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摘要：在归纳智能电网基本特征的基础上，对构建智能电网的关键技术（如：骨架结构、继电保护、变电站自动化等关键技术）的要点进行了阐述。结合参与研制开发的智能变电站辅助系统综合监控系统，描述了变电站自动化中智能联动技术的特点。
关键词：智能电网；智能联动；关键技术
作者简介：侯宇（1985-），男，江苏南京人，国电南瑞科技股份有限公司研发中心，助理工程师。（江苏 南京 210061）
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0201-02
国家电网公司在UHV2009（2009特高压输电技术国际会议）上提出了我国智能电网发展路线，2010年又制定了《智能电网技术标准体系规划》。在智能电网发展技术路线图的指导下，加快建设由1000kV交流、±800kV、±1000kV直流构成的特高压骨干网架，实现各级电网协同发展；围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等主要环节推进智能电网建设。智能电网规划全面完成后，将使我国的电力资源配置能力、安全稳定水平及电网、电源与用户间的协调互动得到显著提高。
一、智能电网的特征
我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展，将先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术、控制技术和决策支持技术高度集成而形成的新型电网。智能电网对电网设备与系统的运行状况进行实时、在线监控，把获得的数据整合、分析、挖掘，达到对整个电力系统的优化管理。智能电网具有以下特征：
1.坚强与自愈
在自然灾害、极端气候条件或外力破坏使电网发生大的扰动和故障时仍能保证电网的安全运行，保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故，具有实时、在线和连续的评估、分析能力、预警和预控能力及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力，因此有的文献又把智能电网称为坚强智能电网。
2.兼容与集成
可以容纳集中式、分布式等不同类型的电源，满足用户多样化的电力需求。支持可再生能源、分布式电源、微电网（Micro-Grid）的有序、合理接入。采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理，电网信息高度集成和共享，与用户高效互动。
3.经济与优化
支持电力市场运营和电力交易的高效实施，提高资源的优化配置水平，降低电网损耗，提高能源利用效率，降低运行维护成本。
智能电网是一系列高新技术的集成，合理的电网骨架结构、先进的继电保护策略与装置、变电站自动化等是智能电网的关键技术。
二、合理的电网骨架结构
特高压电网合理的骨架结构可以为电网提供坚强的基础。“十二五”期间，我国将建成连接大型能源基地与主要负荷中心“三横三纵”的特高压骨干网架，形成以华北、华中、华东为受端，以西南、西北、东北电网为送端的三大同步电网，使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全与智能化水平得到全面提升。
20世纪70年代末，我国在对国内外大停电事故进行详细调查、分析的基础上得出结论：不受控制的系统结构和继电保护连锁反应是造成大停电的重要原因。在深入研究的基础上制定的《电力系统安全稳定导则》等行业技术准则对我国电网形成合理的电源、电网结构与继电保护技术起到了奠基作用。
由于技术发展历史的原因，有的国家形成了不合理的电源、电网结构。如采用交流联网破坏，至少是削弱了直流联网的安全作用。在庞大、复杂、可控度低的无序联网结构上，一旦跳闸形成负荷转移，可能导致“连锁跳闸”，造成整个交流电网失稳振荡。
合理的电源、电网结构应该是可靠的交、直流分层、分区和“点对网”式的分散外接电源。任一外送电源或线路故障只损失局部电力负荷，而不会引起连锁反应。根据我国《电力系统安全稳定导则》规定，我国电网结构的几大区域基本上用直流联网，任一区域的故障或失稳都不会波及邻区，避免了连锁反应。
