【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 美國(guó)期望降低能源對(duì)外國(guó)的依賴，節(jié)約能源投資，并再次占領(lǐng)全球技術(shù)與經(jīng)濟(jì)制高點(diǎn)。除美國(guó)外，丹麥、意大利、日本、英國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家都已明確提出智能電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃。 總體看，各國(guó)發(fā)展智能電網(wǎng)的動(dòng)因不同，實(shí)現(xiàn)路徑和具體實(shí)施側(cè)重點(diǎn)也不同。例如丹麥主要側(cè)重用儲(chǔ)能技術(shù)解決風(fēng)電的間歇性對(duì)電網(wǎng)的沖擊問題；意大利則希望大力推進(jìn)智能電表的更換，以有效削減高峰負(fù)荷，從而節(jié)省電力建設(shè)投資，等等。無(wú)論具體做法如何，多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家均把建設(shè)和發(fā)展智能電網(wǎng)，當(dāng)作本國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)和“低碳經(jīng)濟(jì)”的重要驅(qū)動(dòng)因素。 第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng) 第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng) 我國(guó)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃 （ 1） 09年 2月 2日，武建東發(fā)表的《全面推動(dòng)智能電網(wǎng)革命 拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型》一文中明確提出，我國(guó)電網(wǎng)亟須實(shí)施“智能電網(wǎng)”的革命性改造。09年 5月，國(guó)家電網(wǎng)公司宣布建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)，并構(gòu)想：我國(guó)智能電網(wǎng)要以堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以信息通信平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合。 2023年國(guó)家“ 863”計(jì)劃專門啟動(dòng)了 6大領(lǐng)域、智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的 21個(gè)重大專項(xiàng)研究計(jì)劃。 第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng) 我國(guó)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃 （ 2） 國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)時(shí)間表： 1） 0910年，規(guī)劃試點(diǎn)階段，重點(diǎn)制定堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，具體制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、 設(shè)備研制 及各環(huán)節(jié)試點(diǎn)。 2） 1115年，全面建設(shè)階段，加快建設(shè)華北、華東、華中特高壓同步電網(wǎng)，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。 3） 1620年，引領(lǐng)提升階段，全面建成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和 裝備 全面達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。 第一章 智能電網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng) 我國(guó)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃（ 3） 對(duì)有關(guān)國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)研究和建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，整理出相關(guān)案例 30多個(gè)，其中不少對(duì)揚(yáng)中建設(shè)發(fā)展智能電力電器產(chǎn)業(yè)有借鑒意義。例如上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程；北京中關(guān)村啟動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)；天津推進(jìn)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；南京智能電網(wǎng)與低碳經(jīng)濟(jì)示范園建設(shè)；陜西省電力公司智能電網(wǎng)建設(shè)；廣東東莞市物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)；無(wú)錫國(guó)家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范園區(qū)建設(shè)；華東電網(wǎng)推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)；華北智能電網(wǎng)建設(shè)；上海推進(jìn)智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，等等。 揚(yáng)中一些主要企業(yè)已在研發(fā)試制甚至生產(chǎn)適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)需求的新型智能電器設(shè)備。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 電網(wǎng)的智能化建設(shè)目標(biāo)，要求電網(wǎng)中的很多電器設(shè)備應(yīng)升級(jí)改造為智能化的電器設(shè)備。 在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模集成電路、電力電子、智能控制等技術(shù)進(jìn)步的強(qiáng)力滲透和支撐下，各種電器設(shè)備的性能在實(shí)現(xiàn)著自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)和進(jìn)步。 智能電器概念內(nèi)涵豐富，直接用于電網(wǎng)運(yùn)行中檢測(cè)、匹配、轉(zhuǎn)換、控制、通信、計(jì)量等的各種智能型電力電器，各種智能型家用電器、各種適用于各領(lǐng)域的智能型測(cè)量?jī)x器設(shè)備，等等，無(wú)疑都屬于智能電器范疇。 這里主要論及為適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)研發(fā)、利用的各種智能電力電器。 但從智能電器設(shè)備產(chǎn)業(yè)角度看，智能家用電器等具有非常大的開拓和發(fā)展空間。 