電力信息化發(fā)展綜述

1、電力信息化發(fā)展綜述教材自編(學(xué)生可復(fù)印) 參考書:電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化(楊新民 中國電力出版社)能量管理系統(tǒng)(于爾鏗 科學(xué)出版社)智能電網(wǎng)技術(shù)(劉振亞 中國電力出版社)電力企業(yè)信息化(張世翔中國電力出版社)考試方式閉卷平時(shí)成績20%-40% 考勤+作業(yè)（有小論文形式）電力信息化概念電力信息化是指電子、計(jì)算機(jī)、通訊等信息技術(shù)在電力工業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用的統(tǒng)稱（簡單說：信息技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用），是電力工業(yè)在電子信息技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下由傳統(tǒng)工業(yè)向高度集約化、高度知識化、高度技術(shù)化工業(yè)轉(zhuǎn)變的過程。目標(biāo)是保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行和具有優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量（安全可靠 優(yōu)質(zhì) 經(jīng)濟(jì)） 一場全球化的“信息風(fēng)暴”悄然來襲，電力行

2、業(yè)對信息化的依存度愈來愈高，人才無可厚非地成為這場信息風(fēng)暴的弄潮兒，對于技術(shù)密集型的傳統(tǒng)電力行業(yè)快速的信息化進(jìn)程，熟稔于傳統(tǒng)電力行業(yè)和信息專業(yè)的跨平臺人才顯得彌足珍貴。本課程主要內(nèi)容（4C+Electricity background+）1電力工業(yè)生產(chǎn)過程簡介2計(jì)算機(jī)控制與通訊基礎(chǔ)技術(shù) 采集技術(shù)，過程通道技術(shù)，PLC技術(shù) 應(yīng)用在電力工業(yè)信息化中常用的通訊技術(shù)（串行通訊和總線，工業(yè)以太網(wǎng)）。3電力信息化熱點(diǎn)技術(shù)4. 智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電力信息安全 第1章電力信息化發(fā)展概述主要內(nèi)容1.1 電力工業(yè)生產(chǎn)過程簡介1.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述1.3 電力信息化概述1.4 電力智能化概述1.1 電力工業(yè)

3、生產(chǎn)過程簡介 電力工業(yè)生產(chǎn)過程包括電力工業(yè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、發(fā)電生產(chǎn)、輸電、變電、配電、用電、電網(wǎng)調(diào)度、供電營銷、物資及管理等各個(gè)環(huán)節(jié)。1.1 電力工業(yè)生產(chǎn)過程簡介電力一次設(shè)備 電力二次設(shè)備電能 儲存？ 1.2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述（電子、控制技術(shù)）電力系統(tǒng)自動(dòng)化是指應(yīng)用各種自動(dòng)檢測、決策和控制功能的裝置，通過信號系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對電力系統(tǒng)各元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方的自動(dòng)監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，以保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行和具有優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化按照領(lǐng)域可劃分為廠站自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化和配電自動(dòng)化。 1.3 電力信息化概述 電力信息化是指計(jì)算機(jī)、通訊等信息

4、技術(shù)在電力工業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用全過程的統(tǒng)稱。計(jì)算機(jī)信息通信網(wǎng)絡(luò)是電力信息化的基礎(chǔ)，各類電力資源的開發(fā)和利用是電力信息化的核心。 提高電力企業(yè)的經(jīng)營決策水平和經(jīng)濟(jì)效益是電力信息化的宗旨，其本質(zhì)是加強(qiáng)電力企業(yè)的“核心競爭力” 。 電力企業(yè)信息化包括生產(chǎn)過程信息化（包含自動(dòng)化）和管理信息化兩個(gè)方面。電力信息化發(fā)展現(xiàn)狀中國電力工業(yè)信息化可以追溯到20世紀(jì)60年代，開始主要應(yīng)用在發(fā)電廠和變電站自動(dòng)監(jiān)測、控制方面。8090年代進(jìn)入電力系統(tǒng)專項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用，即進(jìn)入了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電力負(fù)荷控制、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)等的使用。進(jìn)入90年代后信息技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展到綜合應(yīng)用，由操作層向管理層延伸，實(shí)現(xiàn)管理信息

