智能电网的主要特征篇1

关键词：智能电网；电力技术；电力系统

中图分类号：U665.12文献标识码：A文章编号：

当今社会，可用能源面临短缺，可持续发展成为社会发展的主流，对电力技术有更高更好的要求：电力洁净、电力高效、零排量。这样的情况下，智能电网作为一种新的电力技术，能够使用当今市场发展的需求，极具市场前景。智能电网更为可靠、安全、高效、经济，正逐步成为现代电网的主流。本文就通过对智能电网概念、特征、先进技术和智能化所在这些方面的基本阐述，来探讨智能电网在电力技术及电力系统规划中的作用。

1.智能电网的概念

2005年，坎贝尔发明了一种技术，利用的是（Swarm)群体行为原理使大楼里

的电器互相协调，减少大楼在用电高峰期的用电量。智能电网由此出现。坎贝尔还发明了一种无线控制器，使大楼的各个电器相连并实现有效控制，自此揭开了智能电网时代的序幕。智能电网又名“未来电网”，是指将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和自动控制技术与能源电力技术等这些先进的技术和电网基础设施集成的一种新型现代化电网。

2.智能电网的特征

智能电网具有自愈、互动、兼容、经济、协调、高效、集成、绿色、优质的特征。其具体表现如下：自愈是指现代化的电网在电力供应方面能不断发现自身的故障或问题，做到及时纠正和控制，快速解决，减少停电时间，降低经济损失，最终保证供电质量。互动是指为了达到双方相互适应，在现代化的电网中，智能电网可以实现“双向交流、双向通信”，各电力用户可以明确看到电费的价格，用户根据实际情况选择符合自身实际情况的供电方案及价格。兼容是指现代化电网允许即插即用的和电能储存设备及可再生能源等任何电源相连接，具有很强的兼容性。高效是指智能电网采用了很多先进技术和监控技术，降低成本、增加效益、实现高效。绿色是智能电网的突出特征，指智能电网通过利用绿色能源、洁净能源、再生能源来降低环境污染，缓解巨大的能源消耗问题。除此之外，在电网的建设初期就彻底将安全性考虑进去。现代化的电网更适应计算机、数据库和自动化生产的要求，且智能电网支持地方性革新和持续的全国易。

3.智能电网的先进技术

3.1高速双向通信技术

智能电网通过采用高速双向通信技术坚持不断地自我监测和校正，用先进的信息技术实现自愈。这种高速双向通信技术设计不同的电子设备，如智能表针、控制中心、电力电子控制器及用户间网络化的通信等，利用这些智能电子设备实现网络化通信，同时还可以坚持监测各种干扰，避免扩大事故，提高对电网的驾驭能力以及服务水平。

3.2发电和储能技术

发电环节是可以减少排量的，所以智能电网使用风电水电等多种新型能源来进行分布式发电和储能，对改善环境有很大的帮助，尤其是温室效应问题。分布式发电技术有风力发电技术、地热发电技术、生物质发电技术等。分布式储能有电磁储能和超导储能等。由于可以缓解能源供给不平衡，提高供电安全，所以被广泛应用。

3.3智能固态表针

取消传统的电磁表计，智能电网采用智能固态表针，智能表针有很多功能，不仅能够使电力公司与用户进行双向通信，而且除计量每天多时段的电力使用情况和电费价格外，还能储存高峰电力价格信号。还能让用户自行根据费率政策编制时刻表，自动控制内部电力使用情况。

3.4智能调度技术

智能调度技术是智能电网中最关键最重要的技术，可以全面进行资源优质化配置，高效调度，科学决策管理，预防大面积的连锁故障，真正实现调度的智能化。

3.5FACTS装置应用

智能电网通过采用新技术，如电子电力技术、大容量储能技术、超导技术，与负荷特性寻求平衡点来提高电能质量。通过改造和应用各种先进设备来提高电网输送容量。另外要利用新的网络结构在配电系统中引进新的电源及储能设备。

3.6输配电技术

高温超导输电技术和特高压输电技术都属于输配电技术。高温超导输电技术利用高温超导体材料的特性，和常规技术比有污染小、损耗小的特点。特高压输电技术可以实现大功率、远距离输电，大大提升输电能力，实现远距离电力系统的相互连接。

4.智能化

智能电网正是由于应用了以上所提到的先进技术，才使其充分表现出智能化。可控制、可实时分析和决策、自愈、制动优化调整等等，其中实时分析和决策就是指通过分析信息及数据进行智能化决策。

5.智能化电网在电力技术及电力规划中的作用

5.1智能化电网在电力规划中的意义

由于我国有线线路规划不到位、不细致、不全面，有的新建线路在较短时间内出现超负荷。导致电网建设工程质量无法保证，留下了很大的安全隐患。除此之外，我国电网与电源不协调发展的矛盾在当今社会资源锐减的情况下愈演愈烈，同时，我国互联网电力输送能力严重不足，资源供给不平衡，大电网的优越性得不到发挥。再次就是电网难以满足大容量、远距离输电的需要，所以电网规划在电力系统中很重要。

5.2智能化电网的优点

智能电网能够实现双向通信，数据整合的智能互动；遇到电力供应高峰之时，及时调度，平衡电力供应缺口；能够将新型可替代能源接入，实现分布式能源管理；还可以提高供电效率、供电质量得到改善，供电效率提高；智能电表作为互联网路由器推动电力部门，进行通信、宽带业务或传播电视信号。

5.3智能化电网的作用

智能电网利用新型的、洁净的、可再生的资源间歇性发电，符合当今社会的可持续发展，与当今时代倡导的低碳生活相辅，用最低的成本创作最大的功能。在未来社会的发展中，有望实现智能电网与电信、电视等的统一，具有很大的发展前景。

6.总结

智能电网的发展是全球工业和信息业的新产业革命、技术革命和管理革命，是电网发展的新前景。以此为基础建设中国特色的智能电网，制定高起点的电网现代化发展战略，是发展前景也是目前的奋斗目标。

参考文献

[1]刘骥,黄围方,徐石明.智能电网状态监测的发展[J].电力建设.2009,30(7):1-3.

