智能電網(wǎng)技術(shù)之控制技術(shù)
先進的控制技術(shù)是指智能電網(wǎng)中分析、診斷和預(yù)測狀態(tài)并確定和采取適當?shù)拇胧┮韵p輕和防止供電中斷和電能質(zhì)量擾動的裝置和算法。這些技術(shù)將提供對輸電、配電和用戶側(cè)的控制方法并且可以管理整個電網(wǎng)的有功和無功。從某種程度上說，先進控制技術(shù)緊密依靠并服務(wù)于其他四個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，如先進控制技術(shù)監(jiān)測基本的元件(參數(shù)量測技術(shù))，提供及時和適當?shù)捻憫?yīng)(集成通信技術(shù);先進設(shè)備技術(shù))并且對任何事件進行快速的診斷(先進決策技術(shù))。另外，先進控制技術(shù)支持市場報價技術(shù)以及提高資產(chǎn)的管理水平。
未來先進控制技術(shù)的分析和診斷功能將引進預(yù)設(shè)的專家系統(tǒng)，在專家系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，采取自動的控制行動。這樣所執(zhí)行的行動將在秒一級水平上，這一自愈電網(wǎng)的特性將極大地提高電網(wǎng)的可靠性。當然先進控制技術(shù)需要一個集成的高速通信系統(tǒng)以及對應(yīng)的通信標準，以處理大量的數(shù)據(jù)。先進控制技術(shù)將支持分布式智能代理軟件、分析工具以及其它應(yīng)用軟件。
(1)收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測電網(wǎng)元件
先進控制技術(shù)將使用智能傳感器、智能電子設(shè)備以及其他分析工具測量的系統(tǒng)和用戶參數(shù)以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對整個系統(tǒng)的狀態(tài)進行評估，這些數(shù)據(jù)都是準實時數(shù)據(jù)，對掌握電網(wǎng)整體的運行狀況具有重要的意義，同時還要利用向量測量單元以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時間信號，來實現(xiàn)電網(wǎng)早期的預(yù)警。
(2)分析數(shù)據(jù)
準實時數(shù)據(jù)以及強大的計算機處理能力為軟件分析工具提供了快速擴展和進步的能力。狀態(tài)估計和應(yīng)急分析將在秒級而不是分鐘級水平上完成分析，這給先進控制技術(shù)和系統(tǒng)運行人員足夠的時間來響應(yīng)緊急問題;專家系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息用于快速決策;負荷預(yù)測將應(yīng)用這些準實時數(shù)據(jù)以及改進的天氣預(yù)報技術(shù)來準確預(yù)測負荷;概率風險分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設(shè)備檢修期間、系統(tǒng)壓力較大期間以及不希望的供電中斷時的風險的水平;電網(wǎng)建模和仿真使運行人員認識準確的電網(wǎng)可能的場景。
(3)診斷和解決問題
由高速計算機處理的準實時數(shù)據(jù)使得專家診斷來確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問題的解決方案，并提交給系統(tǒng)運行人員進行判斷。
(4)執(zhí)行自動控制的行動
智能電網(wǎng)通過實時通信系統(tǒng)和高級分析技術(shù)的結(jié)合使得執(zhí)行問題檢測和響應(yīng)的自動控制行動成為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問題的擴展，防止緊急問題的發(fā)生，修改系統(tǒng)設(shè)置、狀態(tài)和潮流以防止預(yù)測問題的發(fā)生。
(5)為運行人員提供信息和選擇
先進控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動作信號，而且也為運行人員提供信息�？刂葡到y(tǒng)收集的大量數(shù)據(jù)不僅對自身有用，而且對系統(tǒng)運行人員也有很大的應(yīng)用價值，而且這些數(shù)據(jù)輔助運行人員進行決策。
