张 玉， 李 翠， 纪艳菊
（北京华联电力工程咨询有限公司， 北京 100071）
0 引言随着现代社会对电力的日益依赖和对电力质量、效率、安全的不断提高，电力系统正面临着更高要求和更大压力。传统的电力系统面临着诸多挑战，如电力供需失衡、能源浪费、环境污染等问题，迫切需要引入先进的信息化与智能化技术来解决。信息化技术能够实现电力系统的数据采集、传输、存储、处理和分析，而智能化技术则能通过智能算法、人工智能等手段优化电力系统的运行和管理，提高电力系统的可靠性、可用性和经济性。
1 信息化与智能化技术概述1.1 定义和基本原理信息化是指利用先进的计算机科学、通信技术和信息处理技术，以及相应的硬件、软件设备，对各种信息进行采集、存储、处理、传输、共享和利用的过程。智能化是指借助计算机系统模拟人类智能，使机器具有学习、推理、决策和问题解决等能力。智能化技术的基本原理是模拟人脑的认知过程，使计算机系统具有自主学习和适应能力，从而实现智能决策和行为。
1.2 关键技术1）人工智能包括机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等，致力于模拟人类智能行为的技术。
2）大数据分析。利用先进的数据处理技术，从庞大、复杂的数据集中提取有价值的信息、模式和趋势。
3）物联网。通过感知、识别、定位和互联技术，物联网实现物理世界和网络世界的连接，实现信息的自动采集和交互[1]。
1.3 信息化与智能化技术的融合和互动信息化与智能化技术相互融合形成智能信息化系统，信息化技术为智能化提供丰富的数据和信息基础，而智能化技术赋予信息化系统智能化的分析、决策和应用能力。信息化技术为智能化提供数据和场景，智能化技术通过对这些数据进行深度学习、模式识别和自适应分析，实现智能决策和行为。
2 智能电网与智能输电系统概述2.1 智能电网的概念和特点智能电网是指利用先进的信息化、通信、感知和控制技术，实现对电力系统的全面感知、高效管理和智能运行的现代化电力系统。其特点包括高度自动化、高度智能化、高度可靠性、高效能耗、可持续性和对新能源的高度整合。
2.2 智能电网技术组成和架构智能电网技术组成主要包括五大模块：感知层，负责采集电力系统的数据，包括传感器、智能仪表等；通信层，用于实现电力系统内外的信息传输和通信，包括物联网、通信网络等；数据处理与分析层，用于对感知数据进行处理、分析和挖掘，包括大数据分析、人工智能等；决策与控制层，实现电力系统的智能决策和远程控制，包括智能算法、控制策略等；应用与服务层，提供各种智能化应用和服务，包括能源调度、故障诊断、用户侧管理等。这些模块共同构成智能电网的技术架构，实现了对电力系统的全面感知、智能决策和高效运行。
2.3 智能输电系统的关键技术和应用智能输电系统作为智能电网的重要组成部分，具有关键的技术和应用方向。其中，关键技术包括高压直流输电技术（HVDC）、灵活直流输电技术、电力电子技术、智能终端设备等。应用方向主要集中在输电网的运行管理、设备状态监测、故障检测与诊断、负荷预测和电能质量管理等方面。
3 电能信息化与监控系统概览3.1 电能信息化的概念和目标电能信息化是指利用现代信息技术，对电能的产生、传输、分配、使用等环节进行数据采集、传输、处理和分析，实现对电能系统的全面监控、运行优化、智能调度和安全保障。
3.2 电能数据采集、传输和处理技术电能信息化的实现离不开先进的数据采集、传输和处理技术。数据采集包括现场感知设备（如传感器、仪表等）采集实时数据，这些数据反映了电能系统的状态、负荷、电压、电流等信息。电能数据采集、传输和处理技术的主要方面，包括数据采集、数据传输、通信技术、数据处理、大数据分析、人工智能、数据安全以及实时数据分析与决策。本文归纳总结，展示电能信息化中起到关键作用，帮助提高电能系统的效率、可靠性和安全性，具体如表1 所示。
表1 电能数据采集、传输和处理技术
