智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)評估及應(yīng)用發(fā)展建議-final

1、.精品資料網(wǎng)cnshu 25萬份精華管理資料，2萬多集管理視頻講座：.；精品資料網(wǎng)cnshu專業(yè)提供企管培訓(xùn)資料智能電網(wǎng)規(guī)范評價及運用開展建議由Erich W. GuntherAaron SnyderGrant GilchristDarren Reece Highfill為加利福尼亞能源委員會制定EnerNex公司2021.2草稿0.83運營摘要本文處理與建造加利福尼亞智能電網(wǎng)規(guī)范和技術(shù)相關(guān)的四個根本問題：我們即將面臨哪些可以影響未來智能電網(wǎng)的創(chuàng)新技術(shù)。如何具有前瞻性地防止建造不兼容系統(tǒng)，交換這些系統(tǒng)時耗資宏大。如何培育新技術(shù)的開放式接入，競爭以及商業(yè)增長，這些新技術(shù)不僅可以給能源消費者帶來新

2、的方式滿足其能源需求，并且同時可以節(jié)省費用。劃分清楚政府能否應(yīng)該介入的界限。處明智能電網(wǎng)問題的一個關(guān)鍵要素是將電力系統(tǒng)和根底規(guī)范及技術(shù)分解成為一些銜接的部分，從而進(jìn)展有針對性的研討，同時發(fā)現(xiàn)妨礙最終方案開發(fā)的問題，并且預(yù)先將處理方案開發(fā)的問題暴顯露來。首先，對正在運用的和仍在開發(fā)的規(guī)范和技術(shù)進(jìn)展高程度的概括，將有助于列出互操作系統(tǒng)的需求以及規(guī)范開發(fā)的需求。規(guī)范開發(fā)機(jī)構(gòu)和技術(shù)聯(lián)盟的區(qū)別用于解釋為什么雖然實現(xiàn)了規(guī)范化，卻依然不能實現(xiàn)互操作性。本文中將給出一個關(guān)于政策法規(guī)，司法權(quán)限和規(guī)范與技術(shù)開發(fā)者如何塑造現(xiàn)代電網(wǎng)處理方案的討論。接下來，智能電網(wǎng)問題被分解為四個關(guān)鍵部分：發(fā)電系統(tǒng)，輸電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)

3、及用戶。本文將明晰地描畫相關(guān)部分的作用區(qū)域，并指出其相互關(guān)系，暴露系統(tǒng)間的接縫，指出需求追加投資來開展的規(guī)范以及需求投資來建立的與智能電網(wǎng)相關(guān)的工程。通訊設(shè)備的橫向分解對于如上所述的四個運用設(shè)備區(qū)域間元件的銜接非常必要，這些分解包括宅域網(wǎng)，場局域網(wǎng)絡(luò)，變電站域網(wǎng)絡(luò)，廣域網(wǎng)，公用事業(yè)局域網(wǎng)以及企業(yè)集成網(wǎng)。然后將給出與加州智能電網(wǎng)部署戰(zhàn)略相關(guān)的關(guān)鍵領(lǐng)域中的一個詳細(xì)清單，這個清單包括關(guān)于現(xiàn)有或開展中的詳細(xì)規(guī)范，最正確做法，立法及控制。需求特別留意的是，根據(jù)加州智能電網(wǎng)開展藍(lán)圖，這些規(guī)范如何長期投入運用。最后，從什么規(guī)范和技術(shù)應(yīng)該被推行，或者研討以滿足實現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)的目的的角度，提出理處理措施來處理上面