我国的经验引起了国际电力界的重视。美国电科院和直流联网（DC Interconnect）公司分析研究了美、欧多次大停电事故，2008年1月在IEEE Power & Energy发表报告，建议将美国东部网用直流隔离分为四个交流区，形成更为合理的电网结构。同样的策略也应该适用于欧、美其他电网。
三、先进的继电保护准则与装置
继电保护系统要求当电力系统（如发电机、变压器、输电线路等）发生故障或异常工况时，在可能的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，消除异常工况根源后恢复正常运行，减轻或避免设备的损坏及对相邻地区供电的影响。先进的继电保护准则与继电保护设备是智能电网的重要组成部分。
从电网安全稳定的要求出发，电网受振荡影响的线路和发电机失稳时，不合理的继电保护准则导致“连锁跳闸”，可能使系统瓦解，最终导致大停电。根据我国《电力系统安全稳定导则》，线路故障跳闸引起负荷转移时，从保护、稳定控制技术上要避免全部线路和绝大多数发电机的继电保护“连锁跳闸”，系统会在短时内恢复同步运行。
特高压长距离输电线路具有输送功率大、波阻抗小、分布电容大等特点，线路的分布电容电流会达到很高的水平。这将导致继电保护装置在某些情况下拒动、灵敏度下降等问题。因此特高压输电系统继电保护的配置必需满足灵敏性、速动性、可靠性的要求。继电保护要求更大的独立性和冗余度，以保证在所有运行状态下被保护线路上发生故障都有快速保护机制，避免产生过电压、系统稳定性受损及设备损坏。
四、智能变电站监控系统
变电站自动化是智能电网的重要环节。国电南瑞研发的NS3000S智能变电站自动化系统为35kV到750kV变电站提供完整的智能化解决方案。项目已经成功应用于数百座智能变电站中。NS3000S智能变电站自动化系统以信息一体化平台为基础，无缝集成智能组件，实现各种智能化的高级应用功能，体现了智能变电站信息化、自动化、互动化的特征。除了常规的监视、控制、保护功能外，还有智能报警及分析决策、设备状态可视化、经济运行及优化控制、系统诊断、外部信息交互、五防闭锁一体化等功能。 笔者参与研制开发的国电南瑞智能变电站辅助系统综合监控系统，结合智能变电站SCADA数据和辅助系统各项功能，利用厂站辅助信息对SCADA数据的变化进行推理判断和验证实现智能联动。
智能变电站采用了越来越多的智能型辅助设备和在线监测设备，想要有效地综合利用这些设备提供的先进功能就必须实现各设备之间的智能联动，充分交互各种类型的信息数据，提供监控界面综合诊断和事件快速响应的能力。当变电站的能量传输（如电流、负荷等）和生产设备状态（如故障跳闸、油气温度、压力等）发生变化时，相关的SCADA监测系统能够及时反映出这些状态变化。过去由于信息展示方式单一，通常只有枯燥的数字和接线图、拓扑图，使得使用者难以对现场实际状态产生全面、直观的感受，进而理解现场实际状态产生的原因并做出有效反应，以至于到目前为止，有些变电站还不能完全抛弃有人值守的生产方式。
在辅助系统结合SCADA数据联动时，利用SCADA数据的变化作为驱动，联动执行辅助系统中的执行项：例如SCADA进行远程操作时，联动视频子系统调用相应的摄像机对准设备进行视频确认。生产设备发生故障或火警时，联动门禁安防、消防子系统进行人员疏散和消防喷淋等。
智能辅助系统中的视频子系统在传统上利用前端设备（如摄像机、图像分析器等）对采集的图像进行处理，分析归纳总结其中的图像变化规律，并根据预定的判断规则产生相应的报警信息和录像资料。而后端软件平台仅收取前端设备的数据结果进行展示，难以结合控制命令输出产生定位与跟踪效果。新技术改变传统的模式，采取辅助定位模块和图像跟踪模块配合的模式。辅助定位模块采用智能视频分析技术，完成前端设备对图像中监视部位的分析，并将分析结果和图像信息传送给跟踪模块。跟踪模块不仅收取定位模块传送的结果，还可以收取人工在图像监视软件上选取的图像区域信息，将图像进行算法处理后结合推理机服务，对要进行跟踪操作的前端设备发出控制命令。
智能辅助系统包含了相关视频图像、局部环境信息、火灾或安防信息等变电站全景数据，利用图像、图片、文字、声音等多维展示手段，大幅度提高远方使用者的现场感和信息展示细致程度，可以有效地支持智能化无人值守方式，在更高层次上提升变电站自动化水平。
参考文献：
[1]王中元.特高压输电系统的特点及继电保护的配置和方案[J].江苏电机工程，2006，（11）.
[2]薛禹胜.印度大停电事故原因分析及对中国电网的警示[J].电网与清洁能源，2012，（10）.
[3]侯宇，张春晓，王山.变电站辅助系统智能化监控模块[J].南京师范大学学报，2012，（12）.
