IEEEP2030標(biao)準-帶有(you)電(dian)力系統和終(zhong)端用(yong)(yong)戶應用(yong)(yong)和負載的(de)(de)智能(neng)電(dian)網(wang)能(neng)源技術(shu)和信息(xi)技術(shu)互操作(zuo)運營指南(Guide for Smart Grid Interoperability of Energy Technology and Information Technology Operation Withthe Electric Power System(EPS),and End-Use Applications and Loads)即將頒布，有(you)意(yi)思的(de)(de)是，這個(ge)標(biao)準是圍繞著(zhu)三(san)個(ge)遠(yuan)景(Persp ective)而展開的(de)(de)，本文就對這三(san)個(ge)遠(yuan)景做一個(ge)簡單介紹，希望(wang)能(neng)對讀者起到(dao)拋磚引玉(yu)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。

　　一、概述

　　這個標準從互操(cao)作(zuo)架構的(de)(de)視點(dian)討(tao)論了：電力系(xi)(xi)統,通信系(xi)(xi)統和信息(xi)系(xi)(xi)統的(de)(de)遠景。提出(chu)遠景架構的(de)(de)目的(de)(de)是增強智能電網各系(xi)(xi)統之間的(de)(de)互操(cao)作(zuo)。三個系(xi)(xi)統完(wan)成(cheng)同一個公共(gong)目標，每(mei)個系(xi)(xi)統又有各自的(de)(de)特點(dian)。

　　三(san)(san)個互(hu)操作架構遠(yuan)景(IAP)主要考慮(lv)電力系(xi)(xi)統、通信(xin)系(xi)(xi)統和信(xin)息系(xi)(xi)統接口的邏輯(ji)和功能，實現智(zhi)能電網的互(hu)操作。三(san)(san)種遠(yuan)景的摘要如下(xia)：

　　-電(dian)力系統互操(cao)作架構(gou)遠景(jing)(PS-IAP)。電(dian)力系統遠景(jing)強調的是(shi)發電(dian)、輸電(dian)和用電(dian)，包(bao)括電(dian)器、應用和運行(xing)的理念。這個遠景(jing)定義了七個域：發電(dian)、輸電(dian)、配電(dian)、服務(wu)供(gong)應商(shang)、市(shi)場、控制/運行(xing)和消費者。此概念在三個遠景(jing)中是(shi)相同的。

　　-通(tong)信技術互操作架構(gou)遠景(jing)(CT-IAP)。通(tong)信技術遠景(jing)強調的(de)是在(zai)智能電網(wang)中，系統、設備和應用之間的(de)通(tong)信連通(tong)性(xing)。這個遠景(jing)包括(kuo)通(tong)信網(wang)絡、介質(zhi)、性(xing)能和協(xie)議。

　　-信(xin)息技術互操作架(jia)構遠(yuan)景(jing)(IT-IAP)。信(xin)息技術遠(yuan)景(jing)強調的是過程控制(zhi)和(he)數據管(guan)理。遠(yuan)景(jing)包括信(xin)息數據的存儲、處(chu)理、管(guan)理和(he)控制(zhi)。

　　每個遠(yuan)景由(you)域、實體(ti)和接口或數(shu)據流(liu)組成-所有內容(rong)都由(you)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電網(wang)互(hu)操(cao)作參考模型(xing)(SGIRM)定義。參考模型(xing)按照(zhao)功(gong)能(neng)(neng)進行闡述，可以擴展(zhan)，但不打(da)算規定或限制(zhi)。當智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電網(wang)技術和架構發(fa)展(zhan)時，要求互(hu)操(cao)作是能(neng)(neng)夠維護(hu)的(de)。參考模型(xing)的(de)靈活(huo)性保證了智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)電網(wang)未來發(fa)展(zhan)的(de)先(xian)進性。

　　二、電力系統的互操(cao)作

　　電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)的互操(cao)作體現(xian)為保(bao)證電(dian)(dian)(dian)力供給的復雜系(xi)統(tong)(tong)，目的是為消(xiao)費者提供高可靠、高可用(yong)和高質量的電(dian)(dian)(dian)力，并使(shi)電(dian)(dian)(dian)力成為一種經濟的能源。為了達到這(zhe)個目標(biao)，電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)的運行(xing)要確保(bao)每刻產(chan)生(sheng)的功(gong)率(kW或MW)精確的等于消(xiao)耗的功(gong)率。如果這(zhe)個等式(shi)不平(ping)衡(heng)，電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)會在瞬(shun)間發生(sheng)問題。這(zhe)些(xie)問題包(bao)括裝置的損(sun)壞和消(xiao)費者的停(ting)電(dian)(dian)(dian)。同時(shi)，產(chan)生(sheng)的無功(gong)功(gong)率(kvar或Mvar)和消(xiao)耗的無功(gong)功(gong)率，也要在每處電(dian)(dian)(dian)站取得平(ping)衡(heng)。將來的智能電(dian)(dian)(dian)網會對(dui)現(xian)存(cun)的電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統(tong)(tong)進行(xing)方案優(you)化，保(bao)持這(zhe)些(xie)平(ping)衡(heng)。

