編者語：傳統的供電方式是將大型集中的發電廠發出的電力通過穩定的輸電網，逐步配送到各級配電網絡中去。為了滿足社會不斷變化的需要，現在必須要用分散發電的方式對其進行補充。利用再生資源發電以及提高電力使用效率，要求我們對傳統的供電機制進行重新定義。

　　平均來講，當今的多數發電和配電系統在將有效電能輸送到終端用戶之前，其熱能就浪費60%之多，一種有效的途徑是通過縮短供電電廠和用戶之間的距離以減少熱能損失。這使提供家庭和工業供暖的小型熱電聯供機組需求大量增加（小型熱電聯供機組－microCHP），而利用小型熱電聯供機組可以使能源利用率提高到85%的水平。

　　當地所使用的發電再生能源如風力、太陽能以及微型熱電聯供機組帶來了新的挑戰。過去，電網供電電源只有從主干電網到用戶的單一流向，現在必須對雙向電源進行管理。這種新的電力要求與電網中由傳統發電廠輸送的電力進行實時的調配。過去，配電網運營商（DNOs）只需在輸送層面上進行管理，而現在將面臨這樣的挑戰：提供應對配電新型模式的網絡運營和服務。

　　動態的輸電網

　　為了適應配電網上功能的日益增加，傳統功能的被動配電網絡（即專為特殊高峰負荷而設計的，且一成不變的網絡）正在發展成為更加主動或動態連接的網絡。把許多小的發電機組聯合起來可以當作一個大型電廠，被稱為虛擬發電廠（VPP）。通過配電運營商（DNO）對當地網絡進行有功和無功載荷控制，就可以對“白色家電”（即冰箱或冰柜）的供電進行管理并能達到盡善盡美的水平。

　　能源儲存方案可以緩解電力供應的瓶頸問題，它是以動態網絡管理（ANM）和相關的智能自動化系統為基礎的，也可以看成是未來智能化輸電網的一部分。這樣的職能自動化系統也被用于輔助開發輸電網絡的商務和管理結構。自由化的市場進一步細化相關企業的商業領域，這就需要企業具有不同的，更加富有彈性的管理措施，區別于以往垂直的集中控制和管理結構。客戶要求在供應鏈的不同環節以實用的方式進行交易并予以記錄，同時要求為他們提供最具成本效應的配電服務。

未來輸電網示意圖。

　　利用最新的信息技術，優化的智能化輸電網絡可以大規模地拓展其功能，即可以接收任何種類的電力，能夠自我診斷，甚至可以智能利用冗余進行自我修復。

　　許多政府正在采取措施加快這方面的研發工作并部署相關的項目，以實現網絡動態管理的遠景規劃，這樣的例子包括由電力研究所主導的智能化輸電網啟動計劃和歐盟贊助的智能化輸電網歐洲技術平臺項目。在這一新的技術性很強的領域里，ABB公司居于領先地位，并且一直積極參與歐洲智能化輸電網的建設和發展。

　　技術性挑戰

　　引進新型智能化輸電網的概念打開了前所未知的挑戰之門。例如，當某個區域的電力超過了當地的需要，電流可以轉向并用于補充附近區域的需要，上述情況也許僅限于低壓狀態下出現，但也有可能在中壓狀態下發生。一旦線纜傳輸容量達到或超過極限，網絡堵塞的情況就有可能發上。當配電中心遠離主要用戶時，問題會更加嚴重。面對這些挑戰，自動化系統必須具有實時的動態的調配整個輸電網的功能。這就需要增加輔助的測量功能、狀態建模系統，柔性控制系統以及保護裝置。

　　另外，自動化系統應有足夠的智能適應不同的發電狀況，因為不同的狀況可能因天氣和一天的時間段的變化而變化（如風力或太陽能發電）。與當今典型的配電網絡中的相對穩定的單向供電相比，新型電力的配送和流向將會不斷地變化。只有更廣泛地使用迅捷可靠的信息與通訊技術系統才能實現所有這些功能。

　　開發智能化輸電網絡的各種功能需要大量的、各種各樣的數據。數據來自不同的發電中心，系統（即數據采集與監視控制系統SCADA）以及能源市場交易平臺。這些歷史的和現實的數據，都是根據功能的特性和通訊的要求使用不同的取樣率而采集的。在新的ITC系統中，新增的傳感裝置與準確的狀態估計需要達到平衡，必須能夠降低成本。

　　面臨的下一個挑戰是如何將新的信息與通訊技術以及電力公司已有設備整合統一。許多配電網運營商還在使用至少10年以上的電力設備和信息與通訊技術設施，已不能適應動態網絡管理（ANM）所需的大量的數據處理。使用不同的數據通訊標準和帶寬不足的通訊渠道已成為在不久的將來實現智能輸電網絡的障礙。

　　除了對智能化電網進行技術技能的管理之外，動態電網管理（ANM）還應有助于輸電網運營商完成各種各樣的行政管理工作。在智能化電網運營中，發電單位和配電設施供應商雖然是不同的法人，但都需要將其業務中的財務處理程序自動化。

a單向電流，b在11kV饋線中部分變向流動，c通過33kV/11kV變壓器變向流動。

　　未來之路

　　建設下一代的動態電力輸送網需要新技術的綜合利用，已有技術使用方法的創新、已有固定設施設備的合理利用以及電力公司運營程序的變更，由于涉及范圍繁雜，相關企業眾多，只有通過各方的通力合作才能取得醒目研究發展的進步。ABB公司正在積極參與如下團隊合作項目。

