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智能电网体系结构

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智能电网WCSN安全体系架构研究

智能电网WCSN安全体系架构研究

Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｒ ｇｉ； ｒｌｓ ｇ ｉＶ ｅ ｓ ｒ ｔ ｒ ｗｃｓ ： ｅ ｕｉ ｒｈｔｃｕｅ Ｗｉ ｌｓ ｅ ｓｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｍａ ｒ Ｗｉ ｅ ｓ ｔ ｄ ｅ Ｃｏ ｎｔ ｅＳ ｎ ｏ ｗｏｋ（ ｉ Ｎｅ Ｎ） ｓｃ ｒ ａｃ ｉ ｔｒ； ｒ ｅｓＳ ｎ ｏ ｙ ｔ ｅ ｅ
，
主用户
电网通信架构，研究 了认知家域网、认 知邻域 网和认知广域网 中的动态频谱接人和共享 问题以及联合 资源管理问题 。
文献 ［］ ３ 提出了一种用于为智能 电网中基于认 知无线 电的
图 １ 智 能 电 网Ｗ ＧＳ Ｎ架构
众 所周 知，频 谱感知是无 线认知传感器 网络的一项关键 技术，其主要功能在于检测可供无线认知传感器节 （ 次用户、 认知节 或认 知用户）使用的频谱空洞 ，同时监 测主用户的信 号活动情况，以确保主用户重新使用频谱时，无线认知传感器
ｎ ｉ ｈｂ ｒ ｏｄ ａ ｅ ｔ ｅ ｇ ｏ ｈｏ ｒ ａ ｎｅｗｏｒ ｓ ａ ｄ ｗ ｉ ｒ ａｎｅｗ ｏ ｋｓ Ｉ ｏ ｌ ｉ ｎ，ｗｅ ｐ ｏ ｋ ｎ ｄｅ ａ ｅ ｔ ｒ ． ｎ ｃ ｎｃｕｓｏ ｒ ｐｏｓ ｈｅ ｓ ｃ ｉ ａ ｃ ｔｃ ｕ ｅ ｏｆ ｅ ｔ ｅ ｕｒｔ ｒ ｈｉ ｔ ｒ ｙ ｅ ｗｉｅｅ ｓｓ ｎ ｏ ｔ ｏ ｋ ａ ｅ ｎ ｏ ｎ ｔ ａ ｏｆ ｒｓ ｒ ｒｄ ． ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎｅ ｗ ｒ ｓｂ ｓ ｄｏ ｃ ｇ ｉｉ ｒｄｉ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｓ ｖｅ ｇ
无 线传感 器 网络 （ Ｒ ＷＳ Ｃ — Ｎ）提 供节 能和高频谱利 用率 的分 层设计方 法，它通过修正针对低 功率 、有损网络 的路 由协议 （ Ｌ ，支持大规模认知智能电网中的低延迟可靠 路由，较好 ＲＰ ） 地解决了诸如网络非对称性和设备容量等方面的问题。

智能电网的技术组成和实现顺序

智能电网的技术组成和实现顺序

2009年第3卷第2期南方电网技术特约专稿2009，V ol. 3，No.2 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY FeaturedArticles 文章编号：1674-0629(2009)02-0001-05 中图分类号：TM73; TM933 文献标志码：A智能电网的技术组成和实现顺序余贻鑫（天津大学电气与自动化工程学院，天津300072）提要：概述了现代电网的目标、特征、主要技术组成和实现顺序等问题。