　　電(dian)源的(de)(de)(de)(de)容(rong)量可以有(you)很(hen)大變化，從(cong)幾(ji)百(bai)瓦到幾(ji)百(bai)兆瓦。有(you)些(xie)電(dian)源通過系統調節，具(ju)有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)(de)可控性，而有(you)些(xie)電(dian)源不具(ju)備這[FS:PAGE]樣(yang)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)源會(hui)有(you)很(hen)大的(de)(de)(de)(de)波動，在最差的(de)(de)(de)(de)情況下，可以從(cong)滿輸出(chu)(chu)到無輸出(chu)(chu)，反之亦然，就(jiu)就(jiu)是幾(ji)秒鐘的(de)(de)(de)(de)事情。

　　消費者的(de)(de)電負載也有(you)各自的(de)(de)特性(xing)，可能(neng)(neng)在不(bu)同(tong)等級快速變化。輸電系(xi)(xi)(xi)統是一個(ge)從發電到負載的(de)(de)網絡，具有(you)冗余輸送大電力的(de)(de)能(neng)(neng)力。輸電系(xi)(xi)(xi)統中的(de)(de)電流通(tong)常是雙向的(de)(de)。因為輸電系(xi)(xi)(xi)統在電能(neng)(neng)傳(chuan)輸的(de)(de)重要性(xing)，輸電系(xi)(xi)(xi)統通(tong)常設(she)計為具有(you)最小損耗和(he)高度的(de)(de)自動化，保持(chi)系(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)每(mei)個(ge)部分都不(bu)失效。

　　配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)(tong)以(yi)(yi)高效、可靠和經濟的(de)方式為(wei)(wei)消(xiao)費(fei)者提供電(dian)(dian)(dian)(dian)能。老(lao)式的(de)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)(tong)，從變電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)到消(xiao)費(fei)者的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流通常(chang)是單向(xiang)(xiang)的(de)。很多(duo)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)(tong)具有或(huo)將有雙向(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)流，因為(wei)(wei)在本地(di)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)(tong)設計拓撲或(huo)消(xiao)費(fei)者自備電(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)的(de)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)超過(guo)負載(zai)的(de)情況，所以(yi)(yi)需要具備這樣的(de)能力。當部分(fen)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)(tong)發(fa)生問題(ti)時，可以(yi)(yi)通過(guo)人工干(gan)預重啟系(xi)統(tong)(tong)(tong)。

　　電(dian)(dian)力系(xi)統本身具有(you)通過電(dian)(dian)流提供每(mei)處電(dian)(dian)力系(xi)統狀態(tai)(tai)信息(xi)的(de)能力，因為它就來自那(nei)些裝置(zhi)。因此(ci)，遵照(zhao)指南和(he)策略可以簡化控制(zhi)系(xi)統，在設(she)備之(zhi)間使用最小的(de)通信量，保證電(dian)(dian)力系(xi)統具有(you)良好的(de)設(she)計(ji)和(he)運(yun)行。比如，沒(mei)有(you)外(wai)部通信時(shi)，一個“波動(dong)”的(de)發電(dian)(dian)機(ji)會(hui)帶來：頻(pin)率高(gao)(gao)時(shi)產(chan)生低(di)輸出，頻(pin)率低(di)時(shi)產(chan)生高(gao)(gao)輸出。考(kao)慮使用這種天然(ran)的(de)狀態(tai)(tai)信息(xi)和(he)更(geng)先進(jin)的(de)控制(zhi)設(she)備避(bi)免電(dian)(dian)源產(chan)生波動(dong)。

　　傳統的方法(fa)可以保(bao)證(zheng)電(dian)力系統能夠很好的運行，方法(fa)如下：

　　-在發電(dian)有限不能提供足(zu)夠(gou)電(dian)能時(shi)，安裝(zhuang)新的(de)可(ke)控發電(dian)裝(zhuang)置。使電(dian)力(li)系統具有足(zu)夠(gou)可(ke)控的(de)發電(dian)量(liang)，滿足(zu)瞬時(shi)最遭的(de)負載變化。

　　-裝置等級足夠大，可以應對最(zui)遭情(qing)況運行(xing)條件。

　　智能(neng)電(dian)網技(ji)術(shu)提供了使用新方法的機會，可優化電(dian)力系統的運(yun)行(xing)。這些(xie)方法可以與智能(neng)電(dian)網技(ji)術(shu)一起(qi)運(yun)行(xing)，包括：

　　-使用更多的(de)可控(kong)發(fa)電、存儲(chu)和負載，優化發(fa)電和負載的(de)平衡(heng)。

　　-改變當(dang)前條(tiao)(tiao)件優化裝(zhuang)置(zhi)容量。條(tiao)(tiao)件可以包括室溫(wen)、電流和維護等。

　　-使用本地控(kong)制的發電、存儲(chu)和負載，減小裝置(zhi)容量(liang)(liang)變(bian)化和電源質量(liang)(liang)問題。

