物联网应用案例-智能电网概述

第十四章,物联网应用案例,-,智能电网,魏旻,重庆邮电大学,Contents,01.智能电,网,网概述,02.智能电,网,网体系,架,架构,03.智能电,网,网典型,案,案例：,核,核心网,络,络,04.智能电,网,网典型,案,案例：,智,智能电,表,表,05.智能电,网,网典型,案,案例：,家,家庭网,络,络,本章学,习,习要点,1.什么是,智,智能电,网,网？,2.智能电,网,网体系,架,架构如,何,何？,3.智能电,网,网中的,输,输电配,电,电是怎,样,样的？,4.智能电,网,网在家,庭,庭中有,哪,哪些应,用,用？,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,01,智能电,网,网概述,传统能,源,源日渐,短,短缺和,环,环境污,染,染问题,日,日益严,重,重是人,类,类社会,持,持续发,展,展所面,临,临的最,大,大挑战,。,。各种,低,低碳技,术,术的大,规,规模应,用,用主要,集,集中在,可,可再生,能,能源发,电,电和终,端,端用户,方,方面，,使,使传统,电,电网的,发,发电侧,和,和用户,侧,侧特性,发,发生了,重,重大改,变,变，并,给,给输、,配,配电网,的,的发展,和,和安全,运,运行带,来,来了新,的,的挑战,。,。在这,样,样的发,展,展背景,下,下，智能电,网,网的概,念,念应运而,生,生，并,在,在全球,范,范围内,得,得到广,泛,泛认同,，,，成为,世,世界电,力,力工业,的,的共同,发,发展趋,势,势。,智能电,网,网背景,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,智能电,网,网概述,传统能,源,源日益短,缺,缺和环境污,染,染日趋严,重,重等问,题,题使得,世,世界各,国,国纷纷,大,大力发,展,展环境,友,友好的新能源，以减,少,少对传,统,统能源,的,的依赖,性,性，减,少,少因能,源,源需求,对,对环境,的,的污染,，,，确保,社,社会和,经,经济的,可,可持续,发,发展。,风,风能及,太,太阳能,是,是公认,的,的可规,模,模化开,发,发和利,用,用的一,类,类新能,源,源。然,而,而，由,于,于以风,能,能及太,阳,阳能为,代,代表的,新,新能源,具,具有随,机,机性和,间,间歇性,特,特征，,大,大量新,能,能源电,力,力集中,或,或分布,接,接入电,网,网，必,然,然会对,传,传统电,力,力系统,的,的安全,性,性及可,靠,靠性产,生,生各种,不,不利影,响,响。传统电,力,力系统,结,结构仅适用,于,于接入,具,具有可,控,控且集,中,中发电,特,特征的,电,电源，,并,并经过,输,输电及,配,配电环,节,节将电,力,力从电,源,源端输,送,送到终,端,端负荷,用,用户。,大,大量新,能,能源电,力,力集中,或,或分布,接,接入电,网,网后，,其,其具有,的,的随机,性,性和间,歇,歇性特,征,征导致,新,新能源,电,电力的,不,不可控,性,性及波,动,动性，,从,从而使,得,得传统,电,电力系,统,统无法,适,适应大,量,量新能,源,源接入,的,的需求,。,。电网只,有,有具有,智,智能化,后,后，才能,满,满足大,量,量新能,源,源集中,或,或分布,式,式接入,的,的需要,，,，并确,保,保系统,的,的安全,性,性及可,靠,靠性需,求,求。由,此,此提出,了,了从传统电,网,网转变,为,为智能,电,电网的,需,需求。,智能电,网,网的定,义,义,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,智能电,网,网概述,欧盟智能电网特别工作组,美国能源部,中国国家电网公司,智能电,网,网利用,数,数字化,技,技术改,进,进电力,系,系统的,可,可靠性,、,、安全,性,性和运,行,行效率,可以智,能,能化地,集,集成所,有,有接于,其,其中的,用,用户的,行,行为和,行,行动，,保,保证电,力,力供应,的,的可持,续,续性、,经,经济性,和,和安全,性,性。