[4]祁忠，笃峻，王开宇.智能变电站数据源端维护技术方案探讨[J].江苏电机工程，2011，（3）.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：智能电网；智能联动；关键技术
作者简介：侯宇（1985-），男，江苏南京人，国电南瑞科技股份有限公司研发中心，助理工程师。（江苏 南京 210061）
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0201-02
国家电网公司在UHV2009（2009特高压输电技术国际会议）上提出了我国智能电网发展路线，2010年又制定了《智能电网技术标准体系规划》。在智能电网发展技术路线图的指导下，加快建设由1000kV交流、±800kV、±1000kV直流构成的特高压骨干网架，实现各级电网协同发展；围绕发电、输电、变电、配电、用电、调度等主要环节推进智能电网建设。智能电网规划全面完成后，将使我国的电力资源配置能力、安全稳定水平及电网、电源与用户间的协调互动得到显著提高。
一、智能电网的特征
我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展，将先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术、控制技术和决策支持技术高度集成而形成的新型电网。智能电网对电网设备与系统的运行状况进行实时、在线监控，把获得的数据整合、分析、挖掘，达到对整个电力系统的优化管理。智能电网具有以下特征：
1.坚强与自愈
在自然灾害、极端气候条件或外力破坏使电网发生大的扰动和故障时仍能保证电网的安全运行，保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故，具有实时、在线和连续的评估、分析能力、预警和预控能力及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力，因此有的文献又把智能电网称为坚强智能电网。
2.兼容与集成
可以容纳集中式、分布式等不同类型的电源，满足用户多样化的电力需求。支持可再生能源、分布式电源、微电网（Micro-Grid）的有序、合理接入。采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理，电网信息高度集成和共享，与用户高效互动。
3.经济与优化
支持电力市场运营和电力交易的高效实施，提高资源的优化配置水平，降低电网损耗，提高能源利用效率，降低运行维护成本。
智能电网是一系列高新技术的集成，合理的电网骨架结构、先进的继电保护策略与装置、变电站自动化等是智能电网的关键技术。
二、合理的电网骨架结构
特高压电网合理的骨架结构可以为电网提供坚强的基础。“十二五”期间，我国将建成连接大型能源基地与主要负荷中心“三横三纵”的特高压骨干网架，形成以华北、华中、华东为受端，以西南、西北、东北电网为送端的三大同步电网，使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全与智能化水平得到全面提升。
20世纪70年代末，我国在对国内外大停电事故进行详细调查、分析的基础上得出结论：不受控制的系统结构和继电保护连锁反应是造成大停电的重要原因。在深入研究的基础上制定的《电力系统安全稳定导则》等行业技术准则对我国电网形成合理的电源、电网结构与继电保护技术起到了奠基作用。
由于技术发展历史的原因，有的国家形成了不合理的电源、电网结构。如采用交流联网破坏，至少是削弱了直流联网的安全作用。在庞大、复杂、可控度低的无序联网结构上，一旦跳闸形成负荷转移，可能导致“连锁跳闸”，造成整个交流电网失稳振荡。
合理的电源、电网结构应该是可靠的交、直流分层、分区和“点对网”式的分散外接电源。任一外送电源或线路故障只损失局部电力负荷，而不会引起连锁反应。根据我国《电力系统安全稳定导则》规定，我国电网结构的几大区域基本上用直流联网，任一区域的故障或失稳都不会波及邻区，避免了连锁反应。
我国的经验引起了国际电力界的重视。美国电科院和直流联网（DC Interconnect）公司分析研究了美、欧多次大停电事故，2008年1月在IEEE Power & Energy发表报告，建议将美国东部网用直流隔离分为四个交流区，形成更为合理的电网结构。同样的策略也应该适用于欧、美其他电网。
