编者语：传统的供电方式是将大型集中的发电厂发出的电力通过稳定的输电网，逐步配送到各级配电网络中去。为了满足社会不断变化的需要，现在必须要用分散发电的方式对其进行补充。利用再生资源发电以及提高电力使用效率，要求我们对传统的供电机制进行重新定义。

　　平均来讲，当今的多数发电和配电系统在将有效电能输送到终端用户之前，其热能就浪费60%之多，一种有效的途径是通过缩短供电电厂和用户之间的距离以减少热能损失。这使提供家庭和工业供暖的小型热电联供机组需求大量增加（小型热电联供机组－microCHP），而利用小型热电联供机组可以使能源利用率提高到85%的水平。

　　当地所使用的发电再生能源如风力、太阳能以及微型热电联供机组带来了新的挑战。过去，电网供电电源只有从主干电网到用户的单一流向，现在必须对双向电源进行管理。这种新的电力要求与电网中由传统发电厂输送的电力进行实时的调配。过去，配电网运营商（DNOs）只需在输送层面上进行管理，而现在将面临这样的挑战：提供应对配电新型模式的网络运营和服务。

　　动态的输电网

　　为了适应配电网上功能的日益增加，传统功能的被动配电网络（即专为特殊高峰负荷而设计的，且一成不变的网络）正在发展成为更加主动或动态连接的网络。把许多小的发电机组联合起来可以当作一个大型电厂，被称为虚拟发电厂（VPP）。通过配电运营商（DNO）对当地网络进行有功和无功载荷控制，就可以对“白色家电”（即冰箱或冰柜）的供电进行管理并能达到尽善尽美的水平。

　　能源储存方案可以缓解电力供应的瓶颈问题，它是以动态网络管理（ANM）和相关的智能自动化系统为基础的，也可以看成是未来智能化输电网的一部分。这样的职能自动化系统也被用于辅助开发输电网络的商务和管理结构。自由化的市场进一步细化相关企业的商业领域，这就需要企业具有不同的，更加富有弹性的管理措施，区别于以往垂直的集中控制和管理结构。客户要求在供应链的不同环节以实用的方式进行交易并予以记录，同时要求为他们提供最具成本效应的配电服务。

未来输电网示意图。

　　利用最新的信息技术，优化的智能化输电网络可以大规模地拓展其功能，即可以接收任何种类的电力，能够自我诊断，甚至可以智能利用冗余进行自我修复。

　　许多政府正在采取措施加快这方面的研发工作并部署相关的项目，以实现网络动态管理的远景规划，这样的例子包括由电力研究所主导的智能化输电网启动计划和欧盟赞助的智能化输电网欧洲技术平台项目。在这一新的技术性很强的领域里，ABB公司居于领先地位，并且一直积极参与欧洲智能化输电网的建设和发展。

　　技术性挑战

　　引进新型智能化输电网的概念打开了前所未知的挑战之门。例如，当某个区域的电力超过了当地的需要，电流可以转向并用于补充附近区域的需要，上述情况也许仅限于低压状态下出现，但也有可能在中压状态下发生。一旦线缆传输容量达到或超过极限，网络堵塞的情况就有可能发上。当配电中心远离主要用户时，问题会更加严重。面对这些挑战，自动化系统必须具有实时的动态的调配整个输电网的功能。这就需要增加辅助的测量功能、状态建模系统，柔性控制系统以及保护装置。

　　另外，自动化系统应有足够的智能适应不同的发电状况，因为不同的状况可能因天气和一天的时间段的变化而变化（如风力或太阳能发电）。与当今典型的配电网络中的相对稳定的单向供电相比，新型电力的配送和流向将会不断地变化。只有更广泛地使用迅捷可靠的信息与通讯技术系统才能实现所有这些功能。

　　开发智能化输电网络的各种功能需要大量的、各种各样的数据。数据来自不同的发电中心，系统（即数据采集与监视控制系统SCADA）以及能源市场交易平台。这些历史的和现实的数据，都是根据功能的特性和通讯的要求使用不同的取样率而采集的。在新的ITC系统中，新增的传感装置与准确的状态估计需要达到平衡，必须能够降低成本。

　　面临的下一个挑战是如何将新的信息与通讯技术以及电力公司已有设备整合统一。许多配电网运营商还在使用至少10年以上的电力设备和信息与通讯技术设施，已不能适应动态网络管理（ANM）所需的大量的数据处理。使用不同的数据通讯标准和带宽不足的通讯渠道已成为在不久的将来实现智能输电网络的障碍。

　　除了对智能化电网进行技术技能的管理之外，动态电网管理（ANM）还应有助于输电网运营商完成各种各样的行政管理工作。在智能化电网运营中，发电单位和配电设施供应商虽然是不同的法人，但都需要将其业务中的财务处理程序自动化。

a单向电流，b在11kV馈线中部分变向流动，c通过33kV/11kV变压器变向流动。

　　未来之路

　　建设下一代的动态电力输送网需要新技术的综合利用，已有技术使用方法的创新、已有固定设施设备的合理利用以及电力公司运营程序的变更，由于涉及范围繁杂，相关企业众多，只有通过各方的通力合作才能取得醒目研究发展的进步。ABB公司正在积极参与如下团队合作项目。

