李立浧：透明电网和新型电力系统的技术思考

透明电网和新型电力系统的技术思考前言--背景一

、新型电力系统的核心要义二

、以新能源为主体的新型电力系统的技术思考三、

透明电网四、

透明电网支持新型电力系统建设结语目录前言--背景能源革命

2014年6月习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出能源革命的战略思想。清洁低碳安全高效的能源体系

2015年党的十八届五中全会首次提出建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。2017年党的十九大报告指出，要推

进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。双碳目标

2020年9月习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，

“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。新型电力系统

2021年3月中央财经委员会第九次会议提出，“实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统“。分布式智能电网

2022年4月中央财经委员会第十一次会议提出“要加强交通、能源、水利等网络型基础设施建设，把联网、补网、强链作为建设的

重点，着力提升网络效益”,”发展分布式智能电网，建设一批新型绿色低碳能源基地”。新型能源体系

2022年10月习近平总书记在党的二十大报告提出“深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发和增储上产力度，加快规划建设新型能源体系”。2023年7月11日，习近平总书记在中央全面深化改革委员会第二次会议上，强调要深化电力体制改革，加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、

供需协同、灵活智能的新型电力系统2024年2月29日，中共中央政治局就新能源技术与我国的能源安全进行第十二次集体学习。习近平总书记指出，我国能源发展仍面临需求压力巨大、供给制约较多、绿色低碳转型任务艰巨等一系列挑战。应对这些挑战，出路就是大力发展新能源。推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建

设，提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力。10年来能源电力的重大战略前言--背景主要的核心>

能源革命双碳目标构建以新能源为主体的新型电力系统加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统应对这些挑战，出路就是大力发展新能源。推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力。前言--背景新能源迅猛发展的“喜与忧”2023年，全国新增风光等新能源装机2.93亿干瓦。截止2024年3月底，全国发电装机容量29.9亿干瓦，其中太阳能发电装机容量6.6亿干瓦、风电装机容量4.6亿干瓦、风光装机总容量达到11.2亿干瓦。预计“十四五”全国新能源装机超过15亿干瓦。>随着沙戈荒大能源基地开发、海上风电开发、分布式光伏发展，我国风光新能源发展势头不减。新能源发展的意义在于减少对传统化石能源的依赖，提高能源安全，促进经济增长，保护环境，实现可持续发展。>

技术挑战：电网安全挑战，消纳挑战，,,前言--背景一、以新能源为主体的新型电力系统

的核心要义>新型电力系统支撑实现双碳目标。>实现双碳目标能源是关键，发展可再生能源是根本。>清洁能源逐渐成为主力能源，化石能源逐步减少。光伏、风电将成为新增能源主力军。新能源为主体能源供给侧脱碳以新能源为主体的新型电力系统构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。一、新型电力系统的核心要义新型电力系统概念情景对应于2060年碳中和。终端电能消费大幅度提升，到2060年，达到70%左右。除了以电能作为直接能源外，目前尚未使用或者大规模使用电力的工业等领域将广泛使用电能。电能多元化转换

(Electric

power-to-X)(Power

Fuel,PF)例如，电解水制氢，氢用于交通、工业的能源等；铁路电气化水平提高；电动汽车普及，电炉炼钢等等。电能除了直接使用，还间接制造能源，称为广域电气化，广域电气化背景下电能将在能源中占90%左右。源、网、荷、储、电能多元化转换协调互动，新型电力系统柔性化发展。以新能源为主体的新型电力系统广域电气化电成为主力电能多元化转换

(Electric

power-to-X)一、新型电力系统的核心要义双碳目标下的新型电力系统概念情景电网形态：大电网+主动配电网+微电网>配电网与分布式电源协同发展，形成分布式配电网高渗透率接入新能源将深刻改变传统电力系统的形态、特性和机理建立基于数字化智能化的透明新型电力系统电力系统从刚性转变成柔性可控，智能灵活可以“无条件”接受新能源系统有“无限大”的功率、

“

无限多”的能量>系统的安全稳定依靠功率的动态平衡、能量的动态平衡：动态平衡理论建立新型故障防御体系和故障分析理论犹如现在的配电网系统一、新型电力系统的核心要义0

0

0

0

0新型电力系统的特征1、动态特性传统电力系统，动作时间常数大(秒-分钟级),

“慢速”的系统机电特性，稳定性高新型电力系统，电力电子弱惯性特点，动作时间常数小(微秒级),频域分布广

(DC-数百

Hz),波动性和随机性强2、安全稳定理论传统电力系统，机电同步过程，模型等效，基于机电转动惯量的稳定理论新型电力系统，数据同步过程，数据驱动，基于数字化的信息与物理系统融合，基于电力电量的实时平衡的系统平衡理论3、系统规模特征传统电力系统，集中式，单体规模大(100MW

