中国智能电网发展综述

翟宇飞 孙喜林

摘要：智能电网的本质是运行在高冗余电力一次硬件基础上的，基于全输配送电系统大数据支持下的，高度自主化运行的電网系统。近年来，随着对不可再生能源的大量开采，不可再生能源临近枯竭，同时使用传统能源造成的环境问题也日益严重。仅仅依赖攫取不可再生能源以促进中国经济发展的方式显然已不符合现如今中国的国情，以石油和煤炭为核心的化石能源时代注定在不远的将来宣告结束，新能源和化石能源互补的“混合能源时代”是中国在未来经济发展过程中要面临的新时代。为了适应即将到来的“混合能源时代”，中国亟需以新一轮技术革命、产业革命为支点，用更为科学的、环保的、可持续的发展模式来替代以往粗放的发展模式。因此，为了保证电力系统在国民经济建设中继续发挥中流砥柱的作用，智能电网在中国迅速发展。

关键词：中国;智能电网;发展

引言

目前，智能电网处于不断发展完善的阶段。国家为了促进智能电网的建设，对电网建设项目给予了诸多政策支持，但推进智能电网的关键在于电力通信技术的运用。与发电和输电网相比，配电网更为复杂，其通过降低输电电压以满足用户的需求并直接与各种终端用户相连，完成了从发电到用电的最后一步。配电网的功能和职责决定了其运行机制的复杂性。目前我国配电网由于整体以辐射式、单环网居多等原因还存在可靠性低、网损高、无法实现实时控制等缺点。这就需要更精确的故障诊断方法来提高配电网系统服务质量、维护系统安全稳定、减少系统能量损失。

1智能电网的背景和定义

随着社会的快速发展与进步，传统电网越来越不能满足人们的日益增长的需求。因此，在电网发展的瓶颈时期，亟需一个能够集能源资源开发、输送技术，传统电网已有的发电、输电、配电、售电功能，以及对终端用户各种电气设备和其他用能设施连接共享信息的数字化网络为一体的智能系统，这种智能系统在提高能源利用效率的同时还兼顾环境保护。在这种情况下，智能电网的概念应运而生。由于各国和地区经济发展状况不同，对建立智能电网的目标也存在差异，因此到目前为止对智能电网尚未有一个世界范围内的定义。现阶段中国智能电网建设的主要目标是协调各级电网，优化电力资源配置，最大限度提高电力资源利用效率，但在智能电网深度建设方面，与其他国家和地区还有一定差距。

2智能电网基本信息

2.1基于编码策略的电网假数据注入攻击检测

信息技术和通讯技术的深入应用使得传统电力系统逐渐发展为智能电网。先进计量基础设施和用电需求管理等多种监控单元组的应用使得能源利用率大大提高，但与此同时，系统封闭性的打破也给智能电网网络安全带来了新的威胁。虚假数据注入攻击（FDIA）通过篡改监控和数据采集（SCADA）系统收集到的观测数据，造成状态估计结果的偏移，并且可以规避目前的不良数据检测（BDD）机制。由于状态估计为能源管理系统（EMS）中运行的核心步骤之一，其结果将会被用于EMS的其他步骤中，例如BDD、传输稳定性分析等，因而该类攻击对电力系统网络安全造成了严重的威胁。因此，为了提高智能电网的可靠性，对于FDIA检测方法的研究无论是对于理论还是现实都有着十分重要的意义。

2.2配电网智能故障诊断

智能电网的通信主要采用光纤进行信息传输，电力线载波、卫星、微波等是辅助通信传输的主要手段。智能电网是电力流和信息流双向的网络系统，是在原有的电力系统的基础上不断创新而发展起来的，通信能力的提高和通信方式的多样性极大地提升了智能电网通信的水平，WiFi、WLAN、4G、5G和光纤等通信通过与运营商公网的融合实现了全国电力资源共享，逐步扩大服务范围。电力通信技术在智能电网双向电力信息流的传输方面发挥着至关重要的作用。电力通信技术通过对智能设备的信息采集，运用智能化技术把复杂的多系统融合成技术系统。智能电网采用电力通信技术有利于智能电网的稳定运行，且能够实时监控电力系统的状态。一旦电力系统出现故障，基于电力通信技术和智能化技术的智能电网会第一时间将故障信息反馈给电网管理者，使电力系统更便于管理者进行控制。

2.3智能电网中基于密钥生成的物理层安全技术

智能电网涉及泛在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，其中无线通信是非常重要的组成部分，网络底层的数据传输、控制信令、导航信号都需要依赖于无线信号作为载体。因此，无线链路和无线网络的安全可靠在智能电网中至关重要。然而，无线信道的开放性和电磁信号传播的广播特性给智能电网带来了严峻的安全挑战。传统上的无线通信安全主要依靠密码学在信息层面进行信源加密来避免信息泄露或者直接移植有线通信系统中的高层安全协议。此类安全措施无疑会带来较高的计算复杂度和能耗，而且，密钥的分发、存储和管理等过程也会带来巨大的开销。幸运的是，物理层安全提供了一种低复杂度的解决方案，它充分利用了无线信道固有的特征来保障无线通信安全，可以作为传统高层安全措施在物理层的互补手段，为无线安全提供双重保证。密钥生成是物理层安全领域的一个重要分支：通过提取无线信道本质特征生成密钥，可以有效避免传统密钥技术的密钥分发和管理等复杂环节，以及密钥本身传输的安全问题。

结语

总之，未来分布式电源想要大规模普及主要涉及到两个方面，其一是分布式电源设备本身，既要保证风力和光伏发电设备的小规模化，以方便终端用户的安装，又要保证设备的发电效率是未来中国分布式电源设备制造企业研究的方向;其二，要让终端用户从中受益，大范围设备的安装才可以顺利进行。在新老电网的过渡方面，目前中国特高压线路的建设数量还不能满足智能电网建设的需求，加快特高压线路的建设，最终使大量的特高压线路连接成坚强的特高压网络，是坚强智能电网的基础。最后，加强对智能电网的宣传，建设更多的智能电网示范工程，让用户参与到建设中来，对于智能电网概念的推广有积极作用。

参考文献：

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[2]宋璇坤，韩柳，鞠黄培，等.中国智能电网技术发展实践综述[J].电力建设，2016，37（7）：1-11.

河南工学院电气工程与自动化学院 河南 新乡 453003