參數(shù)量測技術(shù)是智能電網(wǎng)基本的組成部件，先進的參數(shù)量測技術(shù)獲得數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，以供智能電網(wǎng)的各個方面使用。它們評估電網(wǎng)設(shè)備的健康狀況和電網(wǎng)的完整性，進行表計的讀取、消除電費估計以及防止竊電、緩減電網(wǎng)阻塞以及與用戶的溝通。
未來的智能電網(wǎng)將取消所有的電磁表計及其讀取系統(tǒng)，取而代之的是可以使電力公司與用戶進行雙向通信的智能固態(tài)表計�；谖⑻幚砥鞯闹悄鼙碛媽⒂懈嗟墓δ�，除了可以計量每天不同時段電力的使用和電費外，還有儲存電力公司下達的高峰電力價格信號及電費費率，并通知用戶實施什么樣的費率政策。更高級的功能有用戶自行根據(jù)費率政策，編制時間表，自動控制用戶內(nèi)部電力使用的策略。
對于電力公司來說，參數(shù)量測技術(shù)給電力系統(tǒng)運行人員和規(guī)劃人員提供更多的數(shù)據(jù)支持，包括功率因數(shù)、電能質(zhì)量、相位關(guān)系(WAMS)、設(shè)備健康狀況和能力、表計的損壞、故障定位、變壓器和線路負荷、關(guān)鍵元件的溫度、停電確認、電能消費和預(yù)測等數(shù)據(jù)。新的軟件系統(tǒng)將收集、儲存、分析和處理這些數(shù)據(jù)，為電力公司的其他業(yè)務(wù)所用。
未來的數(shù)字保護將嵌入計算機代理程序，極大地提高可靠性。計算機代理程序是一個自治和交互的自適應(yīng)的軟件模塊。廣域監(jiān)測系統(tǒng)、保護和控制方案將集成數(shù)字保護、先進的通信技術(shù)以及計算機代理程序。在這樣一個集成的分布式的保護系統(tǒng)中，保護元件能夠自適應(yīng)地相互通信，這樣的靈活性和自適應(yīng)能力將極大地提高可靠性，因為即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他的帶有計算機代理程序的保護元件仍然能夠保護系統(tǒng)。
建立高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，沒有這樣的通信系統(tǒng)，任何智能電網(wǎng)的特征都無法實現(xiàn)，因為智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護和控制都需要這樣的通信系統(tǒng)的支持，因此建立這樣的通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。同時通信系統(tǒng)要和電網(wǎng)一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)—電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)，只有這樣才能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標和主要特征。下圖顯示了電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。高速、雙向、實時、集成的通信系統(tǒng)使智能電網(wǎng)成為一個動態(tài)的、實時信息和電力交換互動的大型的基礎(chǔ)設(shè)施。當這樣的通信系統(tǒng)建成后，它可以提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值。
高速雙向通信系統(tǒng)的建成，智能電網(wǎng)通過連續(xù)不斷地自我監(jiān)測和校正，應(yīng)用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)其最重要的特征—自愈特征。它還可以監(jiān)測各種擾動，進行補償，重新分配潮流，避免事故的擴大。高速雙向通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備(IEDs)、智能表計、控制中心、電力電子控制器、保護系統(tǒng)以及用戶進行網(wǎng)絡(luò)化的通信，提高對電網(wǎng)的駕馭能力和優(yōu)質(zhì)服務(wù)的水平。