智能电网的主要特征篇2

关键词：高电压设备；在线监测；智能电网；状态检修

高电压设备在线监测技术主要是利用传感器对关键设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后通过对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。同时随着近几年新技术的发展带动了在线监测技术的进步，为高电压设备的智能发展提供了机遇。结合今后中国智能电网建设的发展规划，根据高电压设备状态检测的需要，分析了在线监测技术在智能电网建设中的应用，探讨了区域电网智能电网建设中高电压设备智能化发展的具体建议。

1智能电网的特征及研究进展

根据目前收集到的资料和初步研究，智能电网可以理解为是将信息技术、通信技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、减少对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少输电网的电能损耗等多个优点。因此智能电网也是现有输配电网的智能化升级。智能电网应该具备以下特征。

（1）坚强。能够监测电网的实时运行状态，预测电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患，提高电网运行的可靠性。

（2）交互。用户积极参与电网的运行，根据实时电价调整用电模式；支持用户使用分布式电源，变电站可以实时监控用户的用电情况。

（3）环保。支持分布式电源并网运行，做到“即插即用”；支持风力发电和太阳能等大规模可再生能源发电的应用，提高电能利用率。

2在线监测技术在智能电网中的研究与应用

中国自开始研究智能电网以来，十分重视在线监测技术在未来智能电网中的应用。先后与国内主要高压设备制造商、设备在线监控技术供应商和高等院校进行了交流，在多年从事高压设备检测和诊断技术的基础上，对在线监测技术在智能电网中的作用进行了更加清晰的分析和定位。认为在线监测技术可以实现智能电网中高压设备状态的可视化和自动化，为智能电网提供了最基础的功能支撑。

对于在线监测技术在智能电网中的应用，需要考虑到所应用的技术应具有通过传感器自动采集设备状态信息的能力，同时应具有上传采集信息到数据网络以及从数据网络自动复制其他状态信息的能力，包括家族缺陷信息、现场试验信息等，便于开展设备状态的综合分析和诊断。在不影响测量和可靠性的前提下，宜采用外置型传感器，确需内置的，仅内置最必要部分。不论内置或外置，传感器的接入应不影响高压设备的安全运行。

变压器、断路器、GIS、电力电缆、高压套管等高压设备，或故障率相对较高，或故障影响较大，因此在智能电网建设中具备了在线监测的需求。另一方面，对于这些设备，可用的在线监测技术已有一定的研究基础和应用经验，具备开展高压设备智能化应用的基本条件。因此可以针对不同设备的故障模式与特点，可以逐步开展在线监测技术的现场应用，具体实施原则是在线监测技术应具有检测价值、技术相对成熟并有一定应用经验。对于油浸式电力变压器，目前可推荐的监测状态参量如表1所示。对于SF6断路器以及GIS设备而言，可监测的状态量如表2所示，其中备注为GIS的仅适用于GIS设备。

传感器将设备的状态信息转化为可测量信息，是设备状态的感知元件。以前高压设备制造商很少关注设备的状态检测功能，大多数检测功能是设备投运之后由监测技术提供商加装的。由于一部分传感器需要改装高压设备，这不仅或多或少地影响了设备的安全，传感器也往往不能置于最佳位置。对于外置传感器，虽然不需改装主设备，但影响设备的美观甚至外绝缘。还有部分传感器，一旦设备制造完毕，就无法植入，如变压器绕组光纤测温等。综合这些情况，首先应从高压设备的设计开始就考虑在线监测技术的需求，对需要内置的传感器在设计时就应充分考虑，制造时就安装好，且有规范的信号接口，出厂试验时应带着传感器进行。对于外置传感器，应留有专门的安装位置，或者也由高压设备制造商集成。这样处理之后，不仅设备的整体性和美观方面得到改进，也会提升自检测的质量，保障高压设备的安全。

3在线监测技术在智能电网中的具体实施

为了在区域电网中，比如在某电网中积极推进智能电网建设，利用在线监测技术对高压设备的运行状况进行实时监控，进而实现电网设备可观测、可控制和自动化，可分3个阶段开展实施该电网的智能电网状态监测建设。第一阶段为规划试点阶段，大约1～2年时间，主要开展高压设备在线监测关键技术研究，实现对设备状态和可靠性水平的在线智能监测和评估，开展智能变电站在线监测系统试点。针对高压设备全面采集能够反映系统主设备运行的电脉冲、气体生成物、局部过热等各种特征量，进行相关参量数字信息的采集，进而根据电网需求进行相关的状态预判，保证设备安全和供电的可靠性。

