實現節約標準煤約1.7億噸。此外，通過推動水電，核電，太陽能和風能等新能源的開發，可實現節約3億噸標準煤。

2智能電網的巨大生態效益

節能減排是實現低碳經濟的重要手段，也是實現我們生態文明，構筑中國夢的重要組成部分。我國CO2的排放量從2006年起就超過美國，至今都是世界上最大的CO2排放國。2011年，我國CO2排放量為89億噸，排名世界第一，占全球排放總量26%。CO2排放過快增長使我國的低碳發展面臨巨大的壓力。我國燃煤發電碳排放占全國碳排放總量的將近一半。燃煤發電產生的SO2是主要的大氣污染物，2011年，全國SO2排放總量2218萬噸，電力行業排放量占45%。大力發展清潔能源可以改善我國的能源結構，但由于大多可再生能源具有間歇性和不可預測性的特點，當并入電網的規模足夠大時，將對電網的電能質量、安全、穩定、可靠運行提出了新的挑戰，而智能電網可以很好地解決這個問題。智能電網的“即插即用”特點將實現從小到大各種容量的發電和儲能裝置在所有的電壓等級上都可以實現互聯，這將為大規模開發風能、太陽能、地熱能、潮汐能等新能源提供可能和保障。根據行業調查，到2020年我國堅強智能電網建成后，我國的每年可減少CO2排放量約15億噸，SO285萬噸。新型能源的使用率提升30%，這對實現我國2020年單位GDP碳排放目標的貢獻率超過20%。同時對緩解我國目前日益嚴重的環境污染問題，霧霾問題，全球變暖問題有重大作用。由智能電網發展起來的家庭分布式電源將逐步改變人們的能源消費結構，加快實現當地的節能減排目標。

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中圖分類號：F407文獻標識碼： A

現在因為人口的逐漸增長，能源供應問題變得越來越突出，同時對電力工程技術無論是需求還是要求均變得越來越高。智能電網能夠有效的實現電網的可持續發展，同時智能電網具有自愈能力強、頑強、堅固、實用性強、經濟性高等特點，已經受到越來越多人的青睞。電力工程技術是智能電網建設常用的技術，可以有效的提高輸電的穩定性，可以支持大多數智能電網中的設備電源等。智能電網建設已經越來越離不開電力工程技術。

1 智能電網的特點

1.1 智能電網有非常好的自愈能力

電網所使用的智能系統，可以在其出現問題時對其進行很好的“自我療傷”，也就是自愈。智能系統的分析能力以及安全評估能力本身就非常強，再加上具有極高的預防以及預警的功能，能夠在不同的運作情況下，自動的診斷故障出現的部位，然后對該部位進行隔離或者是系統自我恢復等。

1.2 智能電網的實用性強、經濟性高

電力市場的運營離不開智能電網的支持。智能電網可以有效的幫助電力市場以及電力交易的開展，最大限度的優化資源配置；同時通過智能電網的運作，可以降低電網的損耗率。

1.3 智能電網非常頑強、堅固

電網系統是非常龐大的，一旦其出現故障或者是受到干擾，由于電網主要是被智能所控制，則電網仍舊可以正常持續的為電能用戶穩定的供應電力，防止出現大面積的停電情況，降低由于停電而導致的經濟損失；如果出現自然災害或者是非常惡劣的氣候條件，智能電網仍舊可以維持電力系統大范圍持續、安全運行。所以說，智能電網是非常的頑強以及堅固的。

2 在智能電網建設時電力工程技術的總體應用

2.1 電力工程技術在智能電網電源的應用體現

電力工程技術可以支持大多數智能電網中的設備電源，比如說使用頻率較高的恒頻交流電源、蓄電池需要使用的直流電源以及變電所需要使使用的交流電源等等。具體的技術功能可以在智能電網電源電能的質量提高方面得以體現。通過對電能的質量等級進行建立或者是劃分，以及對電能質量常用的評估方法進行分析，并與供電實際的經濟性要求相結合，可以建立起用戶經濟性以及技術質量等級劃分標準體系，同時根據相關法律法規，對智能電網建設的各個方面進行有效的提高，以盡可能的加強該電網的經濟性。

一般來說，調諧濾波器技術（連續型）可以有效的提高電能質量。該技術不但能夠加強電能的質量，同時還可以提高經濟性能、減少成本，市場前景極為廣闊。

2.2 電力工程技術在智能電網輸電方面的應用體現

因為智能電網所要求使用的電網工作狀態要持續穩定、電能質量要高，上述內容的實現是離不開無功補償技術以及諧波抑制技術這兩項電力工程技術的配合以及支撐的。在一些國家，由于輸電工程的輸電的容量非常大或者是線路比較長，通常會使用直流電這種輸電方式來完成。我國現在的輸電線路的建設，特別是一些輸電線路，比如說高壓直流電，一般送電以及受電兩端的逆變閥裝置或者是整流閥裝置會采取晶閘管變流裝置。上述設備的應用，不但使得智能電網的輸送的容量變大、穩定性變強。而且正是由于這些裝置的應用，有效的防止甚至是避免了智能電網出現電壓的突然閃變或者是降低，與突然停電的情況，大大加強了供電的質量以及效果。

3 在智能電網建設時電力工程技術的具體應用

3.1 柔流輸電技術

大部分的清潔度比較高的新能源等輸送到智能電網中的技術會使用柔流輸電技術。該技術主要是利用電子技術、微處理技術以及控制技術等形成可以靈活控制交流輸電的技術。由于現在階段我國主要是使用電壓比較高的輸變電進行智能電網建設，而且在建設時需輸入部分新的清潔能源，以達到隔離能源的目的。柔流輸電技術可以更好地滿足上述要求，同時該技術在智能電網建設過程的需求正在不斷的提高。把電力工程技術有機的結合各種控制技術，能夠達到控制以及調節電網參數的目的，使電網可以穩定運行，有效降低輸電的損耗。

3.2 高壓直流輸電技術

現在很多的直流輸電系統環節均在使用交流電這種輸電方式，然而輸電的過程卻是采取直流電這種方式。該技術的使用可以對換流器進行合理的控制使用，更好地進行逆變或者是整流。部分直流輸電系統，如重量較輕的系統，其換流器通常使用一些能夠關斷的元件組合而成的，其不僅經濟性能強，而且還可以加強輸送的穩定性，同時其還可以應用在一些如海島供電等比較孤立的地域，以及距離較短的直流輸電工程之中。直流輸電技術（高壓）一般會應用在遠距離輸電中，其未來將會應用在容量更大、距離更遠的輸電工程中。

3.3 電力工程技術在智能電網中的重要意義

在電力系統方面，能夠降低總發電所需要的燃料費用，這樣就能夠在一定程度上降低成本，減少建設投資，電網的輸送效率也會有所提升。

在用電客戶方面，可以提供比較便捷的服務，不僅終端能源的利用效率大大的提高，而且電量消費也能夠節約利用，供電可靠性和穩定性也會大幅度的提高，電能的質量也會有所改善。

