智能电网技术复习题.docx

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智能电网技术复习题

智能电网技术复习题

第一期

1.智能电网具备哪些主要特征？

答：

（1）坚强。

在电网发生大扰动和故障时，仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积停电事故；在自然灾害、极端气候条件下或外力破坏下仍能保证电网的安全运行；具有确保电力信息安全的能力。

（2）自愈。

具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。

（3）兼容。

支持可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。

（4）经济。

支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，提高能源利用效率。

（5）集成。

实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精益化管理。

（6）优化。

优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。

2.为什么说智能电网是电网发展的必然趋势？

答：

电网日益成为工业化、信息化社会的发展基础和重要组成部分。

同时，电网也在不断吸纳工业化、信息化成果，使各种先进技术在电网中得到集成应用，极大提高了电网的系统功能。

（1）智能电网是电网技术发展的必然趋势。

近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。

传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。

调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。

通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。

随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。

（2）发展智能电网是社会经济发展的必然选择。

当前，电网必须提高其灵活适应性和兼容性，实现对清洁能源的开发、输送和消纳。

此外，面对日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网还应具备良好的安全稳定性，并形成自愈能力。

为降低运营成本，促进节能减排，电网运行必须更为经济高效，同时对用电设备进行合理控制，尽可能减少用电消耗。

分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，改变了传统的供电模式。

电网中的电力流、信息流逐步集成、双向流动，为建立友好的用户界面、满足日益多样化的用户需求创造了前提。

电力技术的发展，使电网逐渐呈现出诸多新特征，如自愈、兼容、集成、优化，而电力市场的变革，又对电网的自动化、信息化水平提出了更高要求，从而使智能电网成为电网发展的必然趋势。

3.什么是坚强智能电网？

坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

4.为什么必须以坚强为基础来发展智能电网？

坚强的内涵是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应。

坚强的网架结构是保障安全可靠电力供应的基础和前提；强大的电力输送能力，是与电力需求快速增长相适应的发展要求，是坚强的重要内容；安全可靠的电力供应是经济发展和社会稳定的前提和基础，是电网坚强内涵的具体体现。

以坚强为基础来发展智能电网，可以提高电网防御多重故障、防止外力破坏和防灾抗灾的能力，能够增强电网供电的安全可靠性；可以提高电网对新能源的接纳能力，推动分布式和大规模新能源的跨越式发展；可以提高电网更大范围的能源资源优化配置能力，充分发挥电网在能源综合运输体系中的重要作用。

否则，不仅电网安全得不到保证，智能电网的功能和作用也难以充分发挥。

所以，必须以坚强为基础发展智能电网。

5.在电网智能化规划中各环节智能化包括哪些内容？

（1）发电环节：

常规电源网厂协调关键技术（参数实测、常规机组快速调节技术以及常规电源调峰技术等）研究及应用，风电场、太阳能发电站的建模、系统仿真、功率预测和并网运行控制等先进技术的研发、关键设备的研制及推广应用，大容量储能设备的研发和应用等。

（2）输电环节：

柔性输电技术的应用、输电线路运行状态监测、输电线路智能化巡检、输电线路运行维护管理集约化等。

（3）变电环节：

智能变电站自动化关键技术与装备、设备在线监测一体化和自诊断、变电一次设备智能化的关键技术与设备研制及应用、智能变电站监测装置和自动化装置的检测检定、技术标准体系、运行环境监测、运行维护管理集约化等。

（4）配电环节：

配电自动化系统和配电网调控一体化智能技术支持系统建设；配电网生产指挥与运行维护管理的信息化系统建设；分布式发电/储能及微电网接入与统一协调控制技术的研究与推广。

（5）用电环节：

用电信息采集系统、智能小区/楼宇、智能用能服务系统、用户侧分布式发电及储能系统、电动汽车充放电设施、智能用电技术研究检测中心等智能双向互动服务平台和相关技术支持平台的建设和完善。

（6）调度环节：

调度技术支持系统的一体化建设，电力二次系统安全防护的加强。

（7）通信信息平台：

以光纤化、网络化、智能化为特征的大容量、高速通信网络的建设；骨干传输网的建设和完善；配电和用电环节通信网建设；加强同步网的统一规划和建设；电力光纤到户技术研发及应用；国家电网资源计划系统（SG-ERP）的建设；一体化企业级信息集成平台的扩展和完善；信息安全边界防护的加强。