级),数量较少新型电力系统，分布式，单体规模小

(kW/MW

级),数量庞大4、

系统形态和生态传统电力系统，面向功能、界限分明，以模型和预测为核心的仿真系统，面向集中式架构，存在功能割裂、信息封闭、技术受

限的问题新型电力系统，“源网荷储”融合变换，

“能量和信息”交织互动，基于全局的数据是电力系统研究纽带和基础一、新型电力系统的核心要义5、

负荷侧格局和用户传统电力系统，负荷可预测可计划，相对稳定，用户是电力消费者新型电力系统，负荷侧包括新能源和储能，客户从单纯的消费者转变为“生产者+消费者”,负荷不确定性强，用户融入系统6、

系统安全传统电力系统，确定性强，功能单一，易控制新型电力系统，不确定因素多，功能复杂，构建系统和元件的新型网络安全体系7、

电力系统架构传统电力系统，大电网，同步电网新型电力系统，能源电力一体化，

广域电气化，大电网+主动配电网+微电网8、

新型电力系统的数字化、信息化、智能化—透明电力系统传统电力系统，依靠模型，着眼于物理电网本身特性新型电力系统，不完全依赖电网模型，数字数据海量，动态变化；以软件计算为基础一、新型电力系统的核心要义CO₂与H₂合成甲醇、甲烷装置甲醇

甲烷Hz氢燃料电池电电燃煤发电电动汽车

(储能)电电力系统风光新能源发电一、新型电力系统的核心要义广域电气化能源电力系统CO₂捕集分离装置烟气电解水制氢

装置电炉炼钢等电电电CO₂H₂新型电力系统的数字化、信息化、智能化新型电力系统的源网荷储规模将显著增大，实现如此庞大系统的安全、稳定、高效的管理运行需要与数字化、信息化、智能化技术深度融合。智能化管理运行的核心基础是数字数据，数字数据的获取依靠小微智能传感器，同时智能化设备也能提供数字数据，实现系统海量数据的实时精确获取将是新型电力系统建设的核心任务。规模庞大的数据和信息的管理需要智能软件系统，

透过数据关系发现电力系统运行规律，应用智能软件系统实现电网的智能分析、智能决策、智能管理、智能运行、

“智能导航”

,这是新型电力系统数字化、信息化、智能化的关键。新型电力系统一定要走数字化、信息化、智能化的发展道路。一、新型电力系统的核心要义二、新型电力系统的技术思考目录>

1、从技术上看新能源(风、光)的波动性、间歇性、随机性>

2、以新能源为主体新型电力系统的理论>

3、电力运行稳定问题的技术思考>

4、电力运行的电力平衡问题的技术思考>

5、电力电子技术的作用，不仅仅是挑战>

6、数字化智能化是新型电力系统的必须—透明电网(透明电力系统)>

7、配电网、微电网与大电网的关系8、

新型电力系统的规划：智能化、透明化、电力电子化，用电系统密集化，简单化(远距离输电容量适度，如1000万干瓦左右)、不人为复杂化>

9、设备智能化>

10、新型电力系统的故障，不是预防性，逐步分析型>

11、电力市场>12、新型电力系统以用为根本，交流系统的应用，全新的交流系统，不是现在的交流系统>

13、新型电力系统的技术革命>

14、新能源的消纳，可以“无条件”接受新能源，系统有“无限大”的功率、

“无限多”的能量>

15、储能，储能的基本功能是用，应该主要部署在负荷侧。二、新型电力系统的技术思考风光等新能源发电的波动性、间歇性、随机性是资源的印象特性，但是从技术角度看可以定义为不可预测性。新能源发电高精度预测技术和成果为系统电力电量平衡成为可能。构网型、跟网型电力电子变换器对风光等高精度预测、电力电量平衡提供支持。1

从技术上看新能源(风、光)的波动性、间歇性、随机性

二、新型电力系统的技术思考输出电压角频率

参考urel输出电压幅值

参考Vref下垂控制/虚拟同步机控制输出参考值经

PWM发生器

生成控制脉冲内环电压及电流控制构网型电力电子变换器控制原理示意图电力电子

变换器有功输出Pout无功输出Qout2

以新能源为主体新型电力系统的理论

新型电力系统将会遵循电学的基本理论和物理规律，这是不会变的。但是基于机电转动惯量的稳定理论，受到系统转动惯量小，将不足够承担以新能源为主体的新型电力系统的稳定。新型电力系统是基于电力电量的实时平衡的系统平衡理论，是“