第二阶段为全面推广阶段，大约5年时间，在第一阶段基础上，全面推广智能变电站在线状态监测系统建设。变电站内分散的监控系统基本融为一体，进行动态数据处理，深化基于状态的全寿命周期管理，建立精益化的评估体系，基本完成变电站全方位、多层次监控的智能化变电站系统。基本实现的主要监测特征量有：主变压器与高压电抗器（油中溶解气体分析、局部放电、铁心接地电流、高压套管的介损、油中微水含量等）、断路器（SF6压力、温升、机械特性、过热）、GIS（SF6压力、温度、微水含量、局部放电、机械振动、机械特性）、避雷器（泄漏电流、动作次数）等。高压设备状态监测基本实现一体化设计、集成在线监测功能。

第三阶段为引领提升阶段，大约也为5年时间。在前一阶段智能化建设的经验积累和技术完善基础上，继续提升智能化水平。枢纽及中心变电站全面建成或更新改造成为智能变电站。变电站内各监控系统全面融为一体，全面实现高压设备的智能在线监测，形成变电站全方位、多层次监控的智能化变电站状态监测系统。根据在线监测数据，对设备的可靠性做出判断，对设备的剩余寿命做出预测，应用专家分析系统实现输变电设备的智能状态检修。在智能设备广泛实用的基础上，对设备的检修模式进一步优化，电网可靠性水平和检修效率大幅度提高。

4结论

介绍了智能电网的基本特征及研究进展，结合今后中国智能电网建设的发展规划，根据高电压设备状态检测的需要，提出了高电压设备智能状态检测的分阶段实施的具体建议，为今后规模化的智能电网建设提供可借鉴的参考。

参考文献

［1］康重庆，陈启鑫，夏清．低碳电力技术的研究展望［J］．电网技术，2009，33（2）：1－7．

智能电网的主要特征篇3

关键词：机电一体化；智能控制；应用；研究

Abstract:Thisarticlefromtheintelligentsystemandelectromechanicalintegrationpointofview,focusonthetwofusionapplications,applicationofintelligentcontrolofmechanicalandelectricalintegrationsystem.

Keywords:mechatronics;intelligentcontrol;application;research

中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

智能控制技术是在传统控制技术的基础上，利用先进的计算机技术与网络通讯技术发展起来的一项技术，是二十一世纪机电一体化技术发展的最新方向。智能控制技术的优劣在很大程度上影响着机电一体化系统的正常运行。通过模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络等四项技术的应用，我国机电一体化技术非常顺利地实现了智能化的控制，从而促进了我国机电一体化系统的健康长远发展。

一、关于机电一体化的概述

（一）机电一体化的含义。

所谓机电一体化，又称机械电子学，是指将电工电子技术、信息技术、接口技术、机械技术、微电子技术、传感器技术、信号变换技术等多支技术进行有机地结合，并综合应用到实际生产生活中去的一项综合性的技术。

（二）机电一体化的基本内容与组成要素及原则。

机电一体化的基本内容包括以下几个方面：一是机械技术，二是计算机与信息技术，三是系统技术，四是自动控制技术，五是传感检测技术，六是伺服传动技术。机电一体化的组成要素包括：一是结构组成要素；二是运动组成要素；三是感知组成要素；四是职能组成要素。机电一体化的四大原则包括：一是结构耦合；二是运动传递；三是信息控制；四是能量转换。

二、关于智能控制

（一）智能控制的含义。

所谓智能控制，就是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术，是用计算机模拟人类智能的一个重要领域，主要面向比传统控制更为复杂、多样的控制任务和控制目的，为当今社会的发展带来了更为广泛的适应空间，解决了传统控制无法实现的复杂系统的控制。传统的控制只是智能控制中的一个组成部分，是智能控制最底层的阶段。智能控制是由多个学科相互交叉所形成的学科，它的理论基础包括信息论、自动控制论、运筹学及人工智能等内容。

（二）智能控制的特征。

智能控制具有以下特征：一是智能控制的核心在高层控制，即组织级；二是智能控制器具有非线性特性；三是智能控制具有变结构特点；四是智能控制器具有总体自寻优特性；五是智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；六是智能控制是一门边缘交叉学科；七是智能控制是一个新兴的研究领域。

（三）智能控制的类型。

一是集成或者混合（复合）控制；二是分级递阶控制系统；三是专家控制系统（ExpertSystem)；四是人工神经网络控制系统；五是学习控制系统；六是进化计算与遗传算法；七是组合智能控制方法等。

（四）智能控制发展的趋势。

智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应，其在机电一体化方面的广泛应用是当前智能控制的一大发展趋势。遗传算法、专家系统及神经网络是应用在机电一体化系统中的最常见的四种技术，它们之间存在着相互依存、相辅相成的关系。近年来，智能控制技术在国内外已有了较大的发展，己进入工程化，实用化的阶段。但作为一门新兴的理论技术，它还处在一个发展时期。然而，随着人工智能技术，计算机技术的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时期。

三、智能控制在机电一体化系统中的应用

从20世纪90年代后期，机电一体化技术向智能控制发展，开辟了机电一体化技术发展的新篇章。机电一体化的未来发展必将是以智能化作为主要方向，智能控制的优劣直接决定机电一体化系统的整体水平。