6.关键设备研制重点关注哪些设备？

智能电网关键设备研制着重关注能够突出体现“信息化、自动化、互动化”特征的，可显著提升电网智能化水平的装备，按照发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息七个技术领域开展关键设备研制。

（1）发电领域：

在常规能源方面，主要是研制大型能源基地机组群接入电网的协调控制系统及设备，水电、火电、核电机组优化控制系统，机组和设备状态监测与故障诊断系统等；在清洁能源方面，主要是研制大规模可再生能源接入电网安全稳定控制系统、可再生能源发电站综合控制及可靠性评估系统、可再生能源功率预测系统、风光互补发电及接入系统等；在储能应用方面，研制大规模储能设备。

（2）输电领域：

开发出标准统一、先进适用的输电线路设备状态监测装置和系统；开发控制策略更先进，电压等级更高，控制容量更大的柔性交流输电装置；完成具备自主知识产权的柔性直流输电关键设备研制和试验。

（3）变电领域：

研制智能变电站过程层、间隔层、站控层设备以及建设运行技术支持等方面的关键设备。

（4）配电领域：

研制先进的配电开关设备、节能配电变压器、控制保护一体化终端等关键设备；完善和提升配电自动化系统并解决“信息孤岛”问题；研制分布式电源与微网标准化换流装置、电能质量监测和治理装置、保护计量及监测装置、大容量高可靠性快速切换固态开关。

（5）用电领域：

研制智能双向电能表、用电信息采集主站软件、智能充放电设备，实现电力用户用电信息采集系统、营销管理系统等相关信息集成。

研制智能小区、智能大用户服务、智能营业厅相关设备。

（6）调度领域：

重点研究应用可视化技术、在线并行计算等技术、同步相量测量技术、网厂协调技术、安全防护技术和新一代通信技术，开发建设具有自主知识产权的智能电网调度技术支持系统。

（7）通信信息领域：

研制骨干传输网、配电和用电通信网、通信支撑网、信息化基础设施、信息安全与运行维护、信息系统和高级应用等方面的关键设备。

7.智能发电主要涉及哪些技术领域？

智能发电主要涉及常规能源、清洁能源和大容量储能应用等技术领域。

（1）在常规能源方面，主要开展常规电源网厂协调关键技术（参数实测、常规机组快速调节技术以及常规电源调峰技术等）研究及应用；研制大型能源基地机组群接入电网的协调控制系统及设备，水电、火电、核电机组优化控制系统，机组和设备状态监测与故障诊断系统等。

（2）在清洁能源方面，主要开展风电场、光伏电站的建模、系统仿真、功率预测和并网运行控制等先进技术的研发及推广应用；研制大规模可再生能源接入电网安全稳定控制系统、可再生能源发电站综合控制及可靠性评估系统、可再生能源功率预测系统、风光储互补发电及接入系统等。

（3）在储能应用方面，需要研制大容量储能设备。

结合各种储能技术的特点，在抽水蓄能电站的智能调度运行控制系统、化学电池储能装置（如钠硫电池、液流电池、锂离子电池）等方面实现突破。

8.新能源发电有哪些类型？

与广泛使用的常规能源（如煤、石油、天然气、水能等）相比，新能源是指在新技术基础上开发利用的非常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核聚变能、天然气水合物能源等。

新能源发电是指把新能源转换为电能的过程。

风力发电和太阳能发电作为技术成熟、具有规模化开发和商业化应用的新能源发电方式，发展速度居于新能源前列，其主要特点有：

可再生、分布广、低污染；能量密度低、单机容量小；间歇性、周期性、随机性、波动性；大量采用电力电子技术；有分散和集中开发两种典型的接入电网方式。

9.电能的存储方式主要有哪几种？

电能的存储方式主要可分为机械储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等。

机械储能主要有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等；电磁储能包括超导磁储能和超级电容器储能等；电化学储能主要有铅酸蓄电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池储能；相变储能包括冰蓄冷储能、热电相变蓄热储能等。

10.大规模储能技术有哪些主要作用？

（1）平滑间歇性电源功率波动。

安装储能装置，能够提供快速的有功支撑，增强电网调频、调峰能力，大幅提高电网接纳可再生能源的能力，促进可再生能源的集约化开发和利用。

（2）减小负荷峰谷差，提高系统效率和设备利用率。

如果电力系统能够大规模地储存电能，即在晚间负荷低谷时段将电能储存起来，白天负荷高峰时段再将其释放出来，就能在一定程度上缓解负荷高峰期的缺电状况，提高系统效率和输配电设备的利用率，延缓新的发电机组和输电线路的建设，节约大量投资。