智能电网研究的4大目标是：实现电网安全稳定运行；使分布式电源得到有效的利用；提高电网资产的利用率；提高用户用电的效率、可靠性和电能质量。

在技术上智能电网通过高级量测体系（AMI）、高级配电运行（ADO）、高级输电运行（ATO）和高级资产管理（AAM）之间的密切配合实现上述目标。

发展智能电网的顺序会影响成本和效益，一般情况下 AMI 是电网智能化的第一步，在对电能质量要求高的地方可以试点ADO。

灵活的可重构的配电网络拓扑和集成的能量与通信系统IECSA是未来智能电网的基础，所以城市电网规划阶段需要有长远考虑。

关键词：智能电网；高级量测体系；高级配电运行；高级输电运行；高级资产管理Technical Composition of Smart Grid and its Implementation SequenceYU Yi-xin(School of Electrical and Automation Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China)Abstract: The objectives, features, main technical composition of the modern power grid and its implementation sequence are brieflydiscussed. The four major objectives of smart-grid development are to achieve safe and stable operation of power grid, to enabledistributed generation with great efficiency, to improve the utilization of the grid’s assets, and to provide power for consumers withhigher efficiency, reliability and quality. These objectives can technitically reach through the smart grid with close cooperation of theAMI, ADO, ATO and AAM. The costs and benefits of smart-grid development are depending on its implementation sequence, andthus the first step of smart-grid development is generally AMI while ADO is proposed to test in areas of high power qualityrequirement. It is suggested that even at the planning stage of a urban power grid, its long-term development should be taken intoaccount as the flexible and reconfigurable distribution-network topology and the integrated energy and communication systemarchitecture (IECSA) are the foundation of any smart-grid.Key words: smart-grid; advanced metering infrastructure; advanced distribution operation; advanced transmission operation;advanced asset management1 智能电网概述近来国际上，特别是在北美和欧洲关于“智能电网”的研究和讨论很热[1−9]。

2024版智能电网ppt课件

2024版智能电网ppt课件

智能电网在电力系统中的应用
智能电网在发电、输电、配电、用电等各环节的 应用及案例分析。
ABCD
2024/1/27
智能电网关键技术
包括通信技术、量测技术、控制技术、计算机技 术、能源存储技术等。
智能电网的经济效益与社会效益
智能电网在提高能源利用效率、减少环境污染、 促进经济发展等方面的作用。
28
未来智能电网发展趋势预测
2024/1/27
关键设备
微网控制器、储能装置、保护装置等。
应用场景
偏远地区供电、海岛供电、数据中心 备用电源等。
15
储能技术与设备
储能技术类型
物理储能（如抽水蓄能、压缩空气储 能）、化学储能（如铅酸电池、锂离 子电池）、电磁储能（如超导磁储能、 超级电容器）等。
储能技术发展趋势
高能量密度、高功率密度、长寿命周 期等。
5G技术具备大带宽、高速率的特点，支持智能电网中海量数据的实时
传输和处理。
2024/1/27
03
边缘计算与云计算协同
5G技术与边缘计算、云计算相结合，实现计算资源的优化配置和高效
利用。
24
区块链技术在智能电网中的探索实践
2024/1/27
数据安全与隐私保护 区块链技术提供去中心化、不可篡改的数据存储方式，保 障智能电网数据的安全性和隐私性。
2024/1/27
储能设备应用场景
平滑可再生能源波动、峰谷调节、备 用电源等。
典型案例分析
特斯拉Powerwall家庭储能系统、电 网级储能电站等。
16
04 智能电网应用场 景
2024/1/27
17
居民用电服务提升
智能化电表
实现远程抄表、实时监测 用电量和电费计算，提高 抄表效率和准确性。