（一）智能控制在机械制造过程中的应用。

机械制造是机电一体化系统中的重要组成部分，当前最先进的机械制造技术就是将智能控制技术与计算机辅助技术有机结合，向智能机械制造技术的方向发展。其最终目标是利用先进的计算机技术取代一部分脑力劳动，从而模拟人类制造机械的活动。同时，智能控制技术利用神经网络系统计算的方法对机械制造的现状进行动态地模拟，通过传感器融合技术将采集的信息进行预处理，从而修改控制模式中的参数数据。智能控制在机械制造中的应用领域包括：机械故障智能诊断、机械制造系统的智能监控与检测、智能传感器及智能学习等。

（二）智能控制在数控领域中的应用。

随着科学技术的发展，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，不仅需要完成很多的智能功能，还需要扩展、模拟、延伸等新的智能功能，从而使得数控技术可以实现智能编程、智能监控、建立智能数据库等目标，运用智能控制技术可以实现这些目标。比如说，利用专家系统可以数控领域中难以确定算法与结构不明确的一些问题进行综合处理，再运用推理规则将数控现场的一些数控故障信息进行推理，从而获得维修数控机械的一些指导性建议。

（三）智能控制在机器人领域中的应用。

机器人所具有非线性、强耦合、时变性的特征主要体现在动力系统中，在控制参数的系统中机器人具有多任务及多边变性的特征，这些特征适合智能控制技术的应用。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：一是机器人手臂姿态及动作的智能控制；二是机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；三是机器人在行走路径与行走轨迹跟踪方面的智能控制；四是通过专家控制系统对机器人的运动环境进行定位、监测、建模及规划控制等方面的探究。

（四）智能控制在建筑工程中的应用。

智能控制在建筑工程中的应用主要表现在以下几个方面：一是智能控制在建筑物照明系统中的应用，它主要通过通信与计算机控制的联网，对每一个时段的照明系统进行控制，主要表现在对照明时间、照明系统的节能、照明逻辑方面的智能控制；二是对建筑物内的空调进行智能控制，通过比例积分调节器闭环的方式对空调在夏季与冬季使用时的模式进行设置，可以智能地调节空调的风阀，在确保建筑内空气质量的同时，减少能量的浪费。

四、结语

随着微电子技术及超大规模的集成电路的发展，我国的机电一体化技术越来越成熟，在工业与农业的发展中发挥着至关重要的作用。但在实际的生活中，很多机电一体化应用中的农业与工业对象具有多层次、不确定性、非线性等特征，给机电一体化的发展带来了很大的难题。智能控制系统的出现及应用，为机电一体化的长远发展创造了良好的外部环境。因此，智能控制在机电一体化方面的应用越来越受到人们的重视。

参考文献：

[1]董勇,谢士敏.机电一体化系统中智能控制的应用体会[J].数字技术与应用，2011(10).

智能电网的主要特征篇4

[关键词]智能电网；技术；特征

中图分类号：TM76；TM73文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）23-0010-01

引言

首先，原来的预测技术和数据处理技术不能为用户在适当的时间提供期望的电力，但输配电、发电、信息化、数字化等技术的进步为解决这一问题提供了相应的支持；其次，环境问题的提出和能源的地缘依赖性限制了经济增长规模，当今电网需要应对日益严峻的资源和环境压力，实现大范围的资源优化配置，提高全天候供电运行能力，满足能源结构调整的需要，适应电力体制改革。现代电力系统网络面临的主要挑战如下所示。

a）全球暖化、能源压力和生态文明意识的提升。

b）能源供应商和客户之间的隐私问题。

c）网络攻击的安全威胁。

d）国家采用替电能源的目标。

e）间歇供应时保持稳定的电力更加复杂。

f）减少高峰用电需求过程中浪费的能量，从而确保足够的储备。

为解决这些挑战，北美和欧洲已经形成了相应的研究群体，开展“智能电网”的研究和实践，我国也已开始相关研究。智能电网（SmartGrid）也叫知识型电网（Intelligrid）或者现代电网（ModernGrid），是有机融合了信息、通信、控制等多种前沿技术的输配电系统；其发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网。

一、智能电网的概念与特征

智能电网又称为“电网2.0"，也就是应用现代科学技术实现电网的智能化。智能电网是通过使用先进的生产设备、传感和测量技术、控制方法、控制系统、决策系统、智能技术等一切可以结合的先进科学技术，对高速、集成的双向网络进行优化、更新，提高电网的安全性、经济性、高效性、节能性，实现安全使用、保护环境等目标。其主要特征简单概括为：满足用户对电能数量和质量的需求，自我管理与自我恢复，优质电能质量，保证接入安全，双向电力服务，兼容与开放，经济高效。

二、我国目前智能电网发展状况

直到2006-2007年，智能电网的概念才从国外引进到中国，在国内大范围传播。在2007年。华东电网公司进行了智能电网在中国的可行性研究，之后又对智能电网进行了试点工程，启动了统一信息平台和高级调度中心等工程。2008年，华北电网公司把部分精力放在如何有效建设智能调度体系，进行研究和建设有关智能电网的主体一电网信息构架。2009年，国家电网首次提出“坚强的电网”计划，并于2010年4月公示《绿色发展白皮书》，计划在2022年在全国范围基本完成坚强智能电网的建设，建设绿色能源的配置平台。这个计划要求在大规模电力输送过程中，输送清洁能源，提升电力系统的建设情况，提高能源利用效率，扩大电力的利用范围，减少空气污染，建设资源节约型、环境友好型社会。

我国在863计划中首次在国家层面提出对智能电网开展相关研究，计划在“十二五，，期问投资10.5亿元对智能电网进行专项研究。这项研究包括二十几个课题，研究内容主要是风电接入原有电网、太阳能发电技术、输变电设备、电力利用新技术等，每一个课题都将会落实一个试点项目，进行试验，如果成功将会在适当调整后进行全国范围的推广。

