电能是人类使用最普遍、最直接的能源形式，电网为人类社会各种生产、生活活动提供动力。随着全球对节能减排需求的日益凸显以及人们对电能的依赖性不断提高，更加可靠、安全、经济、高效和环境友好的智能电网就应时而生。

　　一 智能电网的起源与发展

　　进入21世纪，特别是近几年来随着全球节能减排的需求日益增长，新能源新技术的应用得到大力推广，美国、欧洲、日本、中国等相继启动了名为“智能电网”的电网建设升级计划，在发电、输电、变电、配电、用电等环节应用大量的信息感知、数据交互、反馈控制等新技术，最终实现用电优化配置和节能减排。

　　１电力系统和电力网络概览
　　电力系统式有发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经过输电、变电和配电过程将电能供应到各用户。

　　而电力网络则定义为电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分，主要包括输电、变电和配电三个环节。它把分布在广阔地域内的发电厂和用电户连成一体，吧集中生产的电能送到分散用电的千家万户。具体就结构而言，电力网络主要由电力线路、变电所和换流站组成。按功能则可分为输电线路、区域电网、联路线和配电网路。

　　电力系统和电力网络的出现，使电能得到了广泛的应用，推动了社会生产各个领域的变革，开创了电力新时代。电能的应用不仅深刻地影响着社会生产的各个方面，也越来越广泛地渗透到日常生活的各个层面。电力系统的发展程度和技术水准已经成为各国经济发展水平的重要标志。

　　２智能电网简介

　　1）智能电网的驱动因素

　　随着经济的日益发展，对电力的需求日益增强，人们对电力的依赖程度越来越高。但是，自20世纪诞生以来，电网就没有发生太大的变化，以单向通信、辐射式拓扑网络为主。然而随着用电负荷的不断增长，电力网络的日渐复杂，美加大停电、欧洲大停电等电网安全事故频频出现，电网安全问题日渐突出，与用户的交互以及网络的智能化成为电力系统建设亟待解决的问题。特别是近年来，在全球气候不断恶化和国际金融危机的大背景下，世界各国均投入巨资发展各种新能源技术和节能技术，由于绿色能源来源分散且缺乏连续性，新技术的发展为电网建设提出了更高的要求，传统电网已难以支撑现代社会的发展。由此，“智能电网”的概念孕育而生，世界各国纷纷出台规划政策以推动“智能电网”的建设工作。

　　2）智能电网的定义与特征

　　智能电网作为新兴概念，行业对于其定义和标准尚未形成共识。可以认为智能电网是对电网未来发展方向的精辟总结，是以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备间的交互为手段，以实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目的的先进现代化电力系统。智能电网的核心内涵是实现电网的信息化、数字化、自动化和互动化。

　　智能电网是新技术在电网行业应用的产物，涉及通信、传感器、信息等技术，这些技术是智能电网建设的基础，也是智能电网能够实现新应用的保证。智能电网的数据获取、保护和控制都需要通信系统的支持，因此建立通信系统是迈向智能电网的第一步；通过传感器可以对整个电网系统进行测量并传输数据，获取实时数据，并提供各种信息交互；信息技术的发展是智能电网的直接推动力，通过信息技术能够实现高级应用，并在合适的时机催生出新的应用模式。

　　具体而言，智能电网主要具备以下几大主要特征，这些特征从功能上描述了电网的特性，而不是最终应用的具体技术，它们形成了智能电网完整的景象。

　　智能电网是自愈电网

　　“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”，是智能电网的最重要特征。自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题，发现已存在的或正在发展的问题，并立即采取措施加以控制或纠正。自愈电网确保了电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。

　　智能电网激励和促进用户交互

　　在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。从智能电网的角度来看，用户的需求完全是另一种可管理的资源，它将有助于平衡供求关系，确保系统地可靠性；从用户的角度来看，电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。