4、的四個問題。本文中一個非常重要的發(fā)現(xiàn)是，現(xiàn)今很多成熟的規(guī)范和做法都可以被運用以協(xié)助智能電網(wǎng)的開展，智能電網(wǎng)的高層決策者缺乏對這些規(guī)范的認(rèn)識，缺乏對這些做法和規(guī)程的運用指點方針，以及運用它們時的明晰的最正確實際以及控制的指點方針。關(guān)鍵建議包括：政策制定者應(yīng)該采用美國國家能源部DOE“電網(wǎng)智能化構(gòu)造互操作備忘錄來評價包含設(shè)備采購建議。應(yīng)該制定法規(guī)以鼓勵設(shè)備和產(chǎn)品消費商支持基于規(guī)范的技術(shù)而不是專有的處理方案。法規(guī)要防止制定能夠的強(qiáng)迫的特殊規(guī)范或技術(shù)，而這些規(guī)范的制定是為了得到某些特定的結(jié)果。需求開展研討來加速那些可以填補(bǔ)這些空白的規(guī)范的開展，這些空白包括平安方面，智能電網(wǎng)及設(shè)備管理，信息隱私管理，以

5、及場局域網(wǎng)絡(luò)和互用性。規(guī)范及技術(shù)引見世界范圍內(nèi)的規(guī)范開展機(jī)構(gòu)SDOs均在一樣的法規(guī)下實施職能。大體上，參與實踐開發(fā)任務(wù)的委員會成員遭到反信任條例或者法案的約束，被制止參與反競爭行為，如市場劃分，價錢討論等。而且，知識產(chǎn)權(quán)被視為規(guī)范言語的潛在資源，要求對一切人公開。投票時，對于候選投票者的平衡利益有嚴(yán)厲的控制，從而實現(xiàn)公平公正。例如，美國國家規(guī)范協(xié)會ANSI有三個類別，消費者，運用者及群眾，對于投票團(tuán)體來說，沒有一個類別可以超越合格投票者人數(shù)的40%。規(guī)范通常以實踐的規(guī)范開場，即在足夠的消費者中具有共性，才稱產(chǎn)品/方法/協(xié)議為“規(guī)范。除此之外，SDOs實踐上制定法律上的規(guī)范，即將一些行為譯成與法

6、規(guī)類似的法典。鑒于對投票平衡性，公開條例，公開參與的謹(jǐn)慎關(guān)注，在特定的管轄區(qū)內(nèi)采用某些特定規(guī)范而不采用法律。在北美洲，公用事業(yè)有如下相關(guān)的SDOs：ANSI：美國國家規(guī)范協(xié)會DIN：德國規(guī)范協(xié)會(din.de)IEC：國際電工委員會(iec.ch)IEEE：電子電氣工程師協(xié)會()ISO：國際規(guī)范化組織()ITU：國際電信聯(lián)盟()上述例子之一的德國規(guī)范協(xié)會看來有些不適宜，但是，在許多領(lǐng)域，諸如電力丈量方面，DIN規(guī)范非常具有影響力。與SDOs不同的是所謂的“聯(lián)盟。他們是一些認(rèn)可一項特殊技術(shù)價值的實體或個體，并且他們建立一個利益群體來促進(jìn)這項技術(shù)的編撰設(shè)計及市場推行等。聯(lián)盟和規(guī)范群體的差別在于二者

7、的規(guī)程及任務(wù)成果。由于任何數(shù)目的利益群體都可以構(gòu)成一個聯(lián)盟，其運轉(zhuǎn)規(guī)程非常廣泛。其中一個例子就是Zigbee聯(lián)盟，它包括15個成員“推行員，由技術(shù)廠商，參與者及采用者組成。Zigbee聯(lián)盟的任務(wù)效果以“檔案資料或協(xié)定性能規(guī)范而出名。由于聯(lián)盟并未被要求必需有一個平衡的會員機(jī)制，或者從某種意義上必需服從一定的反信任規(guī)程，他們的任務(wù)成果必需提交給一個SDO，目的是使其可以變成一個法律上的規(guī)范。以下為一些知名的宅域網(wǎng)市場的與公用事業(yè)相關(guān)的聯(lián)盟：家庭電力線組網(wǎng)聯(lián)盟()Z波聯(lián)盟(z_)Zigbee聯(lián)盟()每個技術(shù)聯(lián)盟都包含工業(yè)界的不同廠商來實現(xiàn)他們的既定目的。通常在某些規(guī)范寫進(jìn)SDOs成為規(guī)范之前，聯(lián)盟以