三、商业管理

智能电网的发展并不需要更换现有的电力网络，这一过程从技术和经济方面考虑是不现实的。相反，发展智能电网可以加强现存网络的服务和功能，同时尽可能地利用原来的物理基础设施。智能电网的几个功能如下所示。

a）需要具有自愈能力。

b）具有高可靠性。

c）资产优化管理。

d）经济高效。

e）与用户友好互动。

f）兼容大量分布式电源的接入。

智能电网技术从根本上改变了电力市场运行模式，出现一些新的市场成员，如能源零售商和贸易商、分布式发电运营商等。

四、关键的技术问题

智能电网的技术组成有多种，其包括分布式发电、量测技术等。这里主要讨论通信和控制技术，提出多层通信结构模式。

4.1通信结构与技术

智能电网的实现需要高速、双向、实时、集成的通信系统作为基础，因为智能电网中的数据获取与传输、保护和控制都是一个双向实时的过程。这一技术领域主要关注三个问题：首先，是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网各个元件之间能够进行网络化的通信；其次，统一的技术标准，它主要是保证传感器、智能电子设备以及应用系统之间实现无缝通信，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；最后，通信过程中会遇到乱序和时延问题，在建立模型和实际过程中要根据具体情况来分析。下面根据已有的经验，提出一个多层通信结构。

智能电网一般在大范围内布设，因此其通信设施必须覆盖整个区域，下面（图1）给出其通信设施的一个多层结构。

智能电网的发电、输电、配电，使用过程中都存在数据流。多种技术将用来设计通信结构，以便为控制中心提供足够的信息量。通信网络的多层拓扑结构的主要问题是子网络间的互操作性。智能设备所产生的数据量在未来将出现爆炸式增长，这会给智能电网的通信设施相当大的负荷。大量的实时和已有数据出现在智能电网中，并且一天内不同时段数据量变化很大，因此通信交通要适应数据的快速变化能力。高峰时段，数据通信需要更高的数据传输速率和更可靠的服务。由于数据传输延迟、带宽、可靠性和安全性等区别，不同类别的数据具有不同的服务优先级。

4.2控制技术

智能电网控制技术体系融合了先进控制与设备制造技术、信息与通信技术、标准与试验评估技术等众多技术（图2），其中信息与通信技术是实现智能电网控制功能的“中枢神经”，电力电子与储能技术则扮演智能电网控制的“执行机构”，而标准与试验评估则构成智能电网控制得以顺利实施的制度与管理层面的“保障”。

五、结论

电网智能化是全球电网未来发展的必由之路，其中尚未解决的问题还有很多，如多智能体技术如何在智能网中得以应用，分布式估计和预测问题等，下一步的研究重点为智能电网中的通信和控制问题以及分布式优化问题。我国应大力发展分布式储能技术和分布式智能电网，打造具有中国特色的坚强智能电网。

参考文献

[1]刘东尧.智能电网技术[A].云南电网公司、云南省电机工程学会.2010年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C].云南电网公司、云南省电机工程学会：2010：8.

[2]王砚泽.智能电网技术的发展简史[D].山西大学，2012.

智能电网的主要特征篇5

关键词：物联网智能家居远程监控子系统软件设计

中图分类号：TQl74.758.11文献标识码：A文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00

随着信息时代的到来，现代化科学技术得到了迅猛发展，智能家居逐渐走入居民的日常生活中。现阶段人们置业时不再单纯地追求房屋的位置与面积，对家居的智能化也提出了要求，这也就使得国内外企业都逐渐加快了智能家居的产业化进程。基于这一现状，对基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计进行分析具有一定的现实意义。

1物联网与智能家居概述

1.1物联网概述

所谓物联网，主要指的是通过具备一定智能感知能力、分析处理能力、计算能力以及执行能力的智能芯片，将物质世界的实际物体改造成为智能化对象，通过相应的通信协议对数据进行接收、传输、分析以及处理，从而搭建起物与物、人与物进行连接的网络[1]。物联网技术由感知层、网络层、应用层以及公共支撑技术组成，具备整体感知特征、智能处理特征以及可靠传递特征三大特征。

1.2智能家居概述

智能家居系统主要通过在家居住宅环境中应用嵌入式技术、计算机技术、通信技术等现代化技术，对家居生活中的各种子系统进行改造，从而构建舒适、环保、高效的家居环境[2]。物联网技术由感知层、网络层、应用层以及公共支撑技术组成，具备整体感知特征、智能处理特征以及可靠传递特征三大特征。

2基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计分析

2.1系统需求

现阶段的智能家居系统通常对光源、互联网、家用电器进行分散性控制与管理，导致家居设备不能通过互联网进行统一控制。因此基于物联网的智能家居远程监控子系统软件应当利用具有多电器接口的集中装置进行控制，统一对家具设备进行联网，从而通过智能终端实现家居设备的自动化控制。同时安全预警系统在智能家居系统中极为重要，主要通过门磁、红外线探测等室外感应器对异常状况进行预警，若业主没有及时对预警信号进行处理，预警系统会根据功能的不同连续发出预警信号。