电力行业智能电网与储能方案

电力行业智能电网与储能方案

电力行业智能电网与储能方案第1章智能电网概述 (3)1.1 智能电网的定义与发展历程 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 发展历程 (3)1.2 智能电网的架构与关键技术 (4)1.2.1 架构 (4)1.2.2 关键技术 (4)1.3 智能电网在我国的发展现状与趋势 (4)1.3.1 发展现状 (4)1.3.2 发展趋势 (4)第2章储能技术及其在智能电网中的应用 (5)2.1 储能技术的类型及特点 (5)2.2 储能技术在智能电网中的应用场景 (5)2.3 储能系统设计与优化 (5)第3章智能电网通信技术 (6)3.1 智能电网通信体系结构 (6)3.1.1 层次结构 (6)3.1.2 技术架构 (6)3.1.3 关键组成部分 (7)3.2 通信技术在智能电网中的应用 (7)3.2.1 有线通信技术 (7)3.2.2 无线通信技术 (7)3.2.3 光通信技术 (7)3.3 电力系统通信网络安全 (7)3.3.1 网络安全风险 (7)3.3.2 安全防护策略 (7)3.3.3 安全技术发展 (8)第4章智能电网调度与控制 (8)4.1 智能电网调度自动化系统 (8)4.1.1 系统架构 (8)4.1.2 关键技术 (8)4.2 智能电网控制策略与方法 (8)4.2.1 控制策略 (8)4.2.2 控制方法 (8)4.3 储能在智能电网调度与控制中的应用 (9)4.3.1 储能系统在调度中的应用 (9)4.3.2 储能系统在控制中的应用 (9)4.3.3 储能系统在微网调度与控制中的应用 (9)第5章分布式发电与微电网 (9)5.1 分布式发电技术概述 (9)5.1.1 分布式发电的定义与分类 (9)5.2 微电网结构与运行控制 (10)5.2.1 微电网的定义与结构 (10)5.2.2 微电网的运行控制策略 (10)5.3 储能在分布式发电与微电网中的应用 (10)5.3.1 储能技术的选择与配置 (10)5.3.2 储能在微电网中的应用 (10)5.3.3 储能在分布式发电中的应用 (10)第6章电力市场与需求侧管理 (11)6.1 电力市场概述 (11)6.2 需求侧管理策略与方法 (11)6.3 储能在电力市场与需求侧管理中的作用 (11)第7章智能电网设备与传感器技术 (12)7.1 智能电网关键设备 (12)7.1.1 智能变电站 (12)7.1.2 分布式发电设备 (12)7.1.3 储能设备 (12)7.1.4 智能配电网设备 (12)7.2 传感器技术在智能电网中的应用 (12)7.2.1 电力系统监测 (12)7.2.2 故障诊断与预测 (12)7.2.3 电能质量监测 (13)7.2.4 分布式能源接入 (13)7.3 智能电网设备与传感器技术的发展趋势 (13)7.3.1 集成化与智能化 (13)7.3.2 信息化与网络化 (13)7.3.3 安全性与可靠性 (13)7.3.4 绿色环保与可持续发展 (13)第8章智能电网大数据与云计算 (13)8.1 智能电网大数据技术 (13)8.1.1 大数据概述 (13)8.1.2 智能电网大数据架构 (13)8.1.3 智能电网大数据处理技术 (14)8.2 云计算在智能电网中的应用 (14)8.2.1 云计算概述 (14)8.2.2 智能电网云计算平台架构 (14)8.2.3 云计算在智能电网中的应用实例 (14)8.3 智能电网数据安全与隐私保护 (14)8.3.1 智能电网数据安全 (14)8.3.2 智能电网隐私保护 (14)8.3.3 智能电网数据安全与隐私保护实践 (14)第9章智能电网与新能源接入 (14)9.1 新能源发电技术概述 (14)9.1.1 新能源概念与分类 (14)9.1.3 太阳能发电技术 (14)9.1.4 生物质能发电技术 (14)9.1.5 水力发电技术 (15)9.1.6 地热发电技术 (15)9.2 新能源并网关键技术 (15)9.2.1 新能源并网概述 (15)9.2.2 新能源并网控制策略 (15)9.2.3 新能源并网稳定性分析 (15)9.2.4 新能源并网对电网的影响 (15)9.2.5 新能源并网适应性改进措施 (15)9.3 储能在新能源接入中的应用 (15)9.3.1 储能技术概述 (15)9.3.2 储能在新能源发电侧的应用 (15)9.3.3 储能在新能源电网侧的应用 (15)9.3.4 储能在新能源用户侧的应用 (15)9.3.5 储能系统在新能源接入中的优化配置 (15)9.3.6 储能技术在新能源接入中的前景与挑战 (15)第10章智能电网与电动汽车 (15)10.1 电动汽车发展概况 (15)10.2 电动汽车与智能电网的互动 (15)10.2.1 电动汽车作为电网的储能设备 (15)10.2.2 电动汽车参与电网需求响应 (15)10.2.3 电动汽车与可再生能源的协同 (16)10.3 储能在电动汽车与智能电网中的应用前景 (16)10.3.1 电动汽车储能系统的技术发展趋势 (16)10.3.2 电动汽车储能系统在电网中的应用场景 (16)10.3.3 电动汽车储能系统的商业模式创新 (16)10.3.4 政策与市场环境对电动汽车储能应用的影响 (16)第1章智能电网概述1.1 智能电网的定义与发展历程1.1.1 定义智能电网，即智能化、自动化的电力系统，是传统电网与现代信息技术、通信技术、控制技术相结合的产物。

智能电网技术[教材]

智能电网技术[教材]

智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网 2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

美国电力科学研究院将智能电网定义为：一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。

[编辑本段]基本简介智能电网概念的发展有3个里程碑：第一个就是2006年，美国IBM公司提出的“智能电网”解决方案。

IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，从其在中国发布的《建设智能电网创新运营管理－中国电力发展的新思路》白皮书可以看出，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。