8、類似于推行規(guī)范的方式來推行這些規(guī)范。大多數(shù)聯(lián)盟的目的也是實現(xiàn)互操作性，聯(lián)盟經(jīng)過一系列的認(rèn)證程序來保證互操作性的實現(xiàn)。在2021年8月，Zigbee聯(lián)盟和家庭電力線組網(wǎng)聯(lián)盟共同宣布了一項規(guī)范的實施。該舉措在計算工業(yè)界的例子包括Wi-Fi聯(lián)盟和USB制定論壇。如何超越規(guī)范化制定規(guī)范是為了給出人們對某項技術(shù)的可以達(dá)成共識的根本了解。除非規(guī)范的界限包括互通性測試或指點方針，一項技術(shù)最好要服從規(guī)范。與物理技術(shù)型號不同，在電力工業(yè)技術(shù)中，互通性至多是開展某規(guī)范的委員會的一個愿望。這就突出闡明，對專門的用戶組織，其主要義務(wù)就是發(fā)現(xiàn)互操作性的要求，并編制測試方案對產(chǎn)品能否符合互操作性進(jìn)展測試，同時對結(jié)果進(jìn)展認(rèn)

9、證。除了SDOs及聯(lián)盟外，還有另一種重要的實體“用戶團(tuán)體。用戶團(tuán)體，規(guī)范化組織及聯(lián)盟之間的區(qū)別在于，相對于一些規(guī)范開展組織，用戶團(tuán)體允許其成員對規(guī)范運用于技術(shù)規(guī)范進(jìn)展自在的討論。一個例子可以表達(dá)這種關(guān)系，即IEC61750規(guī)范開展委員會技術(shù)委員會57，任務(wù)組10和UCA國際用戶團(tuán)體UCAlugICE61850委員會。IEC技術(shù)委員會由國內(nèi)專家組成，被ICE任命。在產(chǎn)生IEC規(guī)范時，每個委員會均服從一個規(guī)定的流程，如IEC61850的一套規(guī)范。這套規(guī)范的第10部分是互通性測試。UCAlug IEC61850委員會由一些專家組成，這些專家每半年就產(chǎn)品如何符合IEC61850規(guī)范這一問題進(jìn)展一次討論

10、。產(chǎn)品測試在該委員會認(rèn)可的一致、公開和公正的環(huán)境中進(jìn)展，保證產(chǎn)品滿足規(guī)范的要求。在UCA中還有如OpenHANHAN-宅域網(wǎng)及AMI-SEC高級丈量根底設(shè)備保證這樣的公布了系統(tǒng)需求規(guī)格的任務(wù)組。這些規(guī)范允許用戶采用普通文檔的方式進(jìn)展交流，以了解滿足最終商業(yè)目的的復(fù)雜性。規(guī)范也可以經(jīng)過規(guī)范組織以法律規(guī)范的方式來撰寫，以保證產(chǎn)品符合需求。并且以規(guī)范團(tuán)體協(xié)助任務(wù)的方式撰寫，來開展法律性的規(guī)范以消費出符合期望需求的產(chǎn)品。另一個為真正的互操作性奠定根底的任務(wù)組是GridWise Architecture(GWAC)。與NIST國家規(guī)范技術(shù)協(xié)會協(xié)作，GWAC資助Grid-Interop會議，這個會議的目的