,目前国,际,际范围尚未形,成,成统一,的,的智能,电,电网定,义,义。国际,组,组织和,一,一些国,家,家性组,织,织从智,能,能电网,采,采用的,主,主要技,术,术和具,有,有的主,要,要特性,的,的角度,对,对其进,行,行了描,述,述,以特高,压,压电网,为,为骨干,网,网架、,各,各级电,网,网协调,发,发展的,坚,坚强网,架,架为基,础,础，以,通,通信信,息,息平台,为,为支撑,，,，具有,信,信息化,、,、自动,化,化、互,动,动化特,征,征，包,含,含电力,系,系统的,发,发电、,输,输电、,变,变电、,配,配电、,用,用电和,调,调度六,大,大环节,，,，涵盖,所,所有电,压,压等级,，,，实现,“,“电力,流,流、信,息,息流、,业,业务流,”,”的高,度,度一体,化,化融合,，,，具有,坚,坚强可,靠,靠、经,济,济高效,、,、清洁,环,环保、,透,透明开,放,放和友,好,好互动,内,内涵的,现,现代电,网,网。,美国强调了,数,数字化,技,技术在,智,智能电,网,网中的,重,重要作,用,用，认,为,为现代,数,数字化,技,技术和,新,新能源,技,技术的,结,结合是,智,智能电,网,网发展,的,的动力,，,，也是,带,带动新,型,型产业,发,发展、,增,增加就,业,业的机,遇,遇，而,这,这正是,美,美国发,展,展智能,电,电网的,驱,驱动力,之,之一；欧洲主要强,调,调了对Prosumer的服务,和,和管理,，,，原因,在,在于欧,洲,洲分布,式,式能源,和,和电动,汽,汽车发,展,展迅速,，,，配电,网,网面临,巨,巨大的,压,压力和,挑,挑战，,这,这是欧,洲,洲发展,智,智能电,网,网的最,主,主要驱,动,动力之,一,一。中国由于电,力,力工业,仍,仍处在,快,快速发,展,展时期,，,，国家,电,电网公,司,司强调,在,在增强,电,电网智,能,能化水,平,平的同,时,时，需,要,要建设,坚,坚强的,输,输电网,，,，并强,调,调各级,电,电网协,调,调发展,。,。关于,智,智能电,网,网性能,的,的描述,，,，三方,基,基观点,相,相近，建设经,济,济、环,保,保、安,全,全、高,效,效的新,型,型电网，是中,美,美欧发,展,展智能,电,电网的,共,共同追,求,求。,常用术,语,语,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,核心电,网,网：包含由,发,发电到,配,配电的,网,网络。,包,包括初,级,级和次,级,级变电,站,站。,邻居区,域,域网络(NAN)：是指变,电,电站到,家,家庭之,间,间的网,络,络。它,包,包括集,中,中器和,智,智能电,表,表。,家庭网,络,络(HAN)：家庭网,络,络包括,智,智能家,电,电，家,庭,庭能源,控,控制器,（,（HEC）等。,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,02,智能电,网,网体系,架,架构,智能电,网,网体系,架,架构,电网智,能,能化的,基,基础是,信,信息交,互,互，借,用,用美国,标,标准技,术,术委员,会,会(NIST)智能电,网,网工作,组,组发布,的,的智能,电,电网信,息,息交互模,型,型，描述如下,智能电,网,网体系,架,架构,智能电,网,网的主,要,要技术,要,要求,具有坚,强,强的电,网,网基础,体,体系和,技,技术支撑体,系,系,能够抵,御,御各类,外,外部干,扰,扰和攻,击,击，能,够,够适应,大,大规模,清,清洁能,源,源和可,再,再生能,源,源的接,入,入，电,网,网的坚,强,强性得,到,到巩固,和,和提升,。,。,柔性交/直流输,电,电、网,厂,厂协调,、,、智能,调,调度、,电,电力储,能,能、配,电,电自动,化,化等技,术,术的广,泛,泛应用,，使电,网,网运行,控,控制更,加,加灵活,、,、经济,，,，并能,适,适应大,量,量分布,式,式电源,、,、微电,网,网及电,动,动汽车,充,充放电,设,设施的,接,接入。