该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。

是IBM一个市场推广策略。

第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。

可以看出美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机的泥潭；三是提高能源利用效率。

智能电网试题

智能电网试题

智能电⽹试题第⼆轮次（选择、判断）⼀、填空题（每题1分，共60分）1、智能电⽹是将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术和⾃动控制技术与能源电⼒技术以及电⽹基础设施⾼度集成⽽形成的新型现代化电⽹。

2、智能电⽹具备的主要特征是：坚强、⾃愈、兼容、经济、集成、优化。

3、智能电⽹是电⽹技术发展和社会经济发展的必然选择。

4、坚强智能电⽹是以特⾼压电⽹为⾻⼲⽹架、各级电⽹协调发展的坚强⽹架为基础，以通信信息平台为⽀撑，具有信息化、⾃动化、互动化特征的现代电⽹。

5、坚强智能电⽹包含电⼒系统的发电、输电、变电、配电、⽤电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现了“电⼒流、信息流、业务流”的⾼度⼀体化融合。

6、坚强的内涵是指具有坚强的⽹架结构、强⼤的电⼒输送能⼒和安全可靠的电⼒供应。

‘7、特⾼压输电具有远距离、⼤容量、低损耗、⾼效率的优势。

8、坚强智能电⽹的发展，使得电⽹功能逐步扩展到促进能源资源优化配置、保障电⼒系统安全稳定运⾏、提供多元开放电⼒服务、推动战略性新兴产业发展等多个⽅⾯。

9、建设坚强智能电⽹将促进特⾼压、柔性输电、经济调度等先进技术的推⼴和应⽤，降低输电损失率，提⾼电⽹运⾏经济性。

10、建设坚强智能电⽹可以显著提⾼电⽹对清洁能源的接⼊、消纳和调节能⼒，有⼒地推动清洁能源的发展。

11、智能发电的发展⽬标是通过深⼊研究和应⽤⽹⼚协调技术、风电及太阳能发电并⽹技术和⼤容量储能技术，促进电源结构优化，适应清洁能源规模化发展。

12、智能发电主要涉及常规能源、清洁能源和⼤容量储能应⽤等技术领域。

13、在清洁能源⽅⾯，智能电⽹主要开展风电场、光伏电站的建模、系统仿真、功率预测和并⽹运⾏控制等先进技术的研发及推⼴应⽤。

14、与⼴泛使⽤的常规能源（如煤、⽯油、天然⽓、⽔能等）相⽐，新能源是指在新技术基础上开发利⽤的⾮常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、⽣物质能、氢能、核聚变能、天然⽓⽔合物能源等。

15、并⽹型风⼒发电系统是指风电机组与电⽹相联，向电⽹输送有功功率，同时吸收或者发出⽆功功率的风⼒发电系统。

AMI 高级计量架构

高级计量体系(AMI)智能电网：以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。

（来自论文发表网）智能电网主要由4 部分组成：1）高级量测体系（advanced metering infrastructure，AMI）；2）高级配电运行（advanced distribution operation，ADO）；3）高级输电运行（advanced transmission operation，ATO）；4）高级资产管理（advanced asset management，AAM）。

AMI作为智能电网最核心、最关键、最基础组成部分。

AMI由4部分组成：智能电表；广域通信网络；量测数据管理系统；户内网络分为以上四层实现电力用户与电网公司之间能量流、信息流、业务流双向互动的新型供用电关系。

1. AMI功能简述AMI是英文Advanced Metering Infrastructure的缩写，翻译为高级(或先进)智能量测系统(或架构)。

AMI是一套完整的包括智能电表、先进通讯网络、采集器与集中器、后台软件的系统，它能够利用双向通信系统和记录有用户详细负荷信息的智能电表，定时和即时获得用户带有时标的多种计量值，如用电量，用电需求，电压，电流等信息，同时向用户端发布命令和信息，与用户建立紧密联系。

主要的功能体现为：改进客户服务、停电管理、窃电监测、线损监测、远程连接/断开用户、电能质量管理、负荷预测、远程改变计量参数、远程升级仪表固件、预付电费购电、电价/事件信息通知，因此AMI是在智能电表和电网公司之间的一种自动双向流通的架构。