在環境與節能方面，可以在提高能源轉換效率，節能減排的同時，促進清潔能源的創新與開發，除此之外土地的整體利用率也會有所提升。

其他方面，主要就是對我國社會生活以及國家經濟的有利影響，能夠促進我國經濟的協調可持續發展，同時拉動就業，緩解就業壓力，有利于社會的穩定。能源供應方面也能夠保障其安全性，能源轉換效率也會有所提高，交通運輸壓力就會相應的減輕。

實際上我國還是一個發展中國家，就技術而言，還需要有很大的提升，所以在經濟全球化的今天要真正的發展技術，提高我國的智能電網建設質量，就需要充分利用經濟全球化這把雙刃劍，充分利用國際國內兩種市場兩種資源，有效地規避不利因素來發展自己。只有電力工程技術不斷地發展和創新，才能夠促進我國電力事業的進步。當然專業性的人才也是必不可少的，不僅要加強我國的教育事業，培養動手能力比較強，理論知識比較豐富的實干人才，同時也要引進國外具有豐富經驗的國際人員，為我國的智能電網建設提供比較新鮮的元素，促進我國智能電網的健康發展。

4 總結

電網建設作為社會設施建設的基礎項目之一，隨著我國當前的電網運行環境逐漸的發生改變，社會各行業對于電網的需求量越來越高。由于智能電網具有自愈能力強、頑強、、實用性強、經濟性高、堅固等特點，可以有效的推動現代社會的建設。電力工程技術作為智能電網建設的基本技術，在我國現在智能電網的建設中有著非常好的發展前景。

參考文獻：

[1]田科峰.電氣設備智能化技術在智能變電站的應用[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2010（3）.

[2]王正風，高濤.智能電網調度運行面臨的關鍵技術研究[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2011（S1）.

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隨著我國國民經濟不斷發展及科學技術不斷進步，電網建設這一基礎設施建設規模在逐漸擴大，同時其在國民經濟中發揮的作用也越來越重要。在智能信息化水平快速提高下，智能電網模式已成為全球范圍內電網建設的重要形式，而原有的電網管理模式已逐漸不能適應現代電網發展中的相應需求。在這一背景下，實現配電網智能化、自動化及信息化的一體化調控，已成為保證智能電力系統穩定、高效運行，以智能電網模式助力于社會經濟可持續發展與社會生產力不斷提高的必然要求。

1 智能電網及其優勢

智能電網是將電網中各種資產與設備經由傳感器聯系起來，利用高級元器件、先進計算機與電子設備等基礎設施，將自動控制技術、通信技術及其他相關信息技術引入其中，構成客戶服務總線，對各種相關信息加以整合并展開分析，在此基礎上對電力網絡進行改造，從而促使電網系統運營成本，提高電網運行的安全性、可靠性及穩定性，促使電網系統在運行中與管理中均實現最優化目的。智能電網核心思想是對電力系統中各環節實現通信技術與新型技術的有效集成，可促使智能化水平不斷提高，實現對自實施設施、分布式發電至電力市場這一電力系統整體與其中相應環節的有效監控，同時確保其中任何一節點均在實時監控下，確保自發電廠至用戶端電器間，每一點中信號與電力均可實現實時互動與雙向流動。

2 在智能電網模式下實現配網調控一體化的必要性

近年來，經過國家電網企業相關實踐，配網管理工作的地位逐漸得到提高。目前配網管理已經脫離了原來的以輸電為主，對配電缺乏應有重視的格局，且獨立的配電管理部門與管理系統已逐漸形成。我國于2010年明確要求強化智能電網建設，在智能電網中實現統一組織，統一策劃并統一實施，并對現階段配網中薄弱環節予以大力解決。而通過對現階段配網調控情況進行分析可知，需不斷對配網系統統一規劃、組織并著力開展，實現其和主網架間有效規劃，保證配網系統規劃與城鄉中社會經濟發展規劃實現有效銜接，從而解除智能電網配電管理的不合理問題。

因此，在智能電網模式下，應加大配網調控一體化研究力度，增加配網建設和改造的力度，特別要將中壓配網與低壓配網投資比例予以合理擴大，構建結構合理、經濟性高、網絡穩定、運行安全而靈活，環保節能的配網調控體系，對供電系統中突出問題加以解決，從而促使配電網供電系統可靠性與供電質量顯著提高。在實施智能電網模式下配網調控一體化時，需對配網智能化調控予以積極推進，不斷加大新技術、新材料與新設備的研究與應用力度，逐漸提高配網技術水平與相應裝備，確保配網規劃與社會電力發展形勢相符，同時可有效滿足時展下的相應需求。

3 當前配網調控中存在的不足

現階段，智能電網模式雖然已在配網調控管理中有所應用，然而配網調控中仍有許多不足之處有待進一步改進，主要包括配網管理模式的不足、調控中的局限性及盲目調控問題。

3.1 現階段配網管理模式的不足

在電力系統建設規模不斷加大及配網逐漸發展下，現階段配網已逐步實現電纜化，其主要特征即單條饋路混合模式。配網調控管理工作涉及到諸多不同部門，如架空線、電纜與開閉部門等。然而，目前配網管理仍采取分散管理模式，各部門各司其職，各負其責，各自管理，雖然這一管理模式可以明確責任，但很容易造成諸多數據資料混亂問題，使之無法集中起來實施有效管理。尤其是在近年來配網線路不斷變化下，諸多用戶資料均缺乏完整性，導致線路真實容量統計困難，使配網管理難度進一步加大。

3.2 配電調控中的局限性

在配電調控工作中，當配網變化較快且操作面較大時，若單純依靠圖紙與資料展開配網調度，則很難實現調度精細化。同時，電網調控中有種類繁多的設備運行，致使系統中架空線、電纜與開閉運行存在顯著差異，然而很多基礎資料往往缺乏準確性，致使配電調控工作精細化管理受到嚴重阻礙。

3.3 盲目調控問題

因為現階段配網中人力調控模式還有明顯局限性，同時分散式調控模式下管理工作較為困難，因此很容易導致配網調控管理中出現盲目調控問題。對配電日常調控運行而言，一般都是根據傳統調控方法與運行經驗對配網系統運行展開管理，導致盲目調控問題出現，而盲目的調控方式無法對電網信息化、智能化要求予以真正滿足，而其發展空間也十分有限。

4 在智能電網模式下實現配網調控一體化的原則與規劃思路

隨著電網公司對配網管理重要性的認識不斷加深，目前電網投資正逐漸傾斜于配網調控工作。為對我國政府關于建設智能電網的策劃與具體實施措施予以準確把握，對配網中薄弱問題加以解決，目前，配網調控工作應順應新形勢，不斷探索配網調控一體化實施原則與規劃思路，為滿足我國電力發展新要求做好充分準備。