2.2设计思想

基于物联网的智能家居远程监控子系统软件应当构建多样化的远程监控系统，利用手持遥控监控、互联网监控、4G远程监控等方式满足业主的多元化需求。同时应当谨慎选择传感与执行设备的分布，合理架构网路线路，保证智能信息处理系统软件功能的实现。智能家居系统作为智能小区系统的重要组成部分，它在运行过程中除了对家居环境进行改造，还应当加强与智能小区系统的结合，在智能小区系统中实现资源有效整合，进而完善家庭安防等远程监控功能，提高系统资源利用率。

2.3软件设计

2.3.1家庭安防子系统软件的设计

家庭安防子系统软件包括防盗报警远程监控、火灾报警远程监控、燃气泄漏远程监控以及紧急情况求助等功能模块，可以有效地保证业主的生命财产安全。家庭安防子系统软件主要通过在家居环境中的门窗、客厅、厨房等重要区域安置传感器，实现对家居环境不同区域的实时性动态监控。家庭安防子系统中主要使用ZigBee传感网络子软件，软件采用分层软件结构，由HAL层提供各种硬件模块的驱动，对定时器Timer、通用输入/输出GPIO以及通用异步收发传输器UART进行驱动，并通过OSAL提供各项管理服务。ZigBee传感网络子软件通过物联网技术与业主的通信设备进行连接，方便业主随时随地通过通信设备对家居环境中的安全状况进行了解与掌握。当家居环境中出现了异常状况时，家庭安防子系统可以利用ZigBee传感网络子软件进行分析，并根据报警原因系统触发报警程序发出报警信号，并会及时将信息传送至智能小区系统，智能小区系统会根据报警信号联系警察或保安对警情进行处理[4]。报警模块的电路设计主要通过PNP三极管8050的导通与截止对蜂鸣器的报警信号进行控制。

2.3.2远程抄表子系统的设计

传统的人工抄表方法不仅会造成人力物力的浪费，而且会在一定程度上打扰业主的正常生活，智能家居系统中的远程抄表子系统替代了传统的人工入户抄表，提高了业主的居住满意度。远程抄表子系统利用电子通信技术以及传感器技术，将电表、水表以及燃气表通过互联网与小区物业管理中心进行连接，方便智能小区系统对测量表的计量数值进行统计、分析与管理。当小区物业管理中心发出抄表指令时，数据集中器就会将数据通过网络网关发送至智能家居系统，业主在家就可以轻松进行缴费与结算。

2.3.3收费管理子系统的设计

收费管理子系统是由远程抄表子系统衍生出的智能家居系统，这一系统通过远程抄表子系统中的数据对费用进行自动计算，并对缴费时限进行设置[5]。业主在收到缴费通知后，可以利用互联网对详细费用进行查询与缴纳。同时收费管理子系统还可以与家庭安防子系统进行协同工作，当业主未能按时缴纳费用时会及时报警进行提示，从而提高费用缴纳的便捷性。

2.3.4智能家电子系统的设计

智能家电子系统是智能家居系统中的核心组成部分，是影响业主舒适度与满意度的重要因素。随着现代化互联网技术以及通信技术的发展与成熟，物联网技术也获得了较大程度的发展，并在冰箱、空调、热水器等家用电器中得到了应用。智能家电子系统就是对智能电器进行统一管理的技术系统，这一系统可以根据业主差异性的家居环境以及实际需求对家电进行合理化改造。智能家电子系统中的家电具备网络化功能，智能型家用电器可以通过互联网技术进行连接，实现家电信息的交流与共享，同时智能家电利用嵌入式互联网监控软件还可以对家居环境的变化进行监控，并及时对工作方式进行调节，从而提高业主的舒适度[6]。同时智能家电子系统还具备节能性特点，智能家用电器可以根据家居环境变化及时调整工作时间，在不需要使用时及时进行休眠，从而对能源进行节约。

智能家居系统对冰箱、空调、热水器等智能家用电器的控制主要利用嵌入式互联网监控软件实现。现阶段绝大多数智能家居系统使用嵌入式互联网监控软件主要由嵌入式WEB服务器与嵌入式视频服务器，mjpg-streamer组成。智能家电子系统中较为常用的是Boa服务器，即嵌入式WEB服务器，主要通过在官方网站下载源代码压缩包进行移植，并设置文件Makefile完成对CGI的功能支持与设置。对于嵌入式视频服务器来说，其最为典型的用途是将电视模拟视频信号转换为数字视频数据，并在虚拟机中进行存储，MIPEG与MPEG可以传送高质量的图片以及视频，但是却需要较大的带宽进行支持，智能家居系统虚拟机需要输入正确的数据实现客户端系统的智能交互。

3结语

随着自动化技术以及信息技术的发展，我国居民的日常生活得到了巨大的改变，人们对于生活质量的要求也日益提高。基于物联网的智能家居远程监控子系统是信息时代下智能小区建设的研究内容，体现了家居生活与现代化科学技术的结合。基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计应当从人性化设计出发，加强家居环境与业主的沟通与交流，从而构建现代化的家居环境。

参考文献

[1]姜宇航.基于物联网的智能家居控制系统设计[D].吉林大学，2014.

[2]李宁宁.基于物联网的智能家居系统的研究[D].河南师范大学，2013.

[3]文翔.基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计[D].西安电子科技大学，2014.

[4]杨海川.基于物联网的智能家居安防系统设计与实现[D].上海交通大学，2013.

[5]羡慧竹.基于物联网的智能网关系统研究与实现[D].北京工业大学，2014.