2 AMI组成及特点AMI系统架构即AMI计量主站系统设备为：数据集中器，通信通道，智能电表，及用户户内网络。

是一个用来测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的完整的网络和系统。

2012-7-8AMI国际标准和国标AMI国际标准和国标2012-7-8需要中国电能计量专家专题研究和制定长远规划、相应的技术规范和执行的标准，总结欧美发达国家AMI成功案例和失败教训，设立目标逐步实施，建立一套真正适合中国国情的AMI系统。

《物联网导论》第11章-物联网应用案例-智能电网


， 需要建设坚强的输电网，并强调各级电网协调发展。关于智能电网性能的描述，三方基
观
点相近，建设经济、环保、安全、高效的新型电网，是中美以欧特发高压展电智网能为电骨网干的网共架同、追各级求电。
网协调
中国国
为支撑，具有信息化、自动化、互动化
家电网
发特展的征坚，强包网含架电为力基系础统，的以发通电信、信输息电平、台变
物联网应用案例- 智能电网
01 智能电网概述
传统能源日渐短缺和环境污染问题日益严重是 人类社会持续发展所面临的最大挑战。
各种低碳技术的大规模应用主要集中在可再生 能源发电和终端用户方面，使传统电网的发电 侧和用户侧特性发生了重大改变，并给输、配 电网的发展和安全运行带来了新的挑战。
在这样的发展背景下，智能电网的概念应运而 生，并在全球范围内得到广泛认同，成为世界 电力工业的共同发展趋势。
通用信息模型和基于物联网的通信框架
FSGIM
Data elements Data type
Data associations Semantic checks Data optionality
Information model
Application layer
Transport layer
Network layer
为了在工业设备中实施FSGIM，需要设计骨干和无线网络的协议。
通用信息模型和基于物联网的通信框架
物理层和数据链路层 工业以太网技术已被广泛部署并促进了工厂控制和企业网络的融合，因此使用工业以太网技术。 工业以太网的示例包括PROFINET，EtherCAT，以太网Powerlink，RAPIEnet和EPA。能源决策者可 以通过访问制造应用程序级别的关键性能指标和数据分析来得到实时信息，且可以实时监控和调整 工业过程，以提高生产灵活性。 由于使用IEEE 802.15.4标准的无线电收发器无处不在，且许多最近开发的工业无线电栈是基于 IEEE 802.15.4的，如ISA100.11a，WirelessHART和WIA-PA。因此对于现场网络，使用无线电技术 IEEE 802.15.4标准。 网络层 对于工厂控制而言，透明的端到端通信，大型寻址空间，自动寻址方法，更高效的路由协议，增 强的移动功能以及自主网络形成和配置，具有强大的吸引力。而IP网络处于IPv4向IPv6的过渡阶段， 因此工厂控制网络将迁移到IPv6，并且企业内部网和Internet将相互集成。 除了IPv6过渡和不同网络的集成之外，支持IP的无线现场网络的出现是另一个重要趋势。与现有 的有线解决方案相比，使用基于IP的无线技术为工业能源管理提供了新的可能性和优势。这些技术 可以更轻松地访问与流程本身和流程中使用设备的更多的相关信息。 轻量级IP堆栈和基于IPv6的通信协议使得在无线现场网络中实现IP通信成为可能。6LoWPAN是 IPv6 和 IEEE 802.15.4 之 间 的 适 配 器 层 。 它 用 于 低 功 耗 和 有 损 网 络 （ Low-power and Lossy Networks ,LLNs），其中用于互连节点的链路是IEEE 802.15.4链路。6LoWPAN甚至可以应用于非常 小的设备，包括具有有限处理能力的低功率设备，允许它们参与物联网。在这项工作中，能源管理 器，负载和发电系统位于工业设备中，并通过无线或有线网络连接。

