教学项目5：智能电网系统应用20140613 课件

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1、教学单元5：智能电网系统应用,目录,2.目标与任务,3.任务资讯,4.项目实施,5.项目评价,1.任务引入,（一）任务引入 1.1 案例引入 1.2 任务引入,1.1 案例引入智能电网动画,1.2 项目引入智能交通,观看以上FLASH片段后，大家分析一下智慧电网给我们的生活会带来什么变化？,目录,2.目标与任务,3.任务资讯,4.项目实施,5.项目评价,1.任务引入,（二）目标与任务 2.1 教学目标 2.2 项目任务,2.1 教学目标,【知识目标】 掌握智慧电网的基本原理 掌握智慧电网远程集采系统的需求分析 掌握智慧电网远程集采系统的系统结构 了解物联网中常用的无线传输技术,2.1 教学目标

2、,【能力目标】 具备基本的无线传输技术选型能力 能够设计电力机房监控系统框架,2.1 教学目标,【素质目标】 培养主动观察的习惯 培养独立思考的习惯 培养积极沟通的习惯 培养团队合作的习惯 培养分析问题的习惯 培养解决问题的习惯,2.2 项目任务,在学习智能电网组网及关键技术的基础上，能够根据设计需求，输出智能电网典型场景设计方案简稿。,设计要求： 1分析背景资料中给出的设备分别实现什么功能。 2在可选设备中选择需要的设备，并说明理由。 3根据所选的设备，能够画出系统硬件拓扑图，并说明理由。 4通过word等办公软件整理出一个完整的设计方案，并制作PPT辅助进行阐述。 考核方式：分组选题（每组

3、46人），采取课内发言，时间要求3-5分钟。,目录,2.目标与任务,3.任务资讯,4.项目实施,5.项目评价,1.任务引入,（三）任务资讯（知识储备）,3.1智能电网系统应用,3.1.1 认识智能电网系统,什么是智能电网？,第17页,电网为什么要智能？通过两个关键词解析,节约 2008年全国社会用电总量近35000亿千瓦时，如果实现智能电网的转型，相当于每年可以节省其中5%10%左右的电力资源。折合2000亿元人民币。 案例：深圳市,第18页,节约案例：深圳市,单位：万千瓦 用电高峰：770 用电低谷：600,智能电网，可以节省很多钱,第19页,3.1.1智能电网概念,一、智能电网概念的提出：

4、 1、背景： 电网是国家能源产业链的重要环节，是国家综合运输体系的重要组成部分。 各行业对电力的依赖增强，对供电可靠性及电能质量的要求日益提高。 世界各国都对电网的发展模式进行思考和探索，以期提高电网运行水平。 提出电网应该具备：高效、清洁、安全、可靠、交互的特征。,第20页,2、各国的做法 （1）2001 年,美国电力科学研究院（EPRI）提出“Intelligrid”（智能电网）的概念，并于2003年提出智能电网研究框架展开研究；美国能源部（DOE）随即发布Grid2030 计划,通过采用先进的材料技术、超导技术、电力电子技术，重点研究控制技术、广域测量技术、实时仿真技术、储能技术、可再生

5、能源发电技术、微型燃气轮机发电技术等，以构建全美骨干电网、区域性电网、地方电网和微型电网（分布式电力系统）等多层次的电力网络，争取到2030 年建成完全自动化、高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的输配电系统，以保障大电网的安全性、稳定性，提高供电的可靠性及电能质量。,3.1.1智能电网概念,第21页,（2）2005 年欧洲提出类似的“smartgrid”概念，2006 年，欧盟智能电网技术论坛推出了欧洲智能电网技术框架，认为智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向，主要着重于输配电过程中的自动化技术,3.1.1智能电网概念,第22页,（3）我国在智能电网概念的提出方面虽然稍晚

6、，但之前就在相关技术领域开展了大量的研究和实践。1999 年进行的“我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题研究”，就已经提出过“数字电力系统”的概念。近年来国内也在一直不断关注国内外智能电网方面的最新研究进展。 2007 年10 月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，计划建成具有自愈能力的智能电网。,3.1.1智能电网概念,23,新一代电网的主要特征,可再生能源发电的比例更高、电力传输损耗更小、电力工业对于环境与人更加友好,单位输电走廊的输电能力更高、输配电损耗更低、能源综合利用效率更高,绿色,高效,经济,电网资产的利用率更高、电价能够实现电力工业利益与公众利益的平衡,智能,电

7、网具有自我感知状态、自我分析策略和自动控制，形成通过一个广域通信网联接的庞大智能机器,可靠,电网承受扰动与冲击的能力更强、运行更加安全,自动发现故障、诊断故障、自动采取控制措施，在用户察觉前消除缺陷,自愈,24,24,输电技术领域,主网架智能技术 特高压交流以及直流输电技术 大容量FACTS设备的应用 输电潮流控制技术 一次设备的智能化 高压电气设备在线状态监测、 状态评估、状态检修 新型智能（数字化）变电站 新型的输电线路技术（如超导、 分频输电、半波输电等） 输电线路状态的在线识别,25,25,配电技术领域,配网自动化、智能化 分布式、新型可再生能源接入技术 配网电力电子技术 大规模储能技

