智能電網配電技術及其設備需要具備的條件

一、智能電網及建設原動力簡述

隨著經濟的發(fā)展、社會的進步、科技和信息化水平的提高以及全球資源和環(huán)境問題的日益突出，電網發(fā)展面臨新課題和新挑戰(zhàn)。智能電網承載保障能源安全、促進能源清潔高效利用和提振經濟發(fā)展等重要使命，已經成為當今世界電網發(fā)展的新趨勢、新方向。發(fā)展智能電網，適應未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力工業(yè)積極應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇。不同國家的國情不同、電網發(fā)展階段、資源分布、原動力不同，發(fā)展智能電網的方向和重點也不同。

2002年，美國電科院開始致力于智能電網整體的信息通信架構開發(fā)，配電側的業(yè)務創(chuàng)新和技術研發(fā)。2003—2005年間，美國智能電網研究開始蓬勃發(fā)展，美國能源部先后發(fā)布了 “Grid 2030”、“國家輸電技術路線圖”，描繪美國未來電網遠景和技術戰(zhàn)略。2003年美國加利福尼亞的大停電事件引起了各國高度重視。隨后幾年，美國電力企業(yè)開始在智能電網領域開展一系列實踐。美國在智能電網方面，將成倍增加可再生能源的開發(fā)能力，建設一個可實現(xiàn)在東西海岸（距離4000公里以上）傳輸?shù)男碌母鼒詮?、更智能的智能電網。奧巴馬將智能電網同上個世紀初美國建設高速公路網相比，稱其為美國建設新能源經濟的重大舉措。

美國在全國范圍內存在多個交流輸電網，人員年齡老化，投入不足，技術陳舊，事故較為頻繁，需要防止大停電。在智能電網建設中更加關注電力網絡基礎架構的升級更新，以提高電網運行水平和供電可靠性，有效接入可再生能源，同時最大限度地利用信息技術，實現(xiàn)系統(tǒng)智能對人工的替代。搶占產業(yè)制高點，創(chuàng)造新的經濟增長點僅大規(guī)模部署應用分布式發(fā)電和儲能技術就有望在2020年之前為美國帶來每年100億美元的經濟增長。

2005年，歐洲委員會首次在歐洲提出“智能電網”概念，成立“智能電網(SmartGrids)歐洲技術論壇”，目標是把電網轉換成用戶和運營者互動的服務網，提高歐洲輸配電系統(tǒng)的效率、安全性及可靠性，并為分布式和可再生能源發(fā)電的大規(guī)模整合掃除障礙。2006年，論壇提出了《歐洲未來電網的遠景和策略》，制定了《戰(zhàn)略研究議程(SRA)》，《歐洲未來電網發(fā)展策略》，指導歐盟及其各國開展相關項目，促成智能電網的實現(xiàn)。歐盟在《能源技術發(fā)展戰(zhàn)略》中闡述了運用高科技來應對氣候變化，進而使得歐洲企業(yè)爭得全球低碳經濟轉型先機的設想；歐盟要爭當全球綠色科技競賽中的領跑者，數(shù)十億歐元被投入到能源技術領域的研發(fā)。

歐洲各國電網運行模式不同，電力需求趨于飽和，其能源政策強調對環(huán)境的保護和可再生能源發(fā)電的發(fā)展。低碳經濟是歐洲智能電網的主要發(fā)展動因。關注：在迅速增長的能源成本壓力下，歐洲智能電網建設更加關注可再生能源和分布式電源的接入，并帶動整個行業(yè)發(fā)展模式的轉變。

2008年，國網公司加強對世界電網智能化發(fā)展趨勢的關注和跟蹤。2009年，國網公司在國內提出建設以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制等技術，構建以信息化、自動化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領先的堅強智能電網的戰(zhàn)略發(fā)展目標。堅強智能電網將主要圍繞發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調度等六大環(huán)節(jié)及通信信息平臺進行建設，全面覆蓋傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的所有領域。2010年3月，國務院總理溫家寶在政府工作報告中指出“大力開發(fā)低碳技術，推廣高效節(jié)能技術，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電網建設”。

智能電網的特點是電力和信息的雙向流動性，以便建立一個高度自動化的和廣泛分布的能量交換網絡。為了實時地交換信息和達到設備層次上近乎瞬時的供需平衡，把分布式計算和通信的優(yōu)勢引入電網。智能電網的五個原動力：提高安全性和防止大面積聯(lián)鎖停電；能源供給與能源消費結構的不平衡；高級市場化和需求側管理；分布式電源和儲能裝置并網；提高供電可靠性和電能質量、節(jié)能降損和環(huán)保。