4.1 對配網自動化模式實現全面改革

配網自動化是滿足配網調控一體化的首要條件，自動化系統主要包括通訊系統、區域子站、設備控制終端與主站等部分，其中，主站是配網自動化中最為重要的組成部分。現階段，諸多配網自動化設備的工作正常率普遍較低，這是因為在多方面因素共同作用下，主站系統只是發揮對配網自動化系統中負荷曲線予以轉發的作用。在這一背景下，對于配網調度而言，配網自動化系統形同虛設，而與之配套的配網地理信息系統完全處于閑置狀態，導致配網自動化根本未得到實現。因此，實現配網調控一體化系統并非是對傳統系統進行升級處理，而應通過總結過去的經驗，對智能電網理念展開深入分析，在此基礎上對項目實用性予以有效提高，實現配網自動化模式的全面改革。

4.2 對分布式電源接入予以充分考慮

電力系統與其配網調控工作的主要目的是為促使各地清潔、豐富、可再生電力資源得到充分利用，為用戶提供優質、綠色電力。為實現這一目的，很多電力企業均采用分布式發電功能技術，在確保為用戶提供優質電力的同時，可實現節能減排目標。因此，在對新電網展開規劃時，應充分考慮分布式電源接入問題，確保分布式電源有充分而適當的接入，這樣即使電網運行情況惡劣，也可滿足其運行的相應標準。

4.3 對配網多聯絡網架方案著重研究

在智能電網模式下實施配網調控一體化時，需準確把握配電網架這一基本前提。在配網系統中，配網管理內線路的接線模式與分段情況均會給供電可靠性與用戶用電可靠性及安全性造成影響。當接線合理、有效時，可促使電力系統供電質量大幅提高，同時可實現良好經濟效益與社會效益。因此，應對配網中多聯絡網架方案予以大力研究，在對規劃方案進行考慮時，不僅應根據現階段負荷密度，將宏觀中電源點布局適當增加，同時應對網架結構調整合理性如互聯與分段的合理性予以重點突出，充分考慮電網實施方案及其自愈性能力，最終促使配網供電可靠性與安全性得以提高。

5 智能電網模式下配網調控一體化的實現

5.1 制定配網管理統一標準與管理模式

配網調控一體化屬于系統性工程，在管理標準與管理模式上應實現統一，確保系統實現互換性與可操作性。在構建配網調控一體化時，應將調控的靈活性與堅強特點予以有機結合，根據綠色電力相應要求，將可靠性作為重要因素展開綜合考慮。同時，主網面對的是輸電線路與變電設備，一旦發生故障時將會造成難以預計的影響，這就需要主網中可靠性與安全性必須達到相應標準，在運行中可以維持設備安全。另外，配網為用戶提供高質量電力，其主要服務對象為用戶，因此配網與主網在管理思路上存在一定差異。在配網管理中，應保證配網中各設備可靠性與安全性，將用戶作為配網調控的核心內容，為用戶提供滿意電力供應，促使售電量顯著提高。在架構上，相較于配網而言，主網更加清晰與簡潔。

5.2 利用地理信息系統實現網調控一體化

5.2.1 在GIS基礎上實現配網調控一體化

從技術上而言，對SCADA系統進行智能升級即是實現配網調控一體化。傳統調度管理模式雖已實現配網自動化的遠程、在線、實時監控，然而在未進行自動化設備安裝的線路中，需利用人工翻閱圖冊方式進行配網調控。因此，將部分配網自動化信息接入，可促使監控、調度相結合基礎上的配網調度一體化管理模式實現。

5.2.2 實現GIS與SCADA系統互容

為真正實現配網自動化調控一體化的設計思路，按照配網管理的相關理論，可在原有自動化GIS基礎上對SCADA配網功能予以開發，從而實現配網調控一體化的自動化形成。按照我國電網相應標準要求，根據現階段配網實際情況，在確保數據完整基礎上，應對GIS與SACADA系統中頻繁數據交換加以思考，確保GIS與SCADA系統互容，從而為數據交換的可靠性及穩定性提供保障。

參考文獻：

[1]錢祥華.新形勢下智能電網技術應用的探討[J].經營管理者，2009（22）.

[2]劉航航，李文亮，趙國昌，等.“調控一體化”運行管理模式在地級電網中的應用[J].中國科技信息，2013（12）.

[3]劉東堯.智能電網技術[J].2010年云南電力技術論壇論文集（文摘部分）[C].2010.

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中圖分類號：V242.3 文獻標識碼：A 文章編號：

0引言

隨著電力系統的不斷發展，智能電網（Smart Power Grids）被提上日程，目前已成為世界各國在電力行業重點研究發展的方向。智能電網具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等主要特征。智能電網的目標是實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效和環境友好，電網能夠實現這些目標，就可以稱其為智能電網。智能電網可分為智能輸電網和智能配電網，其中智能配電網的組成包含了智能微電網。微電網是由分布式電源、儲能裝置、負荷與各種監控裝置組成的微型電網，可以靈活地實現并網和孤島運行，是智能電網的重要組成部分。1分布式電源的概念及特點

不管是近年來在世界范圍內發生的幾次大停電事故,還是在我國的冰災和震災期間出現的大面積停電事故,都為目前的電網結構及其發展敲響了警鐘。這種規模不斷擴大的大電網使受端電網對外來電網的依賴程度增加,大電網在可靠性和靈活性等方面存在的缺陷也日益顯現。不僅如此,在目前能源發展面臨著容量和環保受限的巨大壓力下,分布式發電無疑是一個很好的解決手段,從而受到電力和能源界的普遍關注和重視。

分布式發電(DG)是指規模不大(幾十kW到幾十MW)且靠近負荷的電源高效、經濟、可靠地發電。分布式發電技術包括太陽能發電、風力發電、燃料電池發電、微型燃氣輪機發電等技術。近年來,歐美DG技術的發展和應用都在不斷增大,DG技術的發展和應用已經成為美國和歐盟國家未來電力和能源的重點發展計劃。同時,日本、韓國以及亞洲其他一些地區也把DG作為滿足電能與熱能需求的最重要來源之一。在我國,已將“分布式供能技術”列入2006―2020年中長期科學和技術發展規劃綱要。因此,電力建設也應積極適應國家的整體發展目標,發展分布式電源技術。

分布式電源大都采用風電、太陽能等高效的新能源,節能和環保性能好,解決了能源緊缺和環保問題。分布式電源在電網中的大規模發展,使電網的可靠性、靈活性和經濟性都大大提高。

2微電網的概念和優勢

盡管分布式電源可靠性好、靈活性高、經濟性高、節能環保,但是研究表明它對大電網的規劃、運行控制和潮流等具有重要的影響,是對傳統電網的運行、計算、規劃的一個很大的挑戰。正是由于分布式發電的這些不足,近年來提出了微電網的概念。微電網作為大電網的一個主要支撐和后備,無疑將成為未來電網發展的一大趨勢。而且隨著智能電網概念的提出,微電網作為一種可以進行智能化控制的單元,也將是未來智能電網的重要組成部分。美國的CERTS最早提出了這一概念,接著在歐美很多國家都開始廣泛地研究微電網。