　　智能电网允许设备兼容

　　智能电网将安全、无缝地容许各种不同类型的发电和储能系统接入系统，简化联网的过程，类似于“即插即用”，这一特征对电网提出了严峻的挑战。改进的互联标准将使各种各样的发电和储能系统容易接入。从小到大各种不同容量的发电和储能在所有的电压等级上都可以互联，包括分布式电源，如光伏发电、风电、先进的电池系统、即插式混合动力汽车和燃料电池。商业用户安装自己的发电设备和电力储能设施将更容易和更加有利可图。在智能电网中，大型集中式发电厂包括环境友好型电源，如风电和大型太阳能电厂和先进的核电厂将继续发挥重要的作用。加强输电系统的建设使这些大型电厂仍然能够远距离输送电力。同时各种各样的分布式电源的接入，一方面减少对外来能源的依赖，另一方面提高供电可靠性和电能质量，特别是对应战争和恐怖袭击具有重要的意义。

　　智能电网抵御攻击能力强

　　智能电网将展示被攻击后快速恢复的能力，甚至是从那些决心坚定和装备精良的攻击者发起的攻击。智能电网的设计和运行都将阻止攻击，最大限度地降低其后果和快速恢复供电服务。智能电网也能同时承受对电力系统的几个部分的攻击和在一段时间内多重协调的攻击。

　　智能电网可提供高质量电能

　　电能质量指标包括电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等。由于用电设备的数字化，对电能质量越来越敏感，电能质量问题可以导致生产线的停产，对社会经济发展造成重大的损失，因此提供能满足21世纪用户需求的电能质量是智能电网的又一重要特征。但是电能质量问题不是电力公司一家的问题，因此需要制定新的电能质量标准，对电能质量进行分级，因为并非所有的商业企业用户和居民用户都需要相同的电能质量。电能质量的分级可以从“标准”到“优质，取决于消费者的需求，它将在一个合理的价格水平上平衡负载的敏感度与供电的电能质量。智能电网将以不同的价格水平提供不同等级的电能质量，敏感度与供电的电能质量。智能电网将以不同的价格水平提供不同等级的电能质量，以满足用户对不公电能质量水平的需求。

　　智能电网优化资产运行

　　智能电网优化调整其电网资产的管理和运行以实现用最低的成本提供所期望的功能。这并不意味着资产将被连续不断地用到其极限，而是有效地管理需要什么资产以及何时需要，每个资产将和所有其他资产进行很好的整合，以最大限度地发挥其功能，同时降低成本。智能电网将应用最新技术以优化其资产的应用。

　　智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，再最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行再最佳状态。系统的控制装置可以被调整道降低损耗和消除阻塞的状态。通过对系统控制装置的调整，选择最小成本的能源输送系统，提高运行的效率。最佳的容量、最佳的状态和最佳的运行将大大降低电网运行的费用。此外，先进的信息技术将提供大量的数据和资料，并将其集成到现有的企业范围的系统中，大大加强其能力，以优化运行和维修过程。这些信息将为设计人员提供更好的工具，创造出最佳的设计来，为规划人员提供所需的数据，从而提高其电网规划的能力和水平。这样，运行和维护费用以及电网建设投资将得到更为有效的管理。

　　3）智能电网中的二次设备

　　传统电力系统的一次设备主要包括变压器、开关、互感器等，二次设备则是指对一次设备进行监察、测量、控制和保护的辅助设备。而在智能电网中，一次设备和二次设备的界限不再分明，一次设备将升级为智能电力设备，二次设备则转变为智能控制单元。

　　具体而言智能电网中的二次设备主要包括智能电表、储能电池、电动汽车充电柜、变压器在线监测装置、智能调度系统、柔性输电系统、配电自动化管理系统以及数字化变电站系统。

　　３智能电网的发展和前景

　　1）国际智能电网的最新应用进展

　　美国的智能电网主要在配网层，特别强调的是用电智能化，智能电表系统地构建是重中之重。美国的智能电网计划叫做“Unified National Smart Grid”，译为“统一智能电网”。通过该计划将分散在美国国内各区域的电网结合形成全国性的网络体系，实现风能、太阳能灯可再生能源电力的远距离、大规模传输，实现美国跨州及全国范围内可再生能源电力的远距离、大规模传输，实现美国全国范围的电力需求管理。“统一智能电网”具有众多开放节点的拓扑结构，每个节点都是一个小型智能电网。该计划也考虑了加拿大、墨西哥等地电力整合的需求。