傳感器在這一技術(shù)領(lǐng)域主要有兩個方面的技術(shù)需要重點關(guān)注，其一就是開放的通信架構(gòu)，它形成一個“即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進行網(wǎng)絡(luò)化的通信;其二是統(tǒng)一的技術(shù)標準，它能使所有的傳感器、智能電子設(shè)備(IEDs)以及應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫的通信，也就是信息在所有這些設(shè)備和系統(tǒng)之間能夠得到完全的理解，實現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備之間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的互操作功能。這就需要電力公司、設(shè)備制造企業(yè)以及標準制定機構(gòu)進行通力的合作，才能實現(xiàn)通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
引言
電能質(zhì)量是衡量電網(wǎng)質(zhì)量的標準，電能質(zhì)量問題包含電壓凹陷(sag)、電壓隆起(swell)、尖峰脈沖(spikes)、諧波畸變(harmonic aberration)和電氣噪聲(electric yawp)等，其中對電能質(zhì)量影響最大的就是諧波畸變。因此，本系統(tǒng)的設(shè)計就是以對諧波畸變分析為主要目的。這方面的研究比較多，而且也開發(fā)出了相應(yīng)的設(shè)備。以往的配電網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備多以51、96系列單片機為處理器，在精度和速度方面都不能滿足電力系統(tǒng)的要求，還有就是用TI公司的DSP作為處理器，并配合ADC來完成系統(tǒng)設(shè)計。
ADI公司先后上市了ADE7753、ADE7758等電力測量專用芯片，并成功地將它們應(yīng)用到電網(wǎng)當中。最近，ADI公司又推出了高性能的強強組合，即DSP+ADC的電力測量方案。此監(jiān)控系統(tǒng)就是采用這一組合實現(xiàn)的。
圖2 軟件框圖
ADC簡介
AD73360是ADI公司推出的一款專門應(yīng)用于電能質(zhì)量監(jiān)測的IC，與一般ADC相比，AD73360有如下優(yōu)勢：6路獨立的A/D轉(zhuǎn)換通道，不僅互不干擾，而且嚴格保證采樣同步;高精度，6個16位轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換通道非常適合電能質(zhì)量監(jiān)測的需要。采樣速率可在8KHz、16KHz、 32KHz范圍內(nèi)編程設(shè)置，適應(yīng)范圍廣。AD73360為適應(yīng)不同的場合提供了直流/交流、單端/差動4種不同的輸入方式;采用串行接口，與DSP芯片的連接非常簡單。
無論從精度、速度、采樣路數(shù)或者同步采樣的實現(xiàn)來考慮，在電力監(jiān)測系統(tǒng)中使用AD73360都是比較理想的選擇。
DSP簡介
系統(tǒng)采用的DSP處理芯片ADSP2191M是ADI公司的16位定點DSP。ADSP2191M處理器具有的資源概括如下：可訪問的存儲空間大小為16M words，分為256頁，每頁的大小為64K words，其中第0頁是內(nèi)部RAM，第255頁是內(nèi)部ROM，其它空間被分為4個部分，并由ms0～ms3進行選擇。有256頁I/O存儲區(qū)間，每頁的大小為1K words，其中前8頁為內(nèi)部I/O存儲區(qū)間，其它為外部I/O存儲區(qū)間。處理器有一個主機接口、3個同步串行接口、兩個SPI接口、16個可編程標志引腳、1個異步串行接口和3個32位定時器。
與AD73360連接必須采用串行總線方式，ADSP2191M就有3個這樣的同步串口。
硬件電路設(shè)計
整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計以ADSP2191M和AD73360為核心，再配以周邊電路完成。硬件設(shè)計的框圖如圖1所示。
由圖1可以看出，系統(tǒng)的硬件設(shè)計非常簡單，而且沒有最麻煩的同步保持電路和系統(tǒng)存儲空間的擴展。這是因為AD73360能夠?qū)崿F(xiàn)多通道的同步轉(zhuǎn)換，免除了同步保持電路的設(shè)計、ADSP2191M內(nèi)部具有64K RAM，能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。在系統(tǒng)硬件設(shè)計中，傳感器用來將配電網(wǎng)參數(shù)的電能信號轉(zhuǎn)化為ADC的輸入信號，然后送到AD73360進行同步采樣，轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)通過同步串口傳入DSP處理器，進行數(shù)據(jù)處理、諧波分析和其它操作。最后，處理器將分析結(jié)果送到LCD進行顯示，并通過串口送到PC進行相應(yīng)的處理。Flash用來存放系統(tǒng)代碼。
