第1章 电力信息化发展概述(new)

电力信息化徐茹枝[e-mail]祖向荣[e-mail]111961772650教材自编(学生可复印)参考书:1.电力系统综合自动化(杨新民中国电力出版社)2.能量管理系统(于尔铿科学出版社)3.智能电网技术(刘振亚中国电力出版社)4.电力企业信息化(张世翔中国电力出版社)考试方式闭卷平时成绩20%-40%考勤+作业（有小论文形式）电力信息化概念电力信息化是指电子、计算机、通讯等信息技术在电力工业各个环节应用的统称（简单说：信息技术在电力行业的应用），是电力工业在电子信息技术的驱动下由传统工业向高度集约化、高度知识化、高度技术化工业转变的过程。目标是保证电力系统安全经济地运行和具有优质的电能质量（安全可靠优质经济）一场全球化的“信息风暴”悄然来袭，电力行业对信息化的依存度愈来愈高，人才无可厚非地成为这场信息风暴的弄潮儿，对于技术密集型的传统电力行业快速的信息化进程，熟稔于传统电力行业和信息专业的跨平台人才显得弥足珍贵。本课程主要内容（4C+Electricitybackground+……）1．电力工业生产过程简介2．计算机控制与通讯基础技术采集技术，过程通道技术，PLC技术应用在电力工业信息化中常用的通讯技术（串行通讯和总线，工业以太网）。3．电力信息化热点技术4.智能电网和物联网技术，电力信息安全第1章电力信息化发展概述主要内容1.1电力工业生产过程简介1.2电力系统自动化概述1.3电力信息化概述1.4电力智能化概述1.1电力工业生产过程简介电力工业生产过程包括电力工业规划、设计、施工、发电生产、输电、变电、配电、用电、电网调度、供电营销、物资及管理等各个环节。1.1电力工业生产过程简介电力一次设备电力二次设备电能储存？1.2电力系统自动化概述（电子、控制技术）电力系统自动化是指应用各种自动检测、决策和控制功能的装置，通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制，以保证电力系统安全经济地运行和具有优质的电能质量。传统电力系统自动化按照领域可划分为厂站自动化、调度自动化、变电站综合自动化和配电自动化。1.3电力信息化概述电力信息化是指计算机、通讯等信息技术在电力工业各个环节应用全过程的统称。计算机信息通信网络是电力信息化的基础，各类电力资源的开发和利用是电力信息化的核心。提高电力企业的经营决策水平和经济效益是电力信息化的宗旨，其本质是加强电力企业的“核心竞争力”。电力企业信息化包括生产过程信息化（包含自动化）和管理信息化两个方面。电力信息化发展现状中国电力工业信息化可以追溯到20世纪60年代，开始主要应用在发电厂和变电站自动监测、控制方面。80~90年代进入电力系统专项业务应用，即进入了电网调度自动化、电力负荷控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等的使用。进入90年代后信息技术应用进一步发展到综合应用，由操作层向管理层延伸，实现管理信息化，建立各级企业的管理信息系统。电力信息化发展现状从单机运行发展到网络化运行，从局部应用发展到全局应用。在“十一五”期间，电力信息化建设已纳入企业总体发展战略，信息化进一步与电力企业的生产、管理与经营融合。国家电网公司开始实施“SG186”信息化工程SG186SG是国家电网公司StateGrid的英文缩写。1代表建设成一体化企业级信息化集成平台；8代表电力业务8大应用模块（财务资金、营销管理、安全生产、协同办公、人力资源、物资管理、项目管理、统合管理）；6代表六大保障体系（安全防护体系、标准规范体系、管理调控体系、评价考核体系、技术研究体系和人才队伍体系）发电企业信息化系统发电企业分散控制系统DCS发电企业厂级监控信息系统SIS发电企业管理信息系统MIS发电企业资源规划系统ERP常见电力信息化系统输电线路状态监测系统输电线路具有特点：分散性大、距离长、难以巡视及维护等。目标：对输电线路状态运行、检修管理、提升生产运行管理。因此对输电线路本体及周边环境以及气象参数进行远程监测成为一项迫切工作。电压等级在35kV~220kV（也有500kV者），这一级网应称为次输电网输电线路状态监测系统技术：利用光纤传感技术、电子测量技术、无线通讯技术、太阳能新能源技术、软件技术对导线覆冰、导线温度、导线弧垂、导线微风振动、导线舞动、次档距震荡、导线张力、绝缘子串风偏（倾斜）、杆塔应力分布、杆塔倾斜、杆塔振动、杆塔基础滑移、绝缘子污秽、环境气象、图像（视频）、杆塔塔材被盗等进行监测。电力调度中心信息化SCADA/EMS系统电力市场交易系统电能量计量系统水调自动化系统继电保护和故障录波信息系统常见电力信息化系统主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。能量管理系统（EMS）是一套为电力系统控制中心提供数据采集、监视、控制和优化，以及为电力市场提供交易计划安全分析服务的计算机软硬件系统的总称，它包括为上层电力应用提供服务的支撑软件平台和为发电和输电设备安全监视和控制、经济运行提供支持的电力应用软件，其目的是用最小成本保证电网的供电安全性。SCADA/EMS系统变电站信息化系统变电站综合自动化系统常见电力信息化系统输配电生产管理信息系统配电管理系统DMS生产管理信息系统MIS配电图资地理信息系统(AM/FM/GIS,自动作图/设备管理/地理信息系统)常见电力信息化系统主要针对配电和用电系统，用于10kV以下的电网，供电和配电业务处在电力系统的末端，分散。EMS管理的是人体主动脉集中DMS管理的则是小血管和毛细血管。配电管理系统DMS用户侧信息系统电力营销管理信息系统常见电力信息化系统电力信息化可分为两大类应用电力信息化可分为两大类应用:一是电力生产控制，如数据采集与监控(SCADA)系统、分散控制系统(DCS)、配电管理系统(DMS)、能量管理系统(EMS)；二是电力企业管理，如管理信息系统(MIS)、企业资源规划(ERP)、企业资产管理(EAM)、自动作图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS)电力营销系统等。