无限大”的功率、“无限多”的能量的动态平衡。电量平衡有功功率平衡无功功率平衡二、新型电力系统的技术思考频率稳定电压稳定功角稳定≤传统电力系统新型电力系统3

电力运行稳定问题的技术思考

电力系统的安全稳定运行始终是核心，大规模新能源的接入将改变电力运行稳定问题的现状。>传统电力系统是集中式的，依靠大容量、数量有限的发电机组实现基于转动惯量的系统总体稳定。新型电力系统是分布式的，单体容量小、数量“无限”的新能源发电机组共同实现系统动态平衡，从而保证系统稳定运行。传统电力系统以机械电磁设备为主的高转动惯量系统逐步向新型电力系统以电力电子器件为主的低转动惯量系二、新型电力系统的技术思考统演化。呈分布式发展，电力电量的缺口和盈余在全系统中实现动态融合。实现精准的动态调整依靠强大的智能软件系统，对海量主体进行实时、精确、智慧、柔性管理，实现电力平衡。传统电力系统是“源随荷动”的确定性电量平衡，新型电力系统通过概率性动态电力平衡(电力平衡、电量平衡；有功功率平衡、无功功率平衡)

实现稳定运行。发电主体、电力网络、负荷等数量庞大，电力人工智能系统Al

EPS电力运行的电力平衡问题的技术思考二、新型电力系统的技术思考电力平衡5

电力电子技术的作用，不仅仅是挑战

电力电子装备是新能源并网的关键，高比例电力电子设备应用成为新型电力系统重要特征之一。电力电子设备不具备同步发电机的转动惯量，被认为是系统安全稳定运行的挑战；但电力电子设备响应速度快、转换效率高的特

点

，使得系统功率、能量的实时动态平衡具备条件。构网型、跟网型电力电子逆变器的容量巨大、作用巨大，电力电子技术潜力巨大。电力电子设备和技术

支持系统动态平衡二、新型电力系统的技术思考发电侧大规模新能源发电数量庞大的机组快速响应的电力电子设备新型电力系统一定要走数字化、智能化的发展道路，建设可见、可知、可控的透明电网、透明电力系统。透明电网包含小微智能传感器、智能设备和设备智能化、智能软件系统三个要素，完成新型电力系统海量数据信息的获取和管理，实现系统智能“导航”。6

数字化智能化是新型电力系统的必须—透明电网(透明电力系统)

二、新型电力系统的技术思考拥有“超级大脑”的透明电网7

配电网、微电网与大电网的关系

新型电力系统的电网形态是“大电网+主动配电网+微电网”。配电网、微电网直接联接用电侧，是保障供电可靠性、优化能源利用形式的关键。分布式成为配电网、微电网发展的关键词，大电网作为主体支撑，配电网、微电网成为能源电力利用的具体组织环节。二、新型电力系统的技术思考8

新型电力系统的规划

新型电力系统的主体多而复杂，需要建设透明电网、透明电力系统，实现智能化、透明化。规划发展电力电子技术，实现高效、可控、可靠的电力电子化。智能透明的新型电力系统的可预测性，进行源网荷储一体规划。主体网架的规划不人为制造复杂性，需要简单化。(远距离输电容量适度，例如1000万千瓦左右，,,)用电系统密集化、简单化二、新型电力系统的技术思考9

设备智能化

传统的电气设备是功能型的，新型电力系统的智能电气设备应该是“设备功能+智能信息”。智能电气设备既完成功能，还能提供信息，是透明电网的重要组成元素。如智能断路器，智能变压器等等。二、新型电力系统的技术思考超高速机械开关转移支路耗能支路主支路MoVMoVMOVMO\新能源为主体的新型电力系统引入了新的电力系统设备，系统的形态发生变化，改变了电力系统的运行模式，模糊了电力系统故障特征。新型电力系统的故障管理，从预防性逐步向分析型转变。“三道防线”需要向智能化转变。传统电力系统故障预防、诊断、分析的研究大都采用管自不同的模型，这在实际应用中不仅造成了设备资源的浪费，也忽略了各诊断任务之间的关联，需要逐步与运行智能化相匹配。新型电力系统的安全和防护是全方位的。新型电力系统的架构与运行特性面临的耦合安全风险；基于事件驱动分析建立的跨域连锁故障的数学模型是不足够的，需要提出考虑新型电力系统特

