所有这些系统都需要广泛的数据采集和高级的管理系统。这些功能的实现有赖于快速的配电系统仿真和状态估计，同时还要不间断地对未来状况进行预测，以达到优化系统运营状态的目的。
5.3.3ADO的应用前景
ADO是未来配电系统的基础，它应用了很多新的技术，如智能超级变压器(一种替代配电变压器的多功能电力电子设备)、精密交互式开关、开关电容器、相角差分器、电压调节器、多功能分布式能源、负载管理设备、新型传感器、电力电子控制器等。
灵活的配电网结构可以使配电网大量的可控电力电子设备实现互操作，保证功能、性能、可靠性、电能质量的提高和改善。各种设备和器件在这种结构下可以充分发挥自己的功能，高效地运营。随着时间的推移，以往的配电系统设施和设备必将一步步被改进。未来的电力结构，将会增加多种设备的综合性和兼容性，提供多种可选择的操作模式，提高系统的性能。
ADO系统将会发展成为一个“电力交换”系统——集发电、输电、配电于一身的综合系统。
ADO还有另外一个具有挑战性的方面，上述描述的配电网电力和通信结构只是整个电力系统的一部分。电力系统包括发电、输电、输电站、配电和客户服务，因此，ADO必须和广义的电力系统相互兼容。例如，配电系统可以作为负载所有系统的电力供应者；整个系统的无功功率控制，要依靠当地配电系统的无功功率设备和容量；局部电能质量控制受传输系统特性的影响(如电容开关器件可以实现故障造成的电压下降和输电操作造成的过电压控制)；局部负荷控制和电能平衡措施的实施，可以实现整个电力系统的稳定。
ADO系统的发展已经受到世界各国的广泛关注，目前世界上配电网设计和运营各不相同，但基本的设备和需求是相同的。未来电力系统结构和开放式通信结构(特别是系统标准)将会成为全球公用的标准。
5.3.4ADO的效益
ADO的各种功能将会为其带来诸多效益，这对ADO未来的发展十分有利。
下面将从三个方面讨论ADO所带来的效益。
1.改善电力系统可靠性
对电网可靠性的改善有可能成为ADO最大的效益源，ADO对可靠性的贡献包括(由简单到复杂)：
(1)故障定位(包括地下线路)；
(2)电网线路自动重构；
(3)AUO与中断管理系统的结合；
(4)用户通过对不同电价的选择和停电响应，可确定最优电路结构，以减小长时电力中断的风险。
2.改善配电系统能效、改善电能质量、改善能量管理
这一部分效益来源于对配电系统效率的改善，拥有足够的效益就可以刺激这一领域的投资。随着配电监控系统的改进，整个ADO的功能扩展到了提高电能质量，改善能量管理状况，如无功/电压控制、潮流问题的监控、优化电路结构、避免电压损失、有效地实现电压控制等，这同样将会产生巨大的效益。
3.资产管理和设备诊断
这部分是未来ADO系统最重要的效益之一，但它要依赖于整个ADO系统的全面发展，在智能电网发展到一定水平时，资产管理的效益将会凸显出来。ADO可以通过对分布式能源和需求响应的全面整合实现发电配电资产的合理利用。例如，基于配电系统实时信息状况改善资产管理、减少组件失灵现象、智能的资产替换程序、在配电系统的约束下整合需求响应、通过AUO信息避免配电设备过载、通过监控系统确保分布式能源的安全等。同时ADO还可以通过对其设备的自动诊断带来一部分效益。
总之，在未来，ADO是一种必然的发展趋势，它将会不断满足社会对电力改革的需求，促进智能电网的全面实施。
5.4先进输电运营(ATO)
世界上的输电系统大多数是基于20世纪50年代发展起来的技术，设备也使用了至少30到50年。例如，从1988年到1998年，美国的电力需求增长率为30%，然而输电系统的新建率却只有15%。根据北美电力可靠性委员会(NERC)最新的研究显示，在2002-2011年10年间，电力需求的增长预期在20%左右，而新建输电系统的增加计划则仅有3.5%。与此同时，每日电力批发交易的数量从1998年开始以将近400%的速度增长。这直接导致了输电系统阻塞的大量增加，同时也大大增加了整个系统的压力。