坚强智能电网技术标准体系


VS
改进措施
根据评价结果，及时调整和完善标准体系 ，提高标准体系的科学性和实用性。
04
坚强智能电网技术标准体系在 各领域的应用
电力工业领域
智能电网规划与设计
制定智能电网的规划、设计标准和规范，确保电网的安全、可靠 和经济运行。
智能电网设备与装备
制定智能电网设备与装备的技术标准，提高设备的互操作性和兼容 性。
监督机制与措施
监督机制
建立健全监督机制，包括内部监督和外部监督，确保标准体系的执行和落实。
监督措施
定期开展标准体系执行情况的检查和评估，及时发现和解决问题，确保标准体系的有效性和合规性。
标准体系评价与改进
评价方法
采用定量和定性相结合的方法，对标准 体系进行评价，包括指标体系、权重分 配、评价方法等。
智能家居标准
制定智能家居的标准和规范，提升家居生活的便 利性和舒适性。
3
建筑信息模型（BIM）标准
制定建筑信息模型（BIM）的标准和规范，实现 建筑全生命周期的数字化管理。
05
坚强智能电网技术标准体系发 展展望
国际合作与交流
积极参与国际标准制定
加强与国际标准化组织的合作，参与国际坚强智能电网技术标准 的制定，提升我国在国际标准领域的话语权。
跟踪国际技术发展趋势
密切关注国际坚强智能电网技术的发展动态，及时调整和 优化国内技术标准，确保我国标准与国际接轨。
完善标准体系
建立健全的坚强智能电网技术标准体系，涵盖各个领域和 环节，形成完整、科学、合理的标准体系结构。
人才培养与队伍建设
加强人才培养
加大对坚强智能电网技术人才的 培养力度，鼓励高校开设相关专 业和课程，提高人才培养质量。