（3）增加备用容量，提高电网安全稳定性和供电质量。

要保证供电安全，就要求系统具有足够的备用容量。

在电力系统遇到大的扰动时，储能装置可以在瞬时吸收或释放能量，避免系统失稳，恢复正常运行。

而对于对电压暂降和短时中断等暂态电能质量问题特别敏感的用电负荷，则需要研究采用以超级电容器储能、超导磁储能、飞轮储能等为代表的功率型储能技术，快速补偿各种电能质量扰动，保证优质供电。

在系统因故障而停电时，储能装置又可以起到大型不间断电源（UPS）的作用，避免突然停电带来的损失。

11.智能输电主要涉及哪些技术领域？

智能输电主要涉及柔性交/直流输电技术、输变电设备状态监测与运行维护管理、输电线路智能化巡检、输电线路运行维护管理集约化等技术领域。

12.柔性交流输电技术可实现哪些功能？

柔性交流输电技术是在传统交流输电系统的基础上，将电力电子技术与现代控制技术结合，实现对交流输电系统参数的灵活快速控制。

基于柔性交流输电技术的装置具有响应速度快、无机械运行部件等优点，它可以实现如下功能：

（1）控制潮流：

串联型、混合型柔性交流输电系统（FACTS）装置对输电线路潮流具有良好的控制能力。

合理地配置FACTS装置，能够对电网运行进行优化控制，满足经济运行或紧急运行工况要求。

（2）增加电网安全稳定性：

利用FACTS装置对电网运行状态的快速调控能力，可以提高系统电压、功角稳定性，阻尼低频功率振荡、次同步振荡，限制短路电流，防止连锁性事故和大范围停电事故。

（3）提高电网输送容量：

稳定性是制约电网输电能力的主要因素。

FACTS装置通过克服系统稳定性限制，能够极大提高电网输电容量，挖掘设备输电潜力。

13.什么是智能变电站？

智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

14.智能变电站与常规变电站相比有哪些主要技术优势？

智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。

智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。

15.智能变电站的自动化系统体系是如何构成的？

智能变电站自动化系统可以划分为站控层、间隔层和过程层三层。

（1）站控层包含自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能。

（2）间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组的主智能电子设备（IED）等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。

（3）过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子设备。

16.智能配电主要涉及哪些技术领域？

（1）配电网规划。

主要研究基于不同供电可靠性需求的配电网优化规划方法；研究满足自愈性要求的配电网网络结构、开关设备优化配置原则，计及分布式电源接入、考虑多目标性和不确定性的配电网优化规划方法；研究满足在线规划、多约束条件优化的配电网规划计算机辅助决策支持系统等技术。

（2）配电设备智能化。

主要研究一次开关设备与二次终端集成技术，满足环保要求的绝缘技术，配电网状态监测与优化检修技术；研制环保智能化柱上断路器、少维护金属封闭开关装置、集成智能配电站、智能配电终端、智能配电网保护测控一体化装置、高效节能配电变压器、复合电能质量控制装置等设备。

（3）配电自动化。

主要研究通过配电自动化实现配电网的全面监测、灵活控制、优化运行以及运行维护管理集约化，从而大幅度提升电网整体可靠性和运行效率的技术；研究配电自动化与其他系统互联，扩展事故紧急处理等应用功能；研究智能配电网自愈、智能配电网调度、经济优化运行以及配电网负荷预测、状态估计等高级应用。

（4）分布式发电/储能与微电网的接入与协调控制。

主要研究含分布式电源的配电网规划、调度、运行、监视、保护、控制和电能质量治理技术，微电网监测控制、运行管理和建模仿真技术，虚拟电厂技术和基于虚拟电厂技术的分布式供电管理系统；研制微电网大功率并网和换流标准化装置，满足微电网要求的新型微机保护装置及电能质量治理装置等设备。

17.如何实现配电网的自愈功能？

配电网自愈是指配电系统能够及时检测出系统故障、对系统不安全状态进行预警，并进行相应的操作，使其不影响对用户的正常供电或将其影响降至最小。

配电网的自愈有两方面的含义：

①系统故障后，自动隔离故障并自动恢复供电；②系统出现不安全状态后，通过自动调节使系统恢复到正常状态。

实现配电网的自愈功能，需要研究解决以下关键技术：

①非健全信息条件下的快速故障定位、隔离与恢复供电优化策略；②分布式智能自愈控制技术；③严重故障情况下断电快速自愈恢复技术；④含分布式电源的继电保护与系统协调控制技术。

