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智能电网概述概念性内容：1.电网是电力网的简称，通常是指联系发电与用电，由输电、变电、配电设备及相应的二次系统等组成的统一整体。现代电网是目前世界上结构最复杂、规模最大的人造系统和能量输送网络。2．随着世界经济的的发展，能源需求量的持续增长，环境保护问题的日益严峻，调整和优化能源结构，应对全球气候变化，实现可持续发展成为人类社会普遍关注的焦点，更成为电力工业实现转型发展的核心驱动力。再次背景下，只能电网成为全球电力工业应对未来挑战的共同选择。第一节1．电网的建设历程，始终是求进步、谋发展的探索过程，始终是依靠科技进步和技术创新迎接挑战、实现超越的实践过程。2.电气化成为社会现代化水平和文明进步的重要标志3.三大发明1866年西门子自励式直流发电机1876贝尔电话1879爱迪生点灯开创了电气化新纪元4.2009年底：额定容量5000MW的±800kV云南-广东特高压直流输电工程成功实现单极投产；额定容量6400MW的±800kV四川向家坝-上海特高压直流输电示范工程带电调试成功；中国成为当今世界直流输电电压等级最高的国家。5.人们开始重新审视电网的功能定位：除电力输送等传统功能外，电网更是资源优化配置的载体，是现代综合运输体系和网络经济的重要组成部分，电网的发展也因此面临前所未有的机遇与挑战。6.（安全可靠和经济高效）：电网规模日益扩大，一方面有利于提高资源优化配置能力，有利于大规模可再生能源的接入和输出；另一方面，电网运行与控制的复杂程度越来越高，发生大面积停电的风险也日益加大，对实现电能的安全传输和可靠供应提出重大挑战，电网的坚强可靠成为普遍关注的焦点。7.促进电力清洁生产，降低电力输送损耗，全面优化电力生产、输送和消费全过程，成为电网发展的必然选择。经济高效的电网必将极大的推动低碳电力、低碳能源、乃至低碳经济的发展。第二节1.智能电网，是将先进的传感器技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术以及电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。2.智能电网的智能化主要体现在：①可观测②可控制③实时分析与决策④自适应和自愈3.一般认为智能电网的特征：坚强、自愈、兼容、经济、集成和优化。4.发展智能电网的驱动力：解决能源安全与环保问题，应对气候变化。5.中国发展智能电网的驱动力：①充分满足经济社会快速发展和电力负荷高速持续增长的需求②确保电力供应的安全性和可靠性③提高电力供应的经济型④大力发展可再生能源，调整优化电源结构，提高电网接入可再生能源的能力和能源供应的安全性⑤提高电能质量，为用户提供优质电力和增值服务。⑥适应电力市场化的要求，玉华资源配置，提高电力企业的运作、管理水平和效益，增强电力企业的竞争力。6.国网公司建设坚强智能电网理念：立足自主创新，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网。按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则和“统筹规划、统一标准”7.坚强智能电网：是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以信息通信平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。8.“坚强”与“智能”是现代电网的两个基本发展要求。“坚强”是基础，“智能”是关键。强调坚强网架与电网智能化的有机统一，是以整体性、系统性的方法来客观描述现代电网发展的基本特征。9.坚强智能电网是安全可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的电网：1，安全可靠是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；经济高效是指提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用；清洁环保是至促进清洁能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电能在终端能源消费中的比重；透明开放是指电网、电源和用户的信息透明共享，电网无歧视开放；宇豪互动是指实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源盒用户接入，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节10.