性的跨域连锁故障主动防御模式并建立主动安全方案新型电力系统的故障二、新型电力系统的技术思考100

0

011

电力市场

>新型电力系统的电力市场要体现真正的市场机制，体现多主体的关键特征。>

配电市场需要突破。实现经济效益和可持续发展的平衡是关键。电力市场的建设发展需要政策引导、支持，和法规约束、规范。>

电力市场支持新能源发展、储能发展，,,二、

新型电力系统的技术思考新型电力系统以用为根本。电力保供，核心就是保障用电。电能质量也应该是电力保供的内容。发用电一体化，也是为了用。如何在“用”字上下功夫。o

0

0新型电力系统以用为根本二、新型电力系统的技术思考1213

新型电力系统的技术革命

新型电力系统从理论到技术都有革命性的变化，现有技术改进优化不足以支持新型电力系统的建设。新型电力系统与信息化、数字化、智能化深度融合，建设透明电网、透明电力系统，实现系统透明化是必须坚持的方向。新型电力系统是柔性的。以新能源为主体的发电系统有大量的电子电力设备，系统的安全稳定依靠功率的动态平衡、能量的动态平衡，犹如现在的配电网系统。新型电力系统的源、网、荷、储各个领域都有大量值得深入研究的科技课题，实现新型电力系统的技术革二、新型电力系统的技术思考命需要共同努力。新能源的消纳，电网应该做到“无条件”接受新能源。>要有硬的技术措施发展配电网是重点提高风光等新能源发电的预测精度电能多元化转换(Electricpower-to-X)

o

0

0新能源的消纳二、

新型电力系统的技术思考1415

储能

储能系统是新型电力系统负荷柔性可调节的关键支撑，要提高利用率，纳入电量电力平衡。储能的形式多样化，多种新型储能、电动汽车均可作为系统储能资源。储能的基本功能是用，应该主要部署在负荷侧。新型电力系统源、网侧的储能系统以抽水蓄能为主，提高新能源消纳能力。二、新型电力系统的技术思考储能的质和量应该大力发展，特别要注重经济性和安全性。三、

透明电网目录2015年中国工程院重大咨询项目：我国能源技术革命的技术方向和体系战略研究，其中

“智能电网和能源网融合的技术发展方向和

体系研究”,提出智能电网、互联网、能源

网三网融合问题。提出透明电网的概念：2017年在武汉大学樱花论坛报告“透明电网的理想和思考”。推动透明电网相关技术的研发和建设中

S年重大者H我国能源技术革命的技术方向和体系战略研究项目项目总结项目负责人：丰立翟2017年11月25日透

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思

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0丰中理方透明电网的理想和思考三、透明电网owatateoRm.*iaE*NB8,RRR*****Tshksfi#-t*程育址：能

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Re@H-x李立涅2017.06.14

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要税表作形态，是五登间-智和电周*5GA42P46#-0Emm*mRmmTe用生液，1平

une*F4*Twt视角A:

电力网互联以智能电网为核心网络，各种能源转换为电能供用户

使用，互联网采集各种数据服务于智能电网的优化运

行(单一主体)视角B:

能源网互联强调多种能源互联互通并同时为用户所选择使用，互联网采集各种数据服务于能源网的优化运行(多个主

体)视角C:

互

联

网

+

智

能

电

网

+

能

源

网利用信息通信技术、互联网平台，

让互联网与传统能

源行业深度融合，创造新的发展生态和商业模式，实

现能源产消者与其他用户的能源高效共享，互联网数据作用于能源网中的所有生产者、消费者和产消者的效益优化(无限主体)视角BEnergy-orientedIntemet-oriented三种融合模式将成为电力网络和能源网络不同阶段或者不同地区发展的主要代表性形态

,是互联网+智能电网+智慧能源的载体。《电力系统自动化》2016年第11期“智能电网与能源网融合的模式及其发展前景”。中国工程院重大咨询项目(2015年1月开题)