　　2008年，美国科罗拉多州博尔德市已经建设形成了全美第一个智能电网城市。与此同时，美国十多个州也正在推行智能电网法制计划。经济危机后，美国进一步加快了智能电网得建设速度，在2009年1月美国总统奥巴马发布的《经济复兴计划进度报告》中宣布，美国讲铺设或更新3000英里输电线路，并在未来三年内为美国家庭安装4000万个智能电表。2009年4月，奥巴马政府宣布了一项约40亿美元的用于开发新电力传输技术的计划。此后，政府有进一步宣布想美国企业提供24亿美元，用于制造混合动力车和车用电池。

　　欧洲则主要强调分布式能源的接入，包括新能源和储能系统地使用，电力电子技术的发展是关键。欧洲智能电网计划名为“Super Smart Grid”，译为“超级智能电网”。该计划利用瑞士等欧洲大陆国家的抽水储能电站储存太阳能和风能发电的电力，在更大范围内平衡风电和太阳能发电，从而提升系统稳定性并减少储能需求。“超级智能电网”将新建密集的高压直流线路与目前已有的各国交流电网进行融合，讲松散联系的欧洲电力市场构建成欧洲统一的电力市场，实现北非与欧洲电网的互联，提高电力系统地可靠性、减低电价。

　　目前，英国、法国、意大利等国家都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的局部电网在2001年已经率先实现了智能化。20096年初，欧盟圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋海上的风电、欧洲南部和非洲的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。

　　其他国家也纷纷启动智能电网相关研究和建设规划。日本政府计划在与电力公司协商后，于2010年开始进行大规模的构建智能电网试验；韩国计划再2011年前建立一个“智能电网”综合试点项目，届时能提高环保能源的能力；澳大利亚政府再最新的预算案中Ⅰ划拨1亿澳元用于智能电网建设。

　　2） 我国智能电网的发展

　　智能电网是最先进的通讯、IT、新能源、新材料、新设备等产业的集成，它将浓缩世界技术革命的精华于一身而直接为社会服务，开辟电力行业管理的新时代，推动电力基础设施的革命性升级。再电源侧，智能电网可以支持多样化的电源，方便各类电网并入，实现可靠消纳；在电网侧，电网运行将实现可视化、数字化、智能化，电网企业的综合业务水平能够得到大幅提升，并实现有效集成，形成智能网络；再用电侧，用户能够与电网进行双向通信，根据电网运行信息和用户需求实时调整，提供高效优质的服务。

　　由于国情和电网发展阶段不同，我国发展智能电网的思路和重点与欧美等发达国家有所不同。欧美国家发展智能电网重在配电、用电环节以及电网的技术改造上。我们提出的坚强智能电网，突出强调了坚强网架与智能化的有机统一。其中，坚强网架是基础，特高压电网是坚强网架的核心，智能化是提高电网安全性、可控性、适应性和互动性的关键。这一理念正日益得到权威机构和电力领域专家的认可。我国正逐步成为世界智能电网理论和实践的引领者。

　　中国的智能电网计划覆盖面则更为全面，是调度、发电、输电、变电、配电、用电六大环节的整体升级。目前中国数字化电网建设可算作是智能电网的雏形，涵盖了发电、跳读、输变电、配电和用户等多个环节，主要组成部分包括信息化平台、调度自动化系统、温度控制系统、柔性交流输电、变电站自动化系统、微机继电保护、配网自动化系统以及用电管理采集系统等。