研究智能电网信息系统体系结构

水电 与 工 程
南方农机
２ ０ １ ５ ． ９
６ ９
研究智能 电网信息系统体系结构
李 国郑
（ 河 北港 口集 团秦港股 份有 限公 司杂 货分 公司 ，河北 秦皇 岛
摘
０ ６ ６ ０ ０ ０ ）
要 ：智能电网是将先进 的现代化信 息技术充分应 用到传统的电网模 式中。通过这种模式实现 了对 电力与能源进一步的优化调
控 ，使其 同时具备 了友好、清洁、经济、安全等多种功效，是我 国未来电网的主要 发展 趋势。本文主要是分析 了智能电网的组成 架构 与实际应用情 况，借此对智能电网的信息系统体 系结构做 简单的概述。 关键词 ：智能电网；信息架构；应 用
中图分类号 ：Ｕ ６ ６ ５ ． １ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编码 ：１ ６ ７ ２ － ３ ８ ７ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ ９ － ０ ０ ６ ９ － ０ ２
１ 简述 智能电网的概念
将 先进 的信 息技术与传 统 的电网基础相 结合组成
一
２ ． ２ 智能 电 网的支撑 平 台
智能 电网主要包含 了数据表达与存储系统、传感测
个全新 的电网系统，解决了传统 电网中存在的一些弊
端，促使 电力与能源可 以得到更进一步 的优化与调控 ， 这就是智能 电网融合 的主要 目的。其过程主要是将双 向 高速通信 网络作为发展基础 ，应用先进 的设备技术 、测 量 技术 以及控 制方 式等 使 电网 的发展可 以更加 安全稳 定、经济实用、长期可持续性发展的方 向与 目标 。其核 心是使 电网发展尽快实现 自动化、信息化、科技化 ，达
量系统、决策系统、执行系统 、控制系统等 多种系统模 式 。在进行传 感测量时 ，因信息数据计算和存储奠定了
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4.1 体系结构建立的好处
● 过去，电力系统基础设施和信息系统
基础设施都是按照各自的模式运行和 管理，而IECSA项目是要将电力系统 基础设施和信息系统基础设施(通信， 网络和智能设备) 集为一体化的基础设 施，以完成未来复杂交互式电力系统 越来越复杂的安全性、鲁棒性、经济 性和扩展性等各种功能需求。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
(6) DAC系统非关键的运行环境； 包括控制中心与现场配电自动化设备、变电站设备、DER 设备和用户装置(例如，非电力系统设备的监视、少数安 全性敏感的变电站、用户电能质量PQ监视和用户计量等) 之间低安全性的相互影响(仅身份认证，而非秘密性) 。 (7) 控制中心内部环境； 指一个控制中心内部，例如SCADA系统、EMS系统、 ADA(先进配电自动化，Advanced Distribution Automation) 功能和实时运行。 (8) 控制中心之间环境； 主要指控制中心之间的运行环境，例如电力公司控制中心 之间、RTO(区域输电运营者)之间以及远方的分公司或监 控中心等。
4.2 IECSA三项基本功能
IECSA项目将为电力系统数据通信和分布式计算基础设施
开发一个开放的、基于标准的系统体系结构，这个体系结 构具备以下三项基本功能：
— 使智能电网所有各种各样的元部件在同一 标准下实现一体化，以支持电网的自愈能 力和用户通信接口的集成化； — 该体系结构是基于已有的工业基础设施之 上，采用最先进的、有效的通信和分布式 计算技术，为系统的开发提供具有互操作 性和互通性的基础平台； — 该体系结构将提供一些新的服务，例如提 供即时电价、能量消耗监控管理等。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
(16) 用户内部站点的通信环境；如大楼管理系统、DER管理。 (17) 用户之间站点的通信环境；如，用户的微型电网的管理。 (18) 用户至ESP的通信环境； 在用户与ESP、收购人，计量数据管理代理MDMA (Meter Data Management Agent，例如DER管理、用户计/ 量、RTP、需求响应)之间的通信； (19) 高压发电站通信环境； 主要指高压发电站场所内部(例如，从发电站的电气的和 物理的场所 直至与区域电力系统的公共连接点) 的通信 环境。 (20) 现场设备的维护环境。 包括维护监控、统计汇总、测试、诊断、资产管理(例 如，可能需要移动的相互影响、明显的数据的不同标准、 不同的基于安全角色的访问以及资产的鉴别管理等等) 。
4 IECSA：智能电网的体系结构
4 IECSA：智能电网的体系结构
建立新的IECSA体系结构，目
的就是釆用经过科学鉴定的、 统一通用的标准接口迅速整合 和更新原有混杂的遗留接口， 在信息基础设施覆盖范围日益 扩大和复杂性日益增长的情况 下提供低费用解决方案。
4.1 体系结构建立的好处
因为体系结构是站在全局的高度提出的，它可以有效地指
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
(3) 系统管理和网络管理，强调针对大的统一的 系统，这些方面必须统一考虑管理接口和标准; (4) 在系统数据管理方面，必须考虑数据的实时 性、有效性和完整性，指出目前没有惟一的技术 可以解决所有问题，应根据不同情况采用不同解 决方案; (5) 在互操作性实现方面，考虑统一的对象和服 务建模，采用与平台无关的模型，综合利用元数 据表示、协议网关、设备统一编号等技术加以实 现。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
(12) 控制中心到企业之间的环境； 这里指控制中心与外部企业(例如气象资料、调整者、稽核 员和销售商) 之间的运行环境。 (13) 企业内部的环境； 这里指电力公司内部之间的通信环境。例如，计划、工程、 ADA 系统接入调幅/调频无线通信和接入客户信息系统(按 照IEC TC57 WG14颁发的接口标准)。 (14) 企业之间的通信环境； 这是指各电力公司与外部企业之间的通信环境，例如电子 商务的进行。 (15) DER的监控环境； 主要DER与ESP/DER运营者(例如，ESP作为收购者履行的 监控) 之间的通信环境。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