一般地觀點是：提高系統(tǒng)的可視化程度和預警能力； 使用較好的、靈巧的和快速的控制和靈活的網絡拓撲，是增強電網的安全性和避免系統(tǒng)崩潰的關鍵。大電網的“事故發(fā)生概率－事故停電功率損失”的統(tǒng)計特性可知，系統(tǒng)中的小概率事件會造成巨大的停電損失。當系統(tǒng)規(guī)模和/或復雜性增加時，預示著同一小概率事故的停電功率損失增大（引自天津大學余貽鑫院士）。2003年美國加利福尼亞的大停電事件引起了各國電力工作者的高度重視。

未來的電網將擁有自治的和自適應的基礎設施，能夠對恐怖襲擊、軍事威脅、元件故障、自然災害等擾動作出自愈的響應。在緊急狀態(tài)下能分片實現(xiàn)“自適應孤島運行”，并且其后能夠快速恢復供電。

2 能源供給與能源消費結構的不平衡

我國能源結構以煤炭資源為主，煤炭資源保有儲量的76%分布在山西、內蒙古、陜西、新疆等北部和西部地區(qū)。我國能源消費需求主要集中在經濟較為發(fā)達的中東部地區(qū)，隨著中國能源開發(fā)西移和北移的速度加快，大型煤炭能源基地與能源消費地之間的輸送距離越來越遠，能源輸送的規(guī)模越來越大。要滿足未來持續(xù)增長的電力需求，從根本上解決煤電運力緊張的問題，需要發(fā)展智能電網，實施電力的大規(guī)模、遠距離、高效率輸送。

3 高級市場化和需求側管理

大電網為了可持續(xù)發(fā)展,電網需要高級市場化： 社會對能源的需求日益增加,需要降低全球能源的消耗；社會對物質的需求日益增加, 需要提高電網的使用率。我國配電資產利用率較低：2008我國某配電設施利用率較高城市的10kV線路和變壓器載荷率的年持續(xù)曲線(年平均負載率僅30％,而美國為43％）最大負荷時刻，10個城市10kV線路平均負載率全部在50%以下，其中有5個在40%以下，2個低于30%（東京為75％－85％）；10kV配變的平均負載率10個城市中有9個在40%以下，有3個在30%以下 。

由于負荷峰谷差比較大，致使現(xiàn)實電網的利用系數(shù)很低（據美國統(tǒng)計，約55%），一年內只有少數(shù)時間資產是被完全使用的。解決辦法是縮小負荷曲線峰谷差。我國城市中居民用電在年典型峰荷日的峰荷時大多占到峰荷的12%~20%，如果消減6%~8%的峰荷，所節(jié)約的電力（發(fā)、輸、配）資產額十分巨大。沒有集成的通信基礎設施和相應的電能價格信號，處理混合電動汽車會非常困難,不僅效率低下，甚至會加劇峰荷問題。因此，需要開發(fā)智能充電器，其將根據電力市場信息，幫助管理好接于電網上的這類設備，同時避免電力基礎設施出現(xiàn)意外損壞。

電力市場的開發(fā)需要可進行雙向交易的更高級的用戶界面： 能夠很好地反映價格，使配電公司可增加配電消費的透明度； 使配電運行調度可在實時運行中實現(xiàn)削峰填谷和優(yōu)化調度，并 使用戶可根據價格、可靠性等來進行實時交易，從而使參與的用戶獲得最大的經濟效益；這將使配電網的運行更加復雜化、更難于預計。

4 分布式電源和儲能裝置并網

能源的壓力與生態(tài)文明意識，驅使人類注意使用太陽能、風能等可再生能源將是21世紀能源出路之一。分布式電源的特性：它們天然是分布式的；為了補償其不確定性和間歇性而強化了對儲能技術的需求 ；需求側管理（虛擬的電源）。風電由于價格下降，其推廣應用的前景已被認知；技術上的新進展大幅降低了太陽能發(fā)電的成本，已展示了太陽能發(fā)電的良好前景。如何處理數(shù)以萬計的廣泛分布的分布式電源和應對可再生的風能和太陽能發(fā)電的不確定性和間歇性，同時確保電網的安全性、可靠性與人身和設備安全，并激勵市場？未來配電系統(tǒng)的運行將由于配電網采用新的分布式電源設備而要求新的靈活的可重構的網絡拓撲、新的保護方案、新的電壓控制和新的儀表。

5 提高供電可靠性和電能質量、節(jié)能降損和環(huán)保

電網發(fā)展應面向未來數(shù)字化社會對供電可靠性和電能質量的嚴格要求。我國城市用戶停電時間過長，且10kV以下電網對用戶供電可靠性的影響在70－80％以上，而10kV電網的高裕度并未帶來高可靠性。

效益方面，停電間隔和停電頻率的大幅度降低；少得多的電能質量擾動；有效地消除區(qū)域性大停電；大大地減輕對恐怖主義和自然災害的脆弱性；改善公眾和工人的人身安全；降低或緩解電價；為市場參與者提供新的選擇；更有效地運行和以很低的成本改善資產管理；降低網損；更廣泛地開發(fā)環(huán)境友好的資源；與各種配電管理相關的效益。要求采用：靈活的、可重構的配電網絡拓撲和可靠地雙向數(shù)字通信系統(tǒng)；高級配電運行；更高的可靠性要求使用分布式電源。