　　国家电网公司在2009年进一步提出了建设坚强智能电网的规划，明确了在2020年全面建成智能电网的目标。依据规划具体可分为三个发展阶段。

　　第一阶段：2009-2010年为规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发、设备研制及各环节的试点工作，主要对特高压与智能变电站进行试点。

　　第二阶段：2011-2015年味全面建设阶段，讲加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。

　　第三阶段：2016-2020年味引领提升阶段，全面建设统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平，清洁能源装机比例极大提高，分布式电源实现即插即用。

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　　4 建设智能电网对我国电网发展的意义

　　智能电网是我国电网发展的必然趋势，它将谱写电网建设的新篇章。其重要意义体现在以下方面： 

　　（1）具备强大的资源优化配置能力。我国智能电网建成后，将形成结构坚强的受端电网和送端电网，电力承载能力显著加强，形成“强交、强直”的特高压输电网络，实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送，区域间电力交换能力明显提升。 
　　（2）具备更高的安全稳定运行水平。电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升，电网各级防线之间紧密协调，具备抵御突发性事件和严重故障的能力，能够有效避免大范围连锁故障的发生，显著提高供电可靠性，减少停电损失。 

　　（3）适应并促进清洁能源发展。电网将具备风电机组功率预测和动态建模、低电压穿越和有功无功控制以及常规机组快速调节等控制机制，结合大容量储能技术的推广应用，对清洁能源并网的运行控制能力将显著提升，使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式。 

　　（4）实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网调度技术支持系统，实现电网在线智能分析、预警和决策，以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的精益化控制。 

　　（5）满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网，满足电动汽车行业的发展需要，适应用户需求，实现电动汽车与电网的高效互动。 

　　（6）实现电网资产高效利用和全寿命周期管理。可实现电网设施全寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度和需求侧管理，电网资产利用小时数大幅提升，电网资产利用效率显著提高。 

　　（7）实现电力用户与电网之间的便捷互动。将形成智能用电互动平台，完善需求侧管理，为用户提供优质的电力服务。同时，电网可综合利用分布式电源、智能电能表、分时电价政策以及电动汽车充放电机制，有效平衡电网负荷，降低负荷峰谷差，减少电网及电源建设成本。 

　　（8）实现电网管理信息化和精益化。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系，实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产和调度应用集成等功能，全面实现电网管理的信息化和精益化。 

　　（9）发挥电网基础设施的增值服务潜力。在提供电力的同时，服务国家“三网融合”战略，为用户提供社区广告、网络电视、语音等集成服务，为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持，拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力，有力推动智能城市的发展。 

　　（10）促进电网相关产业的快速发展。电力工业属于资金密集型和技术密集型行业，具有投资大、产业链长等特点。建设智能电网，有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级，为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。

　　二 智能电网的主要技术

　　1 通信技术

　　建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要这样的通信系统的支持，因此建立这样的通信系统是迈向智能电网的第一步。同时通信系统要和电网一样深入到千家万户，这样就形成了两张紧密联系的网络—电网和通信网络，只有这样才能实现智能电网的目标和主要特征。下图显示了电网和通信网络的关系。高速、双向、实时、集成的通信系统使智能电网成为一个动态的、实时信息和电力交换互动的大型的基础设施。当这样的通信系统建成后，它可以提高电网的供电可靠性和资产的利用率，繁荣电力市场，抵御电网受到的攻击，从而提高电网价值。 

　　高速双向通信系统的建成，智能电网通过连续不断地自我监测和校正，应用先进的信息技术，实现其最重要的特征—自愈特征。它还可以监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流，避免事故的扩大。高速双向通信系统使得各种不同的智能电子设备（IEDs）、智能表计、控制中心、电力电子控制器、保护系统以及用户进行网络化的通信，提高对电网的驾驭能力和优质服务的水平。 

　　在这一技术领域主要有两个方面的技术需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信；其二是统一的技术标准，它能使所有的传感器、智能电子设备（IEDs）以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。这就需要电力公司、设备制造企业以及标准制定机构进行通力的合作，才能实现通信系统的互联互通。