根據CERTS的定義,微電網是一種由負荷和微型電源共同組成的系統,它可同時提供電能和熱量。微電網內部的電源由電力電子器件負責主要的能量轉換,并提供必需的控制。微電網相對外部大電網是一個單一的可控元件,并可同時滿足用戶對電網質量和安全的要求。

微電網將發電機機、負荷、儲能裝置、電力電子控制裝置相結合,對外網來說,是一個單一、可控的元件,對用戶來說又是一個靈活、可調節的電源。微電網具有自主運行和并網運行兩種運行方式,能夠靈活地實現孤立運行和并網。外網故障時,孤立運行可以保證微電網內的負荷不斷電,不受外網的影響;并網時可以支撐上級電網。

根據各國的不同國情,微電網的發展具有不同的特點。其中美國電網以提高重要負荷的供電可靠性、滿足用戶定制的多種電能質量需求、降低成本、實現智能化為發展重點;日本的微電網發展目標主要定位于能源供給多樣化,減少污染,滿足用戶的個性化電力需求;歐洲規劃的未來電網則以智能性、能量利用多元化,滿足電力市場的需求為主要特點。我國的微電網發展尚處在起步階段,但是其帶來的電網技術改革和經濟效益是不容忽視的。

3MAS概念及其在微電網中的優勢

Agent是MAS的基本單元,傳統人工智能技術只是著重對這種單元的研究,如單個專家系統的知識表示、推理機制等。隨著對MAS研究的深入,MAS賦予所擁有的各個智能體不同的結構、信息內容和推理、規劃能力,因此對單個A-gent的研究仍然是一個重要的基礎性研究內容。MAS是由多個(Agent)組成的系統,它是為了解決單個不能解決的復雜問題,由多個協調合作形成問題的求解網絡。在該網絡中,每個能夠預測其他的作用,也能影響其他的動作。因此,在多系統中要研究一個對另一個的建模方法。同時,為了能影響另一個,需要建立間的通信方法,即多個組成一個松散耦合又協作共事的系統,就是一個多系統。為了使間能夠合理、高效地進行協作,間的通信和協調機制成為多系統的重點問題。同時,值得強調的是,前面討論的的特性大多也是多系統所具有的特點,如交互性、社會性、協作性、適應性和分布性等。此外,多系統還具有如下特點:數據分布性或分散性,計算過程異步、并發或并行,每個都具有不完全的信息和問題求解能力,不存在全局控制。

4智能微電網應用于建筑電氣的優勢及技術難點

4. 1智能微電網應用于建筑電氣的優勢

在現代建筑電氣系統中,對電能質量的要求越來越高。由于微電網可以作為一個可定制的電源,以滿足用戶多樣化的需求,因此它在建筑電氣中的應用將具有獨特的優勢。

(1)增強供電可靠性。微電網能夠快速地跟蹤負荷的變化,并及時作出反應。儲能裝置也

能對發電設備的突然故障迅速作出反應,彌補供電有功的缺失。

(2)支持當地電壓。微電網采用大量的先進電力電子技術,對于由全控器件絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)組成的換流器可以有效地控制有功和無功,因此對于每一個分布式電源(如PV),都可以當作一個獨立的無功補償設備,發揮靜止同步補償器(STATCOM)的作用。這可對當地電壓起很好的支撐作用。

(3)提高電能質量。新型的電力電子器件及脈寬調制(PWM)技術,不僅可以補償無功,更

可以發揮有源濾波器的作用,減少諧波污染,向用戶提供更高質量的電能。

4. 2技術難點

結合MAS的控制,將智能微電網應用到建筑電氣中有其獨有的優勢,但是也存在以下技術難點:

(1)如何協調各底層元件Agent進行控制。微電網Agent將對底層元件Agent進行協調,合理地進行協調控制策略就顯得尤為重要,既要保證微電網運行穩定的同時,也要考慮經濟效益最大化。

(2)如何實現Agent的快速反應性。Agent的特點之一就是對環境的快速反應性,這使它在故障環境或者大擾動情況下,能夠及時地作出響應,以應對環境的突變,避免問題的進一步惡化。

5結語

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中圖分類號： TU994 文獻標志碼 A

在新時期，我國的電網規劃面臨著如下的幾個問題：如何研究從整體把握電網規劃，確保電網以及電源建設的協調發展；如何有重點的針對電網抗災能力；電網不完善的評估體系如何優化；提高電網規劃智能化，達到統一的平臺的支持。鑒于以上方面，本文設計了新的決策系統，將多種技術的最新成果引入電網規劃。如今，該技術以得到實際的應用。

一、建立電網規劃智能輔助決策系統的意義

電網是供電系統各級電壓電網的統稱。他是現代化城市建設的最基礎設施，也是電力系統的負荷中心，是城市規劃的重要基礎，也是一個地區總體規劃設計的重要部分。決定著城市規劃的水平的總體質量。城市電網規劃的總體水平，反映了城市規劃中電力系統的建設水平，它也關系到城市的政治、經濟等其他領域，因此科學的建設電力基礎設施，科學有效地規劃城市電網，對城市建設具有重大的社會意義和經濟意義。

對城市電網的科學規劃，要求我們不僅要了解和掌握負載和負載分布的現狀，也要清楚知道負載和負載分布的相關歷史數據。同時我們還要掌握這一地區的近年來數據，包括土地面積、人口數量和分布、大型企業分布、城市主干道路情況等等。在掌握第一手數據后，我們要利用計算機等工具對上述數據資料進行分析整理推衍，得出相關分析結果的報表。雖然使用的計算機，但仍然僅僅停留在手工操作階段。方法傳統，需要大量的人力物力和財力支撐。分析的方式也是依靠以往經驗和相關數據的人工比較完成的。對于這個復雜、多變、多因素的電網規劃問題，現有的方式方法亟待改善。因此就要求我們建立一個電網規劃的智能輔助決策系統。替代傳統方式，解放出大量人力物力。利用該系統得出的數據，經相關專家進行分析整理得出更加科學高效的電網規劃方案。這是擺在我們面前的重要課題。

鑒于此，研發電網規劃輔助決策系統，就可以有效地擺脫能傳統手工方式的繁雜工作。利用系統得出的分析數據，合理地規劃設計，充分利用資源。使我國電網得到快速高效地發展，適應經濟和社會發展的需要。

二、我國電網規劃發展現狀

目前，我國電網處于高速發展階段，建立特高壓電網網架、建設智能電力網絡、有效分配電力資源，開展清潔能源建設等多項工作是我們現階段的重要任務。這對我國電網規劃工作的開展提出了很高的要求。因此我們需要制定能夠適應我國電力網絡未來發展的、抵御各種挑戰的、擁有智能電網特性的電網規劃方案和體系，實現“智能化”的電力網絡。