8、术及其优化利用 快速的配电网仿真技术 高级运行管理技术 供电的高可靠性 电能质量的高标准 供电的低损耗 自愈 系统,26,用电技术领域,智能化的计量和用电 最终用户管理 智能终端（计量、计费、监测、控制、管理，集用电和数据通信于一体） 家居自动化及其衍生服务 用户和电力、电网的互动性 电动汽车,电网调度领域,电网安全稳定运行 能源的优化配置 调度与运行方式决策的自动化、在线化 在线的预决策、决策系统 基于广域信息的大电网闭环以及开环控制 基于WAMS的EMS(WEMS) 广域阻尼控制、广域电压控制 广域保护、广域解列 电网安全运行信息的可视化、实时化 对低频振荡以及电网阻尼的实时监测与分析 对

9、稳定极限以及当前运行状态的可视化,3.1.2 智能电网关键技术,智能电网三层结构,感知层,智能电网感知层主要通过无线传感网络、RFID、全球定位系统等信息传感终端，实现对智能电网各应用环节相关信息的采集,网络层,应用层,智能电网网络层以电力光纤网、电力无线专用网为主，辅以电力线载波通信网、无线通信公网，实现感知层各类电力系统信息的广域或局部范围内的信息传输。,智能电网应用层主要采用数据挖掘、智能计算、模式识别以及云计算等技术，协同各系统共同运作，实现电网海量信息的综合分析和处理，实现智能化的决策、控制和服务，从而提升电网各个应用环节的智能化水平。,三层结构,30,【想一想】,1什么是智能电网，

10、它传统电网的最大区别什么？ 2智能电网主要实现哪些功能？ 3简述你身边看到的智能电网的常见设备。,3.2 认识智能电网子系统之远程集采,从上世纪90年代开始，公司系统各单位陆续开展了智能电网采集系统试点建设，包括负荷管理系统、集中抄表系统等相关系统。经过多年营销信息化的工作推进，用户用电信息自动采集覆盖率逐年提高，应用范围和效果逐步扩大，在公司系统营销、安全生产和经营管理中已经发挥了积极作用。,远程集采系统功能分析,无线传输技术在电力集采中的作用,1.无线传输技术解决电力采集分散问题 2.GPRS远距离无线传输技术是集采传输常用选择方案,典型的无线智能电网集采系统一般包括三个子系统，无线远程抄

11、表子系统、通信管理系统和用电分析管理子系统。,GPRS无线传输,3.3 进一步学习关键技术三无线通信技术,物联网网络层包括了有线通信和无线通信。上一节我们学习的GPRS技术就是物联网中常用的通信技术，且属于无线通信技术之一。从信息传输方式上看，可以分为有线传输和无线传输。两种通信方式对物联网产业来说处于同等重要、互相补充的作用。,无线传输技术-Wi-Fi技术,38,无线传输技术-Wi-Fi技术,39,WIFI简介,WIFI就是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网；常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联

12、网。,支持Wi-Fi的手机,蓝牙+wifi 无线设备,无线路由器,Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。,USB 无线网卡,支持Wi-Fi的笔记本,台式机无线网卡,复杂而繁多的线缆,简单 便捷 的无线WIFI 应用,没有繁多的线路，只需简单的链接，不要废话，享受冲浪。,WIFI的突出优势,WIFI目前的应用,用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地接听拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功 能更是值得用户期待。有了WiFi功能我们打长途电话（包括国际长途），浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传

13、递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。 WiFi在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此WiFi手机成为了目前移动通信业界的时尚潮流。,无线传输技术-蓝牙技术,蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王哈拉尔蓝牙王（Harald Blatand），Blatand 在英文里的解释为 Bluetooth（蓝牙），因为国王喜欢吃蓝莓，牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙。在行业协会筹备阶段，需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员在经过一夜关于欧洲历史和未来无线技术发展的讨论后，有些人认为用Bla

14、tand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐、善于交际，就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，保持各个系统领域之间的良好交流，例如计算机，手机和汽车行业之间的工作。于是名字就这么定下来了。,45,为什么叫“bluetooth”,Ericsson借用了Harald Gormsen的昵称blatand “Bluetooth”丹麦的国王（ A.D.940 981 ）统一了丹麦和挪威,寓意统一不同制造商的不同设备 Harald把基督教带到斯堪的纳维亚 Harald统治了丹麦和挪威 笔记本和手机的无缝通信,2000年5月

15、发布了蓝牙应用新图标,bluetooth是什么？,蓝牙是无线技术规范 短程：最大传输距离10米 性能中等：721Kbps 动态配置：自组联网/漫游 低能耗( 2.5mW)：适用于手持应 模块大小： 9x9 mm 支持语音和数据传输,连接计算机以及其他外部设备,支持自组织网络,构建居家网络环境,蓝牙在生活中的应用,蓝牙在生活中的应用,无线传输技术-ZigBee技术,ZigBee是一种成本和功耗都很低的低速率短距离无线接入技术。该技术主要针对低速率传感器网络而提出，它能够满足小型化、低成本设备（如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等）的无线联网要求，广泛地应用于工业、农业和日常生活中。,53

16、,ZigBee网络拓扑结构,Zigbee技术特点,一、数据传输速率低 二、功耗低 三、数据传输可靠 四、网络容量大 五、自动动态组网、自主路由 六、兼容性 七、安全性 八、实现成本低,Zigbee形态,ZigBee技术应用,在订餐系统中的应用,ZigBee技术应用,智能家居中的应用,三种短距离无线通信技术对比,无线传输技术-GPRS技术,GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service）的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。它经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。,60,什么是GPRS,GPRS: General Packet Radio Service 通用分组无线业务： 为用户提供端到端的基于分组交换和传输技术的移动数据业务，能充分利用网络资源，特别适合于长时间、小流量的突发数据业务； GPRS移动IP，是GSM的无线接入技术和Internet分组交换技术的结合； 平滑升级，以最小改动、最小代价在GSM网