1.智能电网的开展
1. 1 《美国复苏与再出资法案》
2009年2月17日美国总统奥巴马签署了2009年《美国复苏与再出资法案》(American Recovery and Reinvestment Act—ARRA)。此法案规则拨款给美国动力部(Department of Energy-DOE)来支撑研发智能电网(smart grid)的经费和演示工程，美国动力部即于2009年4月19日发布了《基金机会布告》(FOA，(Funding Opportunity Announcementr))，将智能电网演示工程规则如下：①区域演示——核实智能电网技能生存才能和承认智能电网的商务模型。②电力公司电能贮存演示——测验费用和收益，查验各种电能贮存办法的技能功用，如新式电池、特别电容器、飞轮、风与光电组合以及压缩空气能量体系等。③同步相量丈量演示-树立广域信息网络(即相量丈量设备PMU/广域丈量体系WAMS)来调度和规划电力体系。
美国动力部计算，经过对美国电网的智能化改造，估量未来20年内可节约出资近千亿美元。智能电网技能革新将翻开电信、电网、电视网等整合的通道，为全球电力、电信工业、通讯工业、电视媒体等的变革供给共同的机会。
1.2 我国智能电网的研发
2009年5月21日举办的“2009特高压输电技能世界会议”上，国家电网公司总经理刘振亚表明，活跃开展智能电网已成为世界电力开展的新趋势，到2020年，我国将全面建成共同的刚强智能电网。我国国家电网结合基本国情和特高压实践，确立了加速建造刚强智能电网的开展方针，即加速建造以特高压电网为主干网架，各级电网和谐开展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的共同的刚强智能电网。国网公司将依照统筹规划、共同规范、试点先行、全体推动的准则，在加速建造由1000kV沟通和±800kV、±1000kV直流构成的特高压主干网架，完结各级电网和谐开展的一起，分阶段推动刚强智能电网开展。
依照规划，国家电网公司的智能电网建造将分3阶段：在2010年之前完结规划与试点工作;在2010～2015年大面积推开;到2020年，全面建成共同的刚强智能电网。
2.刚强智能电网与电子式互感器及电力一次设备在线监测
2.1自愈性智能电网(Self-Healing Smart Grid)
现在各大国都逐渐树立了特大电网，为确保电网的安全运转，美国、欧盟、俄罗斯、日本、巴西等国先后都在进行智能电网的研讨。
我国特高压主干网架将由1000kV级沟通输电网和±800kV、±1000kV直流直流体系构成。我国地域广阔，各大区电网互联，很多的西电东送，使国家大电网跨过了几个时区。为确保电网的安全、安稳、牢靠运转，对智能电网的研发，则是急切和至关重要的使命。由于这种跨过几个时区的特大电网存在大面积停电的风险，而这种风险大多触及调度员处理是否妥当的人为要素，如2003年 “8.14”美加大停电事端。为处理此问题，美国电力研讨院(EPRI)最早提出以相量丈量设备PMU，Phasor Measurement Unit)/广域丈量体系(WAMS，Wide Area Measurement System)为根底的杰出自愈功用的智能电网概念。它要求对电网节点的电压相角丈量快速而精确。20世纪80年代同步相量丈量的研讨在美国现已开端，并成为广域丈量体系的一部分。1996年夏日美国两次大停电事端中，WAMS进行了较全面精确的记载。1997年法国电力公司(EDF，Electric de France)也建造了依据PMU的和谐防护操控体系。可是体系动作呼应时刻却很长，到达1.03s。2003年“8.14” 美加大停电事端更推动了WAMS的建造。只要在全网PMU合理化布点的根底上(满意可观测性)，就可对现代化大电网进行静态功角安稳裕度监督;在线扰动辨认;剖析电网的短路毛病、机组振动与失步和体系电压失稳等;运用实时联络线功率和相对相角等参量的频谱特性(特征频率以及对应的衰减因子)辨认体系低频振动;在体系产生扰动时，实时监督机组间相对功角的暂态进程;进行发电机组进相运转监测;电压动态进程监测与动态安稳预告。以及完结暂态安稳监控等。