2.1電網規劃的概念

電網規劃也叫做輸電系統規劃，他是在負荷預測和電源規劃的基礎上開展的。開展電網規劃工作可以確定在何時、何地投建何種類型的輸電線路及其回路數，從而達到規劃周期內所需要的輸電能力，達到在滿足各項技術指標的前提下使輸電系統的費用最小。保持電網的可持續發展。城市電網規劃是城市電網發展和改造的總體計劃。它是城市總體規劃中的重要組成部分，也是各層次規劃的一個重要內容，在城市總體規劃、分區規劃、專項規劃和控制性詳細規劃中都能得到充分體現。城市電網規劃是一項復雜的系統工程，他是在大量城市發展的歷史數據的基礎上，還需要對現狀網絡進行深入的分析，同時，也要對城市的未來發展情況有比較全面的了解。

2.2我國電網規劃的現狀及存在問題

我國的電力市場改革才剛剛起步，當前我國的電力產業廠網已經徹底實現了分離，但零售環節仍然與輸配電網絡捆綁在一起。綜觀西方發達國家電力工業的市場化改革，無一例外地都引入用戶對電力供應商的自由選擇權，在發電市場和零售市場兩個市場上同時引入競爭。通過公平競爭，用市場手段優化電力資源配置，從而提高整個電力工業的效率，降低電價。當前我國正在深化電力改革，應該認真分析研究其他國家成功的電力改革進程經驗和應對問題的解決策略，為我國的電力市場改革進一步構建完整的競爭性零售市場提供有益的借鑒。如今，我國電網規劃主要存在如下問題：一是規劃不協調，配置混亂，導致部分地區供電不足，事故頻發；二是需要健全分析和評估機制。

2.3電網規劃系統層級分析

電網規劃輔助決策系統采用混合架構，并大致分為多個層級，多個層級分別為數據、分析、應用、評價等。數據層一般采用大型數據庫建立而成，完成與電力系統的程序接口，建立數據平臺；分析層會對數據層進行數據挖掘，并將關鍵信息提取出來；應用層則是根據分析結果輔助完成方案設計；評價層是對電網規劃方案進行全方位的綜合評價；決策層會根據相應的評估指標來選擇最優化的規劃方案。

到目前為止，我國的電網工作正在以飛快的速度前進，這就對電網規劃提出了全新的要求，同時隨著我國電網規劃的不斷深入，也使得傳統的規劃方式得到了改進，目前，主要討論的問題主要包含了電網脆弱性、穩定性等，并對這些問題予以解決，從而幫助電力規劃打下基礎。隨著電網的發展，如今我國電網已經進入了大電廠、遠距離輸電的新時代。面對這樣一個超、特高壓的特大電網，如何保證系統的穩定運行就成為了我們面前的重大課題。

三、智能輔助決策系統的建立及主要特點

3.1電網規劃智能輔助決策平臺的建立

我們建立了基于GIS的電網規劃平臺。借助GIS平臺，系統能夠同時實現按時間和方式規劃的展示信息，建立滿足不同層次，不同分析的結果數據，由此來滿足日常規劃工作的需求。本文所提出的電網規劃智能輔助決策平臺，是將計算機分析軟件、復合預算等多種功能進行整合，以“智能化”設計理念作為業務流程的導向，并提供以平臺設計為基礎的解決方案，將科學計算和數據集成進行一體化，建立電網規劃智能輔助決策平臺，從而使電力系統可以得到強大的平臺支持。

3.2利用決策系統實現電氣計算的可視化

GIS是計算機圖形學、測量與遙感等多種技術的結合產物。決策系統將充分發揮GIS平臺強大的圖形展示功能，可提供豐富的視圖展示手段，為規劃人員提供了一套可視化的認知和操作平臺。該系統對同一套規劃數據提供地理接線圖與電氣接線圖兩種可視化交互展示模式，并實現了由地理接線圖自動生成電氣接線圖的功能，支持地理接線圖、電氣接線圖的雙視圖顯示以及同步操作。此外，針對規劃所需變電站內部連接情況輔助以站內主接線圖進行展示，能夠滿足規劃領域不同層面分析決策以及規劃日常化工作的需求。

3.3電網規劃方案更加可靠

建立更加細致全面的電網規劃評估體系，電網規劃分析完成后，GIS會生成大量的報表和規劃文本。并對最終的規劃結果進行匯總管理，并打印出相應的文本。此外，系統還提供了多種形式的自定義報表功能，都由設備直接更新和生成。我們只需操作計算機就可實現所有信息的導入和導出及信息的更新，使規劃人員擺脫了日常工作中最繁瑣部分。使得電網規劃數據更加可靠。

3.4電網適應性更加智能

電網規劃工作的開展，是在分析電網現狀了解電網擁塞、分配不均等現象的基礎上，進行分析整理，得出改善電網結構的結果，以增強適應性，使其更加智能。以經濟性為準則，能夠在一定負荷與裝機容量基礎上，對電網輸送能力進行智能評估，促進電網的有序快速發展。

3.5實現了電網規劃的有效決策

不同的規劃方案對于電網的經濟性都有著不同程度的影響。當存在資金瓶頸時，應先確定項目投資的順序，這是電網企業的首要問題。智能輔助決策系統，引入投資優先級，能夠為項目的安全和經濟效益考慮，從而實現有效條件下的投資排序。

四、電網規劃智能輔助決策系統的功能

本系統應是建立在大量理論數據基礎上，能夠為決策提供技術支撐等功能。

4.1預測功能

系統建立了平均、綜合預測等多種預測模型。可以對某地區每年或者每個月的最大電量進行預測，并提供可信的數據，使得用戶可以對模型進行篩選，并形成預測報告。

4.2投資優先級決策功能

在已有基礎上，建立投資優先級決策模型，對規劃項目進行分析，了解負荷情況，計算各個項目故障情況及對系統的影響度，影響度大的則投資優先。

4.3多種電網規劃方案對比功能

不同規劃方案的對比是比較不同方案的技術，經濟，客觀條件下的優缺點和可行性。比較內容包括技術參數、規模，預算等等。而電網規劃方案本身非常復雜，并具有不確定性，因此方案的對比也是非常復雜的。不僅需要做地區之間的比較，而且要做不同年份，不同情況下的比較，也即橫向和縱向的比較。不同方案的可行性和必要性比較由為重要，然后在從設計上比較不同方案的優缺點。本系統可以代替人工決策， 減輕規劃人員工作量，進一步增強了規劃的科學可信度。

4.4智能化全方位評估功能

這個功能的原理是基于電網基礎，考慮線路輸送極限以及不考慮線路輸送極限的兩種情況下，分別計算發電機組的處理，比較兩種情況，潮流變化率大的效益則較高，反之效益較低。適應性評估模型中包含有兩個模型，分別為火電機組處理優化模型以及潮流評估模型。前者采用逐臺投入的方式，確定最經濟的處理情況，直到全部滿足為止。

在電網的建設過程中，可以將能夠反應規劃方案特性的指標進行組合，并建立包括線路與電量分析等大數據在內的評估體系，例如，在電網建設中，可以再評價體系當中加入環保指數，這就可以體現當前電網建設中低碳的要求。