　　三、IEEEP2030標準中SGIRM電力系統互操作架構(gou)遠景

　　IEEEP2030標(biao)準中SGIRM的PS-IAP主要表現為(wei)一種傳(chuan)統的電力系統景象，CT-IAP提供(gong)一種從一地到另一地得(de)到數據的方(fang)法(fa)，IT-IAP提供(gong)一種使用數據獲(huo)得(de)有用信息的方(fang)法(fa)。

　　PS- IAP(圖(tu)1)是主要實(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)邏輯表(biao)示(shi)(shi)，描述了(le)電(dian)力(li)系統(tong)(tong)的(de)(de)功能(neng)(neng)。圖(tu)1顯示(shi)(shi)了(le)來自電(dian)力(li)系統(tong)(tong)遠景(jing)的(de)(de)域、實(shi)(shi)體(ti)(ti)和(he)接(jie)口(kou)。PS-IAP的(de)(de)域(在(zai)(zai)(zai)所有(you)遠景(jing)中(zhong)相同)表(biao)現了(le)一種(zhong)(zhong)接(jie)近于現存電(dian)力(li)設施的(de)(de)劃分方法。PS-IAP的(de)(de)實(shi)(shi)體(ti)(ti)(在(zai)(zai)(zai)所有(you)遠景(jing)中(zhong)具有(you)獨特性)反應(ying)了(le)電(dian)力(li)系統(tong)(tong)的(de)(de)裝(zhuang)置或功能(neng)(neng)。在(zai)(zai)(zai)電(dian)力(li)系統(tong)(tong)遠景(jing)實(shi)(shi)體(ti)(ti)間的(de)(de)接(jie)口(kou)可以(yi)通(tong)過多個數據連接(jie)的(de)(de)多種(zhong)(zhong)數據[FS:PAGE]流(liu)(liu)表(biao)示(shi)(shi)。比如，在(zai)(zai)(zai)配電(dian)站和(he)運行中(zhong)心的(de)(de)通(tong)信(xin)，在(zai)(zai)(zai)同一個接(jie)口(kou)可能(neng)(neng)有(you)SCADA、聲(sheng)音和(he)視(shi)頻多種(zhong)(zhong)信(xin)息。在(zai)(zai)(zai)圖(tu)中(zhong)僅畫出(chu)了(le)數據通(tong)道。因為(wei)(wei)存在(zai)(zai)(zai)很(hen)多可選的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)，為(wei)(wei)了(le)保(bao)持圖(tu)的(de)(de)簡單，電(dian)流(liu)(liu)被省略了(le)。

　　智能電網(wang)的部署可以覆蓋一(yi)個小型地區、一(yi)個電力設(she)施、一(yi)個控(kong)制區域或一(yi)個全國范圍的系(xi)統(tong)。對(dui)于(yu)一(yi)個完成的部署，每個實體可以代表任(ren)何數量(liang)的物理或邏輯設(she)備。

　　四、通信系(xi)統的互(hu)操作

　　端到(dao)(dao)端的智(zhi)能電(dian)網通(tong)信(xin)(xin)模型可以在圖2看(kan)到(dao)(dao)。這些通(tong)信(xin)(xin)架構映射到(dao)(dao)發電(dian)、輸電(dian)、配電(dian)和(he)消費者的域上。每個特定(ding)通(tong)信(xin)(xin)塊映射到(dao)(dao)特定(ding)劃分域上的設施(shi)。

　　它還顯(xian)示了端到端通信的安保層和(he)管(guan)理(li)層，橫跨了每(mei)個智能電網的通信域。通信安保和(he)管(guan)理(li)架構(gou)需要在(zai)IEEEP2030標(biao)準中SGIRM部分定義和(he)規范(fan)。

　　圖2—智能電(dian)網(wang)端到(dao)端通信(xin)模(mo)型

　　五(wu)、IEEEP2030標準(zhun)SGIRM通(tong)信(xin)技術互操(cao)作架構(gou)遠景

　　IEEEP2030標準(zhun)中(zhong)SGIRM的CT-IAP通(tong)過圖(tu)3表(biao)現出(chu)來，可以(yi)包括(kuo)出(chu)現的新(xin)技術，也可以(yi)使(shi)用由(you)開(kai)發者定義的目(mu)標架構。它是(shi)(shi)智能(neng)電網中(zhong)通(tong)信系統、變電站和關鍵組件等所(suo)有(you)相(xiang)關系統的圖(tu)形表(biao)示，是(shi)(shi)一種(zhong)通(tong)用、靈活(huo)和動態的體系架構，會隨(sui)著(zhu)技術進(jin)步而發展。

　　CT-IAP(圖3)顯示了通信(xin)系統遠景中的(de)域(yu)、實體和(he)接口。CT-IAP域(yu)(所有的(de)遠景都相同(tong))劃分出了7個部分，接近于現存的(de)電力設(she)施。這些(xie)域(yu)包括：

　　-發電;

　　-輸電;

　　-配電;

　　-消費者;

　　-服務供應商;

　　-控制和運行;

　　-市場。