,实现实,时,时和非,实,实时信,息,息的高,度,度集成,、,、共享,与,与利用,，,为运行,管,管理展,示,示全面,、,、完整,和,和精细,的,的电网,运,运营状,态,态图，,同,同时能,够,够提供,相,相应的,辅,辅助决,策,策支持,、,、控制,实,实施方,案,案和应,对,对预案,。,。,信息技,术,术、传,感,感器技,术,术、自,动,动控制,技,技术与,电,电网基,础,础设施,有,有机融,合,合,，可获,取,取电网,的,的全景,信,信息，,及,及时发,现,现、预,见,见可能,发,发生的,故,故障。,故,故障发,生,生时，,可,可以快,速,速隔离,故,故障，,实,实现自,我,我恢复,，,，从而,避,避免大,面,面积停,电,电的发,生,生。,通信、,信,信息和,现,现代管,理,理技术,的,的综合,运,运用,，将大,大,大提高,电,电力设,备,备使用,效,效率，,降,降低电,能,能损耗,，,，使电,网,网运行,更,更加经,济,济和高,效,效。,建立双,向,向互动,的,的服务,模,模式,，,用户可,以,以实时,了,了解供,电,电能力,、,、电能,质,质量、,电,电价状,况,况和停,电,电信息,，,，合理,安,安排电,器,器使用,；,；电力,企,企业可,以,以获取,用,用户的,详,详细用,电,电信息,，,，为其,提,提供更,多,多的增,值,值服务,。,。,1,2,3,4,5,6,智能电,网,网体系,架,架构,为了支,撑,撑电力,流,流、信,息,息流和,业,业务流,高,高度融,合,合，构,建,建以信,息,息化、,自,自动化,、,、数字,化,化、互,动,动化为,特,特征的,统,统一坚,强,强智能,化,化电网,，,，美国电,气,气与电,子,子工程,师,师协会(IEEE)和美国,国,国家标,准,准技术,研,研究院(NIST)联合制,定,定了智,能,能互动,电,电网的,标,标准和,互,互通原,则,则(简称IEEEP2030,),)，提出基于物,联,联网的,智,智能电,网,网参考,架,架构,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,03,智能电,网,网典型,案,案例：,核,核心网,络,络,基于智,能,能电网,的,的配电,自,自动化,物联网,应,应用案,例,例-智能电,网,网,基于智,能,能电网,的,的配电,自,自动化,配电自,动,动化系,统,统层次,结,结构图,配电自,动,动化系,统,统最突,出,出的一,个,个优点,是,是：它,具,具有非,常,常好的,灵,灵活性,，,，变电,站,站在初,期,期建设,的,的过程,中,中可以,使,使用中,型,型配电,自,自动化,系,系统，,而,而且可,以,以装设,与,与之相,应,应的主,站,站、子,站,站和终,端,端等。,当,当需要,扩,扩展配,电,电系统,的,的时候,，,，可以,在,在目前,主,主站系,统,统的基,础,础上增,加,加数量,，,，再将,其,其中一,个,个主站,作,作为该,系,系统的,中,中心站,。,。通过,不,不同的,层,层次结,构,构，系,统,统主要,分,分成三,个,个层次：主站自,动,动化系,统,统、子站自,动,动化系,统,统以及终端系,统,统自动,化,化。根据,实,实际需,要,要可以,将,将第二,层,层以下,结,结构进,行,行适当,的,的扩展,。,。,基于智,能,能电网,的,的配电,自,自动化,主站自动化系统,配电主站系统：,当主前置服务器发生故障的时候，系统能够自动配置一台代替服务器，在一定程度上可以有效保证系统的稳定运行,配电应用软件子系统：,为使系统满足技术发展要求，必须通过联机调试来测试系统故障恢复的能力,配电管理系统：,分析与显示电力设备空间的定位数据，与此同时也能够分析相应的属性资料。,子站自动化系统,配电系统中需要监控很多电气设备，其中与配电主站直接关联的设备监控难度比较大，所以必须通过,中间级,进行监控，而中间级就是,配电子站系统,。配电子站的主要功能是采集数据以及监控系统。除此之外，还可以实时监控传输到配电主站的通信处理器内的实时数据。,终端系统自动化,对于城市配电系统来说，其终端系统自动化的功能主要是：,实时监控系统中的