11、是實現(xiàn)系統(tǒng)間的互操作、業(yè)務(wù)流程的互操作、建立可繼續(xù)開展的電力系統(tǒng)、開展一體化智能電網(wǎng)政策以及全面審視發(fā)電和用電過程。超越用戶和廠商導(dǎo)向的規(guī)范和技術(shù)一個方法是利用政府機(jī)關(guān)的規(guī)章制度，最好的規(guī)章制度就是具有適當(dāng)?shù)莫剟詈蛻土P措施，而沒有太多硬性規(guī)定的準(zhǔn)那么和目的。另一業(yè)界的一個例子是美國法律中為汽車消費商制定的公司平均節(jié)約燃料規(guī)范CAFE，作為行業(yè)的目的，并沒有指定特別的模型。需求哪些交通工具，需求什么樣的容量，允許制造廠家開展本人的技術(shù)引擎，熄滅技術(shù)等來滿足政府規(guī)范。為了突破某一地域規(guī)范的限制，IEC和IEEE，ANSI和IEEE可以結(jié)合制定一些規(guī)范，并在更廣范圍內(nèi)推行，這是真正互聯(lián)互通的重要步驟

12、。方法論電力系統(tǒng)設(shè)備為了便于分析，電力系統(tǒng)被分為三個部分，按照慣例，沿著傳統(tǒng)線路分別是發(fā)電系統(tǒng)，輸電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)。一切不同的負(fù)荷類別，包括工業(yè)，商用及居民都被納入“用戶范疇。發(fā)電系統(tǒng)為了便于討論，發(fā)電系統(tǒng)指容量在250MVA以上的高容量中央發(fā)電機(jī)組，經(jīng)過輸電和配電網(wǎng)絡(luò)與用戶銜接，這其中能夠包括容量大于這一最小門限的風(fēng)電場。為了便于分析，這些風(fēng)電場將被視為一個簡單的發(fā)電站。圖1a：NERC互聯(lián)絡(luò)統(tǒng) 圖1b：NERC區(qū)域輸電系統(tǒng)輸電系統(tǒng)與配電系一致同，有時被稱為“大電網(wǎng)。北美的電網(wǎng)分為四個互聯(lián)的同步電網(wǎng)：魁北克互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)，東部互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)，西部互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)亦稱西部電力系統(tǒng)，或WECC以及德克薩斯互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)電

13、力可靠性協(xié)會亦稱ERCOT及德克薩斯區(qū)域?qū)嶓w，或TRE，如圖1a所示。東部互聯(lián)絡(luò)統(tǒng)包括如下的區(qū)域：佛羅里達(dá)可靠性協(xié)調(diào)委員會FRCC，中西部可靠性組織MRC，東北部電力協(xié)調(diào)協(xié)會NPCC，可靠性第一公司RFC，SERC可靠性公司SERC，以及西南部結(jié)合電網(wǎng)SPP。這里所說的“互聯(lián)同步的定義為該區(qū)域的電力消費如何去滿足負(fù)荷需求，并且定義了如大停電的災(zāi)難性問題邊境。輸電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)在最高的電壓等級，普通為-1000kV。配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)是大電網(wǎng)中設(shè)備密度及維護(hù)需求最大的部分，配電系統(tǒng)并不是一個真正的“電網(wǎng)，例如，對于一個負(fù)荷存在多條供電途徑，而是每個負(fù)荷都可以明晰地與一個輸電電源對應(yīng)配對，尤其是變電站節(jié)點

14、。有些工業(yè)用電企業(yè)有帶有切換安裝的多電源饋電系統(tǒng)來保證其具有更高的可靠性。如今也可以在配電系統(tǒng)中接入發(fā)電機(jī)，這一技術(shù)被稱為分布式發(fā)電或分布式電源。這一發(fā)電系統(tǒng)的容量在5到500MVA之間，包括風(fēng)電機(jī)組，太陽能陣列，太陽能熱電，小型水電機(jī)組，燃料電池以及渦輪機(jī)組等。在思索分布式電源的定義時，電池能量存儲技術(shù)超導(dǎo)磁能存儲技術(shù)以及其他一些技術(shù)將會被劃分到發(fā)電系統(tǒng)中。配電系統(tǒng)的操作與維護(hù)同系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)量有關(guān)。每： 250000個用戶需求多達(dá)有60000個配電變壓器，多達(dá)227條饋線以及45個變電站。在變電站，每條饋線能夠還會有一個變壓器，將輸電網(wǎng)或輸電子網(wǎng)的電壓級別轉(zhuǎn)換為配電網(wǎng)電壓級別。配電網(wǎng)通常運