　　2 量测技术

　　参数量测技术是智能电网基本的组成部件，先进的参数量测技术获得数据并将其转换成数据信息，以供智能电网的各个方面使用。它们评估电网设备的健康状况和电网的完整性，进行表计的读取、消除电费估计以及防止窃电、缓减电网阻塞以及与用户的沟通。 

　　未来的智能电网将取消所有的电磁表计及其读取系统，取而代之的是可以使电力公司与用户进行双向通信的智能固态表计。基于微处理器的智能表计将有更多的功能，除了可以计量每天不同时段电力的使用和电费外，还有储存电力公司下达的高峰电力价格信号及电费费率，并通知用户实施什么样的费率政策。更高级的功能有用户自行根据费率政策，编制时间表，自动控制用户内部电力使用的策略。 

　　对于电力公司来说，参数量测技术给电力系统运行人员和规划人员提供更多的数据支持，包括功率因数、电能质量、相位关系（WAMS）、设备健康状况和能力、表计的损坏、故障定位、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测等数据。新的软件系统将收集、储存、分析和处理这些数据，为电力公司的其他业务所用。 

　　未来的数字保护将嵌入计算机代理程序，极大地提高可靠性。计算机代理程序是一个自治和交互的自适应的软件模块。广域监测系统、保护和控制方案将集成数字保护、先进的通信技术以及计算机代理程序。在这样一个集成的分布式的保护系统中，保护元件能够自适应地相互通信，这样的灵活性和自适应能力将极大地提高可靠性，因为即使部分系统出现了故障，其他的带有计算机代理程序的保护元件仍然能够保护系统。

　　3 设备技术

　　智能电网要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电系统的性能。未来的智能电网中的设备将充分应用在材料、超导、储能、电力电子和微电子技术方面的最新研究成果，从而提高功率密度、供电可靠性和电能质量以及电力生产的效率。 

　　未来智能电网将主要应用三个方面的先进技术：电力电子技术、超导技术以及大容量储能技术。通过采用新技术和在电网和负荷特性之间寻求最佳的平衡点来提高电能质量。通过应用和改造各种各样的先进设备，如基于电力电子技术和新型导体技术的设备，来提高电网输送容量和可靠性。配电系统中要引进许多新的储能设备和电源，同时要利用新的网络结构，如微电网。 

　　经济的FACTS装置将利用比现有半导体器件更能控制的低成本的电力半导体器件，使得这些先进的设备可以广泛的推广应用。分布式发电将被广泛地应用，多台机组间通过通信系统连接起来形成一个可调度的虚拟电厂。超导技术将用于短路电流限制器、储能、低损耗的旋转设备以及低损耗电缆中。先进的计量和通信技术将使得需求响应的应用成为可能。 

　　新型的储能技术将被应用为分布式能源或大型的集中式电厂。大型发电厂和分布式电源都有其不同的特性，它们必须协调有机地结合，以优化成本，提高效率和可靠性，减少环境影响。

　　4 控制技术

　　先进的控制技术是指智能电网中分析、诊断和预测状态并确定和采取适当的措施以消除、减轻和防止供电中断和电能质量扰动的装置和算法。这些技术将提供对输电、配电和用户侧的控制方法并且可以管理整个电网的有功和无功。从某种程度上说，先进控制技术紧密依靠并服务于其他四个关键技术领域，如先进控制技术监测基本的元件（参数量测技术），提供及时和适当的响应（集成通信技术；先进设备技术）并且对任何事件进行快速的诊断（先进决策技术）。另外，先进控制技术支持市场报价技术以及提高资产的管理水平。 

　　未来先进控制技术的分析和诊断功能将引进预设的专家系统，在专家系统允许的范围内，采取自动的控制行动。这样所执行的行动将在秒一级水平上，这一自愈电网的特性将极大地提高电网的可靠性。当然先进控制技术需要一个集成的高速通信系统以及对应的通信标准，以处理大量的数据。先进控制技术将支持分布式智能代理软件、分析工具以及其它应用软件。