[6]刘真富.基于物联网的无线智能家居监控系统[D].哈尔滨工业大学，2013.

智能电网的主要特征篇6

关键词：智能电网;评价指标;主成分分析

引言：为了应对日益严峻的环境问题、保障能源安全、促进经济发展，近年来在全球范围内能源革命已悄然发生。这场能源消费变革以技术创新为依托，以电力消费变革为突破口，旨在优化能源结构、提高能源的利用效率、促进节能降耗，实现能源利用的环保可持续利用模式最终实现经济的可持续发展。

智能电网作为电力消费变革的关键点和着力点，为未来电网的发展指明了发展的方向。但是同时也应意识到，智能电网的建设是一个庞大而且艰巨的系统工程，涉及智能电网基础技术、智能发电、智能输电、智能配电及智能用电技术在内的各项复杂技术的实践，要实现电网的智能化难度可想而知。鉴于智能电网规划、发展、建设的重要性、长期性与复杂性，评价智能电网各阶段的建设水平，辨别出不同区域电网智能化建设的差异情况，为智能电网长期规划提供有益参考就显得尤为重要。

目前，智能电网建设及智能技术创新等相关领域的研究已经吸引了国内外研究学者的研究兴趣。研究成果也越来越丰富，较多的集中在，逐步探索出各类智能电网评估指标体系的构建方法[1-2]，对新能源和低碳等特定领域的智能化评价方法也进行深入研究，建立智能电网促进经济的低碳可持续发展的效益模型，并在国内外智能电网评价体系对比分析的前提下，提出了适合我国国情的智能电网综合评价体系的构建思路及原则。

相较于智能电网评价指标体系的研究进展，对智能电网建设层面进行综合评价的研究相对缺乏，具体表现在缺乏有效的综合评估方法实现与现有的评价指标体系进行完美契合，导致对智能电网发展总体水平的评估出现困难，现有的状况仅仅是大量评价指标数据的简单罗列和堆砌，对智能电网发展总体水平的评估的帮助甚微。虽然动态综合评价法嫡权法和生产函数法等评价方法已被提出并成功应用于智能电网整体评估，但是运用上述方法对智能电网建设阶段进行评估还是略显不足。

本文采用主成分分析与分析相结合的方法对智能电网建设评价指标体系进行简化并重构，将数目繁多的评价指标划分为若干大类，且彼此之间互不相关，最后生成综合主成分评价指标评估函数，依据综合评价函数对评价对象给出量化结果，实现对评价对象的比较和排序。该方法可以区分不同区域间智能电网建设的差异性和优劣性，并可依据具体类别进行排序比较，最后结合天津市5辖区智能电网建设的实际情况给出算例，验证此方法的可行性。

一、主成分分析

主成分分析（PrincipalComponentAnalysis，PCA）是现代多元统计分析学科中处理多变量、高维度系统最方便快捷的方法之一。主成分分析是一种把系统中的多个变量（指标）转化为几个综合指标的统计分析方法，因而可将多变量的高纬空间问题简化成低维的综合指标问题，能反映系统信息量最大的综合指标为第一主成分，其次为第二主成分。

（一）主成分分析的数学解释。设有n个样本，每个样本可用两个指标x10和x20表示，n个样本是随机分布的。将原始数据进行标准化处理，这样可以消除随机变量不同量纲引起的不可比性。如第个样本的原始数据为x1k0和x2k0，经过标准化处理后，其参数为：x=i=1，2;k=1，2，…，n。其中=xσ=（x-）。标准化以后的参数有以下性质：x=0

x/（n-1）=1。即标准化之后的变量均值为0，方差为1。用二维变量x1、x2共量测100个数据并将其绘制在x1、x2构成的坐标系中，如图1所示。可见，2个坐标轴上的数据离散度均较大，即二维变量的数据方差较大。现将坐标轴顺时针转过角度，原坐标系变换为y1、y2，参见图1。则有：Y===AX。x，y是新坐标系下的量测数据矩阵。转换后的坐标系y1，y2是正交的，n个点在y1上的方差较大，在y2轴上分布较为集中。因此，二维空间的样本点用y1表示，损失的信息较小，可将y1轴作为单一主成分轴，y1和y2正交，且方差较小，可作为第二主成分轴。

一般来说，每个样本是p维的，略去样本号k后，样本可用p个变量（x1，x2，…，xp）表示p个指标。为进行主成分分析，将坐标变换成p个综合变量y1，y2，…，yp，这p个变量形成新的坐标系，坐标轴相互正交。所以，可得到以下变换关系式：

其矩阵表示形式为：Y=LX，式中L为正交变换矩阵。

转换后的y坐标系也是一个正交坐标系，新坐标系下，样本点对不同的yi和yj轴的协方差为0，方差最大的为第一主成分。

图1100个数据变量分布

（二）主成分分析建模。假定x为已标准化的样本数据矩阵，对于n个样本，x矩阵可表示为：

定义样本的相关矩阵为R，则

其中R矩阵中的元素rij与样本的方差和协方差有关，即rij=xx。对于原始样本来说，方差和协方差：Vij=（x-）（x-）/（n-1）i，j=1，2…，p。

相关矩阵的特征值可由下式求得

即R-λI=0

求出的个特征值满足以下关系：

式中λj-第j个主成分轴方向的方差。由于λ1最大，故由λ1反映的综合指标为第一主成分轴。一般取q个主成分，要求（λ1+λ2+…+λp）/p=0.6-0.8，也就是说，总方差的误差在0.2～0.4之间，就能满足要求。λs/p是q个主成分的的累积贡献率。相关矩阵R的特征向量为一个正交矩阵L，即