三、先进的继电保护准则与装置
继电保护系统要求当电力系统（如发电机、变压器、输电线路等）发生故障或异常工况时，在可能的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，消除异常工况根源后恢复正常运行，减轻或避免设备的损坏及对相邻地区供电的影响。先进的继电保护准则与继电保护设备是智能电网的重要组成部分。
从电网安全稳定的要求出发，电网受振荡影响的线路和发电机失稳时，不合理的继电保护准则导致“连锁跳闸”，可能使系统瓦解，最终导致大停电。根据我国《电力系统安全稳定导则》，线路故障跳闸引起负荷转移时，从保护、稳定控制技术上要避免全部线路和绝大多数发电机的继电保护“连锁跳闸”，系统会在短时内恢复同步运行。
特高压长距离输电线路具有输送功率大、波阻抗小、分布电容大等特点，线路的分布电容电流会达到很高的水平。这将导致继电保护装置在某些情况下拒动、灵敏度下降等问题。因此特高压输电系统继电保护的配置必需满足灵敏性、速动性、可靠性的要求。继电保护要求更大的独立性和冗余度，以保证在所有运行状态下被保护线路上发生故障都有快速保护机制，避免产生过电压、系统稳定性受损及设备损坏。
四、智能变电站监控系统
变电站自动化是智能电网的重要环节。国电南瑞研发的NS3000S智能变电站自动化系统为35kV到750kV变电站提供完整的智能化解决方案。项目已经成功应用于数百座智能变电站中。NS3000S智能变电站自动化系统以信息一体化平台为基础，无缝集成智能组件，实现各种智能化的高级应用功能，体现了智能变电站信息化、自动化、互动化的特征。除了常规的监视、控制、保护功能外，还有智能报警及分析决策、设备状态可视化、经济运行及优化控制、系统诊断、外部信息交互、五防闭锁一体化等功能。 笔者参与研制开发的国电南瑞智能变电站辅助系统综合监控系统，结合智能变电站SCADA数据和辅助系统各项功能，利用厂站辅助信息对SCADA数据的变化进行推理判断和验证实现智能联动。
智能变电站采用了越来越多的智能型辅助设备和在线监测设备，想要有效地综合利用这些设备提供的先进功能就必须实现各设备之间的智能联动，充分交互各种类型的信息数据，提供监控界面综合诊断和事件快速响应的能力。当变电站的能量传输（如电流、负荷等）和生产设备状态（如故障跳闸、油气温度、压力等）发生变化时，相关的SCADA监测系统能够及时反映出这些状态变化。过去由于信息展示方式单一，通常只有枯燥的数字和接线图、拓扑图，使得使用者难以对现场实际状态产生全面、直观的感受，进而理解现场实际状态产生的原因并做出有效反应，以至于到目前为止，有些变电站还不能完全抛弃有人值守的生产方式。
在辅助系统结合SCADA数据联动时，利用SCADA数据的变化作为驱动，联动执行辅助系统中的执行项：例如SCADA进行远程操作时，联动视频子系统调用相应的摄像机对准设备进行视频确认。生产设备发生故障或火警时，联动门禁安防、消防子系统进行人员疏散和消防喷淋等。
智能辅助系统中的视频子系统在传统上利用前端设备（如摄像机、图像分析器等）对采集的图像进行处理，分析归纳总结其中的图像变化规律，并根据预定的判断规则产生相应的报警信息和录像资料。而后端软件平台仅收取前端设备的数据结果进行展示，难以结合控制命令输出产生定位与跟踪效果。新技术改变传统的模式，采取辅助定位模块和图像跟踪模块配合的模式。辅助定位模块采用智能视频分析技术，完成前端设备对图像中监视部位的分析，并将分析结果和图像信息传送给跟踪模块。跟踪模块不仅收取定位模块传送的结果，还可以收取人工在图像监视软件上选取的图像区域信息，将图像进行算法处理后结合推理机服务，对要进行跟踪操作的前端设备发出控制命令。
智能辅助系统包含了相关视频图像、局部环境信息、火灾或安防信息等变电站全景数据，利用图像、图片、文字、声音等多维展示手段，大幅度提高远方使用者的现场感和信息展示细致程度，可以有效地支持智能化无人值守方式，在更高层次上提升变电站自动化水平。
参考文献：
[1]王中元.特高压输电系统的特点及继电保护的配置和方案[J].江苏电机工程，2006，（11）.
[2]薛禹胜.印度大停电事故原因分析及对中国电网的警示[J].电网与清洁能源，2012，（10）.
[3]侯宇，张春晓，王山.变电站辅助系统智能化监控模块[J].南京师范大学学报，2012，（12）.
[4]祁忠，笃峻，王开宇.智能变电站数据源端维护技术方案探讨[J].江苏电机工程，2011，（3）.
（责任编辑：王祝萍）