二、農網智能化概述

（一）農網特點及需求

我國農網特點為分布廣泛、負荷分散；電壓等級多、運行環(huán)境復雜、發(fā)展不平衡管理體制多元化。發(fā)展需求為新農村建設和城鄉(xiāng)社會經濟一體化發(fā)展需求分散式新型可再生能源/微網的接入需求電源/用戶供用電信息互動化需求。

（二）農網與智能電網目標差距

（三）農網智能化建設目標

農網智能化建設目標緊密圍繞堅強智能電網發(fā)展總體目標，一新型農網建設為載體；加快建設堅強農網，不斷完善信息化、自動化、互動化功能，提高智能化水平；增強電網與用戶、與各類新型能源的互動功能。

（四） 農網智能化建設路線

農網智能化建設路線分為三階段。第一階段為智能配電臺區(qū)；配電自動化；用電信息采集系統(tǒng)；農網數(shù)據統(tǒng)一采集與監(jiān)控；試點工程，典型模式。第二階段為智能化變電站；農網用電互動化；農村分布式清潔能源接入；智能用電服務體系；綜合示范工程。第三階段為農網智能經濟調度；運用需求側響應技術引導用戶有序用電；建設堅強智能新型農網。

（五）農網智能化主要建設內容

1 用電信息采集

建設內容為涵蓋公變、專變采集；單、三相居民用戶采集；提供多種繳費方式。建設目標位實現(xiàn)用電信息采集的自動化和互動化，實現(xiàn)用電信息實時監(jiān)測、預警及多種自助繳費方式。建設模式為采集終端通過光纖、微功率無線、載波等方式將采集信息傳送到臺區(qū)智能配電終端（集中器），在通過光纖、載波、無線公網、無線專網等方式傳送到農網同意數(shù)據采集與集中監(jiān)控平臺。

2 智能臺區(qū)

臺區(qū)裝設智能配電箱或只能配變終端，將用戶用電信息采集信息和臺區(qū)信息通過光纖、無線公網、無線公網、無線專網等通信方式上傳到統(tǒng)一數(shù)據采集與集中監(jiān)控平臺。

實現(xiàn)配電臺區(qū)設備（變壓器、開關）狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測、無功補償本地/遠程控制投切、漏電保護監(jiān)測管理、諧波監(jiān)測、三相不平衡監(jiān)測、用電信息采集、遠程通信、互動等功能與一體；實現(xiàn)農村配電網的電能質量問題（包括無功補償、諧波治理和三相不平衡治理等）綜合治理，降低電網損耗；實現(xiàn)智能配電區(qū)建設模式的規(guī)范化。

3 配電自動化

實現(xiàn)配電網的運行監(jiān)視和控制的自動化系統(tǒng)，具備配電SCADA、饋線自動化、電網分析應用及與相關應用系統(tǒng)互連等功能，主要由配電主站、終端、配電子站和通信通道等部分組成。有簡易、實用、標準、集成、智能型之分。配電SCADA指通過人機交互，實現(xiàn)配電網的運行監(jiān)視和遠方控制，為配電網運行和調度提供服務。配電主站指配電主站是配電自動化系統(tǒng)的核心部分，主要實現(xiàn)配電網數(shù)據采集與監(jiān)控等基本功能和電網分析應用等擴展功能。配電終端指安裝于中壓配電網現(xiàn)場的各種遠方監(jiān)測、控制單元的總稱，主要包括配電開關監(jiān)控終端即FTU、配電變壓器監(jiān)測終端TTU、開關站和公用及用戶配電所的監(jiān)控終端DTU等。饋線自動化指利用自動化裝置或系統(tǒng)，監(jiān)視配電線路的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)配電線路故障，迅速診斷出故障區(qū)間并將故障區(qū)間隔離，快速恢復對非故障區(qū)間的供電。分為全自動、半自動、智能分布、重合器四種方式。

建設內容在環(huán)網柜、開閉站、柱上開關裝設DTU、FTU配電自動化終端，將開關狀態(tài)信息和故障信息通過光纖、無線專網等通信方式上傳到主站系統(tǒng)。

通過建立不同電網模式下的智能控制通信網絡和配網自動化建設模式，建設故障線路在線檢測數(shù)據網，實現(xiàn)配電線路故障隔離、網絡重構、自愈控制等功能，達到快速恢復供電、提高供電可靠性的目的。