智能電器設(shè)備的概念 智能電器設(shè)備的定義和發(fā)展目標(biāo) 智能電器設(shè)備是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線局域網(wǎng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)模擬仿真技術(shù)、診斷檢測(cè)技術(shù)、數(shù)控制造技術(shù)、新材料、新工藝和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理方法等有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的新一代智能化電器設(shè)備。 智能電力電器設(shè)備 技術(shù)進(jìn)步的目標(biāo)：滿足智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，在智能電網(wǎng)中扮演基礎(chǔ)性支撐作用和角色。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備概念的延拓 智能電器設(shè)備從傳統(tǒng)電器設(shè)備發(fā)展而來(lái)。 20世紀(jì) 90年代，因電網(wǎng)控制、運(yùn)行要自動(dòng)化，電氣操作人員希望采用遠(yuǎn)程控制方式了解并控制電網(wǎng)電氣狀態(tài)及參數(shù)，便于對(duì)眾多電器設(shè)備進(jìn)行集成管理；同時(shí)，要求實(shí)現(xiàn)終端控制及辦公自動(dòng)化等，于是出現(xiàn)了智能型可通信的電器，并很快投入了實(shí)際使用。例如出現(xiàn)了兼有監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和通信功能的智能化開關(guān)電器和裝置，能與中央控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行雙向通信，組成集監(jiān)控、保護(hù)和信息傳遞于一體的系統(tǒng)。適應(yīng)這些技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，智能電器設(shè)備的概念延拓為具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)自身故障、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、能與遠(yuǎn)方控制中心通信功能的電器設(shè)備。 隨著信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能電器設(shè)備的概念將被賦予新內(nèi)涵，進(jìn)入可通信、網(wǎng)絡(luò)化的新型智能電器時(shí)代。 智能電器設(shè)備的特征 智能電器設(shè)備的基本特征主要有以下五個(gè)方面： 1）保護(hù)功能非常齊全； 2）可實(shí)時(shí)測(cè)量電參數(shù)； 3）可記錄故障并實(shí)時(shí)顯示 —— 有些智能電器設(shè)備已可對(duì)故 障類型、故障性質(zhì)進(jìn)行記錄，有助于很快地找到故障 點(diǎn)，縮短停電時(shí)間； 4）內(nèi)部故障自診斷 —— 越來(lái)越多的智能電器設(shè)備，尤其是 高電壓、大功率的電力電器設(shè)備具有自診斷功能，可 指示自身工作狀態(tài)及運(yùn)行壽命，還可實(shí)施雙向通信， 并能接入網(wǎng)絡(luò)成為其一個(gè)功能節(jié)點(diǎn)。 5）多功能化 —— 具備更強(qiáng)大功能，是智能電器設(shè)備的進(jìn)步 趨勢(shì)。依靠微處理器的運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理能力，一 臺(tái)智能電器設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上幾臺(tái)的功能。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步 （ 1） 縱觀國(guó)內(nèi)外智能電器設(shè)備的發(fā)展、進(jìn)步歷程，其內(nèi)涵一直隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而不斷充實(shí)、豐富。 不同的電器設(shè)備，其智能化程度的實(shí)現(xiàn)、要求和體現(xiàn)度均不相同。智能電器設(shè)備發(fā)展至今，其“智能”的含義除自動(dòng)判斷、自動(dòng)關(guān)斷、自校驗(yàn)、自報(bào)警等外，近年來(lái)又增加了可通信和網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。發(fā)展更加完善的可通信和網(wǎng)絡(luò)化智能電器設(shè)備，已成為智能電器設(shè)備發(fā)展進(jìn)步的新方向。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步 （ 2） 近年來(lái)，我國(guó)已研發(fā)出了所謂第三代智能電器設(shè)備，已基本實(shí)現(xiàn)了智能化、可通信、網(wǎng)絡(luò)化功能，使國(guó)產(chǎn)智能電器設(shè)備的技術(shù)水平，基本上跟上了世界技術(shù)發(fā)展的潮流。 但受基礎(chǔ)設(shè)施、管理水平等多方面條件限制和制約，智能電器設(shè)備的可通信、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用在我國(guó)才起步，智能電器設(shè)備所具有的強(qiáng)大功能，在實(shí)際應(yīng)用中尚未全面發(fā)揮作用。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步 （ 3） 從適應(yīng)智能電網(wǎng)的建設(shè)要求出發(fā)可預(yù)見，智能電器設(shè)備技術(shù)具有如下發(fā)展進(jìn)步趨勢(shì)： 性能上應(yīng)包括高可靠性，應(yīng)關(guān)注全系統(tǒng)構(gòu)建及實(shí)現(xiàn)的一體化解決方案，要能做到全選擇性保護(hù)，應(yīng)具備高短路能力，要高壽命、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)保、對(duì)特殊環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，具有過電壓保護(hù)功能；結(jié)構(gòu)上應(yīng)采取模塊化設(shè)計(jì)，尺寸上要進(jìn)一步小型化（功耗降低），安裝上要滿足多樣化需求。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步 （ 4） 分立式智能電器設(shè)備一旦聯(lián)網(wǎng)，形成的網(wǎng)絡(luò)化智能電器的功能，將遠(yuǎn)大于其中各子部分獨(dú)立功能之和。根據(jù)具體任務(wù)需求，可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同電器功能單元的快速重組。因此，可在任意時(shí)刻、從任何地點(diǎn)獲取智能電器運(yùn)行、控制結(jié)果的數(shù)據(jù)信息，且可進(jìn)行異地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、測(cè)控、故障檢測(cè)、報(bào)警等。 將智能電器設(shè)備與微計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，可使各自的資源和潛力得以更充分發(fā)揮、更靈活調(diào)用和更合理配置。