在数字时代，用户对高质量、高可靠性电能的需求以及远距离的电能交易使得电力系统急需获得足够的投资。人们从2003年夏天的美加大停电事故中得到了很多经验和教训，这会促使人们建立一个更健康、功能更加丰富、输电弹性更大的电力系统，在智能电网中把这个未来的电力传输系统称为先进输电运营(ATO)。
为了减少停电和阻塞的可能，人们做了许多工作，特别是在发展维持电力系统稳定性的新技术上。这其中的许多技术，已经具备了大范围应用的条件，其他的也都处在研发和试用阶段。这些需要政府与电力企业进行广泛的合作，通过以下七个方面减小停电的风险。
(1)在控制系统操作人员(包括独立系统操作员ISOs，区域输电操作员RTOs)、输电系统操作员(TSOs)以及控制区域操作员之间实现无缝的数据交换。这些技术已经在美国和加拿大被采用为标准的训练手段，巴西、泰国、中国以及英国的部分地区也在应用该项技术。该技术将基本信息模式(CIM)、总体接口定义(GID)，以及控制中心之间的通信协议作为一套标准，这套标准使得操作人员可以监管相邻的控制区域。
(2)建立新的具有协作能力的发电和输电设施。如果他们之间没有相互协作的话，发电商会在本地电价高的地方建立新的发电厂，而他们的竞争对手也会不断地新建电厂，这样就使得电价变得更便宜。因此，需要区域的管理者来为这些扩张的协同合作制订计划。
(3)应用广域电网操作技术。对于区域系统操作员管理一个大范围的电力系统来说，一个电网最关键的就是它的“可观测性”——既可以是直接的监测，也可以是计算机的评估。广域监测系统(Wide-Area Monitoring System，WAMS)已被证明能够提供直接的计量。另外，通过使用状态估计的先进软件，可以对那些不能直接监测的电网构件进行状态建模，估计它们可能会出现的状态。所以当电网出现问题时，操作员可以使用安全评估软件来减轻这些问题。
(4)在电力系统的常规操作训练中，应该假设安全评估软件指标是不安全的，会导致停电的发生，并重新建设以加强其判断能力。
(5)电网操作员必须与电力市场运营员紧密合作，目的是为了最大程度地减少停电的可能性，并且防止加州电价飞涨的类似情况再次出现。特别地，价格的制定必须依据市场规则，这样才能保证电力潮流并且更加有效率地控制输电阻塞。同时，也需要向用户提供自动控制负荷需求的手段，以响应电价波动。
(6)改进在紧急情况下的操作。在美国发生8·14大停电时，职责界限的不清晰直接导致了紧急事故处理效率的降低。系统操作员同样也需要接受电网重构和黑启动的训练。如何设置继电保护装置来防止跨越整个大区的停电灾难的发生，这一问题需要被重新审视。
(7)信息系统和程序需要进行升级。在电力系统的操作过程中会产生大量复杂的通信数据，特别是在紧急情况发生时。因此，需要对这些信息系统进行升级，包括采用更先进的技术，以及对其使用的程序进行基础性的修改等。
美国和欧洲的电力工业已经长期作为世界上电力系统运营可靠性的黄金标准。
但是，近年来发生的一切给予人们警示，如果不立即采取措施来保证电力可靠性的高水准，这种黄金标准在未来必将失去光泽。同时，停电所造成的损失也一定会对整个宏观经济造成沉重的打击。
5.4.1ATO的五大功能
先进输电运营(ATO)主要强调阻塞管理和降低大规模停运的风险，它在现代电力系统中具有五大功能。
1.实现电力系统的实时可视化
这项功能要求在电力系统的所有关键元件上大量应用先进的传感器。这些传感器将被整合进一个实时的通信系统中组成一个整合的电力与通信系统结构(Integrated Electricand Communications System Architecture，IECSA)。计算机的快速仿真和建模系统能够高速处理数据，并将其转换成图像的形式，以便系统操作员作出响应与管理决策。