《能源技术革命的技术方向和体系战略研究》“智能电网和能源网融合的技术发展方向和体系研究”三、

透明电网Grid-oriented三、

透明电网智能交通系统的启示和联想口启示：交通系统的路况、车况可以清晰透明地展现在网络上；可以判断交通拥堵状态、车辆健康状况，规划行车路

线，完成自动驾驶等等；是一个基本的透明交通系统。口联想：电力系统的状态为什么不能随时展现；电力系统需要状态透明；如何让电力系统透明?透明电网是有条件、

有可能建好的。三、透明电网以色列农业科技的启示和联想口以色列农业部下属Volcani研究院的实验牛棚，每头牛所喂草料不同，头上的项圈测试各自健康情

况，有体重显示器。智能项圈可以全方位对奶牛

进行监测，包括坐卧、行走、所食饲料量和发情

时间等，项圈还包含听筒，可以倾听奶牛反刍的

次数。

以色列每年每头牛的产奶量是12吨，是中

国平均数的两倍。口农业在线实验室的温室里，植物的茎干及叶子上都连满了传感器，通过数据传输处理，系统能自动判断浇水施肥的时间与量度。农业网络实验室的传感

器可以帮助节省15%-30%的水，作物产量却能提

高20%左右。三、透明电网以色列农业科技的启示和联想口启示：“以色列是科学家在种田，而中国是农民在种田”:信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等在农业领域的实践口联想：

“现在管理水平?未来电网要体现科学家来管理”:以信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控

制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等全面构建电网三、透明电网透明电网透明电网是信息技术、计算技术、传感技术、控制理论和控制技术、人工智能、互联网等与电力系统的深度融合。透明电网中配置的小微智能传感器及其传感网络无处不在；设备功能与信息融合，设备与先进传感、通讯、计算、人工智能技术有机结合；实现电网的自由(无限、海量)数据采集、自由(无限、海量)数据存储、自由(无限、海量)数据获取、自由(无限、海量)智能分析。基于数据的强大的智能软件系统能够实现电网的智能分析、智能决策、智能管理、智能运行、

“智能导航”。电网全面可见、可知、可控，电网形态发展成为透明电网。三、

透明电网透明电网要素口信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能、互联网技术等有效地综合运用于电力系统。口基于透明电网，社会各方能够广泛深入参与电力生产、传输、消费等各个环节，协同促进能源电力的安全高效、绿色低碳发展。口透明电网(电力系统)的要素：小微智能传感器智能设备和设备智能化、智能二次系统强大的软件平台一超级大脑

(Al

Electric

Power

System,Al

EPS)大数据平台小微能量获取的自由化(随时随地获取)透明化和应用：电网设备状态透明、运行状态透明、市场信息透明、、、三、

透明电网39通过采用芯片技术、微机械电子技术等，实现传感器的小型化、微型化。智能带微处理器的，兼有信息检测、信息处理、信息记忆与逻辑判断功能的传感器。无线传感器网络大量的传感器以自组织和多跳的方式构成无线网络，协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息。三、

透明电网—1、小微智能传感器小微智能传感器小微40关键技术和性能指标·

小微化：高度集成化，体积大幅减小，厘米级·

低功耗：特低功率，微瓦级，0.1微瓦级·

自取能：无源、不用电池，空间取能，冗余·

自组网功能：无线传输的双向通信功能，地址的唯一性；·

粘贴式：便于安装，

一贴即用·

高精度：0.5级、0.1级·

高性价比：价格低廉，满足按需配置要求·

高可靠性，抗干扰·

自我学习能力、方便地修改定值或删除数据三、

透明电网—1、小微智能传感器41巨磁阻传感器GMR原理及技术演进口

磁电阻各向异性(AMR):铁磁体，受电流与外加磁场方向影响的磁电阻口

巨磁电阻(GMR):三明治结构，铁磁纳米材料薄膜与非磁性金属纳米膜层叠而成，电阻变化率约为10%~20%口隧穿磁电阻(TMR):

绝缘层取代了GMR

系统中的非磁性金属层，电子以量子穿隧的方式通过系统，电阻变化率达到200%口庞磁电阻(CMR):

金属氧化物(陶瓷)材料中的磁电阻现象，电阻变化率比GMR高几个数量级1988

年法国Paris-Sud大学的Albert

Fert和德国尤里希研究中心

的Peter

Grünberg分别独立发现巨磁阻效应；由于GMR传感器

在磁盘存储领域带来了革命性成果，

2007年，两人分享了当年诺

贝尔物理学奖。三、

透明电网—1、小微智能传感器Filed(Oe)GMR基本原理：器件电阻随外加磁场动态变化外加磁场使该磁性多层薄膜处于饱和状态时(相邻磁性层磁矩

平行分布，而电阻处于低阻态的导电输运特性，电阻：R2*R3/(R2+R3),R2>R1>R3反铁磁耦合时(外加磁场为0)处于高阻态的导电输运特性，

电阻，

R1/2电流传感器Output(mV)R2微型智能电流传感器

(MicroCT)南方电网公司数字电网研究院在粘贴型微型智能电流传感器研发上取得突破进展，已有卡扣式和抱箍式两种型号投入工业生产。传感器体积小、性能优，功耗均为40μW左右，体积分别为