15、轉(zhuǎn)在13.8-kV，雖然有些系統(tǒng)運轉(zhuǎn)者以為34.5-kV應(yīng)被成為輸電子網(wǎng)，并且配電系統(tǒng)應(yīng)該包括240V-34.5kV。用戶過去，用戶僅僅被視作一個收入來源，但在不久的未來甚至在如今的某些情況下，用戶會被視作一個“合伙人。一旦一個可以將一切用戶及公用設(shè)備進(jìn)展適當(dāng)銜接并且可以實現(xiàn)其之間交流的通訊系統(tǒng)成為能夠，管理和控制每個負(fù)荷將會變得非常簡單。經(jīng)過費率政策和獎勵，用戶將會被鼓勵以調(diào)整他們對于能源的消費及需求，從而防止在尖峰時段購買電能。這些所謂的“需求呼應(yīng)程序可以使電力公司延伸其對于根底設(shè)備的投資，相反將這些錢投入改善長期運營的任務(wù)中。需求呼應(yīng)的一個方案確實包括一些對于根底設(shè)備的投資，但是，這些投

16、資將用于通訊設(shè)備方面，以使得架設(shè)輸電線路更加容易一些。更加先進(jìn)的設(shè)備如帶雙向通訊功能的表計，帶雙向通訊功能的表計，以及家用自動化設(shè)備如可編程通訊出口控制器將協(xié)助 用戶管理其能源需求。對于商業(yè)及工業(yè)用戶來說，一種能夠是安裝鏈接在內(nèi)部傳感器和控制器系統(tǒng)上的能量管理系統(tǒng)，它可以起到杠桿作用平衡繼續(xù)負(fù)荷和稅率構(gòu)造，允許需求呼應(yīng)操作和需求競價操作。通訊設(shè)備智能電網(wǎng)是經(jīng)過在電力系統(tǒng)根底設(shè)備中覆蓋通訊設(shè)備來實現(xiàn)的，智能電網(wǎng)對通訊設(shè)備的劃分是按照其所實現(xiàn)的功能來進(jìn)展的，與電力系統(tǒng)的設(shè)備并不具有一一對應(yīng)的關(guān)系。宅域網(wǎng)HAN有時也被稱為房域網(wǎng)PAN或樓域網(wǎng)BAN，該網(wǎng)絡(luò)是一個單獨房間中的網(wǎng)絡(luò)，例如工業(yè)廠房、商業(yè)大

17、樓或者家庭，其與一個或者多個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展通訊。電力公司希望利用這些網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過家庭網(wǎng)絡(luò)或者不同類型的網(wǎng)橋，減輕高負(fù)荷時段由于諸如需求相應(yīng)等要素帶來的網(wǎng)絡(luò)壓力。場域網(wǎng)FAN該網(wǎng)絡(luò)主要用于一個或者多個網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通訊，通訊主要在用戶效力接入點與公共效力網(wǎng)絡(luò)回程點之間進(jìn)展。由于其是電力公司所能組建的覆蓋最廣的通訊網(wǎng)，其主要用于高級量測體系。配電自動化和控制設(shè)備DAC也包括在FAN內(nèi)。變電站域網(wǎng)SAN該網(wǎng)絡(luò)主要用于同一個變電站內(nèi)單個或者多個網(wǎng)絡(luò)間設(shè)備的通訊，通常是電容器組，繼電器以及其他的變電站自動化設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)通常作為SCADA網(wǎng)絡(luò)的根底網(wǎng)絡(luò)。一個任務(wù)組正在對如何擴(kuò)展SAN規(guī)范IEC 61850從而實現(xiàn)變