为此， 在PMU /WAMS的根底上就能完结包含暂态安稳性、电压安稳性和频率安稳性在内的动态安全点评。当电网呈现危机之前就能当即提出网络重构、调整维护定值和安稳弥补等安全对策。[1]
文献[1]指出，电网自愈功用的方针是：“实时点评电力体系行为，应对电力体系或许产生的各种事情组合、避免大面积停电，并快速从紧急状况康复到正常状况。其完结办法，可归纳为快速仿真决议方案、和谐/自适应操控和散布动力(DER, Distributed Energy Resource)集成等3个方面。”
2.2电子式互感器
(1)自愈性智能电网对电子式互感器的要求
自愈性智能电网要求高速和高精确度的PMU，这样才干高精确度进行电网运转参数(如I、δI、 U、δU、cosφ、f、P、Q )的丈量, 监控电网的运转。现在惯例电磁式电流互感器铁芯在电力体系毛病状况下的铁芯饱满及磁滞回线，会引起电流丈量极端不精确。然后使PMU/ WAMS的丈量也不精确，严重威胁现代化电网的安全安稳运转，增加了继保设备的复杂性;抗电磁搅扰才能削弱;绝缘技能、体积、质量和价格都随电压等级的升高而越来越大;运送、设备和维护困难;量测受频率影响;变电站占地大，本钱高级。为此，有必要研发能克服上述缺陷并满意智能电网要求的新式电子式电流互感器。
这种新式电子式电流互感器要求既快速又高度精确，并将为现代化大电网的安全牢靠和经济运转供给要害的根底。它也是电力一次、二次设备的完美结合，处理了电网自动化开展的“瓶颈”。现代化大电网的安全安稳操控技能也急需满意要求的电子式互感器的呈现。因而电子式互感器不是一般的对电磁式互感器的升级换代，而是现代化大电网安全安稳运转的需求。
电网的安全运转要求电力设备安全牢靠。而据计算，电网中的电力设备均匀每年有1/3的事端都是由于互感器所造成的，如雷电时节，打雷或闪电都有或许导致互感器爆破或焚烧。电子式互感器的运用将大大削减这方面的事端。
电子式互感器是电网一次的重要主设备，它们担负着电网的精确“丈量和计量”，以及毛病“监测”的作用。要求量测的电网运转参数高度精确;设备自身应具有适当的牢靠性。它是为智能电网、数字化继电维护、电网实时PMU、WAMS、电网快速状况估量、电网暂态安稳监控、特高压输电线路的电晕丈量、电网实时经济调度、谐波在电网中的运用、电网输电堵塞的缓解(美国)、处理输电走廊问题的分相输电技能、完结精确的毛病测距和紧凑型一次智能设备等供给牢靠确保。对现代电网运转和设备革新发挥重要的作用。因而，要求它有必要具有高精确性、快速数据传输的高功用。
(2)电子式互感器的世界规范和国家规范
世界电工委员会和国内规范化安排近年来也相应公布了有关协议和规范以作为辅导。IEC61850协议是变电站自动化体系建造的依据。完全符合IEC61850协议的一次和二次数字化设备的研发和产品化是建造智能电网的坚实根底。IEC 61850-5-13规则了变电站内智能电子设备(IED，Intelligent Electronic Device)的同步规范以及电力体系有关参数值的目标，是变电站自动化体系的规划，电子式互感器及IED的功用研发和出产以及电力部门投标有必要依据的规范。IEC60044-7/8规范也是电子式互感器制作检测和投标应遵从的规范。我国于2007年1月正式公布等同于IEC60044-7/8的国家规范 GT20840-7/8，并于2007年8月1日起施行。[3]
⑴依据世界规范IEC61850-5-13的要求，电子式互感器需为各种智能IED供给高精确度的电流I和电压U，其数据采样率有必要≥12000次/s，三相同步时刻应为±1μs。[3]，[4]
⑵PMU与WAMS的衔接应满意IEEE 37.118的精确性规范(1级)并对数据传输运用IEEE 37.118规范。 要求PMU的数据采样率≥12000次/s，丈量频率的肯定精确度为± 1 mHz，肯定相角精确度为± 0.02度，时刻精确度为± 1 μs。数据传输率为50/60 Hz。要到达此要求，供给给PMU和WAMS原始数据的电子式互感器对I、U的丈量精确度应小于0.2%, 三相同步时刻为± 1 μs，相位移应满意IEC60044-7/8的要求。[3]
⑶IEC61850-9-1对以太网物理层传输速率的要求