6.0cm*2.7cm*6.8cm

和3.0cm*2.5cm*1.5cm,

重量分别为72g和11.5g,

量测范围100mA-

2400A,测量精度均为0.5S级

。具体的实物图片如下所示：三、

透明电网—1、小微智能传感器抱箍式微型智能电流传感器卡扣式微型智能电流传感器一座500kV变电站需安装80~100套电流互感器，包括：■50余套500kV

电流互感器■

30余套220kV

电流互感器■

10余套35kV

电流互感器>成果应用：小空间、低成本、易安装、无维护，,,具有颠覆性意义三、

透明电网—1、小微智能传感器小微智能传感器应用500kV

变电站局部互感器照片☑

全电压等级电流传感器面向测量及保护应用替代传统CT◆

量程大体积小◆

数字量输出◆

精准对时全电压等级电流传感器研发目标：应用于全电压等级线路保护、计量、监测用无源无线微型智能电流传感器，替代传统CT三、

透明电网—1、小微智能传感器◆

非接触式测量◆

无源自取能◆

实时无线传输全电压等级电流传感器测量系统由自取能电流传感器与地面数据接收装置组成，其中测量、取能、通信为传感器的核心模块。1.测量模块采用两个环形TMR阵列为测量探头，其中一个TMR环用来测量1250A及以下的电流，另一个TMR环用来测量10倍的短路电流。为了确保测量的可靠性，还采用了一个全差分双绕布线的PCB

罗氏线圈作为冗余的测量元件

,与TMR

测量元件相互验证。2.取能模块，传感器还是采用CT取能，提出了二倍压整流和全桥整流并存的整体设计。3.通信模块，光电协同多信道通信方案，多种通信方式并行提高可靠性，我们在电磁波的频谱上从低频到高频，分别选取868MHz,2.4GHz,6.8GHz,和可见光的650nm红光，选了4个频段同时做通信，

达到可靠通信的效果。TMR环探头1

取能础芯TMR

环探头2橡胶累因件橡胶紧固件塑料内壳激光头线缆道道取能电源板三、

透明电网—

1、小微智能传感器可调角度激

光头支架光通信+测量板PCB罗氏线圈通信主控板，锂离子电容塑料天线罩取能磁芯端面金属屏蔽外壳微型智能电压传感器

(Micro

PT)基本原理：基于位移电流/分布电容分压与标准信号源相结合的电压测量方法1.实现非接触电压测量2.误差：≤0.5%3.量程(当前水平):500V4.自取能5.带电卡扣式安装三、

透明电网—1、小微智能传感器等效电路样机测试U]

、

X五合一智能电气量集成传感器

(Micro

PTCT)基本原理：基于巨磁阻芯片的电流测量方法+非接

触电压测量方法；集成电压、电流、频率、功角

(cosφ)等电气量测量及对时功能。1.电流测量：精度0.5S级，量程600A2.电压测量：误差≤0.5%,量程500V3.自取能+备用电池，带电卡扣式安装4.相间百纳秒级无线低功耗对时，可测量序分量5.

IP67

防护等级0.0207:22:01电压.223.04V

电渣178ZA,温度27(102:07.22:04.00:41电压220.98V:

电流34.00A:

温度：2789℃2.02:07:22.0400:50电压：221.09V,电流：33.99A;

温度28.11℃三、

透明电网—1、小微智能传感器广州配电房安装应用电压监测对比非电气量集成传感器集成导线温度、振动/舞动、环境温湿度、气压、海拔、可见光图像、红外图像、电流等物理量新型输电线路传感装备

，实现了输电线路实时全景监测。1.温度测量范围：

-20℃~125℃2.导线振动/舞动测量幅值：0m(p-p)~10.000m(p-p)3.图像分辨率：≥1280*7204.IP67防护等级三、

透明电网—1、小微智能传感器口设备功能+智能信息口智能电气设备是传统电气设备与智能元素、电力电子器件等的融合--协同增效的组合口设备智能化——可见、可知、可控√可见可知：传统电气设备与先进传感、通讯、计算、人工智能技术有机融合；√灵活可控：传统电气设备与可控电力电子设备等协同增效。√

设备功能+智能信息(例如：断路器、变压器，,,)智能断路器：

故障自诊断、自触发启动，微秒量级时间开断，可实现交流系统定相位同步开断，可深度抑制过电压和过电流，通态损耗极小Al模块数据预处开阀值告警动态阀值设定硬件机构电力设备本体功能实理系统统电力设备改障原测百我