4 農網營配調一體化管理模式優(yōu)化

三、智能電網配電關鍵設備研制規(guī)劃

（一）《研制規(guī)劃》簡介

2009年國網公司編制完成了《智能電網關鍵設備（系統(tǒng)）研制規(guī)劃》，包含135項關鍵設備的研制。截至2010年底，已有59項關鍵設備研制成功。2011年，國網公司智能電網建設從規(guī)劃試點順利“轉段”進入全面建設。 2010年6月修編完成了國家電網公司《智能電網關鍵設備（系統(tǒng)）研制規(guī)劃（2011年修訂版）》。包括7個技術領域、28個技術專題和151項關鍵設備的研制規(guī)劃，每個技術領域中包含了現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、研制思路、研制內容及預期目標、研制計劃進度四方面的內容。研制規(guī)劃》是《國家電網智能化規(guī)劃》的子規(guī)劃之一，是關鍵設備研制工作的行動綱領，可作為科研、制造企業(yè)的設備研制指南，同時也可作為制定相關產業(yè)化發(fā)展規(guī)劃的指導依據。

（二）智能配電環(huán)節(jié)簡述

智能配電環(huán)節(jié)其特點是設備數(shù)量多、分布范圍廣、網架結構復雜。存在網架薄弱、供電能力不足、線路設備功能分散且可靠性較差、配電節(jié)能降損潛力巨大、通信難以覆蓋等問題。其發(fā)展是可能大量接入分布式電源、微網、電動汽車、儲能裝置等，應滿足自愈、互動、兼容、即插即用等系統(tǒng)運行需求。采取的措施是研制新型、高效、環(huán)保的智能化設備，提高供電可靠性、運行效率和設備利用率，提高供電能力和改善供電質量，提升配電網安全預警及應急供電能力。智能配電分為智能配電設備、配電自動化與配網規(guī)劃、分布式電源接入與微網運行控制等環(huán)節(jié)。

（三） 智能配電環(huán)節(jié)發(fā)展趨勢

1 智能配電設備發(fā)展趨勢

開關及成套設備的趨勢是向高可靠性、模塊化、智能化、操作方便、與環(huán)境協(xié)調、低成本、少維護的方向發(fā)展。需要研究滿足環(huán)保要求的絕緣技術；研究一次開關與二次終端集成技術。配電網測控保護的趨勢是向廣域信息、自適應、可邏輯重組、支持動態(tài)在線整定的方向發(fā)展，各種保護、控制技術將進一步與配電一次設備相互滲透、融合，發(fā)展為一體化智能設備。電能質量綜合治理的趨勢是不僅要保證了敏感負荷免受電能質量影響，且要消除治理本身造成的新的電能質量問題。

2 配電自動化與配網規(guī)劃發(fā)展趨勢

配電自動化的趨勢是向全面滿足智能配電網的要求發(fā)展，即以堅強配電網架為基礎，全面遵循IEC61970/61968，覆蓋全部配網設備，涵蓋整個配網調度和生產指揮的全部業(yè)務流程；在完整圖模管理基礎上，實現(xiàn)配電監(jiān)測控制和饋線自動化功能，實現(xiàn)配電網信息的集成整合與共享，滿足智能配電調控一體化的要求；具備擴展支持新能源接入、配電網自愈、可視化調度操作、與用戶互動等功能。配網規(guī)劃的趨勢是計算機輔助決策支持系統(tǒng)向在線規(guī)劃、多約束條件優(yōu)化等方向發(fā)展，將進一步滿足實際配電網規(guī)劃需要，規(guī)劃結果更具實用性。

3 分布式電源接入、微網控制及保護發(fā)展趨勢

國內分布式發(fā)電技術多應用在城市光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏-建筑一體化技術和儲能系統(tǒng)上，分布式電源的即插即用技術研究還處于起步階段，有待進一步深化。對分布式電源接入系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、安全與自動保護措施、獨立運行機制、多電源運行機制等方面還需要系統(tǒng)性的研究。

分布式儲能技術還在發(fā)展中，有待實現(xiàn)大規(guī)模產業(yè)化。鈉硫電池具有大容量、高效率、結構緊湊易擴展、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，技術成熟后可用于城市電網和可再生能源發(fā)電補償；超級電容容量大、壽命長、環(huán)保，目前已有市場化應用；飛輪儲能效率高、壽命長，尚在研制中。超導儲能效率高、響應快，目前已在風力發(fā)電系統(tǒng)中應用。

4 配電環(huán)節(jié)研究內容

在智能化少維護金屬封閉開關設備方面，現(xiàn)處于研制和完善階段，應選用最新的傳感和通信技術，實現(xiàn)一次設備及關鍵元器件的實時狀態(tài)監(jiān)測，在絕緣技術、設備體積、智能控制等技術方面，開展產品的標準化、通用化設計，提高設備安全性及模塊化程度，降低設備維護量。

在智能化環(huán)保型環(huán)網柜方面，近兩年來少SF6氣體、混合氣體的環(huán)網柜的變化不是很大，但固體絕緣環(huán)網柜的發(fā)展非常快。研制采用具有全固封或全封閉、安全可視的隔離斷口的新型絕緣介質（氣體和固體絕緣介質）的環(huán)網柜，同時具備小型化和環(huán)保的特征。