实现配电网自愈，一方面需要高效的智能设备，另一方面还需要有强大应用软件支撑的智能配电主站。

智能配电主站系统从全局角度，通过快速仿真等计算分析手段得到故障条件下的配电网优化运行方案，从而能够快速恢复故障区域供电，并通过潮流调整等方式有效提高馈线的负荷率，实现配电网优化运行

18.配电自动化五种实现方式的适用范围是什么？

（1）简易型方式。

适用于单辐射或单联络的配电一次网架或仅需故障指示功能的配电线路，对配电主站和通信通道没有明确的要求。

（2）实用型方式。

适用于通信通道具备基本条件，配电一次设备具备遥信和遥测（部分设备具备遥控）条件，但不具备实现集中型馈线自动化功能条件的地区，以配电SCADA监控为主要实现功能。

（3）标准型方式。

适用于配电一次网架和设备比较完善，配电网自动化和信息化基础较好，具备实施集中型馈线自动化相应条件的地区。

（4）集成型方式。

适用于配电一次网架和设备条件比较成熟，配电自动化系统初具规模，各种相关应用系统运行经验较为丰富的地区。

（5）智能型方式。

适用于已开展或拟开展分布式发电/储能与微电网建设，或配电网的安全控制和经济运行辅助决策有实际需求，且配电自动化系统和相关基础条件较为成熟完善的地区。

19.什么是微电网？

微电网是由一些微型电源等分布式发电系统、储能系统和负荷构成，可同时提供电能和热能的独立网络。

微电网既可以和公共电网并联运行，也可以单独运行。

微电网可以覆盖传统电力系统难以达到的偏远地区，并提高该地区的供电可靠性和电能质量。

微电网能实现内部电能和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调控制，可平滑接入主电网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。

20.电动汽车充电模式有哪几类？

（1）交流充电。

交流充电指通过交流充电桩为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能，由车载充电机实现交/直流变换，为车载电池充电。

（2）直流充电。

直流充电指通过非车载充电机将交流电变换为直流电能，为电动汽车车载动力电池充电。

非车载充电机功率较大，从几十千瓦到上百千瓦，通常情况下提供常规充电，也可提供快速充电，以较大电流为电动汽车提供短时快速充电服务。

目前由于电池技术性能的限制，快速充电对电池寿命损害严重，快速充电仅是常规充电的一种补充，因此又称应急充电。

（3）电池更换。

电池更换是直接用充满电的电池组更换车辆上能量已经耗尽的电池组来达到为电动汽车“充电”的目的。

该模式可使动力电池在较短的时间内得到更换，具有快捷、方便的优点，可以满足用户使用电动汽车像使用燃油汽车一样的续航里程和便捷性要求。

2008年北京奥运会、2010年上海世博会的电动公交车和浙江杭州的电动乘用车均采用这种模式。

21.现阶段电动汽车充电设施有哪几种类型？

电动汽车充电设施可以为电动汽车提供能量补给。

随着技术的不断发展，充电设施的类型会越来越丰富，目前美国已经开发出无线充电技术。

现阶段电动汽车充电设施可分为交流充电桩、充电站、换电站三类。

（1）交流充电桩。

交流充电桩一般系统简单，占地面积小，安装方便，可安装在电动汽车充电站、公共停车场、住宅小区停车场、大型商场停车场等室内或室外场所，操作使用简便，是重要的电动汽车充电设施。

（2）充电站。

通常配备多台直流充电机和交流充电桩。

根据使用场地的不同，充电站又可以分为平面充电站和立体充电站。

平面充电站一般建于土地资源相对宽裕的地点；立体充电站通常建在人口密集的居民区、商业区或立体停车库，占地面积小，空间利用率高。

（3）换电站。

换电站一般建在土地资源比较宽裕的地点，占地面积大，需要专用的库房来存放电池组，同时配备必要的电池更换设施。

换电站通常还配备直流充电机或交流充电桩，以便对更换下来的电池组集中充电。

22.电动汽车充电对电网将产生哪些影响？

随着电动汽车的推广普及，充电设施规模将不断扩大，其对电网将产生以下几个方面的影响：

（1）临时性快速充电对电网负荷的冲击。

由于未来电动汽车规模化应用后电池容量较大，单车快速充电功率将达到数百千瓦以上等级，将对当地配电网产生极大的功率冲击。

（2）对电能质量的影响。

由于电动汽车充电为变流操作，需要对电动汽车充电设备的谐波等技术指标进行严格控制。

（3）对电网规划的影响。

智能充电操作在配电网侧能显著平抑电网负荷、频率波动，降低电网峰谷差，提高电网负荷率，降低电网备用发电容量需求，显著改变电网运行方式，因此，需要在电网规划中考虑相关影响。