整個系統(tǒng)設(shè)計中，F(xiàn)lash和LCD為基本的系統(tǒng)擴展，異步串口為基本的開發(fā)，這里只介紹一下DSP處理器與ADC的連接。它們必須通過串行接口，其中ADSP2191M為6線串行方式，而AD73360為5線的串行方式，它們的區(qū)別在于前者的串行時鐘分為串口發(fā)送時鐘和串口接收時鐘，是彼此獨立的，而后者合二為一。比較時序圖會發(fā)現(xiàn)，二者時序基本相同，但要控制AD73360，處理器還必須能夠滿足下面的要求：串口工作方式可設(shè)置為外部時鐘模式，串口字長可達到16bit，發(fā)送和接收的每個字都有同步幀信號，對處理器而言，接收同步幀信號為輸入信號，發(fā)送同步幀信號為輸入信號，幀同步信號產(chǎn)生在串口字高位出現(xiàn)的前一個時鐘周期，幀同步信號為高有效。
系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計比較復(fù)雜，分為A/D采樣控制、LCD控制、串口傳輸、數(shù)據(jù)處理和諧波分析算法等幾個部分。整個軟件框圖如圖2所示。
其中，諧波分析算法代碼量最大，也最重要，系統(tǒng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的分析就由它來完成;Flash驅(qū)動代碼用于對Stm29w040進行驅(qū)動，它不在系統(tǒng)監(jiān)測中使用，而是用來實現(xiàn)程序代碼的下載。在系統(tǒng)開發(fā)代碼的語言選擇上，采用DSP匯編語言和C語言相結(jié)合的方式，以C語言為主，匯編語言為輔。
219x_int_tab.asm文件的處理：在介紹整個系統(tǒng)流程之前，先介紹一下219x_int_tab.asm文件。當軟件主函數(shù)存在于C文件的時候，219x_int_tab.asm 文件被系統(tǒng)默認為項目的一部分，并對項目進行中斷向量初始化。當中斷發(fā)生后，程序指針跳轉(zhuǎn)到該文件的相應(yīng)位置，通過 ___lib_int_determiner函數(shù)來尋找中斷服務(wù)程序的入口，一旦找不到服務(wù)程序入口，就會造成程序死鎖，無法正常運行，而采用C語言實現(xiàn)中斷函數(shù)比較復(fù)雜。為了提高系統(tǒng)開發(fā)速度，減少系統(tǒng)程序代碼，系統(tǒng)開發(fā)時要先對219x_int_tab.asm中的中斷向量表進行修改，將中斷服務(wù)程序入口直接給中斷向量表就可以完成該函數(shù)的功能。系統(tǒng)軟件的開發(fā)工具為ViusalDSP++3.0。
在軟件設(shè)計中，最重要的是諧波分析算法的設(shè)計。因為它是軟件設(shè)計的核心，不僅代碼量比較大，而且也是系統(tǒng)測量精度的決定性因素之一。本方案采用成熟的FFT(快速傅立葉算法)作為系統(tǒng)的諧波分析算法，同時，為了抑制FFT算法自身的柵欄效應(yīng)和頻譜泄露問題，加入了漢寧窗和插值算法。由于代碼量較大，這里就不給出源代碼了。
在系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，用到了兩個中斷：同步串口發(fā)送中斷和同步串口接收中斷。前者用來實現(xiàn)對AD73360的配置，后者用來實現(xiàn)從AD73360讀取轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)。它們的代碼也不在此詳述了。
除此之外，系統(tǒng)還開發(fā)了異步串口、可編程標志引腳和LCD控制等待，使整個系統(tǒng)更加智能化、人性化。這里就不一一介紹了。
系統(tǒng)分析與軟件分析的比較
系統(tǒng)開發(fā)完畢后，為了對系統(tǒng)分析的結(jié)果進行檢測，使用與軟件分析進行比較的方法。將時域原始數(shù)據(jù)導入 Matlab軟件，通過該軟件內(nèi)的FFT算法對數(shù)據(jù)進行分析，可以得到一組相應(yīng)的時域波形、幅值譜和相位譜圖形。將這些圖形與系統(tǒng)硬件分析在DSP系統(tǒng)中所得到的對應(yīng)圖型進行比較，就可以看出本設(shè)計的硬件系統(tǒng)分析與理論分析的差異。圖3就是這些圖形的對比情況。