5、化，建立各級企業(yè)的管理信息系統(tǒng)。電力信息化發(fā)展現(xiàn)狀從單機(jī)運(yùn)行發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行，從局部應(yīng)用發(fā)展到全局應(yīng)用。在“十一五”期間，電力信息化建設(shè)已納入企業(yè)總體發(fā)展戰(zhàn)略，信息化進(jìn)一步與電力企業(yè)的生產(chǎn)、管理與經(jīng)營融合。 國家電網(wǎng)公司開始實(shí)施“SG186”信息化工程SG186 SG是國家電網(wǎng)公司State Grid的英文縮寫。1代表建設(shè)成一體化企業(yè)級信息化集成平臺；8代表電力業(yè)務(wù)8大應(yīng)用模塊（財(cái)務(wù)資金、營銷管理、安全生產(chǎn)、協(xié)同辦公、人力資源、物資管理、項(xiàng)目管理、統(tǒng)合管理）；6代表六大保障體系（安全防護(hù)體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、管理調(diào)控體系、評價(jià)考核體系、技術(shù)研究體系和人才隊(duì)伍體系） 發(fā)電企業(yè)信息化系統(tǒng)發(fā)電企業(yè)分散

6、控制系統(tǒng) DCS發(fā)電企業(yè)廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS 發(fā)電企業(yè)管理信息系統(tǒng)MIS 發(fā)電企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)ERP 常見電力信息化系統(tǒng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 輸電線路具有特點(diǎn)： 分散性大、距離長、難以巡視及維護(hù)等。目標(biāo)：對輸電線路狀態(tài)運(yùn)行、檢修管理、提升生產(chǎn)運(yùn)行管理。因此對輸電線路本體及周邊環(huán)境以及氣象參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測成為一項(xiàng)迫切工作。電壓等級在35kV220kV（也有500kV者），這一級網(wǎng)應(yīng)稱為次輸電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 技術(shù)：利用光纖傳感技術(shù)、電子測量技術(shù)、無線通訊技術(shù)、太陽能新能源技術(shù)、軟件技術(shù)對導(dǎo)線覆冰、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線弧垂、導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)、導(dǎo)線舞動(dòng)、次檔距震蕩、導(dǎo)線張力、絕緣子串風(fēng)偏（傾斜）、桿塔

7、應(yīng)力分布、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)、桿塔基礎(chǔ)滑移、絕緣子污穢、環(huán)境氣象、圖像（視頻）、桿塔塔材被盜等進(jìn)行監(jiān)測。電力調(diào)度中心信息化SCADA/EMS系統(tǒng)電力市場交易系統(tǒng) 電能量計(jì)量系統(tǒng) 水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)繼電保護(hù)和故障錄波信息系統(tǒng)常見電力信息化系統(tǒng) 主要針對發(fā)電和輸電系統(tǒng)，用于大區(qū)級電網(wǎng)和省級電網(wǎng)的調(diào)度中心。 能量管理系統(tǒng)（EMS）是一套為電力系統(tǒng)控制中心提供數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和優(yōu)化，以及為電力市場提供交易計(jì)劃安全分析服務(wù)的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的總稱，它包括為上層電力應(yīng)用提供服務(wù)的支撐軟件平臺和為發(fā)電和輸電設(shè)備安全監(jiān)視和控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供支持的電力應(yīng)用軟件，其目的是用最小成本保證電網(wǎng)的供電安全性。 SCAD

8、A/EMS系統(tǒng)變電站信息化系統(tǒng)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)常見電力信息化系統(tǒng)輸配電生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)配電管理系統(tǒng) DMS生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)MIS配電圖資地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS,自動(dòng)作圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng))常見電力信息化系統(tǒng) 主要針對配電和用電系統(tǒng)，用于10kV以下的電網(wǎng)，供電和配電業(yè)務(wù)處在電力系統(tǒng)的末端，分散。 EMS管理的是人體主動(dòng)脈 集中DMS管理的則是小血管和毛細(xì)血管。配電管理系統(tǒng) DMS用戶側(cè)信息系統(tǒng)電力營銷管理信息系統(tǒng)常見電力信息化系統(tǒng)電力信息化可分為兩大類應(yīng)用電力信息化可分為兩大類應(yīng)用:一是電力生產(chǎn)控制，如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)(DCS)、配電管理系統(tǒng)(