决策机制调整运行方式智能电力设备一

→

数据南方向口智能电气设备要素：>状态感知、预测智能材料>嵌入智能元件参数可调可控>行为智能化三

、透明电网—2、智能设备与设备智能化智能电力设备示意图引自赵仕策，赵洪山，寿佩瑶/智能电力设备关键技术及运维探讨/2020

,44(20):1-10智能电力设备示意图远蛋

服务器控制中心和远维人员我态评堡氯化硬型

健康评蛋考命预固状态分析异常检测故障诊断外部决策指令自我传够执行机构智能变压器在变压器内部植入微纳智能机器人(传感器),自动巡检变压器油和内部绝缘状态，并将信息发送到外部决策系统，实现变压器内部状态的数据获取和精准预测，由停电测试、监测走向实时状态呈现。三

、透明电网—2、智能设备与设备智能化透明输电线路■输电线路和铁塔布满智能传感器，实现全状态监测，输电线路管理由人巡、机巡走向无需巡，实时呈现线路状态√

电流传感√

电压传感√倾角传感√振动传感(线路舞动、撞击等)■

√

温度传感(山火等)√弧垂传感三、

透明电网—2、智能设备与设备智能化三、

透明电网—2、智能设备与设备智能化CC新T

13新闻直播间LIVE

NEWS6月10日14:42

天斯增新冠肺炎确诊病例低于2000明。

GV

日本首相9日表示，东京芯片化保护口研发成功世界首套110kV/220kV/500kV

芯片化保护装置口

110/220

kV

已经成功运行3年。口

体积缩小40倍，功耗降到原来的1/6口

关键数据不出芯片。元器件数量从近万个降低成800个口

保护速动段动作时间压缩了20%数字化保护482mm====120mm50mm三

、透明电网—2、智能设备与设备智能化管理通讯类测量功能

MMS

报文控制功能

录波记录通信接口Sv

解

码低通滤波插值同步LLE□实现了装置无防护安装定值管理跳闸逻辑保护算法GOOSE开出

G0OSE开入

GOOsE

解析MAC风暴抑制报文分发芯片化保护实时控制类100mm基于数据的强大的软件系统·体现数字之间的关系·海量的小微传感器数据·智能设备的数据·数据存储：分布式，集中制，·数据挖掘·数据驱动的软件分析、计算，●·自由应用三、

透明电网

—

3、智能软件系统镜像/数字孪生电网●

镜像/数字孪生电网√基于传感器建立的物理电网系统在数字空间的镜像√数字孪生电网随物理电网的变化持续更新√基于数字孪生电网可以实现对物理电网的全面感知和预测●电网数字孪生研究一省级电网的数字孪生系统示范-配电网的数字孪生系统示范三

、透明电网—3、智能软件系统电力网络和交通路网有众多相似之处，纵横交织的道路和输电线路、道路车流与电力潮流均可以类比。节目中的超脑少年用程序将拥堵车流全部疏通，实现全自动道路交通管理，电力系统也可以基于程序构建数字孪生的软件平台，

对设备、潮流等进行全自动实时监测和管理，实现系统透明化。电力系统与交通系统类比，技术思想和手

段均可以学习借鉴三

、透明电网—3、智能软件系统2010年南方电网交直流并联电网结构图用程序优化交通，构建智慧城市物理电网数字数据路镜像孪生体厂站信息、状态物理电网：主网、配电网、微电网软件系统—电网的

“超级大脑”透明电网需要强大的软件系统这个“超级大脑”对海量的数据进行管理，这是核心。镜像/数字孪生信息物理电网，

基于数据建立的物理电网系统在数字空间的映射。基于物理电网中的传感器和智能设备的数据，应用强大的算力算法构建电网运行导航决策系统。三

、透明电网—3、智能软件系统数字孪生电网：主网+配电网+微电网—全息镜像系统外观形态+拓扑关联关系数字变生电网设备计算交互系统备人工智能

(Al)

与电力系统

(Electric

Power

System)

的融合是建设新型电力系统的必由之路，电力人工智能系统(Al

EPS)

的本质是真正具备智能属性的强

大软件系统，即电力系统的“超级大脑”。软件系统对电网运行进行实时、精确的控制与管理，实现全面可见、可知、可电力人工智能系统Al

EPS三、

透明电网

—

3、智能软件系统(电力人工智能系统Al

EPS)“超级大脑”一智能软件系统控的透明化。本

质电力人工智能系统(Al

EPS,AI

Electric

Power

System)