DSP硬件系統(tǒng)與Matlab軟件所分析的原始數(shù)據(jù)是相同的，但是它們所采用的分析方法是不同的：一個是系統(tǒng)開發(fā)的算法、一個是軟件自帶的工具，所以，可以通過對比來審核開發(fā)系統(tǒng)算法的可靠性�？梢钥闯�，在對比圖中，開發(fā)系統(tǒng)得到的時域信號的波形和幅值、相位譜與Matlab軟件的分析結(jié)果具有相當?shù)囊恢滦浴Ｏ抻谄�，最終的分析數(shù)據(jù)不再詳述了。
為了比較系統(tǒng)的可信度，可采用多次分析的方法，分析比較數(shù)據(jù)可以看出，雖然采用不同的分析系統(tǒng)，但是二者結(jié)果誤差很小，基本相同，這就說明系統(tǒng)的硬件監(jiān)測結(jié)果有相當?shù)目煽啃浴?BR>結(jié)語
以AD73360和ADSP2191M處理器為系統(tǒng)硬件核心，系統(tǒng)具有如下特點：
•系統(tǒng)硬件設(shè)計簡潔，不僅容易實現(xiàn)而且成本較低。
•系統(tǒng)沒有外部擴展SRAM，對硬件要求比較低。
•使用DSP處理器未用接口資源，系統(tǒng)軟件方便升級。
•系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用匯編和C語言相結(jié)合的方法和加窗插值FFT算法，可以提高代碼的開發(fā)速度和系統(tǒng)整體的測量精度。由比較結(jié)果來看，該方案符合電力系統(tǒng)的要求，可靠性高，而且至少可以滿足每周期160點的實時采樣
(1)智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)
"自愈"指的是把電網(wǎng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來，并且在很少或不用人為干預(yù)的情況下，可以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常運行狀態(tài)，從而幾乎不中斷對用戶的供電服務(wù)。從本質(zhì)上講，自愈就是智能電網(wǎng)的免疫系統(tǒng)。這是智能電網(wǎng)最重要的特征。
自愈電網(wǎng)進行連續(xù)不斷地在線自我評估，以預(yù)測電網(wǎng)可能出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或正在發(fā)展的問題，并立即采取措施加以控制或糾正。
自愈電網(wǎng)確保了電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率。
自愈電網(wǎng)將盡量減少供電服務(wù)中斷，充分應(yīng)用數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應(yīng)的中斷，迅速恢復(fù)供電服務(wù)。
基于實時測量的概率風險評估將確定最有可能失敗的設(shè)備、發(fā)電廠和線路;實時應(yīng)急分析將確定電網(wǎng)整體的健康水平，觸發(fā)可能導致電網(wǎng)故障發(fā)展的早期預(yù)警，確定是否需要立即進行檢查或采取相應(yīng)的措施;和本地和遠程設(shè)備的通信將幫助分析故障、電壓降低、電能質(zhì)量差、過載和其他不希望的系統(tǒng)狀態(tài)，并于這些分析，采取適當?shù)目刂菩袆印?BR>自愈電網(wǎng)經(jīng)常應(yīng)用連接多個電源的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方式。
當出現(xiàn)故障或發(fā)生其他問題時，在電網(wǎng)設(shè)備中先進的傳感器確定故障并和附近的設(shè)備進行通信，以切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實際發(fā)生前，將設(shè)備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會及時地提出預(yù)警信息。
(2)智能電網(wǎng)激勵和包容用戶
在智能電網(wǎng)中，用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與電力系統(tǒng)的運行和管理是智能電網(wǎng)的另一重要特征。
從智能電網(wǎng)的角度來看，用戶的需求完全是另一種可管理的資源，它將有助于平衡供求關(guān)系，確保系統(tǒng)的可靠性;從用戶的角度來看，電力消費是一種經(jīng)濟的選擇，通過參與電網(wǎng)的運行和管理，修正其使用和購買電力的方式，從而獲得實實在在的好處。
