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1、哈尔滨理工大学学士学位论文智能电网关键技术综述摘要智能电网是电网现代化的一种体现，智能电网把电源以及用户通过现代科学技术联系到一起，通过信息技术实现自动化。智能电网发展的基础就是有灵活的电网结构以及网络拓扑结构。当前我国的国情就是能源的分布与生产力的分布不成正比。随着科学技术、计算机网络的快速发展，电网的安全隐患也越来越多，而且也越来越严重，需要更加灵活的电网结构，这样才能够降低电网的风险，减少社会和自然的灾害。智能电网要实现的是自动化控制，不但需要高度的网络安全，还要能够具有监控以及分析的能力，不仅要能够预测事故的发生，还要能够发现已经发生的扰动，智能电网的监测要具有广泛性，要实现全部覆盖的
2、功能，为电网的管理提供根据。本文首先对国内外智能电网的发展情况进行了一番探寻，而后介绍了目前应用在智能电网中的一些新型器件，并简单探讨了在智能电网环境下的在线监测和用电量预测等问题。智能电网的关键技术主要涉及5 个技术领域:(1) 建立高速、双向、实时、集成的通信系统。(2) 先进的参数量测系统。(3) 高级电力电子设备、超导和储能技术。(4) 先进的控制技术。(5) 先进的运行人员决策辅助系统。关键词智能电网 在线监测 关键技术 Summary of key technologies of the smart gridAbstractThe smart grid is a reflectio
3、n of the power grid modernization, smart grid power as well as user contact through modern science and technology together, through IT automation. The basis for the development of smart grid is a flexible network structure and network topology. Chinas national energy distribution and the distributio
4、n of productive forces are not directly proportional. With the rapid development of science and technology, computer networks, grid security risks, but also more serious, the need for more flexible network structure, so as to reduce the risk of the grid, reducing the social and natural disasters. Sm
5、art Grid to achieve automation and control, not only requires a high level of network security monitoring and analysis capabilities, but also can have, not only to be able to predict the occurrence of the accident, but also found that the disturbance has occurred, with extensive monitoring of smart
6、grid to achieve full coverage of functions, provide the basis for the management of the grid.Firstly, the development of the smart grid at home and abroad a lot to explore, and then introduced the current application of new devices in the smart grid, and briefly discusses the problem of online monit
7、oring in smart grid environment and electricity demand forecasting.The smart grid of the key technologies involved in the five technical areas:(1)To establish high-speed, bi-directional, real-time, integrated communications systems.(2) Advanced parameter measurement system.(3)High-power electronic d
8、evices, superconducting energy storage technology.(4) Advanced control technology.(5) Advanced operating personnel decision support systems.Keywords Smart Grid Line monitoring key technologies 不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 国外智能电网发展情况11.1.2 国内智能电网发展情况3第2章 智能电网关键技术52.1 智
9、能电网的概念52.2 通信技术52.3 量测技术62.4 设备技术62.5 控制技术72.6 支持技术7第3章 智能电网设备技术83.1 智能继电保护装置83.1.1 智能继电保护装置与传统继电保护装置的区别83.1.2 智能继电保护装置原理83.1.3 信号处理93.1.4 软件设计123.2 电子式互感器123.2.1 电子式互感器工作原理123.2.2 电子式互感器特点与接口MU133.2.3 合并单元的定义133.2.4 电子式互感器在小坨子的应用143.2.5 对电子互感器的数字化要求153.2.6 电子互感器应用实际情况和存的问题：153.3 智能变压器163.3.1 智能高压设备
10、的基本定义163.3.2 智能变压器163.3.3 智能变压器组成163.3.4 变压器智能化单元163.3.5 智能变压器信号检测技术要求173.3.6 智能变压器的保护213.3.7 功能集成213.3.8 设备或部件的控制223.3.9 智能变压器的状态检测22第4章 超导电力设备264.1 超导限流器264.1.1 技术背景264.1.2 性能特点264.2 超导电缆294.3 超导储能31第5章 智能电网控制技术325.1 控制技术的概念325.2 智能输配电线路在线监测与故障诊断系统335.2.1 系统构成335.2.2 系统功能335.2.3 导线风偏舞动在线监测技术345.2.