2.增加系统容量
这项功能能够建立和加强系统的容量，特别是在高压系统中。其中包括建立更多的输电线路，为供电所和线路提供更适合的可靠性标准，促进数据结构的优化，升级控制中心和继电保护方案。
3.克服系统瓶颈
这项功能能够消除系统中的许多瓶颈。这些瓶颈限制了整个电力市场真正功能的发挥。为了额外增加系统容量，这项功能包括增加电力潮流、加强电压的支持、提供并允许电力系统的动态操作，同时也需要采用有效手段来管理故障电流。
4.形成自愈功能
一旦上述的几项功能得以实现，则可以考虑实时地对系统进行控制。为了实现这项功能，需要广泛地应用电力电子器件，如电力电子电路断路器以及灵活交流输电技术(FACTS)。这些技术将提供一个整合的先进控制结构来实现系统的自愈功能。
5.加强与用户的连接
以上所介绍的四个功能组成了一个通信系统的整合体，涵盖了电力系统的大部分。一旦这种系统结构得以实现，与终端用户的通信连接将得到增强。这种增强将产生三个新的功能领域：一是与电力公司客户服务相关(如账单信息或实时电价)；二是带来了与电力相关的服务项目的增加(如家庭安全与设备监测)；三是更普遍的通信服务(如数据服务)。
5.4.2ATO的技术构成
要实现ATO，需要以下几个方面的关键技术综合运用。
1.数据标准
数据标准对于跨区域和区域内控制来说是至关重要的，包括CIM、ICCP等。
公共信息模式(Common Information Model，CIM)数据标准是一个计算机系统的实时标准，它允许公司之间互相交换数据，除此之外也允许在一个竞争的环境下应用新技术。该CIM标准使各公司可以容易地将私有数据转换成为CIM标准格式并允许多种竞争性软件的接入。
控制中心之间的通信协议(Inter Control Center Communications Protocol，ICCP)允许实时数据、计划以及控制命令在两个或多个电网控制中心之间实现交换。它被广泛地应用在北美和世界上其他电力系统中，ICCP最早应用在紧密的控制连接上，如点对点专线或高度安全的基础结构。近年来，ICCP也被应用于从控制中心到远程终端单元、供电站、发电单元的通信系统中。
2.自动化技术——ATO的核心
自动化技术在电力系统价值链中扮演着关键的角色。对于用户来说，自动化意味着每小时都会收到电价信号，居室内的智能消费接口根据这些信号能够自动地调整室内的温度设定。对于配电系统操作员来说，自动化意味着在紧急情况下自动使用本地分布式能源将当地供电区域形成孤岛。对于电力系统操作员来说，自动化意味着电能输送系统能够自愈、自优化、自动地预测和快速响应，以减小扰动产生的影响，同时最小化或消除电力扰动。这种智能的电力输送系统的建立使电力零售市场变得更加成熟，从而为客户服务带来革命性的变化。通过一个双向的用户接口来代替现在的电表，用户可以与该智能输电系统紧密连在一起。这使得电价信号、决策、通信以及网络智能化等信息有效地在用户和服务提供商之间实时地流动。功能齐全的电力零售市场将为用户提供范围广泛的服务，包括高级的电力选择、实时电能质量监测、家庭自动化等。
3.通信体系——ATO的基础
要想真正实现ATO，首先必须发展一个新的标准通信结构，并且用其覆盖当今的电力输送系统。这种“整合的能源和通信系统结构”将使一个开放的基于标准的系统结构，用于数据通信和分布式的计算结构。组成这种结构的几种技术包括数据网络、覆盖广泛物理媒介的通信以及嵌入式的计算技术。综合能源与通信系统(IECSA)的应用将使自动监测和输电系统的实时控制成为现实，为增加输电系统的控制和容量的技术发展提供支持，还能够增强用户终端的数字装置性能，实现用户的互联，这样一来客户服务的价值就得到了体现。
4.信息可视化应用软件
电力市场可以被视为电力参与者在电力交易中进行互相影响的一种沟通行为。