　　（1）收集数据和监测电网元件 

　　先进控制技术将使用智能传感器、智能电子设备以及其他分析工具测量的系统和用户参数以及电网元件的状态情况，对整个系统的状态进行评估，这些数据都是准实时数据，对掌握电网整体的运行状况具有重要的意义，同时还要利用向量测量单元以及全球卫星定位系统的时间信号，来实现电网早期的预警。 

　　（2）分析数据 

　　准实时数据以及强大的计算机处理能力为软件分析工具提供了快速扩展和进步的能力。状态估计和应急分析将在秒级而不是分钟级水平上完成分析，这给先进控制技术和系统运行人员足够的时间来响应紧急问题；专家系统将数据转化成信息用于快速决策；负荷预测将应用这些准实时数据以及改进的天气预报技术来准确预测负荷；概率风险分析将成为例行工作，确定电网在设备检修期间、系统压力较大期间以及不希望的供电中断时的风险的水平；电网建模和仿真使运行人员认识准确的电网可能的场景。 

　　（3）诊断和解决问题 

　　由高速计算机处理的准实时数据使得专家诊断来确定现有的、正在发展的和潜在的问题的解决方案，并提交给系统运行人员进行判断。 

　　（4）执行自动控制的行动 

　　智能电网通过实时通信系统和高级分析技术的结合使得执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能，它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。 

　　（5）为运行人员提供信息和选择 

　　先进控制技术不仅给控制装置提供动作信号，而且也为运行人员提供信息。控制系统收集的大量数据不仅对自身有用，而且对系统运行人员也有很大的应用价值，而且这些数据辅助运行人员进行决策。

　　三 智能电网和物联网

　　１　新能源发展与利用

　　20世纪70年代以来，鉴于矿物能源资源的有限性和全球环境压力的增加，世界上许多国家都认识到了新能源与可再生能源的重要性。各国在政治、经济和技术上纷纷采取行动，出台了一系列的政策和措施，以加快新能源与可再生能源技术产业化、商业化的步伐，使其成为现实社会的一个重要的能源供应成分。特别是近年来，随着人们对环境问题的关注，尤其是《联合国气候变化框架公约》的形成和最终生效，众多国家已把开发和利用新能源视为国家战略发展的重要一步。

　　中国国情决定了支撑经济高速发展必须依靠新能源，而新能源只有超常规发展才能满足要求。21世纪以来，中国经济快速增长，但同时也导致了能源消耗的大幅增长，中国新增原油需求约占全世界新增需求的一半。发展新能源产业已经成为国家共识，国务院多次召开新兴战略性产业发展座谈会，将新能源列为新兴战略产业政策的首位，为新能源产业发展带来了巨大的市场机遇。而在全球金融危机的大背景下，发展新能源更成为刺激经济，促进就业的有效手段。

　　目前各国的能源战略主要反映了两个明显的政策导向：一是鼓励开发利用替代石化能源的新能源；二是倡导节能降耗，致力于节能技术和节能产品的研发。

　　智能电网能够将具备智能判断与自适应能力的能源统一接入到网络之中，并对其进行分布式管理。这正是物联网概念在实际中的代表性应用。通过物联网技术，可以对电网和用户的信息进行实时监控和采集，并可将已嵌入智能模块的各供电、输电和用电设备连接为一体，从而实现各设备的物理实体入网，通过智能化、信息化、网络化的管理来实现能源替代以及对电能的最优配置和利用。在智能电网时代，家庭太阳板、风电设备、电动汽车等设备均可接入网络，利用网络信息共享和最优化计算，用户可以将其富裕的电能通过电力网络系统卖给电力系统中的其他用户。

　　为尽快开展物联网技术在电力系统应用的研发，目前中国国家电网信息通信有限公司从2009年9月起就开始全面部署物联网技术的研发，组建了专门从事物联网在电力系统应用的研发团队，探讨物联网在智能电网中的应用。基于先进的通信技术、传感技术和信息处理技术以实现电力网络的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

