早在本世紀初，智能電網(wǎng)的概念就提出來了，并且經(jīng)過風(fēng)風(fēng)光光的發(fā)展，在中國，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為風(fēng)風(fēng)光光的事業(yè)。但是智能電網(wǎng)到底是什么?你真的明白嗎?

美國是這樣定義：

美國能源部《Grid2030》：一個完全自動化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠監(jiān)事和控制每個用戶和電網(wǎng)節(jié)點，保證從電廠到終端用戶整個輸配電過程所有節(jié)點之間的信息和電能雙向流動。

國內(nèi)是這樣定義：

國家電網(wǎng)中國電力科學(xué)研究院：以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)(中國的智能電網(wǎng)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ))，現(xiàn)將先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成形成的新型電網(wǎng)。它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場化發(fā)展等為目的，實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。

看過枯燥乏味的官方定義，我們來用通俗易懂的語言解釋一下，智能電網(wǎng)到底“智能”在哪些方面吧?

用戶互動，電網(wǎng)透明

怎么理解用戶互動呢?在過去，用戶對于電網(wǎng)來說，能做的幾乎就只有：按時交電費，或者看看自家的機械式的鋁盤電表上走了幾度電。除此以外，似乎真的沒有什么能做的了。

那么智能電網(wǎng)呢?用戶將是電力系統(tǒng)不可分割的一部分。鼓勵和促進用戶參與自身運行和管理，是智能電網(wǎng)一大重要特征。

對供電公司而言，掌握用戶的需求，也就是更好地衡量了供求關(guān)系。通過統(tǒng)計用戶的用電信息，可以從數(shù)據(jù)分析中理解一個區(qū)域的用電規(guī)律，比如什么段時間用電多，什么時間段用電少，進而相應(yīng)的制定各區(qū)域內(nèi)，經(jīng)濟節(jié)能的發(fā)電和輸配電的方案。此外，通過調(diào)節(jié)用戶的用電時間，便可有效的提高電網(wǎng)終端額用電效率，削峰填谷，平滑電網(wǎng)負荷曲線，減輕電網(wǎng)的負荷壓力。調(diào)節(jié)的好處是，減少或轉(zhuǎn)移用電高峰時的電力需求，是電力公司盡量減少資本的開支和營運開支。電力成本減少，電價自然會下調(diào)。

對用戶來說，電力消費和手機話費一樣，可以選擇性消費。用戶可以選擇不同的方案來購買電能、選擇用電。比如，用戶可以隨時了解，高峰時段電價高，可以選擇少用電;低谷時段電價便宜，就配合智能化電器的試試操作和遠程控制，選擇在低電價的時段用電。

智能設(shè)備，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)

就像上文提到的，智能家電、智能控制設(shè)備等智能終端，將在智能電網(wǎng)中占據(jù)很重要的地位。通過在手機上安裝的用電APP，就能遠程遙控電熱水器、空調(diào)、冰箱、電熱水壺等電器，可以輕松實現(xiàn)在電價便宜的時候用電。

不妨設(shè)想一下好了，當(dāng)冬天外出，回家之前通過APP提前打開空調(diào)，開門就能觸摸溫暖……想在早晨6點之前用半價電燒一壺水，但又不想那么早起床操作，可以借助APP定時功能，確保6點前自動完成燒水……通過APP，還能如同查詢手機流量一樣，隨時了解某個電器設(shè)備在某一段時間內(nèi)的耗電量，使用戶對于自己的用電賬本一目了然。

一幅全景式的智能電網(wǎng)家庭用戶示意圖

而智能電網(wǎng)中的配變電量采集箱，也不單單只是過去的單向采集功能了，它們會自帶WIFI和網(wǎng)絡(luò)功能，將用戶的用電信息、數(shù)據(jù)收集之后，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到供電公司的數(shù)據(jù)終端。供電公司將對這些數(shù)據(jù)進行歸類、對比分析，再根據(jù)用戶用電的實際情況，為其量身定制用電方案，并通過手機短信等形式發(fā)送告知。

舉個例子，用戶通過查詢高能耗電器的實時使用數(shù)據(jù)，便可以隨時了解自己家中的哪些電器存在浪費。譬如電視開著卻沒有看，家里沒人卻開著空調(diào)等等現(xiàn)象就可以避免。

從電廠到用戶的智能電網(wǎng)全景圖展示

測量升級，大數(shù)據(jù)時代

上文里提到的老式機械電表，既不精確也容易被盜電。在智能電網(wǎng)時代，它們不僅僅將被數(shù)字化電表所取代，而且采集的時間間隔將大幅縮小。譬如目前常見的智能電表可能要15分鐘才采集一次數(shù)據(jù)，而理想狀態(tài)下的智能電網(wǎng)，采集數(shù)據(jù)的間隔可能短至1秒鐘，甚至更短。 同樣的，在輸電網(wǎng)，采集各種開關(guān)信號量、遙測信息(電壓、電流、相位、相角、有功功率、無功功率乃至變壓器油溫等等)，也將做到實時更新，刷新的速率也將達到至少每秒一次。這樣精確的數(shù)據(jù)量，將大大提高電網(wǎng)的可靠性，也可以有效進行故障預(yù)判和快速調(diào)整。