18、電站間的通訊。廣域網(wǎng)WAN本區(qū)域是銜接FAN，SAN，公用設(shè)備LAN以及后勤辦公室間的橋梁，包括從控制中心到變電站間的通訊，通常被稱為“回程通訊。局域網(wǎng)LAN該網(wǎng)絡(luò)定義了通訊設(shè)備之間“臨近的關(guān)系。顧名思義，一個樓層，一棟樓或者一個效力器機(jī)房往往是一個LAN。HAN，F(xiàn)AN以及SAN均為不同類型的LAN。圖2給出了一個智能電網(wǎng)的表示圖。理想的情況是，每個域中，為實現(xiàn)商業(yè)的、技術(shù)的、社會的最終目的，經(jīng)過鼓勵一切成員公司、用戶等廣泛參與的方式，來實現(xiàn)成員間和技術(shù)間的相互溝通和影響。從HAN中，消費者可以購買和安裝監(jiān)測和控制設(shè)備，利用包括通訊和電力系統(tǒng)設(shè)備的通訊網(wǎng)，數(shù)據(jù)將在任何需求的時間和地點被轉(zhuǎn)化為

19、有用的信息。在現(xiàn)實生活中，每個區(qū)域的程度部分代表互操作區(qū)，能夠存在著相互競爭和互補(bǔ)的技術(shù)與規(guī)范，并且在不思索其他域需求的情況下開展。圖2：智能電網(wǎng)高級概觀企業(yè)整合企業(yè)整合確定了不同運用間的銜接，這些運用需求被用來驅(qū)動公用商業(yè)需求。這通常包括具有“系統(tǒng)在名字中的運用，如停電管理系統(tǒng)OMS，地理信息系統(tǒng)GIS，配電管理系統(tǒng)DMS，能源管理系統(tǒng)EMS，客戶信息系統(tǒng)CIS，丈量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)MDMS，甚至是企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)ERP。通常情況下每一個運用系統(tǒng)均由不同的廠商提供，這就呵斥了在用于公用業(yè)務(wù)時數(shù)據(jù)管理方面的困難。目前，工業(yè)界正向通用信息模型這一目的開展，逐漸摒棄公用系統(tǒng)的開展。圖3所示為上述網(wǎng)絡(luò)，

20、圖中包括部分設(shè)備、系統(tǒng)和參與者。人們很容易從HAN，經(jīng)過LAN和WAN，回溯到公用事業(yè)企業(yè)。除了這方面，OSI開放系統(tǒng)互連有七個層：運用層，表示層，會話層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。這是設(shè)備和系統(tǒng)間這是對系統(tǒng)和設(shè)備間互操作性妨礙的一個更全面的描畫。要想實現(xiàn)互聯(lián)互通，兩個設(shè)備和系統(tǒng)之間必需在上述七層中的每一層都能實現(xiàn)互操作。物理層以“數(shù)據(jù)位作為媒介交換信息，數(shù)據(jù)鏈路層媒體訪問控制或MAC是幀多比特交換的媒介，網(wǎng)絡(luò)層為數(shù)據(jù)包多幀決議途徑和運用邏輯地址，端到端銜接和數(shù)據(jù)段多數(shù)據(jù)包交換在傳輸層中實現(xiàn)，會話層處置數(shù)據(jù)表達(dá)和加密，最終，在運用層中實現(xiàn)與用戶之間的交互。有時，某些技術(shù)運用OSI協(xié)議

21、中的不同模型。雖然這些模型能夠只用到七層模型中的三層或者四層，但是這些模型通常都具有一切的七層模型的功能。圖3：企業(yè)系統(tǒng)，通訊和層智能電網(wǎng)需求與現(xiàn)行規(guī)范的差別及分析在企業(yè)中各個不同網(wǎng)絡(luò)中都存在著大量的可用規(guī)范，將這些規(guī)范域?qū)嵺`的需求列出通常是有益的，這就是所謂的“差別分析。明確需求不符合該需求的技術(shù)將被審核有益于進(jìn)展差別分析。從實例提取需求的方法是編制需求列表的最好方法。發(fā)電系統(tǒng)電力設(shè)備本身具有明確的定義，以及非常成熟的規(guī)范和規(guī)章制度。對于公司運營系統(tǒng)和設(shè)備的通訊，也同樣具有這些規(guī)范和制度。但即使如此，技術(shù)是不斷提高的，隨之也會出現(xiàn)新的規(guī)范。輸電系統(tǒng)電力設(shè)備本身具有明確的定義，以及非常成熟的規(guī)