●策略视图； IECSA的策略视图反映了体系结构针对分布式计 算基础设施的根本的目标。策略视图的要素包括: (1)抽象建模技术，例如用UML表示的 RM-ODP 参考模型、基于IEC 61850和lEC 61970 的对象 模型和接口模型等，同时强调了抽象模型的自描 述、自发现和与技术无关的实现等特性; (2)系统安全要素的考虑，主要考虑新的信息共享 和控制共享可能带来的安全问题，从而引入安全 评估等概念;
4 IECSA：智能电网的体系结构
现代能源工业的信息基础结构被遗留系统、专有
的协议、陷入困境的应用和专门的接口所困扰。 这种混乱严重妨碍着计算机系统、软件应用和新 设备的扩展和升级。 现有电力工业的信息基础设施的各种接口标准同 样十分混杂，导致系统结构的复杂性，而釆用 IECSA体系结构后，实行了统一的接口，系统的 建设犹如搭积木一样，方便、快捷、节约、高效、 安全。
4.1 体系结构建立的好处
● 两个基础设施按各自规范进行管理
4基础设施：IECSA示意图
1电力基础设施 2 信息基础设施
4.1 体系结构建立的好处
● IECSA描述的未来电力系统
— 由大量自动输电和配电系统组成的现代 化电力系统运行在一个高效、可靠及相 互协调的统一体系结构模式下； — 电力系统出现紧急状况时，系统具有自 愈功能，并对能源市场和电力公司的业 务需求给予快速响应；
4.1 体系结构建立的好处
— 系统能适应电力市场数百万用户进行数量 庞大及频繁交易的需求，为迅速增长的数 字经济提供可靠和经济的电力。 — 系统具备一个自适应的智能信息通信系统 ICS，以保证信息交换的及时和安全； — 系统具备一个高度智能化的监控系统 MCS，以满足系统安全、经济运行和系统 紧急状态下的自愈功能的需要，增强系统 的鲁棒性。
4.3 IECSA体系结构框架
— 创建通用信息模型CIM (Common information
models)并定义公共服务及通用接口(Common Services/Generic Interfaces)，建立技术上独立的 体系结构形式； — 应用自我描述(self-description)和元数据(Meta Data)减少建立结构的精力和错误，并且实现技 术语言之间的自动翻译； — 定义一组有需求的公用的、有实效的特殊环境； — 在每一个所定义的环境中，对于各种技术建议要 有一个能识别这些技术是否缺失或重叠的工具。
4.3 IECSA体系结构框架
建立IECSA体系结构的原则是： — 在用例(use cases)中，应用科学数据建模，以聚
集和分析用户的需求；
— 应用分层技术分离抽象的层次及其功能；在通信
网络和计算机系统中，使用分层技术，使每一层 提供一种特殊的功能，并制定相应的标准，使层 与层之间的接口规范化，这样不同的厂家可以按 照自己的方法去实现每层的功能，只要使各层之 间的接口符合标准，那么不同的系统就可以兼容。
导整个系统基础设施的建设，避免系统的重复建设； 可避免在以后的建设中采用不必要的私有系统和非标准的 协议； 从全局的高层角度去看整个系统，可以引入一些新的协作 程序，打破原有系统之间的界限，从而实现高度的信息共 享和互操作性； 体系结构的设计能够驱动系统按照统一的方式开发，从而 能实现一些目前还处于设想中的系统管理功能； 企业级的体系结构能够协调不同的标准，它对于将来的标 准开发和集成非常关键； 体系结构的开发同时考虑了企业的内外部环境， 因此， 能够系统地对可能出现的新需求做出适当的预期，并制定 出应对需求变化的合理的应对措施。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
(9) 控制中心至ESP (Energy Service Provider，能源服 务提供商)的通信环境； 主要指电力公司控制中心和ESP/收购人，例如， 远程传送点RTP (Remote Transfer Point )、计量和 结算、市场运营之间的运行环境。 (10) RTO对市场参与者之间的环境； 主要指电力公司/RTO/ISO(独立系统运行员) 控制 中心和市场参与者(如市场运营者) 之间的运行环 境。 (11) 控制中心到用户设备的环境； 指用户设备与电力公司控制中心之间，例如用户 计量与需求响应的互相影响，DER管理等之间的 运行环境。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
● 标准化技术及最优方法； (1) 在IECSA参考体系结构框架中，所描述的标准 化、技术和最优方法几乎含盖了所有产业所应用 的基于因特网的技术、特殊的传输媒介技术、安 全性对策、网络管理方案、系统管理方法以及现 有电力工业的特殊标准和许多遗留技术。 (2) 数据管理最优方法是描述没有任何具体技术解 决方案的数据处理管理问题的技术，例如数据的 有效性、手工数据输入的管理。 (3) 安全性最优方法能识别所指定方法的标准或对 安全性十分重要的技术，诸如，安全策略和安全 培训。
3.3 IECSA体系结构框架
IECSA技术上独立的参考体系结构：IECSA的骨干是由基于IEC 61850,
IEC 61968和IEC 61970标准的公用信息模型和公共服务及通用接口组 成，这种结构有利于网络的生长和演化。
4.4 IECSA的核心概念
在网络内的全部设备最终都能彼此通
信。通用信息模型和服务容易实现在 穿越所有权和功能的边界时经济地传 送信息，而不会造成保真度的损伤。 建立在自我描述(self-description) 基础 上的信息模型和翻译允许网络迅速适 应新技术、新应用和新设备。
4.5 IECSA参考体系结构框架研究的主要内容
● 业务需求； 主要归纳了电力系统的一些核心业务需求，并给出了这些 需求的详细描述;同时，通过对需求进行分析，抽象出20 种电力系统中常见的通信环境。 (1) 变电站内确定性快速响应环境； 例如继电保护、通过电流和电压互感器对电力系统参数 的直接监视等； (2) 变电站间和远距离变电站的确定性和快速响应环境； 例如，远距离变电站的继电保护和有限状态机FSM (Finite State Machine) 的响应等。FSM是基于可编程逻辑 器件,特别是利用硬件描述语言HDL (Hardware Description Language，类似于高级程序设计语言)实现带有状态控制 的复杂算法的必需手段。