在智能電網(wǎng)中，用戶將根據(jù)其電力需求和系統(tǒng)滿足其需求的能力，來調(diào)整、平衡其消費。
同時將滿足用戶在能源購買中有更多選擇的基本需求，減少或轉(zhuǎn)移高峰電力需求的能力，通過降低線損和減少效率低下的調(diào)峰電廠的運營，使電力公司盡量減少資本開支和運營開支，同時也提供了大量的環(huán)境效益。
在智能電網(wǎng)中，與用戶建立雙向?qū)崟r的通信系統(tǒng)是實現(xiàn)鼓勵和促進用戶積極參與電力系統(tǒng)運行和管理的基礎(chǔ)。實時通知用戶其電力消費的成本、實時電價、電網(wǎng)目前的狀況、計劃停電信息，同時用戶也可以根據(jù)這些信息制自己的電力使用的方案。
(3)智能電網(wǎng)具有抵御攻擊的能力
電網(wǎng)安全性的全系統(tǒng)解決方案，擬在增強電網(wǎng)的抗攻擊能力。電網(wǎng)經(jīng)常受到物理攻擊和網(wǎng)絡(luò)攻擊，該方案要求電網(wǎng)能夠從供電中斷故障中快速恢復(fù)供電。智能電網(wǎng)將展示被攻擊后快速恢復(fù)的能力，甚至是對那些決心堅定和裝備精良的攻擊者發(fā)起反擊。
電網(wǎng)安全性的全系統(tǒng)解決方案使智能電網(wǎng)的設(shè)計和運行具有阻止攻擊的能力，最大限度地降低損失和快速恢復(fù)供電服務(wù)。智能電網(wǎng)也能同時承受對電力系統(tǒng)幾個部分的攻擊和在一段時間內(nèi)多重協(xié)調(diào)的攻擊。
智能電網(wǎng)的安全策略包含威懾、預(yù)防、檢測、反應(yīng)，以盡量減少和減輕對電網(wǎng)的影響。面對重大威脅信息，不管是物理攻擊還是網(wǎng)絡(luò)攻擊，智能電網(wǎng)都能通過加強電力企業(yè)與政府之間的密切溝通，在電網(wǎng)規(guī)劃中強調(diào)安全風險，加強網(wǎng)絡(luò)安全，提高智能電網(wǎng)抵御風險的能力。
(4)智能電網(wǎng)提供滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量
電能質(zhì)量指標包括電壓偏移、頻率偏移、三相不平衡、諧波、閃變、電壓驟降和突升等。
用電設(shè)備的數(shù)字化對電能質(zhì)量越來越敏感，電能質(zhì)量問題可以導致生產(chǎn)線的停產(chǎn)，對社會經(jīng)濟發(fā)展造成重大的損失;因此，提供能滿足21世紀用戶需求的電能質(zhì)量，是智能電網(wǎng)的又一重要特征。
但是電能質(zhì)量問題又不是電力公司一家的問題，因此需要制定新的電能質(zhì)量標準，對電能質(zhì)量進行分級，因為并非所有的商業(yè)企業(yè)用戶和居民用戶都需要相同的電能質(zhì)量。
電能質(zhì)量可以從"標準"到"優(yōu)質(zhì)"進行分級，這取決于消費者的需求。它將在一個合理的價格水平上平衡負載的敏感度與供電的電能質(zhì)量。
智能電網(wǎng)將以不同的價格水平提供不同等級的電能質(zhì)量，以滿足用戶對不同電能質(zhì)量水平的需求，同時要將優(yōu)質(zhì)優(yōu)價寫入電力服務(wù)的合同中。
智能電網(wǎng)將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件。通過先進的監(jiān)控電網(wǎng)基本元件，快速診斷并準確地提出解決任何電能質(zhì)量事件的方案。
此外，智能電網(wǎng)的設(shè)計還要考慮減少由于閃電、開關(guān)涌流、線路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動，同時應(yīng)用超導材料、儲能以及改善電能質(zhì)量的電力電子技術(shù)的最新研究成果來解決電能質(zhì)量的問題。
另外，智能電網(wǎng)將采取技術(shù)和管理手段，使電網(wǎng)免受由用戶的電子負載所造成的電能質(zhì)量的影響，將通過監(jiān)測和執(zhí)行相關(guān)的標準，限制用戶負荷產(chǎn)生的諧波電流注入電網(wǎng)。除此之外，智能電網(wǎng)將采用適當?shù)臑V波器，以防止諧波污染送入電網(wǎng)，惡化電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
(5)智能電網(wǎng)容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入