22、范和規(guī)章制度。對于公司運營系統(tǒng)和設(shè)備的通訊，也同樣具有這些規(guī)范和制度。但即使如此，技術(shù)是不斷提高的，隨之也會出現(xiàn)新的規(guī)范。根據(jù)其運用領(lǐng)域，將具有代表性的規(guī)范，規(guī)范和技術(shù)進(jìn)展分類，詳細(xì)如表1所示：表1：輸電系統(tǒng)規(guī)范和技術(shù)領(lǐng)域規(guī)范/規(guī)格/技術(shù)控制中心IEC 61970 公用信息模型 (CIM)IEC 60870-6交互控制中心協(xié)議 (ICCP)NRECA 多對話變電站IEEE C37.1 SCADA 和自動化系統(tǒng)IEEE C37.2 設(shè)備功能數(shù)目IEC 61850 協(xié)議, 配置和信息模型IEEE 1646 通訊性能分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (DNP3)變頻器IEEE C37.111-1999 缺點錄波數(shù)據(jù)格

23、式COMTRADEIEEE 1159.3 電力通訊協(xié)議PQDIF變電站外IEEE C37.118相量丈量IEC 61850-90 (開發(fā)中)IEEE 1588 準(zhǔn)確定時協(xié)議網(wǎng)絡(luò)定時協(xié)議平安性IEEE 1686 IED 平安性IEC 62351 公用設(shè)備通訊平安性NERC 關(guān)鍵性根底設(shè)備維護(hù)(CIP)規(guī)范 硬化 / 碼IEEE 1613 變電站傳送門硬化IEC 61000-4 電磁兼容性IEC 60870-2 遠(yuǎn)程控制運轉(zhuǎn)條件IEC 61850-3 常規(guī)要求配電系統(tǒng)集中供電和典型的變電站設(shè)計具有明確的定義，以及非常成熟的規(guī)范和規(guī)章制度。對傳統(tǒng)設(shè)備間的通訊亦如此；配電系統(tǒng)具有很大創(chuàng)新空間。非中央供

24、電方式，是將分布式電源經(jīng)過配電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)。目前，有兩個規(guī)范組織，IEEE SCC21規(guī)范協(xié)調(diào)委員會和IEC TC8技術(shù)委員會，都設(shè)立了任務(wù)組重點研討將電能的消費和存儲在一次側(cè)高壓側(cè)，34.5kV和二次側(cè)低壓側(cè)，240V都與配電系統(tǒng)相銜接的技術(shù)規(guī)范。這些規(guī)范的例子有IEEE 1547，針對風(fēng)電機(jī)組的IEC61400系列，針對建立太陽能發(fā)電站的IEC 60364-7-712以及針對鄉(xiāng)村小型可再生能源和混合發(fā)電系統(tǒng)的IEC 62257。對于如何實現(xiàn)這些技術(shù)，在定義信息交換規(guī)范上面曾經(jīng)開展了大量的任務(wù)，其目的在于允許模型交換、負(fù)荷潮流計算結(jié)果交換、運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)交換以及控制數(shù)據(jù)交換?？偟膩碚f，該項任務(wù)被