信息化、自动化、互动化是坚强智能电网的基本技术特征：信息化是坚强智能电网的基本途径，体现为对实时和非实时信息的高度集成和挖掘能力；自动化是坚强电网发展水平的直观体现，依靠高效的信息采集传输和集成应用，实现电网自动运行控制与管理水平提升；互动化是坚强智能电网的内在要求，通过信息的实时沟通与分析，实现电力系统各个环节的良性互动和高效协调，提升用户体验，促进电能的安全、高效、环保应用11.坚强智能电网的技术体系包括电网基础体系、技术支撑体系、智能应用体系和标准规范体系。电网基础体系是电网系统的物质载体，是实现“坚强”的重要基础；技术支撑体系是指先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能的基础”；智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，最大效率地利用能源和社会资源，为用户提供增值服务的具体体现；标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范，以及试验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的制度保障。12.国家电网公司坚强智能电网建设分为3个阶段，按照“统一规划、分步实施、试点先行、整体推进”的原则建设实施。第一阶段：试点阶段；第二阶段：全面建设阶段；第三阶段：引领提升阶段。13.坚强智能电网的重要意义和主要作用概括为：（1）具备强大的资源优化配置能力；（2）具备良好的安全稳定运行水平；（3）适应并促进清洁能源发展；（4）实现高度智能化的电网调度；（5）满足电动汽车等新型电力用户的服务要求；（6）实现电网资产高效利用和全寿命周期管理；（7）实现电力用户与电网之间的便捷互动；（8）实现电网管理信息化和精益化；（9）发挥电网基础设施的增值服务潜力。第二章智能电网基础技术1.智能电网基础技术主要包括：传感与测量技术、电力电子技术、超导技术、电网仿真技术、可视化技术、控制决策技术以及信息通信技术。2.传感与量测技术将在智能电网中得到广泛的应用。传感器：是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。光纤传感器一般分为3类：（1）功能型光纤传感器（2）非功能型光纤传感器（3）拾光型光纤传感器；与传统传感器相比优点为：以光学测量为基础，更稳定、更可靠、更准确，不受电磁干扰、体积小、重量轻、可挠曲、灵敏度高、动态范围大、电绝缘性能好、在易燃易爆、强腐蚀、强电磁场等恶劣环境中能够稳定工作。智能传感器技术的特点：(1)通过软件技术可实现高精度的信息采集（2）具有一定的自动编程能力（3）功能多样化3.传感器网络的基本要素：传感器、感知对象和观察者。4.RFID射频识别：从20世纪90年代开始走向成熟的一种非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。5.实时通信技术：通信系统的技术要求主要包括：（1）支持保护和控制的高速、实时通信；（2）支持电力系统应用的宽带网；（3）能够处理应用发展所需的最高速率（4）能够访问所有的地点，以支持监控和保护功能；（5）在部分网络出现故障的情况下仍能连续工作。6.广域测量系统由：PMU(相量测量装置)、主站（控制中心）和通信系统组成。其中PMU分为集中式（用于测量集中于单个集控室的厂站）和分布式（用于测量分布较为分散厂站）两种，具有同步相量测量、时钟同步、运行参数监视、实时记录数据及暂态过程监录等功能主站接收、存储、转发、处理各子站的同步相量数据，根据子站的相量数据得到各子站对于参考站的功角差。在此基础上，主站进行系统状态的动态监测，在系统出现异常扰动时能及时报警，并启动各子站的录波；另外，检测系统可以通过实时通信接口与EMS交换信息。