五、電網規劃智能輔助決策系統的功能實現

決策系統覆蓋電網規劃工作的全過程，可以在系統中完成規劃，同時具有對電網的適應性進行決策的功能。可進行投資優先級決策，可視化電氣計算項目管理等。是面向電網規劃人員的智能輔助決策系統，根據電力規劃流程的需要，我們將系統設計為以下模塊，并就主要模塊進行闡述。

其中基礎信息模塊為這種系統對電網中線路、機組等設備，以及電量、經濟等信息進行導入和維護。現狀分析模塊為通過與GIS結合，展示電網負載率等相關指標，同時給用戶提供適應。對電量、國民經濟等多方面進行多層面分析，幫助用戶了解市場狀況，實現對電力市場的分析。市場預測部分為以完備的預測方法為基礎，對電力電量實現多時間的預測，并可根據需要，選擇預測的方式，對多級電網的預測進行有效地平衡與協調。電源規劃為對指定的年份進行電力平衡計算，充分考慮水電特性，以確定系統是否滿足需求。這種功能模塊有效的提高了工作效率。電網規劃部分為直接獲取電力預測結果，分電壓等級進行決策，并根據GIS上發電廠情況進行網絡規劃，實行不同方案的分別管理。

我們也可以實現無電源規劃方案、多種電網接線方案的調度模擬。可以得到系統檢修計劃、可靠性指標以及環保型指標等計算結果。可以實現不同電源規劃方案的多種組合，可以實現不同方案之間的比較及對不同符合水平的敏感校核等。

如今，人工智能已經用于各個領域當中，但電力系統復雜龐大，如何有效的利用人功能，增強系統的智能型，依然十分的漫長。但在研究出氣，可以嘗試針對某一時間，比對系統給出的方案和實際的調整方案，修正結論。

參考文獻：

[1] 周鯤鵬，方仍存，顏炯，康重慶，林海英，劉秀坤. 電網規劃智能輔助決策系統的設計與實現[J]. 電力系統自動化. 2013（03）

[2] 黃映，李揚，翁蓓蓓，馬淑萍. 考慮電網脆弱性的多目標電網規劃[J]. 電力系統自動化. 2010（23）

[3] 電力工業部電力規劃設計總院. 電力系統設計手冊[M].北京：中國電力出版社，1998

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The Study of Security Issues for the Industrial Control System Communication Protocols in Smart Grid System

Fu Ge 1 Zhou Nian-rong 2 Wen Hong 3

（1. Information Security Department， Yunnan YundianTongfang Technology Co.，Ltd. YunnanKunming 650217；

2.Yunnan Power Grid r Research Institute YunnanKunming 650011；

3.National Key Laboratory of Science and Technology on Communications， UESTC SichuanChengdu 611731）

【 Abstract 】 With the development of the smart grid application， the industrial control system communication protocols’ risks have become increasingly prominent in the smart grid system. How to enhance and improve of industrial control system communication protocols’ security is one of the key problems that need to be solved in the smart grid system security. This paper firstyly analyzes the security issues and security risks of the current mainstream smart grid industrial control system communication protocols’ common. Then the security recommendations are raised against such issues and risks of industrial control system communication protocols.

【 Keywords 】 smart grid； ics protocols； modbus； iccp； dnp3； profibus； opc； security

1 前言

在傳統電網系統中一直以來使用著種類繁多的工業系統通信控制協議。這些通信控制協議完成了電力ICS系統的數據交互與采集、命令與執行、業務監控與管理等諸多重要功能。然而這些協議從頒布至今已運行有數十年（例如Modbus協議是1979年開發的協議），隨著智能電網概念的提出以及IT技術的不斷革新，傳統電網將不斷的引入新技術、新系統并改變原有網絡架構和業務模式，這些通信控制協議的安全問題日益凸顯。

2010年震驚世界的Stuxnet病毒正是利用移動介質感染了德國西門子公司的基于WinCC操作系統的PCS 7 （STEP7）系統，利用Profibus協議的缺乏認證和鏈路加密的漏洞攻擊西門子的S7 PLC設備，最終破壞了伊朗的核設施。由此可見，電力行業而言，工控協議自身的不安全性也是智能電網安全威脅中的一個環節，需要加以重視。

本文將對目前電力行業中數個主流和廣泛應用的工業通信控制協議進行安全問題分析并嘗試提出相應的安全防護建議。

2 智能電網工業系統通信控制協議安全漏洞分析

智能電網中的工業控制系統包括大量的監控與數據采集（SCADA）系統、分布式控制（DCS）系統、過程控制（PCS）系統、可編程邏輯控制器（PLC）以及其它系統。所使用的網絡通信協議也非TCP/IP協議，而是Modbus、ICCP/TASE.2（IEC60870-6）、DNP3這樣的幾十種工業控制通信協議。這些ICS系統和工業網絡通信協議與IT系統和TCP/IP協議有很多的區別，所面臨的安全威脅也不一樣，下面針對Modbus、ICCP、DNP3進行分析。

2.1 Modbus協議的安全問題

Modbus是Modicon公司于1979年開發的一種通訊協議。它是一種在當今工業控制領域被廣為應用的真正開放、標準的網絡通訊協議。通過此協議，控制器相互之間、或控制器經由網絡（如以太網）可以和其它設備之間進行通信。最初的Modbus系統只是簡單的兩層通信并工作在EIA-232鏈路之上，隨著光纖、無線等不同的物理層通信方式的應用，已發展出了了Modbus+和Modubus/TCP。這些協議的共同點都是采用client-server命令架構，如圖1所示是Modbus協議族和ISO模型的對照。

由于Modbus在設計之初并未考慮信息安全，因此它缺乏機制來避免典型的信息安全威脅，Modbus的安全問題主要在于幾點。

（1） 不驗證：Modbus的會話僅要求使用有效的Modbus地址和有效的功能碼。無法知道原始信息在傳輸過程中是否被更改。

（2） 不加密：Modubs會話的命令和地址內容在網絡中以明文方式傳輸。很容易被竊聽和偽造。

（3） 不校驗（僅Modbus TCP）：由于Modbus是應用層協議，而在OSI模型中校驗在僅在傳輸層而非應用層進行，因此偽造的命令可以運行于Modbus/TCP。

（4） 缺乏廣播抑制（僅在串行Modbus）：所有串接的設備都有可能接收到所有的信息，則就意味著一個未知地址的對廣播可能對這個串行連接上的所有設備造成有效的拒絕服務（DOS）攻擊。

（5） 可編程：該缺點為最重要的Modbus缺陷，其它很多的工業協議也都存在該安全隱患。因為Modbus這類協議被用來對控制器進行編程，因此攻擊者可加以利用形成對RTU和PLC的惡意邏輯代碼注入。