其中，对应于λ1的特征向量为L1=（l11l12…l1p），其余依次类推。经过坐标变换后得到的新变量（或主成分）yp的表达式：

y1=L1x;y2=L1x;…;yp=Lpx。

定义主成分yj和原有变量xi之间的相关系数为，称为因子负荷量aji，它表示第j个主成分对原变量xi的贡献程度，一般有正有负。如果取q个主成分，则对变量xi的总贡献率

θi为各因子负荷量aji的平方和，即θi=a2ji=λl2ji。再依据以下公式分别求出各个主成分的方差贡献率和累积贡献率。即：ωi=λ/pp=λ/λ。最后依据保留原始数据信息量（主成分累积方差贡献率）的要求选取适量的主成分的个数。

综上所述，可以得出应用主成分分析法进行系统评价的主要计算步骤，如下：（1）对数据样本进行标准化处理。（2）计算样本的相关矩阵∑。（3）求相关矩阵∑的特征值和特征向量。（4）根据系统要求的累积方差贡献率确定主成分的个数。（5）确定主成分的线性方程式。（6）依据各个主成分的方差贡献率得出综合评价函数。（7）依据综合评价函数得出各个评价对象的得分，给出评价的结果。

二、基于主成分分析智能电网建设评价适用性分析

（1）依据完善的针对智能电网建设阶段评价体系，可知共有n个评价指标，对m个区域电网的智能化差异水平进行衡量，得到原始评价数据矩阵Xm×n，与主成分分析模型中要求的原始数据矩阵相一致。（2）评价体系中的评价指标之间一般不是孤立存在的，往往是相互关联的。（3）需要对评价体系中个别评价指标进行简单的预处理。（4）主成分评价的因子载荷矩阵

U随评价指标的数量的多寡而变化，对智能电网建设综合评价指标进行精选，充分借鉴国内外不同国家和地区对智能电网发展建设的评价指标，能够有效提高对特定区域电网智能化建设水平评价的真实性。

三、智能电网建设综合评价流程

具体评价过程为：首先依据智能电网建设的特点选取适用的评价指标体系，对评价对象各自在选取的指标体系上的原始数据进行采集，接下来对搜集的原始数据进行标准化处理。紧接着对搜集的原始数据进行判定。评价结果可以具体分为两类。第一也是为主要的结果，依据建立的主成分综合评价指标函数对每个评价对象进行打分，依据评价对象的得分情况对评价对象进行量化分析。其二，依据得出的主成分因子载荷矩阵对原有的评价指标体系进行分析，将原评价指标进行归类，并对所属的类别进行具有实际现实含义的命名，使原有的指标体系变得更加清晰明了，容易理解。

四、算例分析

（一）原始数据。根据我国智能电网的建设要求和总体的发展规划战略思路以及国家智能电网提出的“智能、高效、可靠、绿色”的发展建设目标，决定采用谭伟等在《智能电网低碳指标体系初探》中提出的评价指标体系，对天津市5个市辖区的智能电网在此评价指标体系上的原始数据进行采集，得表1.

表1天津市5辖区智能电网建设评价指标值

（二）计算结果及分析。利用SPSS19.0对搜集来的数据进行分析处理，得到相关矩阵的主成分特征值及其方差贡献率如表2所示。

由相关矩阵的特征向量可以写出前2个主成分的表达式，再依据前两个主成分的方差贡献率可以得出综合评价函数，评价结果见表3。

由表3可知，电网1和电网3的电网智能化综合得分较高，电网2的电网智能化综合得分处于中间位置，电网4和电网5的电网智能化水平已经落后于前3个地区，电网5无论是在第1、2主成分以及综合主成分上排名均靠后。依据主成分载荷矩阵对原有的评价指标进行分析，对原有的指标进行归类，加深对原有指标体系的理解。因子载荷矩阵见表4。

表4被考察电网的主成分因子载荷矩阵

依据的判别标准，由第一主成分与原有的指标体系的因子载荷矩阵可将指标1至指标5归为一类，指标6至指标9归为另一类，不难发现，前5个指标反映智能电网发电侧的建设水平，而接下来的4个指标则反映出智能电网输配电侧的建设情况。再结合表3中的5个不同地区的电网在第一和第二主成分的各自得分，以及5个电网在指标体系上采集的原始数据可以得出，对电网4和5在未来电网智能化发展的建议。电网4应在未来自己的电网智能化发展上大对电网“发电侧”方面的投入力度，电网5则应在“发电侧”和“用电侧”两端加大发展力度。

结语：（1）本文提出了可以利用“主成分分析方法”对智能电网建设水平进行综合评价，该方法避免了诸如“专家打分法”之类的分析方法对指标进行认为赋权，客观性大大提高，该方法依据指标内在的逻辑规律关系，建立量化的主成分综合评价模型，在此基础上对评价对象进行分析。（2）探索出依据主成分因子载荷矩阵对指标进行分析的方法，将众多评价指标重新进行归类，并给出评价对象在各个大类下的排序，重构评价指标体系。（3）本文设计了依据主成分分析的智能电网建设综合评价方法，该方法不仅可以对评价对象进行比较分析，还可以进一步指明落后地区的劣势，为落后地区的发展指明了方向。