在智能化環(huán)保型柱上開關方面，目前處于研究新型絕緣介質和滅弧介質的研究階段，主要是新型SF6混合氣體及固體絕緣等新型環(huán)保型絕緣介質的研究、配永磁操動機構、具備智能化控制裝置及集成化關鍵技術的研究。

在高效節(jié)能配電變壓器方面，跟蹤分析單級有載調容配電變壓器運行情況，研制大容量、多級有載、可靠切換的調容開關；研制智能控制器；研制看遠程調控的主站及通信系統(tǒng)。

在集成式智能配電站方面，整合當前電能質量調節(jié)技術，研制動態(tài)電能質量調節(jié)裝置，研制具有計量、保護、通信、無功補償、電能質量調節(jié)等功能的各種智能模塊及智能型集成裝置；統(tǒng)一各智能模塊硬件、軟件的支撐平臺。

在智能配電網保護測控一體化終端方面，分布能源發(fā)電設備的保護與監(jiān)控方法；可采集配電網及設備運行狀態(tài)的裝置；電能質量的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)檢測方法；分布式能源接入時配電網的保護配置；基于廣域同步采樣技術的配電網解合環(huán)電流計算；配電終端的就地FA功能；利用IEEE1588網絡時鐘協(xié)議實現(xiàn)各配網設備的同步采樣技術；基于IP通信方式的信息交換與共享技術。滿足配電網的自愈控制對配電網保護測控一體化裝置的技術要求。

在智能配變監(jiān)測終端方面現(xiàn)處于軟硬件總體方案和概要設計階段，研制集保護告警、測量、控制、計量、通信等功能為一體、支持智能配電臺區(qū)無功補償及諧波治理、支持光纖環(huán)網、EPON、無線公網、無線專網等多種通訊方式的智能配變監(jiān)測終端。

在電能質量控制器方面，統(tǒng)一電能質量控制器現(xiàn)處于動模實驗的研究階段。綜合分析電能質量擾動特征，研制電能質量擾動發(fā)生裝置和統(tǒng)一電能質量控制器；研究諧波和無功功率的快速檢測算法；研究電壓波動與閃變、電壓暫降、電壓暫升、電壓中斷的快速可靠檢測算法；研究電能質量協(xié)調、優(yōu)化控制目標；提出電能質量協(xié)調控制策略。

在配電自動化系統(tǒng)方面，研究配電網絡模型動態(tài)變化處理機制；研究多業(yè)務系統(tǒng)間的信息定制規(guī)范；研制故障處理、負荷轉供、解合環(huán)潮流計算、狀態(tài)估計等具有實用價值的多種配網應用軟件；研究配電網停電管理；逐步開展分布式電源/微電網/儲能裝置接入、配電網自愈等智能化功能研究。

在配電網調控一體技術支持系統(tǒng)方面，研制系統(tǒng)構架和數(shù)據模型；研制可以對超量實時數(shù)據進行準確可靠處理的前置處理軟件；通過構建電力流、信息流、業(yè)務流完整統(tǒng)一的配電網模型，將配電網所涉及到的多種信息資源進行一體化的整合、分析、優(yōu)化、展現(xiàn)；開發(fā)實現(xiàn)智能配電網多系統(tǒng)互操作控制權限安全轉移支撐平臺；開發(fā)智能配電網安全預警分析的子系統(tǒng)，提供一個集地理信息與可視化功能于一體的綜合性支撐平臺。

在智能配電網規(guī)劃計算機輔助決策系統(tǒng)方面，研制智能配電網規(guī)劃平臺框架、需求分析及系統(tǒng)設計方案，考慮分布式電源接入的智能配電網優(yōu)化規(guī)劃模型和規(guī)劃數(shù)據挖掘模型，開發(fā)智能配電網規(guī)劃計算機輔助決策系統(tǒng)，包括：CIM公共信息模型、基于GIS的配電網智能規(guī)劃平臺數(shù)據交換模型、配電網智能規(guī)劃組件接口信息模型、正常和故障情況下配電通信網多種業(yè)務信息量的預測模型、電網與信息網集成的配電網智能規(guī)劃平臺信息模型。

分布式電源和微網控制、保護及接入：研制分布式電源大功率并網換流器、“即插即用”的分布式電源電能控制裝置。掌握高壓并網換流器產業(yè)化關鍵性軟硬件技術，制定設計規(guī)范，確定標準化單相、三相換流裝置的關鍵性能指標。

在分布式電源及微電網電能質量治理裝置方面，研制用于解決分布式電源及微電網電能質量問題的典型設備，如靜止無功補償器（STATCOM）、有源濾波器（APF）、動態(tài)電壓恢復器（DVR）等，提高分布式電源的供電可靠性，實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行。