主站分为3个层结构：下层的数据通信主要功能是与PMU通信以及实时接收相量数据；中间层是实时数据库，主要功能室存储和管理测量数据；上层为动态信息应用层，提供量测数据与其他系统的接口。通信系统广域测量系统是按照分层分区原则进行信息传递的。7.基于WAMS量测的电网动态测量及决策支持功能包括：（1）电网安全报警；（2）电网功角稳定分析；（3）电网电压稳定性分析；（4）电网扰动识别（5）风电厂运行监视；（6）电网运行支持。8.混合状态估计状态估计为调度运行员提供了系统运行的实时状态，其准确性在很大程度上决定了电网调度的可靠性。传统的状态估计是在RTU采集量上进行计算，鱼鱼PMU在数据测量的同步性及精度上的优点，基于SCADA和WAMS的混合状态估计性能得到了进一步提高。目前混合状态估计主要包括以下两种方法：（1）以SCADA数据为主的状态估计;（2）以WAMS为主的状态估计.9.广域保护分为；（1）基于广域测量技术的继电保护；（2）一种智能紧急控制系统，它不是针对个别元件的故障，主要解决电力系统大范围稳定破坏、连锁反应事故。第二类广域保护主要分为：（1）基于电网事件监测的广域保护（2）基于电网动态响应的广域保护。10.根据任务环境、时间跨度及空间范围等特点，广域保护系统工作流程可以分为4个层次：（1）任务和子任务：任务是控制系统接受的来自调度人员的最宏观的命令，其内容包括保证电力系统的稳定性；子任务是对任务的分解，通常包括保证电力系统的暂态稳定、动态稳定、热稳定、电压稳定、频率稳定等。（2）行为：是广域保护系统为了应付不断变化的电网状态而采取的一种控制序列，每个控制序列都需要完成一定的工作目标。常见的行为如提高某区域电网的频率、电压等；（3）轨迹：是电力系统在广域保护控制后的运动轨迹。规划轨迹是电力系统在未来一点时间所期望经过的轨迹。规划轨迹的时间长度一般为几百毫秒到几秒钟。（4）控制：是由广域保护系统产生的，由各个控制执行机构执行的最底层控制指令，如解列线路、控制机组出力等。11.大电网失步保护的难点主要体现在以下方面：（1）大电网失步保护需要互相配合；（2）基于局部测量的失步保护原理在大电网失步协调控制方面很困难12.电力电子技术：是使用电力电子期间对电能进行变换和控制的技术，是电力技术、电子技术和控制技术的融合。优点：更快的响应速度、更好的可控性和更强的控制功能，为智能电网的快速、连续、灵活控制提供了有效的技术手段。13.FACTS装置:主要应用于超高压输电系统中，容量大多为百兆伏安级，因此其主电路设计对电力电子期间选型有如下要求：（1）容量大（2）开关频率较低（3）损耗较低（4）可方便的串并联使用14.功率器件串联技术为了提高半导体开关的阻断电压，功率器件可以串联使用。只有在串联器件处于理想的静态和动态均压时，才能最大程度地利用其耐压能力。影响串联器件电压均衡分配的主要因素包括：（1）串联器件的开关特性不一致（2）串联器件的开关漏电流不一致（3）串联器件的回路杂散电感不一致（4）串联器件驱动电路的延时特性不一致15.功率器件并联技术功率器件并联使用时的电流分配不均主要包括静态（稳态）电流不均和动态（瞬态）电流不均。静态电流不均主要由器件的饱和压降不一致引起，而动态电流不均则由并联器件的开关特性不一致引起。电流不均将导致并联器件发热不均，甚至损坏器件。该技术要活的理想的均流效果，可以从以下方面着手：（1）尽量选取特性一致的器件进行并联（2）使用独立的栅极电阻消除寄生振荡（3）选用同样的驱动电路，尽可能降低驱动电路的输出阻抗和贿赂寄生电感（4）设计和安装时尽可能使用电路布局对称和引线最短，以减少寄生参数的影响（5）将并联器件置于相同散热条件下，尽量减少模块工作坏境温度的差异。16.冷却散热技术散热性能的好坏是影响大功率电力电子装置可靠性的重要因素。大功率电力电子装置的散热设计包括散热器的结构设计和冷却介质的选择。冷却介质的选择则应考虑体积、重量、可靠性以及辅助设备的能耗等。冷却介质的选择则应考虑电气绝缘性、化学稳定性、对材料的腐蚀性、对环境的影响和易燃性。目前大功率电力电子装置常用的冷却介质包括空气、油和水。17空气冷却方式：常用的空气冷却方式包括自然冷却和强迫风冷两种。自然冷却通过空气的自然对流及辐射作用将热量带走；强迫风冷式依靠流动空气来散热。优缺点冷却方式优点缺点自然冷却结构简单、无噪声、维护方便、可靠性高，非常实用于额定