2.2 ICCP協議的安全問題

ICCP（Intercontrol Center Communication Protocol）是美國電科院EPRI（Electric Power Research Institute）開發的標準，該協議后被采納為國際標準IEC60870-6 TASE.2. ICCP-TASE.2。ICCP/TASE.2（IEC60870-6）協議不同于串行控制的Modbus協議，它是一個雙向WAN通信協議，用于設施控制中心和其它控制中心，電站以及其它設施之間的通信。ICCP是應用層網絡協議，可工作在TCP/IP之上，默認端口為102。該協議是一個點對點協議，使用“雙邊表”來定義通信雙方的約定。

ICCP協議也存在著幾點安全隱患。

（1） 缺乏認證和加密：ICCP協議并不進行強制性的認證和加密。容易受到欺騙和偽裝攻擊。可對ICCP數據包進行竊聽并可修改和偽造數據包內。盡管存在安全型ICCP協議，但它并未廣泛使用和部署。

（2） 明確定義信任關系：因ICCP在client和server之間通過“雙邊表”進行明確的關系定義，因此可導致修改雙邊表從而侵入ICCP。

（3） 可接入性：ICCP是個廣域網協議導致其存在高度的接入性和容易導致DOS攻擊。

2.3 DNP3協議的安全問題

DNP 協議最早是加拿大Westronic公司在1990年開發工業控制協議。DNP3規約是加拿大HARRIS公司在1993年7月開始起草制定的、基于IEC870-5標準的增強型體系結構的網絡分布式協議。DNP3使用的參考模型源于的ISO-OSI參考模型。

DNP3協議運行在在主控站和從設備之間，例如RTU、IED和控制站之間。DNP3可通過TCP或UDP封裝運行于IP之上并使遠程RTU通信可運行在現代網絡上。與Modbus 協議不同，DNP3協議提出了不少安全措施，盡管DNP3協議比起Modbus協議在安全性上有了很大的改善，但現實中DNP3協議仍存在著安全威脅。最為主要的安全威脅是竊聽和中間人攻擊，一旦攻擊者獲得地址和信任，則可以發起多種攻擊行為；（1）關閉主動報告使告警無效；（2）發出虛假的主動響應使主控設備收到欺騙并采取錯誤的行動；（3）通過注入廣播導致DOS攻擊，使DNP3網絡發生大規模的異常動作；（4）篡改同步時鐘數據，導致同步丟失和數據通信錯誤；（5）篡改和刪除確認信息，強制進入連續性的數據再傳輸狀態；（7）發起非授權的停止、重啟或其它導致運行中斷的功能。

3 智能電網工業系統通信控制協議安全防護措施

3.1 Modbus協議的安全防護

對于Modbus協議建議采取幾項安全措施。

（1） 部署使用工業防火墻設備：在Modbus Server和Modbus Client之間部署防火墻設備對通問進行訪問控制，只開放Modbus 通信端口，只允許既定地址范圍內Modbus Server和Modbus Client進行相互通信。

（2） 部署使用IDS設備：通過IDS設備對Modbus數據包進行以下重要內容檢測和監控，并根據實際需求制定報警策略。

（3） 采取其他安全措施，例如在Modbus通信中增加用戶名和密碼驗證，在Modbus通信中使用VPN加密隧道，在Modbus通信中采用數據加密方式（如SSL和TLS），在Modbus通信中采用PKI。

3.2 ICCP協議的安全防護

對于ICCP/TASE.2協議建議采取幾項安全措施。

（1） 部署使用工業級防火墻：將ICCP的Client和Server進行嚴格的區域隔離。

（2） 部署使用IDS設備：通過IDS設備對ICCP數據包進行以下重要內容檢測和監控，并根據實際需求制定報警策略。

（3） 使用Secure ICCP：在應用層中通過數字證書提供強認證方式，增加用戶名和密碼認證，在Web頁面中通過SSL和TLS方式提供安全加密隧道，保障數據傳輸安全。

3.3 DNP3協議的安全防護

對于DNP3協議建議采取幾項安全措施。

（1） 部署使用工業級防火墻：將DNP3的Master和Slaver進行嚴格的區域隔離，只開放DNP3通信端口（默認為TCP/UDP 20000端口）。

（2） 部署使用IDS設備：通過IDS設備對DNP3數據包進行以下重要內容檢測和監控，并根據實際需求制定報警策略。

（3） 使用Secure DNP3協議：在Master和Slaver之間啟用定期身份驗證；使用Aggressive Mode模式解決在正常Secure DNP3模式中因未設置預防外部延時而導致在質詢/響應中存在大量的延時和負荷開銷；使用Secure DNP3中新增加的安全功能碼增加安全特性。

4 結束語

本文對Modbus、ICCP、DNP3這幾個常見工業系統通信控制協議和接口的安全問題進行了分析，闡述了協議本身缺陷可能引起的攻擊行為，并針對這些安全問題提出了對應的安全防護措施，為智能電網的安全防護建設提供了技術參考，具有一定的實際指導意義。

參考文獻

[1] Matthew Franz and Darrin Miller， The Use of Attack Trees in Assessing Vulnerabilities in SCADA Systems，Eric J. Byres.

[2] Industrial Network Security Securing Critical Infrastructure Networks for Smart Grid， SCADA， and Other Industrial Control Systems Eric Knapp ISBN：978-1-59749-645-2.

[3] Best Practices for Securing SCADA Networks and Systems in the Electric Power Industry. Semantec.

[4] DNP3 Overview，http：//.

[5] Aniket Rodrigues， Scada Security Device： Design and Implementation， Wichita State University， 2009.

[6] Rolf Schulz， ICS Protocol Security， GNSEC Pte Ltd Tech. Report..

[7] Todd Mander， Farhad Nabhan， Lin Wang， Richard Cheung， Data Object Based Security for DNP3 Over TCP/IP for Increased Utility Commercial Aspects Security.

[8] http：///scadapedia/protocols/secure-dnp3/.

作者簡介：

篇10

關鍵詞：

新一代；智能變電站；通信網絡技術；網絡技術應用

1智能變電站通信網絡技術的應用現狀

1.1系統通信網絡方面狀況

就中低壓接入網而言，其所針對的目標是普通用戶、相關營業網點，以及沒有超過110kV的一些廠站。對于配電通信網來說，它最主要的業務就是電自動化，其通信方式一般是無線公網和光纖專網等。而在用電通信網的業務方面，主要是采集用電相關的信息。其本地通道主要是依靠電力線的通信和短距離的無線等手段來完成任務的，遠程通道則是依靠無線公網、光纖專網等手段來實現的。因為需要設置的點比較多，覆蓋的范圍比較大，經濟投資成本比較高，所以長期以來，在中低壓接入網里面，其發展模式的收效都不是很理想。在骨干通信方面，它主要針對的是各級調度機構，以及等級大于或等于110kV的變電站。在電網系統各方面業務都在不斷發展的背景下，其系統容量升高，使得在1，2，3級通信網的光通信系統中，其傳輸速率從原本的622Mbit/s及2.5Gbit/s，向如今的2.5Gbit/s與10Gbit/s的方向發展。同時，在一些地區已經開始運用波分復用技術了。而對于4級通信網的光通信系統來說，速率主要是622Mbit/s，155Mbit/s。盡管如此，隨著國家電網容災中心等系統的成功上線，各類系統對數據信息方面的承載要求非常高。在這種背景條件下，骨干網已經漸漸顯示出其承載力方面的劣勢了。