11、4 绝缘子处理单元365.2.5 视频处理单元375.2.6 现场运行数据385.3 关联分析和多变量灰色模型的用电量预测385.3.1 灰色关联分析法385.3.2 MGM(1，n)模型395.4 预测流程435.5 实例分析435.5.1 应用灰色关联分析确定主因素变量435.5.2 建立MGM(1,2)模型445.5.3 预测结果分析44第6章 智能变电站466.1 智能变电站体系结构466.2 智能一次设备476.3 智能设备与顺序控制476.4 智能变电站应实现的高级功能476.4.1 设备状态监测476.4.2 防误功能扩展应用486.4.3 智能告警及事故信息综合分析决策496.
12、4.4 智能操作票系统496.4.5 电压无功自动分析控制506.5 智能变电站运行管理的几点思考51第7章 国内智能电网发展展望52结论54致谢55参考文献56附录59千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- V -第1章 绪论1.1 课题背景电力系统在不断发展壮大的同时，面临着许多问题和矛盾，例如，经济发展与电力建设之间的矛盾，能源分布与负荷分布之间的矛盾，电网复杂度增加与控制技术之间的矛盾，电能质量与用户要求之间的矛盾，电力发展与环境恶化之间的矛盾，建设投资大与已有资源利用不充分
13、之间的矛盾等等。这些矛盾在全球范围内具有普遍性。从近年来国内外大停电事故来看，现有的技术手段和应对策略不足以解决所有问题，电力工业急需一种突破。在此背景下，智能电网被确定为电力工业下一阶段的建设目标。智能电网以安全可靠、经济高效、节能环保为运行目标，有自愈、兼容、坚强、开放，以及支持电力市场和互动化等特征( 如图1-1所示) ，能够有效地解决当前电力工业发展遇到的问题1。在2010 年3 月召开的全国“”上，温家宝总理在政府工作报告中强调:“大力发展低碳经济，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设”。这标志着智能电网建设已成为国家的基本发展战略。 图1-1 具有监测和自
14、愈功能的智能电网1.1.1 国外智能电网发展情况1.1.1.1 美国智能电网发展情况2007 年12 月，美国国会颁布了“能源独立与安全法案”，其中的第13 号法令为智能电网法令，该法案用法律形式确立了智能电网的国策地位，并就定期报告、组织形式、技术研究、示范工程、政府资助、协调合作框架、各州职责、私有线路法案影响、以及智能电网安全性等问题进行了详细和明确的规定。2009 年2月，美国国会颁布了“复苏与再投资法案”，确定投资45 亿美元用于智能电网项目资助、标准制定、人员培养、能源资源评估、需求预测与电网分析等，并将智能电网项目配套资金的资助力度由2007 年的20% 提高到50%。2009
15、年7 月，美国能源部向国会递交了第一部“智能电网系统报告”，制定了由20 项指标组成的评价指标体系，对美国智能电网的发展现状进行了评价，并总结了发展过程中遇到的技术、商业以及财政等方面的挑战2。根据美国“复苏与再投资法案”，美国政府将在未来两三年向电力传输部门投资110 亿美元，其中能源部所属电力传输与能源可靠性办公室( OE) 获得45 亿美元，主要用于推动智能电网发展; 能源部的BPA 电力局和WAPA 电力局各获得32. 5 亿美元的国库借款权，主要用于加强电网基础设施，尤其是新建线路，以适应清洁能源并网的要求。OE 的45 亿美元中，有34亿美元用于智能电网项目资助计划， 6. 15 亿美元用于示范工程建设。奥巴马总统于2009 年10 月底正式批准了获得资助的项目，共有100 个机构将获得政府资助，带动的私有机构投资将超过47 亿美元。示范工程方面，共有32 项示范工程入选，带动的私有机构投资超过10 亿美元。总体上来看，美国政府的投资有效地带动了相关行业的参与和投资，已经确立了一大批智能电网待建项目，预计总投资将超