網(wǎng)絡(luò)化使智能電器設(shè)備可更好地利用計(jì)算機(jī)軟硬件資源，從而既可增加其功能，又能提高其技術(shù)性能。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步 （ 5） 新一代網(wǎng)絡(luò)、微計(jì)算機(jī)、網(wǎng)格技術(shù)甚至云計(jì)算技術(shù)等向智能電器設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域的注入，將使得經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)格及時(shí)獲取到智能水平更高的軟件資源，如此，利用更多網(wǎng)絡(luò)化電器設(shè)備協(xié)同完成一個(gè)更復(fù)雜、更龐大的智能化測(cè)量或控制任務(wù)便成為可能。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的發(fā)展與進(jìn)步 （ 6） （ 1）智能開關(guān)電器 （ 2）可通信電器和信息電器 （ 3）智能脫扣器 （ 4）智能多功能變壓器（“電子變壓器” ） （ 5）智能電測(cè)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 包括：電能表檢定設(shè)備；標(biāo)準(zhǔn)電能表；程控測(cè)試電源；集在線監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)分析等功能于一體，自帶通信接口的電能計(jì)量遠(yuǎn)程在線監(jiān)控儀器設(shè)備。 隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，一條龍式的智能電表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也將有較大應(yīng)用市場(chǎng)需求。 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù) （ 1） （ 1）檢測(cè)和傳感技術(shù)（ 1） 檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)的基礎(chǔ)。 電網(wǎng)中需要檢測(cè)、監(jiān)控的大量非電量，都是先轉(zhuǎn)化成電學(xué)量后再實(shí)現(xiàn)對(duì)其的定量測(cè)量的。 基于全光纖傳感技術(shù)研發(fā)、構(gòu)建智能傳感器和智能傳感系統(tǒng)，十分符合智能電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的需要，是保障智能電網(wǎng)輸電安全運(yùn)行所需的一種可更全面監(jiān)測(cè)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施故障及工作狀態(tài)信息的檢測(cè)和傳感新技術(shù)。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù) （ 2） （ 1）檢測(cè)和傳感技術(shù)（ 2） 應(yīng)該研究： (1)全光型、一體化、寬頻帶的電流、電壓傳感技術(shù)； (2)光纖型溫度、應(yīng)力、電場(chǎng)傳感器在高電壓電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)； (3)嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)在智能傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)；（ 4)嵌入式實(shí)時(shí)電能質(zhì)量檢測(cè)傳感與分析技術(shù)；（ 5） GPS對(duì)時(shí)在智能傳感系統(tǒng)中的應(yīng)用及其線路故障定位技術(shù)；（ 6）智能傳感系統(tǒng)用合并單元的研制；（ 7） IEC61850通信規(guī)約及其在智能傳感器系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)；（ 8）智能傳感器系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范、對(duì)未來(lái)智能電網(wǎng)的影響、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修改等。 這方面應(yīng)成為智能電器設(shè)備新產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)之一。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù) （ 3） （ 2）微處理器及其接口技術(shù) 1） 對(duì)微處理器的基本要求是要具有硬件通用化、應(yīng)用靈活化，以及有記憶、計(jì)算、查表等能力，且其指令系統(tǒng)應(yīng)適合實(shí)時(shí)控制、執(zhí)行速度快等 —— 實(shí)現(xiàn)智能電器設(shè)備技術(shù)特征的要素。微處理器已形成多系列、多品種局面，可供選用的有很多。 2） 接口技術(shù) —— 微處理器與外圍設(shè)備之間建立可靠、有效連接的技術(shù)，既有硬件也有軟件。接口電路多種多樣，常用的有微處理器通用接口，鍵盤、顯示器接口、打印機(jī)接口， A/D、 D/A接口，等等。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù) （ 4） （ 3）應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)技術(shù)（ 1） 微處理器與數(shù)字電路的本質(zhì)區(qū)別就在于它具有軟件系統(tǒng)。很多硬件電路能實(shí)現(xiàn)的功能，軟件也能做到，在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)可考慮改用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件是智能電器設(shè)備的靈魂。 在智能電器設(shè)備的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，不斷涌現(xiàn)出新的模型構(gòu)建和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。基于建立非確定模型估計(jì)測(cè)量結(jié)果的軟測(cè)量技術(shù)，可構(gòu)建出擁有更小測(cè)量不確定度的智能電器設(shè)備。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù) （ 5） （ 3）應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)技術(shù)（ 2） 基于強(qiáng)大的軟件構(gòu)建智能電器設(shè)備，強(qiáng)調(diào)基于通用計(jì)算機(jī)技術(shù)提升電器設(shè)備智能化水平，計(jì)算機(jī)和軟件在其中占據(jù)主導(dǎo)地位。通過軟件，將計(jì)算機(jī)與電器設(shè)備硬件有機(jī)融為一體，不僅可大大減小電器設(shè)備的體積和構(gòu)建成本，且能提高電器設(shè)備運(yùn)行的速度、可靠性和智能性。 第二章 智能電器與智能電網(wǎng) 智能電器設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù) （ 6） （ 3）應(yīng)用軟