在分布式電源及微電網保護測控一體化裝置方面，研究含分布式電源及微電網配電自動化系統(tǒng)的有功功率控制和電壓/無功調節(jié)；研制分布式電源及微電網接入配電網的新型測控保護一體化裝置。

在大容量、高可靠快速切換固態(tài)開關方面，現(xiàn)尚處于其數(shù)學模型的研發(fā)及其設計參數(shù)的確定階段。對比分析各種智能化固態(tài)開關技術方案，提出適合微網的智能化固態(tài)開關電路拓撲結構，解決大容量、高可靠快速切換固態(tài)開關穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)特性的控制策略問題，提高固態(tài)開關動作的可靠性。

在高溫超導儲能裝置方面完成高溫超導儲能和輸出、低溫高壓、電磁兼容等相關特性的研究；研究和設計超導儲能監(jiān)控系統(tǒng)，完成高溫超導儲能裝置磁體、輔機、監(jiān)控系統(tǒng)的綜合集成。

在超級電容器儲能裝置方面，現(xiàn)處于10kW/1kWh級超級電容器儲能裝置的研發(fā)階段。研發(fā)超級電容器核心部件；相應串并聯(lián)設計方案的研究；研發(fā)超級電容器儲能模塊，實現(xiàn)超級電容器本體、變流器及監(jiān)控保護系統(tǒng)的綜合集成。

在飛輪儲能裝置方面，核心部件和關鍵生產設備的研發(fā)；建立大容量飛輪儲能系統(tǒng)構造設計和振動分析的研究平臺；建立飛輪儲能系統(tǒng)的機電、電磁和力學耦合系統(tǒng)的數(shù)學模型；研究飛輪能量轉換的內在機理和動態(tài)特性。

在分布式電源/微電網接入控制系統(tǒng)方面，研究分布式電源/微電網接入后對配網的影響；研究分布式電源/微電網的接入控制策略；逐步開展對分布式電源/微電網的智能優(yōu)化調度、饋線自動化、容量與位置優(yōu)化的技術研究；開發(fā)分布式電源/微電網接入控制系統(tǒng)。

在微電網能量管理系統(tǒng)方面，研究微電網監(jiān)控體系；研究各種運行模式下微電網的多元能量優(yōu)化管理技術；研究融合能量管理和需求側管理的微電網控制策略；研究微電網與配網的聯(lián)合調度技術；開發(fā)微電網能量管理系統(tǒng)。

在微電網自動控制裝置方面，研究微電網的無縫切換控制策略、自動發(fā)電/頻率控制、自動電壓控制、黑啟動；研制微電網自動控制裝置。

四、農網發(fā)展重點應用技術

（一）《支撐框架》簡介

2008年國網公司農電部組織編制完成了《農網科技進步支撐框架》。其中《農網發(fā)展重點應用技術》 （2008年版），共8個專題介紹了42項適用于農網發(fā)展和科技進步建設的重點技術；《農網科技進步應用成果匯編》（2008年版），共7個專題收錄了64項應用成果，這些成果是由公司系統(tǒng)各單位推薦，經公司組織專家審查遴選，在農網建設和發(fā)展中取得了較好應用效果。2011年6月國家電網公司農電部組織修編了《農網科技進步支撐框架》。修改后的《農網發(fā)展重點應用技術》 （2011年版），共8個專題介紹了45項重點技術；《農網科技進步應用成果匯編》（2011年版），共7個專題收錄了63項應用成果。

（二）《農網發(fā)展重點應用技術》簡介

包含農網規(guī)劃、農網裝備、電能質量與綜合節(jié)能、農網自動化、通信技術、農網生產運行管理、營銷服務與用電技術、信息化技術等8個專題。

1 農網規(guī)劃專題

農網優(yōu)化規(guī)劃技術，農網規(guī)劃是指110kV及以下縣域電網規(guī)劃。

輸變電工程通用設計，包括各電壓等級變電站、輸配電線路、電能計量裝置等方面內容的通用工程設計典型供電模式，《新農村電氣化村典型供電模式（試行）》（農技[2007]35號）和《小城鎮(zhèn)典型供電模式》（國家電網農〔2010〕1591號），指導和規(guī)范新農村電氣化村及小城鎮(zhèn)電網建設，提高農網建設水平。單三相混合配電方式，一個區(qū)域內單相與三相配電共存的配電方式。35kV配電化，適用于負荷密度較低，中壓線路迂回供電或供電半徑過長，電網建設資金缺乏的地區(qū)。農網規(guī)劃技術支持平臺，以農網優(yōu)化規(guī)劃技術等理論研究為基礎，依托數(shù)學優(yōu)化規(guī)劃方法，利用數(shù)據庫管理功能管理規(guī)劃所需的數(shù)據，利用計算機開發(fā)軟件開發(fā)實現(xiàn)。