是一个根据电力系统基本物理规律、遵循电力系统技术原则、符合电力系统应用需求的专门针对

电力系统设计的智能软件系统。>物理规律是基础，人工智能、软件等技术是手段，需要围绕电力系统这个命题针对性设计开发>软件系统的智能要真正具备“思考”并针对性进行精确反馈的能力，不仅是现有基础上的自动化、数字化、智能化三、

透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统Al

EPS)智能软件系统的内涵自适应性能够根据历史数据中的指令和结果自适应

迭代优化算法程序，不

断进行自我完善和革新,

针对不同运行状态、

问题和目标实现电力系

统的自适应“导航”。智慧性智能软件系统须充分发挥人工智能的智慧

性优势，能够灵活处理

不确定性环境下的复杂

问题，对系统运行状况

和潜在风险进行预判、

提前规划。智能软件系统对电力系统的调控满足

实时性要求，实时监控、实时反馈、实时响

应

。实现源网荷储全域范围内的能

量

(电量)动态平衡。智能软件系统对电力系统的调控满足精确

性要求，能源电力系统

的运行关系国计民生，数据信息的采集、处理、反馈必须做到高精度

、高准确度。三、透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统Al

EPS)智能软件系统的特征实时性精确性总体发展路径电力人工智能系统Al

EPS软件系统规范书编制电力人工智能系统Al

EPS基础设施建设

智能软件系统的应用算法开发系统综合应用与优化完善三、透明电网—3、智能软件系统(电力人工智能系统Al

EPS)智能软件系统的开发需要电力企业与人工智能、

IT企业的合作，各自发挥自身优势，完成擅长领域的工作。实现高效合作的关键是系统规范书，由电力企业基于物理规律和原则，以及系统需求进行主导编制，重点阐明新型电力系统所需要的智能软件系统是什么样的，

有怎样具体的要求。人工智能、IT领域企业依据规范书能够开展高效、有针对性的

开发工作。系统规范书还将作为新型电力系统控制运行标准化的重要技术里程碑，为国家新型电力系统建设打下坚实基础。三、

透明电网

—

3、智能软件系统(电力人工智能系统Al

EPS)智能软件系统规范书关于电力人工智能系统

AlEPS>系统规范书的编制至关重要，它是跨行业合作的桥梁，是新型电力系统建设的重要参考。>电力人工智能AIEPS要对标国际先进人工智能范例，突破思维局限，跳出自动化、数字化、智能化的“圈”,敢想敢干，踏实钻研。>基础设施的建设要同步做，它同样也是需要硬核创新技术才能攻克的挑战。>希望企业间的跨领域合作更加紧密、更加深入，各施所长，努力打造出国际领先的电力人工智能系统AlEPS范本。三、透明电网一3、智能软件系统(电力人工智能系统Al

EPS)毛四

、透明电网支持新型电力系统建设目录口运行导航决策：透明电网运行决策关键技术口智能调度决策口电网安全域辨识与控制、直流故障辨识与决策口多道防线协调控制多能互补协调口新能源接入、虚拟电厂、柔性电网口数字孪生：透明电网运行数字数据关键技术透明电网运行电力优化约束目标控

制

信息电力系统智能计算及自动导航控

制

信息电力智能调度(人工智能+大数据)负荷预测等控

制

信息口发电预测口负荷预测与辨识口电网状态数字数据四

、透明电网支持新型电力系统建设透明电网运行全景信息信息全景控制控制透明电力系统透明输电典型场景利用架空线路上遍布的微型智能传感器，实现通道巡视与线路状态实时监测。根据海量的数据，进行四

、透明电网支持新型电力系统建设实时数据分析，对线路发生的故障提前预警及智能清除。一微型智能-

电流传感器非电气量

集成传感器微型智能

电压传感器输电三维数字化通道线路实时监测实时数据分析67变电运行支持系统联xC能智能变电站：数字化技术的加持，显著提高了变电站的集约化和协同作业水平②

基于专用芯片的新型智能化终端实现测量、监测、保护、控制

等各类功能

物联网平台实现信息的统一收集和共享服务主站侧由⑤四

、透明电网支持新型电力系统建设智能网关实现

数据汇集传输和

轻量级就地控制智能传感器取代

传统PT、CT透明变电典型场景数字化接口实现各类终端的即插即用684透明配电典型场景基于数字孪生的智能配电房和智能台区：通过构建数字孪生配网，实现对配网设备的在线监测、状态分析、故障诊断及运维措施的辅助决策。实现配电房、台区、低压线路等设备的带电运行状态实时采集及

综合展示，实现配电网设备状态透明、运行状态透明