　　自动区域动态网络管理系统

　　自动区域动态网络管理系统（AuRA-NMS）是英国工程与自然科学研究委员会（EPSRC）赞助的合作研究与发展项目，研究新型输配电网络在英国的应用。除了ABB公司，研究团队还包括两家输电网运营商（苏格兰电力公司和EDF能源公司）以及伦敦皇家学院在内的7所英国大学。

　　自动区域动态管理系统（AuRA-NMS）的目标就是利用新的配电架构与现有的控制系统及设施进行合成以实现动态网络管理的优势。这将包括利用新型电池储备技术洞悉商机的价值，增强高架线和地下电缆的容量和控制各种类型分散式发电的电网络稳定性。这套系统还致力于将复杂的约束管理自动化。

　　ABB的新的电站自动化系列COM600是用于上述项目的电网管理系统控制器。这套系列是苏格兰电力公司和EDF能源公司研发的现役变电站自动化和网络管理系统的补充。通过对IEC61850标准的支持，COM600系列可以增强系统的互操作和延伸功能，并为配电网运营商现有的馈电自动化设备所使用的传统协议提供一定的支持。

　　另外，在EDF能源变电站，ABB公司正在启用一种新的能源储备系统。在这个变电站风力发电机组与弱中压电网连接。新的动态电力补偿装置SVC光电储存器是ABB公司的SVC光电静态补偿（Light STATCOM）与创记录的6kV直流电电池系统革命性结合的产物。上述电池系统由高效环保的蓄电池组成。

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　　微型电网

　　这项由欧盟支持的项目目的旨在认定其发展前景，应对微型电网在欧洲迅速增长所带来的挑战。微型输电网被非严格地界定为自治自足的分散式发电设施与低压网路中运行的居民区和工业区使用的负荷相互连接，不必持久性地与更大、更强的输电电网连接。另外，在大型输电网中建立孤岛式的专用微型输电网可以减少串联故障的发生，同时保证线路中的临界荷载。

基于分散化控制的动态管理系统。

　　动态配电综合技术

　　能把不同需求和分散式发电资源完全集成起来的动态配电网的研发（ADDRESS）是另一个志向远大的项目，涉及众多电力公司、多重电力系统、白色家电供应商、电信公司及为数众多的大学。他们的目标就是研发一种商务和技术体系，在配置不同的电力资源中发挥动态网络所有长处。

　　动态网络管理

　　目前的网络管理模式是以集中式的SCADA的系统为基础的，SCADA系统从配电网络的遥控监测点位定期采集在线测量数据。传统的SCADA系统的通讯设备一直被设计为大约每分钟采集数据一次或两次并在必要时发出控制指令。目前所应用的网络管理系统不需要更高的数据采集单。但是，当必须要管理更加复杂的分散式发电网络时，现在的较低数据采集率是远远不够的。

　　解决这一问题，可以通过改进通讯设备以便取得更快的数据采集率，或者把在线测量数据储存在当地的一个变电站中，然后在各个变电站之间交换相关的数据，从而实现完全的实时应用。变电站的数据储存数量小于SCADA系统的数据库，因为每一个变电站只负责网络中属于自己的部分。因此，可以根据使用要求，以更高的频率来储存数据，即每秒或每毫秒一次。因为绝大多数数据可以在当地储存，所以从变电站到网络控制中心的通讯需求得到缓解。

　　这一前景广阔的方法需要分散式的算法，但是它们必须无缝地集成到现已简化了的SCADA中央控制功能中去，以保证当地运行的最佳化。当地化的控制器有足够的能力使它们之间相互合作，因此可以确保全球范围运行的可靠性。

　　的确，某些新要求的功能与能源管理系统（EMS）中的有些类似，即负荷分析要与发电预测相吻合。但是，现在必须要把这些功能应用于地区（即当地）一级水平上，更为重要的是，动态网络已经不再是被动地对配电网中的故障做出反应，而是能够预告（基于检测到的趋势信息）将有可能发生的事件，并根据数据预先采取行动。这种预测不仅适用于发电，还适用于负荷。

　　动态网络另一个重要特性是能够根据电网的实时运行状态合理调整智能电子设备（IEDs），如保护继电器的设定值。传统的继电器只能支持少量的设定值对电流的状态进行自我调节，而分散式发电综合技术需要增加大量的设定值，用于提高电网实时运行的效率和可靠性，这就导致了需要一种更加完备的，动态的设定功能，这种功能是以在线数据和所有相关继电器能密切地协同作业为基础的。

　　安装在许多中压变电站的智能控制器拥有网关功能，即可以将数据从过程通讯协议转化为网络控制中心通讯协议，反之亦然。另外，这些控制器拥有足够的处理分散性的智能。

　　迈出的第一步

　　实现智能化输电网络需要高度集成的多方面的探索，只有通过所有相关单位的通力合作才能完成。配电网的智能自动化系统以及实现动态网络管理虽然只是合作中的一小部分，但却意义重大。对此，ABB公司对这项工作的各个方面都做出了重要的贡献，包括提供强化区域电力供应商的新设备以及研究发展构成智能配电系统基础的通讯与控制技术。