9、DMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS) ；二是電力企業(yè)管理，如管理信息系統(tǒng)(MIS)、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、企業(yè)資產(chǎn)管理(EAM)、自動(dòng)作圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)(AM/FM/GIS) 電力營銷系統(tǒng)等。我國電力信息化建設(shè)中存在的問題 主要問題:信息的共享和安全問題電力信息化的成果主要體現(xiàn)在:1)電力通信硬件設(shè)施的不斷完善。2)電力工業(yè)軟件系統(tǒng)不斷升級。3)進(jìn)入“十一五”之后,國家電網(wǎng)公司開始實(shí)施“SG186”信息化工程 1.4 電力智能化概述智能電網(wǎng)是人類應(yīng)對能源危機(jī)的一種愿望和策略，綠色能源，是第四次工業(yè)革命。智能電網(wǎng)是飛速發(fā)展的信息技術(shù)與新能源變革融合在一起的產(chǎn)物，是信息革命和新能源革命的整

10、合。智能電網(wǎng)概念 所謂智能電網(wǎng)，就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)20”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。智能電網(wǎng)的核心內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化，簡稱為“堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)（Strong Smart Grid）”。 智能電網(wǎng)概念 按照我國著名能源問題專家武建東的描述，將“智能

11、電網(wǎng)”稱之為“智能互動(dòng)電網(wǎng)”， 是指在開放和互聯(lián)的信息模式基礎(chǔ)上，通過加載系統(tǒng)數(shù)字設(shè)備和升級電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動(dòng)管理，是集合了產(chǎn)業(yè)革命、技術(shù)革命和管理革命的綜合性的效率變革。智能電網(wǎng)概念 余貽鑫院士認(rèn)為智能電網(wǎng)是指一個(gè)完全自動(dòng)化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)用戶和節(jié)點(diǎn)都得到實(shí)時(shí)監(jiān)控，并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間的每一個(gè)點(diǎn)的信息的雙向流動(dòng)。智能電網(wǎng)通過廣泛應(yīng)用的分布式智能和寬帶通訊，以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的集成，能保證市場交易的實(shí)時(shí)進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實(shí)時(shí)互動(dòng)。智能電網(wǎng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早在20

12、01年美國提出Inteligrid概念，就將智能電網(wǎng)帶入了人們的視野，而它的大力發(fā)展主要得益于近年來中國政府和美國政府的強(qiáng)力推動(dòng)?？傮w而言，智能電網(wǎng)在全球基本處于起步階段。 奧巴馬上任后提出的能源計(jì)劃，除了已公布的計(jì)劃，美國還將著重集中對每年要耗費(fèi)1200億美元的電路損耗和故障維修的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行升級換代，建立美國橫跨四個(gè)時(shí)區(qū)的統(tǒng)一電網(wǎng)；發(fā)展智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，最大限度發(fā)揮美國國家電網(wǎng)的價(jià)值和效率，將逐步實(shí)現(xiàn)美國太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿慕y(tǒng)一入網(wǎng)管理；全面推進(jìn)分布式能源管理，創(chuàng)造世界上最高的能源使用效率。 智能電網(wǎng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在歐洲、韓國以及日本，智能電網(wǎng)的項(xiàng)目也都在進(jìn)行當(dāng)中。日本智能電網(wǎng)與歐美不同

13、，主要特征是積極地利用家庭進(jìn)行太陽能發(fā)電。 我國發(fā)展智能電網(wǎng)與美國及歐洲各國不同。美國發(fā)展智能電網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)力主要為提高供電的可靠性，避免大面積停電事故，并防止恐怖襲擊等。而歐洲國家發(fā)展智能電網(wǎng)主要源于供電的安全性問題，即一次能源的缺乏、供電可靠性和電能質(zhì)量、供電能力以及環(huán)境問題。而中國則將滿足可持續(xù)的高速發(fā)展的中國經(jīng)濟(jì)放在首要地位。智能電網(wǎng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2009年5月21日，中國國家電網(wǎng)公司正式發(fā)布了舉世矚目的“建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的研究報(bào)告，首次向社會公布了“智能電網(wǎng)”的發(fā)展計(jì)劃。中國的智能電網(wǎng)包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度共六個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智

14、能技術(shù)特征。智能電網(wǎng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國的智能電網(wǎng)首先是一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)，“堅(jiān)強(qiáng)”是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，就是在電網(wǎng)發(fā)生大的故障時(shí)，電網(wǎng)仍能保持對用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積的停電事故，在自然災(zāi)害和極端氣候條件下或人為的外力破壞下仍能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。其中，具有長距離、大容量輸電特征的特高壓電網(wǎng)將成為核心環(huán)節(jié)。這是由中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、能源集中分布特點(diǎn)所決定的。 智能電網(wǎng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國的智能電網(wǎng)，將分三個(gè)階段推進(jìn)：2009年至2010年為規(guī)劃試點(diǎn)階段，重點(diǎn)開展“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制，及各環(huán)節(jié)試點(diǎn)工作；2011年至2015年為全面建設(shè)階段