智能電網(wǎng)將安全、無縫地容許各種不同類型的發(fā)電和儲能系統(tǒng)接入系統(tǒng)，簡化聯(lián)網(wǎng)的過程，類似于"即插即用"，這一特征對電網(wǎng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。改進的互聯(lián)標準將使各種各樣的發(fā)電和儲能系統(tǒng)容易接入。
各種不同容量的發(fā)電和儲能在所有的電壓等級上都可以互聯(lián)，包括分布式電源如光伏發(fā)電、風電、先進的電池系統(tǒng)、即插式混合動力汽車和燃料電池。
商業(yè)用戶安裝自己的發(fā)電設(shè)備(包括高效熱電聯(lián)產(chǎn)裝置)和電力儲能設(shè)施將變得更加容易和更加有利可圖。在智能電網(wǎng)中，大型集中式發(fā)電廠(包括環(huán)境友好型電源，如風電、大型太陽能電廠和先進的核電廠)將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。
加強輸電系統(tǒng)的建設(shè)，使這些大型電廠仍然能夠遠距離輸送電力。同時各種各樣的分布式電源的接入一方面減少對外來能源的依賴，另一方面提高供電可靠性和電能質(zhì)量，特別是對應(yīng)對戰(zhàn)爭和恐怖襲擊具有重要的意義。
(6)智能電網(wǎng)會促使電力市場蓬勃發(fā)展
在智能電網(wǎng)中，先進的設(shè)備和廣泛的通信系統(tǒng)在每個時間段內(nèi)支持市場的運作，并為市場參與者提供了充分的數(shù)據(jù)，因此電力市場的基礎(chǔ)設(shè)施及其技術(shù)支持系統(tǒng)是電力市場蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵因素。
智能電網(wǎng)通過市場上供給和需求的互動，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場，匯集更多的買家和賣家。
用戶通過實時報價來感受到價格的增長從而將降低電力需求，推動成本更低的解決方案以及新技術(shù)的開發(fā)，新型潔凈的能源產(chǎn)品也將給市場提供更多選擇的機會。
(7)智能電網(wǎng)使運行更加高效
智能電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整其電網(wǎng)資產(chǎn)的管理和運行，以實現(xiàn)用最低的成本提供所期望的功能。這并不意味著資產(chǎn)將被連續(xù)不斷地用到極限，而是有效地管理需要什么資產(chǎn)以及何時需要，每個資產(chǎn)將和所有其他資產(chǎn)進行很好的整合，以最大限度地發(fā)揮其功能，同時降低成本。
智能電網(wǎng)將應(yīng)用最新技術(shù)以優(yōu)化其資產(chǎn)的應(yīng)用。例如，通過動態(tài)評估技術(shù)使資產(chǎn)發(fā)揮其最佳的能力，通過連續(xù)不斷地監(jiān)測和評價其能力，使資產(chǎn)能夠在更大的負荷下使用。
(8)智能電網(wǎng)高速通信在線監(jiān)測
智能電網(wǎng)通過高速通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對運行設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測，以獲取設(shè)備的運行狀態(tài)，在最恰當?shù)臅r間給出需要維修設(shè)備的信號，實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，同時使設(shè)備運行在最佳狀態(tài)。系統(tǒng)的控制裝置可以被調(diào)整到降低損耗和消除阻塞的狀態(tài)。通過對系統(tǒng)控制裝置的調(diào)整，選擇最小成本的能源輸送系統(tǒng)，可以提高運行的效率。最佳的容量、最佳的狀態(tài)和最佳的運行將大大降低電網(wǎng)運行的費用。
此外，先進的信息技術(shù)將提供大量的數(shù)據(jù)和資料，并將集成到現(xiàn)有的企業(yè)范圍的系統(tǒng)中，大大加強其能力，以優(yōu)化運行和維修過程。這些信息將為設(shè)計人員提供更好的工具，創(chuàng)造出最佳的設(shè)計，為規(guī)劃人員提供所需的數(shù)據(jù)，從而提高其電網(wǎng)規(guī)劃的能力和水平。
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