3.3 电能监控系统的设计和应用电能监控系统是电能信息化的核心组成部分，其设计主要包括监控中心、数据采集、数据传输、数据处理和应用系统等模块。监控中心作为系统的核心，负责整合各种数据、监控设备和应用系统，实现对电能系统的综合监控和运行管理。数据采集模块负责采集现场的实时数据，保证数据的准确性和及时性。电能监控系统的主要模块及其功能，包括监控中心、数据采集、数据传输、数据处理和应用系统。本文归纳整理，展示电能监控系统，实现了对电能系统的综合监控、运行管理和智能决策，具体如表2 所示。
表2 电能监控系统的设计和应用
4 智能化电力调度与运行概览智能化电力调度与运行是现代电力系统的重要组成部分，其通过智能化技术的应用，实现了电力系统的高效、安全、可靠运行。智能化电力调度与运行的实现离不开先进的信息技术、通信技术、数据分析技术等，其核心目标是在满足能源需求的前提下最大程度地降低碳排放，提高能源利用效率[2]。
4.1 智能监控与数据采集通过在电力系统各个关键节点部署传感器和监控设备，实时采集电力系统的运行数据，包括电压、电流、频率、负荷等信息。这些数据形成了电力系统的实时监控基础，为后续智能调度和运行提供数据支撑。
4.2 数据处理与大数据分析应用大数据分析技术对实时采集的数据进行处理和分析，识别潜在问题和优化机会。通过对历史数据的分析，预测未来负荷、风电、光伏等情况，为系统运行决策提供依据。
4.3 智能调度与优化结合大数据分析结果和实时监控信息，通过智能调度系统优化发电计划、输电线路和配电方案。该系统能够根据实时情况做出动态调整，最大程度保障电力系统的稳定运行。
4.4 智能设备和自动化系统采用智能设备和自动化系统，实现对电力设备的智能化调控和自动化运行。例如，智能断路器、智能变压器等设备能够自动感知运行状态并做出适时调整。
4.5 人工智能与机器学习运用人工智能和机器学习技术，对电力系统运行模式和历史数据进行分析，构建智能模型。这些模型能够预测故障、优化调度方案，提高电网安全和运行效率。智能化电力调度与运行的实施，对电力系统带来了显着的优势：提高电力系统运行效率：通过智能化调度和优化，电力系统能够更加高效地利用清洁能源，减少能源浪费，降低供电成本[3]。
5 发输电与用电系统信息化与智能化技术的研究与应用方案5.1 智能电网建设中国在过去十年积极推进智能电网建设，采用先进的信息技术、通信技术和控制技术，实现对电力系统的实时监控、调度和运营管理。智能电网使得电力系统能够快速适应清洁能源的大规模接入，提高电网运行效率和可靠性。
5.2 智能变电站采用智能化设备和传感器，实现对变电站设备的实时监测和远程控制，提高了电网的可靠性和运行效率。智能变电站能够自动检测设备状态、故障诊断以及智能化调度，有效降低了维护成本和提高了供电质量。
5.3 智能电表和用电监控系统部署智能电表，实现对用户用电情况的实时监测和远程抄表。同时，通过智能用电监控系统，可以对用电设备进行智能调度，优化能源利用，降低用电成本，推动能效提升。
5.4 大数据分析与预测应用大数据技术对电力系统的历史数据、实时数据进行分析，预测电力需求、风光能发电情况等，为电力系统运行提供科学依据。这样的预测能力有助于更精准地进行调度和规划。
5.5 智能调度与优化系统采用智能调度与优化系统，能够自动化生成最优的供电方案，充分考虑清洁能源、负荷需求等多方面因素，以确保电力系统稳定运行的同时降低碳排放。这些信息化与智能化技术的应用，使中国电力系统能够更高效、更可靠地运行，也为清洁能源的大规模接入奠定了基础。这个案例凸显了信息化与智能化技术在电力系统中的实际运用，对实现碳中和、能源转型和可持续发展发挥着积极作用[4]。
本文归纳总结，展示所述信息化与智能化技术，具体如表3 所示。
表3 发输电与用电系统信息化与智能化技术的研究与应用案例
6 结语信息化与智能化技术在电力系统安全中发挥着重要作用，可用于电网监测、智能电表、远程监控、故障诊断、预测分析等，提高了电力系统的安全性、可靠性和效率。然而，随着技术的进步，信息安全成为一大关切，尤其涉及用户信息隐私和数据的安全。在应对网络攻击和风险方面，采取多层次的防御策略，加强安全意识培养、使用安全技术工具、实施安全监控是至关重要的。