2 農網裝備專題

緊湊型組合式箱式變電站，在防塵與通風、隔熱與凝露、滿載運行與體積小型化、智能操作與環(huán)保運行等方面開展高可靠性的研究。智能配電臺區(qū)，實現(xiàn)臺區(qū)設備狀態(tài)監(jiān)測保護與計量、負荷與電能質量、線損與經濟運行管理等功能，滿足智能配電網自動化、信息化、互動化發(fā)展要求。組合電器，分為敞開式組合電器和氣體絕緣金屬封閉式組合電器。環(huán)網柜，利用低壓力的氣體絕緣介質、固體絕緣材料以及特定的絕緣結構將高壓導體或高壓元件密封或金屬封閉。永磁操動機構智能開關，永磁保持，減少機械傳動及保持系統(tǒng)。分布式能源裝備，根據分布式能源的特點制定分布式能源的運行控制策略，通過分布式能源裝備對其進行運行管理，在充分利用清潔能源發(fā)電的情況下實現(xiàn)分布式能源對電網友好。

3 電能質量與綜合節(jié)能專題

節(jié)能型變壓器，有載調容變壓器、 S11和 S13型變壓器、非晶合金變壓器。無功優(yōu)化補償技術，電壓無功三級聯(lián)調技術、 MCR型動態(tài)無功補償裝置和壓控調容式智能無功補償裝置。變壓器經濟運行技術，通過合理配置變壓器、優(yōu)化選擇運行方式、經濟調整變壓器負載，最大限度降低變壓器的電能損耗。電能質量監(jiān)測與治理，電能質量監(jiān)測及治理技術；動態(tài)電壓恢復器有效解決諧波、三相不平衡、跌落、浪涌和穩(wěn)態(tài)電壓質量等問題；寬幅有載調壓變壓器；電力有源濾波器對變化的諧波和無功功率都能動態(tài)補償。農網綜合節(jié)能評估與輔助決策技術，在模型理論、優(yōu)化決策體系以及指標數(shù)據庫基礎上，應用多種技術建立的技術支撐平臺。線損分析與管理技術，有效降低農網供電企業(yè)線損，提高經濟效益。

4 農網自動化專題

縣級電網調度自動化，對電網運行進行實時監(jiān)視、控制和分析的一種集成自動化系統(tǒng)，由主站、通道、廠站端設備構成。配電自動化，實現(xiàn)配電網正常運行及事故時監(jiān)測、保護、控制和管理。調配控一體化，是采用一套系統(tǒng)，在同一數(shù)據平臺上，實現(xiàn)調度、集控、配網三大功能的整合。實現(xiàn)各模塊數(shù)據庫、圖形、應用的高度共享，降低維護難度和建設費用；實現(xiàn)SCADA、配網自動化、集控站監(jiān)控、電網分析功能（PAS）、調度管理（DMIS）、配網管理（DMS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、新能源監(jiān)控等應用功能。信息交互集成技術，基于IEC 61968/61970，針對各個業(yè)務系統(tǒng)的信息服務，通過對信息的整合、共享和發(fā)布，實現(xiàn)對農網業(yè)務需求快速響應。分布式電源及微電網接入控制技術，主要包括基本監(jiān)控功能及高級分析功能。

5 通信技術專題

光纖通信，電力特種光纜泛指 OPGW(光纖復合地線)、 ADSS(全介質自承光纜)、OPPC(光纖復合相線)和OPLC(光纖復合低壓電纜)等，當前在我國應用較多的電力特種光纜主要有 ADSS和 OPGW。無源光網絡通信技術，PON應用于接入網，局端設備（OLT）與多個用戶端設備（ONU/ONT）之間通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網（ODN）連接的網絡。EPON網絡是PON技術與以太網技術的融合。低壓電力線載波通信技術，電力線窄帶載波通信技術、采用正交頻分復用（OFDM:Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing）技術、電容耦合技術、中低壓電力電纜屏蔽層載波通信技術、卡接式和電感式電感耦合器、電力電纜和架空混合線路的載波通信技術。無線通信技術， McWiLL主要包括以下幾個部分：基站、終端設備和網元管理系統(tǒng)EMS、SHLR、STBC等。