15、，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)運(yùn)行控制和互動(dòng)服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用并自主可控；2016年至2020年為引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一的“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國際先進(jìn)水平。智能電網(wǎng)的內(nèi)涵 由于處于起步階段，業(yè)界對智能電網(wǎng)的內(nèi)涵尚存在分歧。業(yè)界目前形成的共識是，智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)對可再生能源的充分利用，并將促進(jìn)發(fā)電、輸電、配電、用電、維護(hù)方式的重大變革。 發(fā):新能源(可再生)； 輸:新材料 智能調(diào)度 智能變電站 用:智能電度表，新用電模式(電動(dòng)汽車)，儲能設(shè)備（電力電子） 智能電網(wǎng)的內(nèi)涵發(fā)：分布式能源 （一次二次變革 微網(wǎng)容許各種不同發(fā)電形式的接入

16、 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名稱：華北電力大學(xué)“新能源電力系統(tǒng)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）輸變配：（主要在二次變革，智能化）用電：（一次二次變革）智能電網(wǎng)的特點(diǎn)(1)自愈。電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，智能電網(wǎng)中的設(shè)備應(yīng)根據(jù)故障類型及時(shí)發(fā)出信息并采取正確的措施，從而盡量減小故障給電網(wǎng)帶來的損失。(2)用戶參與。智能電網(wǎng)中用戶則積極根據(jù)電價(jià)高低選擇性的用電； (3)抵御災(zāi)害能力; (4)有大量的分布式電源; (5)電力市場得以更好的發(fā)展。智能電網(wǎng)應(yīng)該擁有成熟的完整的電力市場運(yùn)行模式，以減小輸電阻塞和其他限制。智能電網(wǎng)與電力信息化 智能電網(wǎng)是飛速發(fā)展的信息技術(shù)與新能源變革融合在一起的產(chǎn)物. 智能電網(wǎng)將使電力信息化從數(shù)字化向智能化發(fā)展

17、，智能電網(wǎng)是電力信息化的延續(xù)和飛躍。 如何正確和全面理解“智能電網(wǎng)”的內(nèi)涵與外延，如何打造中國特色的“智能電網(wǎng)”，如何確定建設(shè)的基本思路、技術(shù)方案和開發(fā)實(shí)踐，以及對需要解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行剖析等，都是當(dāng)前電力信息化和智能化的重要課題。 機(jī)遇與挑戰(zhàn) 目前，在各種新能源仍處在研究階段時(shí)，依靠信息技術(shù)應(yīng)用推動(dòng)智能電網(wǎng)綠色能源戰(zhàn)略是各國探索智能電網(wǎng)建設(shè)的先行策略。Ipv6(物聯(lián)網(wǎng)基于Ipv6)Linux 下編程嵌入式操作系統(tǒng)及編程信息安全海量數(shù)據(jù)的深層挖掘(預(yù)警)“新能源電力系統(tǒng)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“新能源電力系統(tǒng)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的申報(bào)是學(xué)校在多年來長期發(fā)展的基礎(chǔ)上，凝煉整合“大電力”學(xué)科優(yōu)勢和新能源電力系

18、統(tǒng)科研平臺特色，積極適應(yīng)國家能源電力未來發(fā)展需求，經(jīng)過大量認(rèn)真充分的準(zhǔn)備后，以學(xué)校對外開放5年多的“電力系統(tǒng)保護(hù)與動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)，整合“電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與控制”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺建設(shè)而成?！靶履茉措娏ο到y(tǒng)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“新能源電力系統(tǒng)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要面向我國規(guī)?；履茉撮_發(fā)利用的重大需求，聚焦新能源電力系統(tǒng)的重大科技問題，將以多學(xué)科交叉為基礎(chǔ)開展創(chuàng)新性研究。主攻新能源電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)理論，深入研究規(guī)?；L(fēng)能、太陽能等新能源電力接入后對電力系統(tǒng)的影響與交互作用機(jī)理，建立大時(shí)間尺度緊密耦合且具有強(qiáng)隨機(jī)性的復(fù)雜電力系統(tǒng)分析、控制理論與方法的科學(xué)