我国电力信息化建设中存在的问题主要问题:信息的共享和安全问题主要体现在:1)电力通信硬件设施的不断完善。2)电力工业软件系统不断升级。3)进入“十一五”之后,国家电网公司开始实施“SG186”信息化工程电力信息化的成果1.4电力智能化概述智能电网是人类应对能源危机的一种愿望和策略，绿色能源，是第四次工业革命。智能电网是飞速发展的信息技术与新能源变革融合在一起的产物，是信息革命和新能源革命的整合。智能电网概念所谓智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2．0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化，简称为“坚强的智能电网（StrongSmartGrid）”。智能电网概念按照我国著名能源问题专家武建东的描述，将“智能电网”称之为“智能互动电网”，是指在开放和互联的信息模式基础上，通过加载系统数字设备和升级电网网络管理系统，实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理，是集合了产业革命、技术革命和管理革命的综合性的效率变革。智能电网概念余贻鑫院士认为智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中每个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一个点的信息的双向流动。智能电网通过广泛应用的分布式智能和宽带通讯，以及自动控制系统的集成，能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。智能电网的国内外研究现状早在2001年美国提出Inteligrid概念，就将智能电网带入了人们的视野，而它的大力发展主要得益于近年来中国政府和美国政府的强力推动。总体而言，智能电网在全球基本处于起步阶段。奥巴马上任后提出的能源计划，除了已公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。智能电网的国内外研究现状在欧洲、韩国以及日本，智能电网的项目也都在进行当中。日本智能电网与欧美不同，主要特征是积极地利用家庭进行太阳能发电。我国发展智能电网与美国及欧洲各国不同。美国发展智能电网的驱动力主要为提高供电的可靠性，避免大面积停电事故，并防止恐怖袭击等。而欧洲国家发展智能电网主要源于供电的安全性问题，即一次能源的缺乏、供电可靠性和电能质量、供电能力以及环境问题。而中国则将满足可持续的高速发展的中国经济放在首要地位。智能电网的国内外研究现状2009年5月21日，中国国家电网公司正式发布了举世瞩目的“建设坚强智能电网”的研究报告，首次向社会公布了“智能电网”的发展计划。中国的智能电网包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的‘智能’技术特征。智能电网的国内外研究现状中国的智能电网首先是一个坚强的电网，“坚强”是智能电网的基础，就是在电网发生大的故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故，在自然灾害和极端气候条件下或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行。其中，具有长距离、大容量输电特征的特高压电网将成为核心环节。这是由中国经济发展阶段、能源集中分布特点所决定的。智能电网的国内外研究现状中国的智能电网，将分三个阶段推进：2009年至2010年为规划试点阶段，重点开展“坚强智能电网”发展规划工作，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；2011年至2015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，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用并自主可控；2016年至2020年为引领提升阶段，全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备全面达到国际先进水平。智能电网的内涵由于处于起步阶段，业界对智能电网的内涵尚存在分歧。业界目前形成的共识是，智能电网将实现对可再生能源的充分利用，并将促进发电、输电、配电、用电、维护方式的重大变革。发:新能源(可再生)；输:新材料智能调度智能变电站用:智能电度表，新用电模式(电动汽车)，储能设备（电力电子）智能电网的内涵发：分布式能源（一次二次变革微网容许各种不同发电形式的接入国家重点实验室名称：华北电力大学“新能源电力系统”国家重点实验室）输变配：（主要在二次变革，智能化）用电：（一次二次变革）智能电网的特点(1)自愈。电网发生故障时，智能电网中的设备应根据故障类型及时发出信息并采取正确的措施，从而尽量减小故障给电网带来的损失。(2)用户参与。智能电网中用户则积极根据电价高低选择性的用电；(3)抵御灾害能力;(4)有大量的分布式电源;(5)电力市场得以更好的发展。智能电网应该拥有成熟的完整的电力市场运行模式，以减小输电阻塞和其他限制。智能电网与电力信息化智能电网是飞速发展的信息技术与新能源变革融合在一起的产物.智能电网将使电力信息化从数字化向智能化发展，智能电网是电力信息化的延续和飞跃。如何正确和全面理解“智能电网”的内涵与外延，如何打造中国特色的“智能电网”，如何确定建设的基本思路、技术方案和开发实践，以及对需要解决的关键问题进行剖析等，都是当前电力信息化和智能化的重要课题。机遇与挑战目前，在各种新能源仍处在研究阶段时，依靠信息技术应用推动智能电网绿色能源战略是各国探索智能