　　自動區域動態網絡管理系統

　　自動區域動態網絡管理系統（AuRA-NMS）是英國工程與自然科學研究委員會（EPSRC）贊助的合作研究與發展項目，研究新型輸配電網絡在英國的應用。除了ABB公司，研究團隊還包括兩家輸電網運營商（蘇格蘭電力公司和EDF能源公司）以及倫敦皇家學院在內的7所英國大學。

　　自動區域動態管理系統（AuRA-NMS）的目標就是利用新的配電架構與現有的控制系統及設施進行合成以實現動態網絡管理的優勢。這將包括利用新型電池儲備技術洞悉商機的價值，增強高架線和地下電纜的容量和控制各種類型分散式發電的電網絡穩定性。這套系統還致力于將復雜的約束管理自動化。

　　ABB的新的電站自動化系列COM600是用于上述項目的電網管理系統控制器。這套系列是蘇格蘭電力公司和EDF能源公司研發的現役變電站自動化和網絡管理系統的補充。通過對IEC61850標準的支持，COM600系列可以增強系統的互操作和延伸功能，并為配電網運營商現有的饋電自動化設備所使用的傳統協議提供一定的支持。

　　另外，在EDF能源變電站，ABB公司正在啟用一種新的能源儲備系統。在這個變電站風力發電機組與弱中壓電網連接。新的動態電力補償裝置SVC光電儲存器是ABB公司的SVC光電靜態補償（Light STATCOM）與創記錄的6kV直流電電池系統革命性結合的產物。上述電池系統由高效環保的蓄電池組成。

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　　微型電網

　　這項由歐盟支持的項目目的旨在認定其發展前景，應對微型電網在歐洲迅速增長所帶來的挑戰。微型輸電網被非嚴格地界定為自治自足的分散式發電設施與低壓網路中運行的居民區和工業區使用的負荷相互連接，不必持久性地與更大、更強的輸電電網連接。另外，在大型輸電網中建立孤島式的專用微型輸電網可以減少串聯故障的發生，同時保證線路中的臨界荷載。

基于分散化控制的動態管理系統。

　　動態配電綜合技術

　　能把不同需求和分散式發電資源完全集成起來的動態配電網的研發（ADDRESS）是另一個志向遠大的項目，涉及眾多電力公司、多重電力系統、白色家電供應商、電信公司及為數眾多的大學。他們的目標就是研發一種商務和技術體系，在配置不同的電力資源中發揮動態網絡所有長處。

　　動態網絡管理

　　目前的網絡管理模式是以集中式的SCADA的系統為基礎的，SCADA系統從配電網絡的遙控監測點位定期采集在線測量數據。傳統的SCADA系統的通訊設備一直被設計為大約每分鐘采集數據一次或兩次并在必要時發出控制指令。目前所應用的網絡管理系統不需要更高的數據采集單。但是，當必須要管理更加復雜的分散式發電網絡時，現在的較低數據采集率是遠遠不夠的。

　　解決這一問題，可以通過改進通訊設備以便取得更快的數據采集率，或者把在線測量數據儲存在當地的一個變電站中，然后在各個變電站之間交換相關的數據，從而實現完全的實時應用。變電站的數據儲存數量小于SCADA系統的數據庫，因為每一個變電站只負責網絡中屬于自己的部分。因此，可以根據使用要求，以更高的頻率來儲存數據，即每秒或每毫秒一次。因為絕大多數數據可以在當地儲存，所以從變電站到網絡控制中心的通訊需求得到緩解。

　　這一前景廣闊的方法需要分散式的算法，但是它們必須無縫地集成到現已簡化了的SCADA中央控制功能中去，以保證當地運行的最佳化。當地化的控制器有足夠的能力使它們之間相互合作，因此可以確保全球范圍運行的可靠性。

　　的確，某些新要求的功能與能源管理系統（EMS）中的有些類似，即負荷分析要與發電預測相吻合。但是，現在必須要把這些功能應用于地區（即當地）一級水平上，更為重要的是，動態網絡已經不再是被動地對配電網中的故障做出反應，而是能夠預告（基于檢測到的趨勢信息）將有可能發生的事件，并根據數據預先采取行動。這種預測不僅適用于發電，還適用于負荷。

　　動態網絡另一個重要特性是能夠根據電網的實時運行狀態合理調整智能電子設備（IEDs），如保護繼電器的設定值。傳統的繼電器只能支持少量的設定值對電流的狀態進行自我調節，而分散式發電綜合技術需要增加大量的設定值，用于提高電網實時運行的效率和可靠性，這就導致了需要一種更加完備的，動態的設定功能，這種功能是以在線數據和所有相關繼電器能密切地協同作業為基礎的。

　　安裝在許多中壓變電站的智能控制器擁有網關功能，即可以將數據從過程通訊協議轉化為網絡控制中心通訊協議，反之亦然。另外，這些控制器擁有足夠的處理分散性的智能。

　　邁出的第一步

　　實現智能化輸電網絡需要高度集成的多方面的探索，只有通過所有相關單位的通力合作才能完成。配電網的智能自動化系統以及實現動態網絡管理雖然只是合作中的一小部分，但卻意義重大。對此，ABB公司對這項工作的各個方面都做出了重要的貢獻，包括提供強化區域電力供應商的新設備以及研究發展構成智能配電系統基礎的通訊與控制技術。