电子式互感器的归纳单元对维护、丈量等IED的输出传输速率应与IED的采样率匹配。依据IEC61850-5-13的规则：维护设备IED的采样率为480、960和1920次/s;丈量外表的IED采样率为1500、4000和12000次/s。
IEC61850-9-1规则：电子式电流/电压互感器的归纳单元对维护、丈量等IED的输出传输速率应与IED的采样率匹配。[3]，[5]
2.3 电力一次设备在线监测对刚强智能电网的作用
现在，大电网的安全防护已与触及天然和社会要素的灾祸防护严密相连，因而大电网的安全防护受到了美国白宫科技方针办公室和美国国内安全部的注重。美国政府已于2007年经过了《动力独立和安全法规(Energy Independence and Security Act)》, 有专门一章便是智能电网。[2]
参考文献[2]在解说智能电网的具体内容时指出：“在输电的每个元件(如开关、变压器等)、每个变电站和发电厂中皆设置一个具有刚强的操作体系独立的处理器(processor)，也可用作独立的署理器(agent)，在这些处理器或署理器之间能进行双向快速通讯，然后构成一个巨大的散布式渠道。每个署理器有必要与相应元部件的传感器衔接，以点评其运转状况，并用高速宽带光纤通讯体系将传感器的数据传送到其它处理器(署理器)，遍地的署理器既是独立动作的，又是互相通讯互连的，能够进行和谐操控。”
智能电网的自愈操控是在事端影响电网之前就从本地或部分区域对事端进行处理后，然后到达自愈的作用。由此可见，电力一次设备的在线安全监测设备便是智能电网完结自愈操控的智能署理器最根底部分。电力一次设备的在线安全监测设备开始是为了对一次设备进行惯例确诊，后来完结状况检修，以替代传统的方案检修。当然，现在的在线安全监测，还不是实时的在线监测。在此根底上，若状况监测的可信度大大提高，并加速对设备状况的监测频率，就可逐渐成为自愈智能电网的智能署理器。这样，当新式的传感器、在线监测设备和执行机构研发出来后就可构成智能署理器，然后加强电网的自适应和重组操控才能。
智能电网的智能署理器要求新式传感器对电网运转参数的丈量速度和高精确度与对电子式互感器的要求应是共同的，乃至对某些数据的丈量精确度的要求更高，如对电晕丢失的丈量,其采样率最好选用250k次/s，适当每周期(50Hz)采样5000次。
在线监测设备主要是监测电容型设备的介质损耗，电容及其改变量，走漏电流及其改变量，不平衡电压，避雷器的全电流和阻性电流，变压器套管的介损和油中氢气含量，变压器的部分放电、油中色谱，少油开关的走漏电流及其他设备(如发电机放电)等。对变电站要害电力设备的电气绝缘归纳在线监测研讨具有重要的含义，并要加强在线监测设备的防搅扰办法。
3.定论
①跟着特高压、大容量、超大规模电网的逐渐构成，为确保电网的安全、安稳、牢靠运转，研发智能电网和进行演示工程是急切及至关重要的使命。
②为确保智能电网完结自愈性，要求研发和出产高速及高精确度的电子式互感器。
③研发新式的传感器、在线检测设备是完结智能电网所需的智能署理器的根底。
参考文献
[1] 王明俊. 杰出自愈功用的智能电网. 动力与电气工程师，2007，2(2)：12~16.
[2] 何大愚. 运用智能网络技能构建未来自愈型输电网. 动力与电气工程师，2008， 3(6):12~16.
[3] 徐立子，万启示. 现代化电网与世界规范对电子式互感器的要求. 电子式互感器 技能研讨会沟通文集，我国电力企业联合会成果鉴定办公室，2007，10：54～66.
[4] IEC 61850-5 Communication Network and Systems in Substations. Part 5-13：Message performance requirements. 2003-07.
[5] IEC 61850-9-1 Communication Network and System in Substation-Part 9-1: Specific communication service mapping (SCSM)—Sampled values over serial unidirectional multi-drop point to point link 2003-05.