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　　２　输变电监测与监控

　　就输变电检修而言，长期以来我国电力系统对变压器执行定期检修制度，即根据计划的时间周期对设备进行监测和维护，存在检修过度和检修不足的弊端。检修过度会造成设备利用率下降，浪费人力、物力、财力；检修不足会导致不能及时发现故障隐患。状态检修，即根据设备的运行状态决定检修时间，可以克服定期检修方式下得局限性，能够及时发现潜伏性故障，减低事故率；通过提高检修的针对性，以提高设备使用率，减少停机时间和开停机次数，延长设备使用寿命。

　　为实现状态检修，要求实时地监测设备运行状态，在线监测技术是物联网在电网系统中的又一重要应用，它是状态检修的基础。目前随着在线监测技术不断发展和成熟，以及在线监测技术近年来在我国电力系统地成功应用，状态检修替代定期检修已被电力系统所接受和认同，成为变压器检修的必然趋势。国家电网公司已于2009年7月决定在2010年起全面推广实施状态检修。

　　３　配用电管理

　　配用电管理得最重要目标是节省电能的无效开销。在节省开销的一个重要环节就是使用电子表替代机械表。电能表作为电工仪器表中的一个子类产品，是用于电力系统发电、输电、变电、配电、用电各个环节电能计量的法定计量器具，可分为机械表和电子表两大类。国内的电子表是在20世纪80年代末、90年代初发展起来的，随着科学技术的进步、电网建设的不断加速和电力行业自动化、信息化管理日益迫切，电子式电能表产品的性能、功能都得到了大幅度的提高，国内电子式电能表的产能也在逐年扩大。

　　智能电表是应用计算机技术、通信技术等，形成一智能芯片为核心，具有自动计量计费或数据传输、过载断电、用电管理等功能的电能表的统称。现阶段智能电表包括单相电子表和三相电子表。按照功能和用途分为多功能表、复费率表、预付费表、载波表、网络表等，并可按照用户要求，进行功能组合，派生出如复费率预付费表、载波复费率表、载波预付费复费率表、载波预付费表、网络复费率表等。依据中国2020年前几部坚持坚强智能电网的发展规划，并随着电力市场和新能源的进一步发展，电表智能化程度将不断加深，推动电表业向前发展。

　　目前，我国还处于智能电表应用初始阶段。当前国内智能电表仅能单向作业，可满足远程自动抄表（AMR），属于智能电表中智能化程度最低的一级，主要替换传统机械表。而先进的智能电表不仅能够在控制结算中心对电表实施远程管理、控制收费，还能够显示电力信息、气象信息、股票信息等，是一个双向多用网络终端，以构成高级计量体系(AMI)。另外随着绿色能源逐渐走向分布式发展，智能电表还将满足大量的绿色能源净计量。此外，智能电表还可在任何地点对家庭和公共用电设备进行管理控制，提供多种增值服务，涉及的技术包括电能计量技术、载波通信技术、无线通信技术、工业控制技术和网络技术等，物联网的应用将逐步体现。

　　如图2所示，依托于物联网技术，在智能电网时代，用户可以实时查看家里的每台设备的用电状况甚至于整个电网系统地运行状况，自主设立电器设备的使用功率和时间，选择最优的能源使用方案，从而提高能源利用效率，节约电费。

　　４　实时的电力调度

　　实时电网调度自动化系统式一个总称，由于各个电网的具体情况不同，可以采用不同规格、不同档次、不同功能的电网调度自动化系统。其中最基本的一种功能被称为监视控制与数据采集系统（SCADA），而功能最完善的一种被称为能量管理系统（EMS）。也有的是在SCADA地基础上，增加了一些功能，如自动发电控制（AGC），经济调度（EDC）等。经历数次换代，目前实时调度自动化系统功能已经比较丰富，通常是一套支持ＥＭＳ、广域监测预警系统（WAMS）和公共信息平台等应用的电网调度集成系统。