6 農網生產運行管理專題

帶電作業(yè)技術，分為等電位作業(yè)、地電位作業(yè)和中間電位作業(yè)。狀態(tài)檢修技術，以信息技術為基礎的自動管理技術，對設備狀態(tài)實施監(jiān)測和全過程控制，合理延長設備使用壽命，提高運行水平，降低設備運行總費用?，F(xiàn)場標準化作業(yè)支撐技術，編制現(xiàn)場標準化作業(yè)流程、深化應用PDA技術、建立標準化作業(yè)指導書編制系統(tǒng)。10kV線路故障檢測技術，通過普通型故障檢測器顯示線路故障、通過基于智能故障指示器的故障定位系統(tǒng)顯示線路故障。輸變電設備智能巡檢技術，智能巡檢系統(tǒng)主要由條形碼技術識別或者GPS定位、參數(shù)記錄、任務定義、數(shù)據下載、數(shù)據上傳等模塊組成。電力設施防盜報警技術，低功耗遠程配變防盜預警技術，其核心是低功耗設計技術，實現(xiàn)在低功耗下對配電變壓器的監(jiān)測技術。防雷技術，防止架空絕緣導線雷擊斷線事故發(fā)生，提高配電網運行可靠性。剩余電流動作保護裝置應用技術，農網漏電保護系統(tǒng)實行分級保護，一般分為總保、中保和家保三級。農網生產運行管理技術，電網檢測、分析、管控、安全等多功能的集合體。

7 營銷服務與用電技術專題

用電信息采集技術，綜合了光纖網絡通信技術、無線蜂窩網通信技術、微功率無線網絡和電力線載波通信技術，實現(xiàn)主網電能和分布式能源監(jiān)控、用電信息雙向交互功能。營銷服務與用電技術，客戶通過互聯(lián)網查詢、繳費、業(yè)務申請、投訴舉報。防竊電技術，全封閉表箱；加裝高壓計量箱，封閉互感器一、二次電聯(lián)結。多元化收繳費技術，供電所坐收、銀行代收、自助繳費機、預付費磁卡表等多種形式的電費收取模式。電力營銷信息管理技術，實現(xiàn)營銷業(yè)務與其它相關業(yè)務進行數(shù)據交換和業(yè)務協(xié)作。分為業(yè)務功能域和系統(tǒng)支撐功能域。

8 信息化技術專題

農電綜合管理系統(tǒng)，利用信息化技術，建立覆蓋國網公司總部、各網省公司、地市公司及縣供電企業(yè)農電管理的業(yè)務支撐體系，實現(xiàn)國網公司總部、各網省公司、地市供電公司及縣供電企業(yè)上下貫通的管理信息系統(tǒng)。SG-ERP信息化平臺，在SG186工程基礎上，擴展和完善一體化信息平臺建設，實現(xiàn)生產與控制、企業(yè)經營管理、營銷與市場交易三大領域業(yè)務與信息化的融合，集成和共享電力流、信息流、業(yè)務流等全部企業(yè)信息。電網地理信息（GIS）技術，結合農網應用特點，利用地理信息技術，對設備空間分布數(shù)據、生產運行數(shù)據、電網運行狀態(tài)等信息進行集中化管理，分析電網網絡拓撲關系，并集成已有信息管理系統(tǒng)，形成以地理信息為支撐的電網管理信息系統(tǒng)。網絡信息安全技術，網絡隔離、安全接入、訪問控制、安全加固、數(shù)據加密和身份鑒別。

五、智能電網對電力設備的要求

1 安全

保障對象，人身安全、設備安全。保障狀態(tài)，正常運行、自身故障、相鄰故障、自然災害。保障措施，貫穿成品的研發(fā)、制造、運輸、使用全過程；統(tǒng)計、分析、整理影響安全的因素和狀態(tài)；可能涉及到安全的各種預案。例如，與中壓成套設備相關聯(lián)的安全：所有事故有人在場的情況達75%，所以讓人遠離設備是保證安全最重要的一項工作；可降低成本，不用人到現(xiàn)場，無交通成本。

2 穩(wěn)定

運行可靠免維護，最起碼要達到少維護和便于維護的要求。運行期間變化不大或有規(guī)律，也是全壽命管理的基礎。

3 智能

無需人工干預，就能獨立地執(zhí)行相關指令。智能感知指對設備自身運行狀況進行的在線傳感。不同的電力設備需要重點感知的內容不同，如，中壓成套設備在線監(jiān)測的重要性排名：觸頭溫升、二次元器件、機械特性、真空度、局放。溫升包含梅花觸頭、母排、電纜頭、低壓室。智能識別指對包括各種類別故障的識別和定位。智能控制指具有信息的網絡化交互、共享、控制能力。主要有設備的狀態(tài)評估，故障預測、預警，故障控制，壽命預測及管理；其中，故障控制應根據不同設備的不同類型故障（嚴重程度和后果）決定是否進行自身控制或者由電網協(xié)調控制處理。

4 環(huán)保

原材料包括零部件制造、成品制造、使用過程、壽命終結：如SF6、環(huán)氧樹脂、電池等等。通過對美歐及我國智能電網及其建設原動力的簡述，對農網智能化建設主要內容的概述，對《智能電網關鍵設備（系統(tǒng)）研制規(guī)劃（2011年修訂版）》中配電環(huán)節(jié)研究內容的描述，對2011年修編后的《農網發(fā)展重點應用技術》中45項重點技術的簡述，指出了在智能電網大環(huán)境下需研發(fā)的技術、重點發(fā)展的技術及其對電力設備的總體要求。