電力系統(tǒng)的各種響應(yīng)時間一覽

而如此一來，所形成數(shù)據(jù)量也將是極為可觀的，是實實在在的洋量“大數(shù)據(jù)”。比如智能電表的采集量從15分鐘縮短到1秒，1萬臺智能電表采集的用電信息的數(shù)據(jù)就會從32.61GB提高到114.6TB。而這數(shù)據(jù)量對于一個大國高度發(fā)達的智能電網(wǎng)來說，只是滄海一粟罷了。

所以現(xiàn)在國內(nèi)現(xiàn)在新興的電網(wǎng)海量實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)，其核心數(shù)據(jù)庫大都采用了Hadoop的HDFS系統(tǒng)，通過使用分布式數(shù)據(jù)存儲和MapReduce運算模型，來實時存儲如此巨大的數(shù)據(jù)。這和淘寶網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫是相似的。除了Hadoop的No-SQL數(shù)據(jù)庫，普通的關(guān)系數(shù)據(jù)庫也是必不可少的，起到輔助作用。

北京的電網(wǎng)數(shù)據(jù)分布系統(tǒng)(局部)

自我預(yù)測、自我修復(fù)、自我調(diào)節(jié)

大數(shù)據(jù)當(dāng)然自有它的好處。通過大數(shù)據(jù)平臺搭配云計算技術(shù)，技術(shù)人員可實時觀察到全網(wǎng)范圍內(nèi)的電能流動狀態(tài)、電能負載熱區(qū)、設(shè)備故障高發(fā)區(qū)和客戶集中區(qū)等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)更加智能化的電網(wǎng)。具體的新概念和新技術(shù)包括以下這些：

1、電網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化
在智能電網(wǎng)中，通過分析包括調(diào)度、輸配電、發(fā)電和用戶信息等大數(shù)據(jù)(這些數(shù)據(jù)大都是實時并且高度信息化集成的)，通過軟件實現(xiàn)實時可視化運算分析，可以全面完整地展示電網(wǎng)運行狀態(tài)中每一個細節(jié)，為管理層提供輔助決策支持和依據(jù)。

2、電網(wǎng)負載趨勢預(yù)測
不僅如此，通過大數(shù)據(jù)分析電網(wǎng)負載的歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，展示全網(wǎng)實時負載狀態(tài)，可以預(yù)測電網(wǎng)負載變化趨勢。并通過綜合性的管理，提高設(shè)備的使用率，降低電能損耗，使得電網(wǎng)運行更加經(jīng)濟和高效。

3、設(shè)備故障趨勢預(yù)測
通過大數(shù)據(jù)分析電網(wǎng)中故障設(shè)備的故障類型、歷史狀態(tài)和運行參數(shù)之間的相關(guān)性，預(yù)測電網(wǎng)故障發(fā)生的規(guī)律，評估電網(wǎng)運行風(fēng)險，可以實現(xiàn)實時預(yù)警，讓技術(shù)人員提前做好設(shè)備維護和檢查工作。

4、電網(wǎng)實現(xiàn)自我修復(fù)
在智能電網(wǎng)中，將電網(wǎng)中的故障設(shè)備，以最快的速度從電網(wǎng)系統(tǒng)中隔離出來，并且在幾乎自動化的狀態(tài)下(很少或不用人為干預(yù))實現(xiàn)系統(tǒng)自我恢復(fù)到正常運行狀態(tài)，從而做到幾乎不中斷對用戶的供電服務(wù)。我們可以類比一下人體的免疫系統(tǒng)，這和智能電網(wǎng)的自我修復(fù)很類似。結(jié)合上兩條的預(yù)測，電網(wǎng)系統(tǒng)可以進行持續(xù)自我預(yù)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在或可能出現(xiàn)的故障時，立即采取措施加以控制或糾正。

5、二次設(shè)備獨立通信
在現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)中，二次設(shè)備的通信往往要通過總線和專用通信設(shè)備來實現(xiàn)。這種設(shè)備用內(nèi)部的話說叫做”總控單元“(國外一般稱為RTU)。而在智能電網(wǎng)中，監(jiān)控、保護等二次設(shè)備都將配有自適應(yīng)和自我交互信息的模塊，能夠自適應(yīng)地相互通信。這種的靈活性和自適應(yīng)能力，將極大地提高可靠性，就好比讓設(shè)備實現(xiàn)”自治“。如此一來，即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，其他設(shè)備仍然能夠穩(wěn)定工作。

文章來源：電子發(fā)燒友