1.2站內通信網絡方面的狀況

站內信息的網絡主要承載一些功能方面的業務。在站控層中，其網絡的組網形式大致相同，使用的是以太網，并且以星形、雙星形為主，或者是GOOSE和MMS的報文共網傳輸。而對于過程層的網絡來說，它組網形式的選擇就比較多。在保護方面的方案選擇上，能夠采取的方式有直采網跳、直采直跳等方式。而在SV和GOOSE方面的方案選擇上，則可以采取共網或不組網等方式。交換機的配置方面，則可以采取多串聯或者分組串聯等方式。

2站內信息網絡的優化技術分析

2.1技術優化的原則分析

對于站內信息網絡來說，在優化其結構的過程中，需要遵循如下相關技術方面的原則。（1）將網絡的結構進行簡化，使二次專業壁壘在這方面失效，從而能夠促進一體化的平臺建立，不僅速度較快，同時還能夠達到資源共享的目的。（2）在優化網絡的過程中，應當使網絡相關方面的安全性與可靠性得到應有的保障。這樣，才能夠使自動化系統在傳輸帶寬與實時性等方面的要求得到滿足。（3）在網絡結構方面，它的簡化進程受到一些因素的制約。主要是相關的一些管理制度，以及智能化相關設備的集成度方面。因此，在簡化進程中，不僅要推進集成化與智能化方面的研發進程，還要分階段來執行。

2.2需求方面的研究

需求方面的研究主要有以下幾方面。

2.2.1高級功能和信息共享方面

在調控主站端和變電站里面，對于變電站的相關數據源而言，需要它更加簡化并統一，從而使得相關數據信息的一致性更強，同時具有唯一性。另外，在數據信息共享的同時，需要采取統一標準等手段來完成。所以，在變電站的內部，建立一個平臺，使信息一體化，可以使相關應用功能的實現更加便利，如廣域、站域等方面的保護控制。

2.2.2一次設備方面的智能化發展

當前背景下，一次設備的智能化不斷發展，二次設備技術方面的集成化程度也在不斷提升。在變電站的間隔層中，大多數設備的相關功能都會慢慢地融入智能化相關設備的本體里面。對于過程層的網絡來說，它在采集信息、處理信息、控制信息和判決信息等方面的承載上，將依靠智能設備里面的總線來完成這個功能。在它的外部接口方面，通信線、電源線都僅有一根，這自然能夠簡化相關配置及結構。

2.2.3網絡管理和建設方面

對于變電站的站內相關信息網絡來說，提高它的性能，簡化它的結構，能夠使組網的復雜性合理地降低，交換機數量也可以隨之減少。在滿足智能變電站相關建設和管理方面的要求的前提下，能夠使相關設備的效率得到有效提升，運行和維護方面的工作量也大幅減少。

2.3優化網絡的合理方案

優化網絡的合理方案包括以下幾個方面。

2.3.1組網方式方面

從變電站的高壓設備、中壓設備和低壓設備的具體布局方面出發，如果要使組網方式符合一層網絡的實際組網方面的需求，可以把變電站里面的“一層組網”分成核心層與接入層兩個部分。對于核心層來說，依靠交換機的作用，站控層以及間隔間級能夠完成相關數據信息的接入，并且按照變電站的規模大小，在它的配置方面，能夠分為高壓、中壓和低壓。而對于接入層來說，通過交換機，各間隔合并單元等能夠完成相關數據和信息的接入，還有多間隔和單間隔的配置。

2.3.2網絡結構方面

在“一層網絡”方面，SV，MMS等網絡對時業務報文能夠實現共網傳輸。設備裝置則按照自身的一些功能和需求，依靠在網絡中訂閱相關信息來交互信息和數據，使信息的共享保持在比較高的程度。同時，變電站電壓的相對重要性以及電壓的等級，“一層網絡”能夠根據A，B雙網來進行組網，使其可靠性以及容災性都得到相應的提升。

2.3.3過渡方案方面

在“一層網絡”終期方案展開以前，由于受到智能化設備的運行管理制度和集成度方面的制約，可以暫時選擇在等級110kV及以下的變電站里面，采取“三層設備、一層網絡”的方案來進行過渡。與此同時，由于相關設備的端口數量決定著交換機在實際應用中所需要配置的數量，所以提議在這套用來過渡的方案里面，在間隔層的設備里采取保護、計量、測控等裝置部分或者全部集成，過程層相關設備采取合并單元等，使之能夠減少交換機的數量，并且還能高度共享信息資源。

3系統通信網絡的應用技術分析

3.1中低壓接入網通信技術

當智能變電站在針對配用電方面時，需要將它的一些應用系統業務匯聚起來，轉發到主站端。這些系統業務主要包括采集用電信息、配電自動化等。對于這些信息源來說，其來源點比較多，分布的范圍比較大，而且集中程度不高。這就要求在接入方式方面，應當更加快捷、靈活。因此，可采用依靠電力線纜的電力線載波技術進行數據信號等的傳輸。目前，該技術已普遍應用在35kV及以上等級的高壓輸電線路中。

3.2骨干通信網技術

3.2.1PNT技術

對于PNT而言，其實就是一種傳送技術。它有能力承載以太網方面的業務。同時，它具有一些基本屬性，包括可靠性比較高、擴展性比較靈活、管理維護比較完善等。

3.2.2OTN技術

在光傳送網（OpticalTransportNetwork，OTN）技術中，它將波分多路復用（WavelengthDivisionMultiplex，WDM）作為基礎。依靠SDH方面的幀結構和開銷處理，使得管理維護和保護方面的能力得到應有的保證。對于OTN結構而言，主要由電層與光層共同構成。對于這兩種網絡，有其自身的管理和監控功能。同時，OTN能夠對故障進行很好的監測。在與同步數據系列（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）等技術相比較中可以發現，OTN具有比較明顯的優勢，主要表現在維護管理與開銷方面的能力非常強，組網及保護能力得到增強等。

4結語

智能變電站是智能電網的重要節點，它為各環節信息交互提供了支持，是整個電網體系中不可缺少的重要部分。文章研究分析了其通信網絡技術的現狀、站內信息網絡技術的優化、系統通信網絡的應用技術等，提出了站內信息網絡結構進行簡化處理的相關技術路線等，對今后的研究及工程實施具有一定的借鑒意義。

[參考文獻]

[1]伊洋，劉育權，陳宇強，等.基于信息綜合判斷的智能變電站網絡通信故障定位技術研究[J].電力系統保護與控制，2016（3）：135-140.

[2]尉鑌.新一代智能變電站網絡通信安全體系架構研究[J].電氣應用，2015（S2）：693-697.

[3]崔毅，韓磊，郭明潔.SDH光纖通訊技術在智能變電站通信網絡中的應用[J].通訊世界，2015（12）：117-118.