智能电网 现代电网发展的方向 丁道齐 具有复杂网络特性的 电力系统安全性讨论

●前言 处于风险中的电力系统 ● 21世纪现代化电力系统总体概念 ●处于风险中的美国电网 ●美国建设21世纪现代化电网的战略 ● IECSA：未来智能电网的体系结构 ●应用复杂系统理论研究广义电力系 统的安全性 ●掌握连锁性事故动态特征，降低事 故发生的风险 ●电力基础设施的脆弱性评估 ●电力系统的风险分析与管理 ●电力系统的生存性评估 ●现代电网结构的脆弱性 ●降低电力系统物理脆弱性应对自然 灾害和恶意攻击 ●现代电网的ICS的脆弱性分析 ●现代电网MCS的脆弱性分析 ●关于中国特高压电网的安全性思考 ●现代电网安全运行的基本策略 ●结束语—封面故事 具有复杂网络特性的 电力系统安全性讨论

智能电网 现代电网发展的方向 目录 1 21世纪现代化电力系统总体概念 2 智能电网总体概念 3 智能电网研发概述 智能电网 现代电网发展的方向 目录 1 21世纪现代化电力系统总体概念 2 智能电网总体概念 3 智能电网研发概述 4 IECSA智能电网体系结构 5 关于开展智能电网研究的建议

1 21世纪现代化电力系统总体概念 现代文明的重大进步均以各种网络系统的建立为根本标志。信息通信系统ICS(Information Communication System)和电力系统EPS(Electric Power System)是世界上覆盖面最广的公共基础性网络。 如今信息通信技术ICT (Information Communication Technology)已经成为现代电网技术发展的重大推动力，以ICT为基础而构建的电网监测和控制系统MCS (Monitoring and Control System ) 已经成为直接保证电力市场条件下电网的安全、优质、可靠运行的技术保障。

1 21世纪现代化电力系统总体概念 从孤立的电力系统EPS发展成如今由EPS+ICS+MCS融合而成的广域复杂电力系统 (简称3S)已经成为21世纪现代化电网体系结构的重要标志。

1.1电力系统现代化发展的历程 从孤立的电力系统EPS发展成如今由 EPS+ICS+MCS融合而成的广域复杂电力 在50年代和60年代，为了满足工业化社会发展的需要，电 力生产获得快速发展，电力系统也随之不断扩展。这段时期 电子装置开始使用，如作为在线工具的频率继电器和作为离 线计算用的模拟仿真器在电网得到比较广泛的应用。但这时 期EPS是一个被隔离的系统，电网的运行管理都是由人工通 过通信系统进行(这时期还谈不上现代意义的ICS)。

1.1电力系统现代化发展的历程 (2) EPS由ICS支持阶段 在70年代，数字电子装置开始替换以前由机电和模拟设备执行的某些功能，直接对电网的某些功能进行控制(这时期也谈不上现代意义的MCS)。模拟和数字设备在相当长的一段时间共存。同时电网计算中心主要执行数据存储和商务管理的功能。EPS得到ICS的直接支持，可以实施对电力系统整个有关装置进行管理。

1.1电力系统现代化发展的历程 (3) EPS与ICS联合阶段 在80年代中期，光纤数据通信和基于数字仿真的保护装置开始在电力系统广泛应用。 电力系统逐步实现了有线通信和计算机化。计算机的可靠性和处理复杂事件的能力迅速提高。远程装置的运行又进一步推动了通信网络的发展。调度中心开始控制越来越多的变电站。因特网的扩散影响全部商务过程。这时ICS已经变成EPS不可缺少的技术支柱。

1.1电力系统现代化发展的历程 (4) EPS、ICS、MCS进入完全融合阶段 从90年代后期起，国家基础设施和公司企业逐步实现了完全数字化。数据流在工业和公司的商务活动中大量地增长。电力市场的交易量与日剧增。这时巨大的相互联接的国家电网的正常运行只有借助于ICS才能成为可能。电力系统传感器和驱动器的信息只有通过各种通信方式才能送达控制中心和执行终端，并由MCS完成控制和管理的目标。因此，一方面，ICS是电力系统实现越来越多的强有力的功能的技术保障。另一方面，信息经过系统的流动还可以允许ICS扩展许多新功能。因此 EPS、ICS和MCS完全被熔合成一个单一的实体3S： 3S=EPS+ICS+MCS。

1.1电力系统现代化发展的历程 在欧洲，研究电力系统的学者将电力系统现代化发展的演 变以简洁的方框图表示。他们将ICS 简称为I系统(MCS)， EPS简称为E系统。整个电力系统称之为E+I结构系统。 孤立的电力系统+模拟计算机控制 通信支持的电力系统、数字机中心控制 E、I联合的电力系统 有远程监测功能 E+I熔合的电力系统 数字化的监控 E I E+I

1.2 狭义和广义的电力系统概念 传统的电力系统主体结构示意图

1.2 狭义和广义的电力系统概念 狭义电力系统的拓补结构 通信/远动 电力系统EPS 保护装置

1.2 狭义和广义的电力系统概念 一体化的广义电力系统结构

1.2 狭义和广义的电力系统概念  高电压、高参数、 高度集中自动化  大机组、大电厂、 大电网  远距离 拓补结构 昨天传统的电力系统 拓补结构 流程：发电-输电-配电-用户 特征：  高电压、高参数、 高度集中自动化  大机组、大电厂、 大电网  远距离

1.2 狭义和广义的电力系统概念 明天的输、配电网与 分布式发电系统拓补结构 流程： 发电-输电-配电-用户-分布式发电 特征：  可靠  可靠  高效  充足  灵活  洁净