　　智能调度是物联网技术的又一重要应用。具体而言，智能调度包括ＡＶＣ、ＷＡＭＳ、ＤＴＳ、电力市场交易运营系统、节能发电调度系统、电力系统应急处理、电网继电保护运行管理系统等众多子系统。物联网技术将使各子系统的连接成为可能，通过信息的共享和集成，建立综合的管理决策系统，基于网络化管理实现现有实时调度系统地全面升级。

　　依据规划，２０１０年国家电网将完成智能调度的“雏形”智能电网调度技术支持系统地研发，并在国家电网统一组织下，在网省调度中心进行系统推广应用。２０１５年网省调度中心将全面实现按框架建设系统，并逐渐在地区推广。

　５　电网安全

　　传感器网络作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，在电力系统中具有广阔的应用空间，在电网建设、电网安全生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量及用户交互等方面均发挥着巨大作用，可以全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度，为实现电力系统地智能化以及信息流、业务量、电力流提供重要支持。

　　任何大得工程或是项目保证电能的供给是极其重要的。利用轮流值班这种传统方式虽然较为可靠，但同时造成了极大的浪费。传感器网络作为物联网的基础在这时可以发挥重要的作用。在部署杆塔和一些防护线路来解决线路的一些故障问题的同时，可通过在线路上配置一些传感设备来检测线路的实时情况以保证电网的安全。另外，还可以通过一些设备的使用和部署，来提高传感效率，保证设备的安全和电到位。

　　在减低成本的同事，物联网技术还可以更高效的保护电网的安全，在电力系统中发挥着不可替代的作用。

　　四  智能电网的未来前景 

　　智能电网不是终点，而是一个过程。目前，智能电网技术是国内外有关电网发展趋势研究的热点，伴随着物联网技术的应用和发展，智能电网的建设也必将被带入新的高度。

　　１　更加深入的环境感知

　　随着物联网技术的推广，未来在电力系统领域，可通过在各供电、输电以及用电设备上嵌入包含其信息的可识别智能芯片或可以实现智能计算的信息化设备，并利用无线及有线技术，对各设备的物理实体进行联网，从而实现从输配电到用电上的全面在线监控，实时获取各电力设备的运行信息。
而传感技术的大规模应用，可实现对电网线路以及电网系统内外部环境的实时监测，从而快速设别环境变化对于电网运行的影响，及时对环境变化进行应变。

　　基于电力设备和电网系统地实时信息，利用网络整合，可进一步建立设备的自适应能力，实现整个电网系统地自愈功能，大幅提高电网的安全性和稳定性。

　　２　更加全面的信息互通

　　物联网技术可以将供电方、输配电管理方以及电力用户有效地联结在一起，并通过互联网技术，实现电网系统中各参与者间的信息交换与共享，使分布电网系统成为可能。

　　物联网技术还可以进一步将收集到的各类数据进行整合，打破传统物理世界和信息系统地技术限制，将数据变成有用的信息，并利用物联网体系的大型计算能力对能源的使用以及用电方案进行整体部署和设计优化，从而实现整个电网系统地电能最优化配置，提高电能利用效率，实现节能减排的目标。

　　３　更加智能的电网建设

　　基于物联网技术而建设的智能电网体系，可以实现从能源接入、输配电调度、安全监控、继电保护到用户计费计量的全过程智能化网络化控制。它可以综合利用各种智能设备来获取电网和用户的需要，智能化控制能源的存储和使用，并可以实现电网和用户之间、用户和用户之间的能源传递，优化电网的运行和管理，并通过用户终端设备的智能化反馈，帮助用户制定定制化的电能利用方案，提高能源利用效率，帮助用户降低电费，使人们可以更加精细和动态的管理电力系统地运行。智能电网作为从互联网走向物联网的重要平台，它的成功建设正为人类带来巨大的经济效应，大幅提高资源利用效率和生产力水平，改善人与自然的关系。