（4）对电网交易模式的影响。

随着分时电价的实施，电动汽车将采取不同的控制方式在不同时段从电网获取电能补给，因此电网与电动汽车交易模式将由简单变复杂，需要更加先进的电力市场来支撑。

23.同步相量测量技术在电网中是如何应用的？

同步相量测量基于高精度卫星同步时钟信号，同步采集广域电网的实时运行状态参数（电压、电流等相量，发电机功角等），并通过高速通信网络把测量的相量传送到主站，能够在广泛的地理范围内更精细地监测电力系统的运行状态，从而为研究分析大系统的动态特性和电网安全稳定运行与控制提供了新的有力手段。

目前，同步相量测量技术主要应用于动态监视与分析（包括电网运行动态监视、低频振荡在线监视分析、扰动识别及故障分析、扰动案例管理、辅助服务分析等）、动态安全性评估及实时预警（包括计及PMU量测的混合状态估计、暂态稳定分析、电压稳定分析、频率稳定分析等）、电力系统模型参数校核等。

未来，同步相量测量技术还将在广域自适应系统控制保护、低频振荡在线抑制控制、静态稳定监视控制、参数辨识、暂态稳定的预测及控制、自适应失步保护等方面发挥其更大作用。

24.超导电力技术有哪些典型应用？

超导电力技术是利用超导体的特殊物理性质与电力工程相结合而发展起来的一门新技术。

超导电力技术的典型应用包括：

（1）超导电机。

用超导线代替常规铜导线绕制电机的励磁绕组或电枢绕组。

超导线的电流密度可比常规铜导线高2个数量级，几乎无焦热损耗，因此超导电机的效率更高，且整机质量可减少一半或以上。

（2）超导电缆。

具有载流能力大、损耗低和体积小的优点，它采用高电流密度的超导材料作为电流导体，其传输容量比常规电缆高3～5倍。

（3）超导变压器。

与常规变压器结构相似，只是绕组采用超导材料制成。

超导变压器具有损耗低、体积小、效率高、极限单机容量大、长时间过载能力强等优点。

（4）超导故障电流限制器。

利用超导体在一定条件下从超导态（零电阻）到正常态（有电阻）的快速相变，能有效限制电力系统中的短路电流，并且它克服了常规熔断器只能使用一次的缺点，触发和复位都非常灵敏，限流时间可短至百微秒级。

（5）超导磁储能。

利用超导体制成线圈，由电网供电励磁产生的磁场进行储存能量，这是一种不需要经过能量转换而直接储存电能的方式。

25.大量分布式发电接入后会对配电网的运行产生什么影响？

（1）对电能质量的影响。

由于分布式发电多由用户控制，用户根据需要会频繁地启动和停运，这会使配电网的线路负荷潮流变化加大，使电压调整的难度更大，同时不同的分布式发电运行方式易发生电压闪变，产生不平衡电压，造成谐波污染等。

（2）对继电保护的影响。

将导致继电器的保护区缩小，造成保护误动，可能使重合闸动作不成功。

（3）对配电网可靠性的影响。

分布式发电的安装地点、容量和连接方式不当，或与继电保护的配合不好会造成供电可靠性降低；但分布式发电也可以增加配电网的输电裕度，缓解电压暂降，提高系统的可靠性。

（4）对配电系统实时监视、控制和调度方面的影响。

分布式发电的接入使信息采集、开关设备操作、能源调度等过程复杂化，需要依据分布式发电并网规程重新审定，并通过并网协议最终确定。

（5）孤岛运行问题。

配电网并网断路器断开后，分布式发电的继电器不能迅速作出反应，仍然向部分馈线供电，会造成系统或人员安全方面的损害。

同样当配电网重合闸时，孤岛运行的分布式发电会由于异步重合造成发电设备损坏。

因此分布式发电和配电网的运行控制策略需要重新调整。

（6）其他方面影响。

大量分布式发电接入会在短路电流超标、铁磁谐振、变压器接地、配电网效益等方面产生一些影响。