25、稱為公用信息模型CIM規(guī)范。在規(guī)范方面，IEC在61970，61968和61850系列有許多相關(guān)規(guī)范。第一個被稱為通用接口定義GID和CIM，第二個包含了針對業(yè)務(wù)間信息交換的CIM，第三個那么針對變電站設(shè)備監(jiān)控，操作和控制。該領(lǐng)域中的其他協(xié)議包括分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議DNP3和針對所謂配電自動化產(chǎn)品的變頻器Modbus，以及針對電力計量產(chǎn)品的ANSI C12.19基于平臺的數(shù)據(jù)模型和ANSI C12.22網(wǎng)絡(luò)通訊。IEC制定的62056系列中的一系列規(guī)范提供了一套有競爭力的計量協(xié)議。用戶對用戶來說，設(shè)備規(guī)范通常是由產(chǎn)品尤其是電力消費產(chǎn)品平安法規(guī)來驅(qū)動。保險商實驗室UL，加拿大規(guī)范協(xié)會CSA以及擔(dān)任國家

26、電力法NFPA 70的國家消防協(xié)會NFPA是主要的開發(fā)平安規(guī)范的機(jī)構(gòu)，其中的版本之一用于判別設(shè)備的平安性。另一個平安導(dǎo)向的規(guī)范是IEEE C2，稱為國家電氣平安碼NESC。針對通訊信號和干擾，美國聯(lián)邦通訊委員會FCC根據(jù)聯(lián)邦法規(guī)協(xié)會CFR中第47章第15部分來管理產(chǎn)品。大多數(shù)的設(shè)備都需求經(jīng)過檢測和認(rèn)證，以保證其在存在干擾信號的條件下能正常任務(wù)，且不會在某一頻段內(nèi)產(chǎn)生干擾信號。由于在通訊市場中存在著許多不同類型的產(chǎn)品，通訊規(guī)范和規(guī)范歷來都未能獲得廣泛的運用。以下這些面向工業(yè)界的規(guī)范正試圖改動這一情況，這些表中包括由Zigbee和Homeplug聯(lián)盟所開發(fā)的相應(yīng)規(guī)范，以及如BACnet樓宇自動化和

27、控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，LONWorks，和X-10等的規(guī)范。在某些情況下，技術(shù)聯(lián)盟會圍繞一個規(guī)范來對符合規(guī)范的產(chǎn)品進(jìn)展認(rèn)證并處置與市場相關(guān)的問題。這方面的一個例子是Wi-Fi無限高保真技術(shù)的縮寫聯(lián)盟，它的構(gòu)成是為理處理符合IEEE 802.11系列規(guī)范的產(chǎn)品的市場需求。對高耗能產(chǎn)品，EnergyStar是一項由美國政府支持的方案，它量化了這些產(chǎn)品的效率，使消費者可以根據(jù)運用效率來選擇和購買該產(chǎn)品。該項方案同樣也適用于整個家庭以及房屋改建及商業(yè)和工業(yè)樓宇。指點能源與環(huán)境設(shè)計LEED是一個由美國綠色建筑委員會制定的方案，偏重于評價和認(rèn)證高性能綠色建筑。工業(yè)和政府團(tuán)體的例子是OpenHAN宅域網(wǎng)任務(wù)組，

28、他是UCAIug的開放智能電網(wǎng)小組委員會的一部分。這個由電力公司，供應(yīng)商和第三方代表組成的跨行業(yè)團(tuán)體建立了一個OpenHAN系統(tǒng)需求規(guī)格，旨在促進(jìn)一個可行的，強(qiáng)有力的且有競爭力的宅域網(wǎng)市場。正如其稱號所示，其規(guī)格包含了最低系統(tǒng)需求，這些要求被以為是是網(wǎng)絡(luò)中的電力公司和用戶所要求必需開發(fā)的功能。在商業(yè)運用方面，由勞倫斯伯克利國家實驗室所做的關(guān)于“關(guān)于開發(fā)一個低本錢通訊根底設(shè)備以改善商業(yè)樓宇中的需求呼應(yīng)的可靠性，可反復(fù)性，穩(wěn)定性及本錢效益的可行性研討結(jié)果曾經(jīng)公布，它被稱為開放自動化需求呼應(yīng)通訊規(guī)范OpenADR或Open Auto-DR。這些規(guī)范描畫了運用頁面效力來發(fā)送需求呼應(yīng)信號給最終用戶。圖4

29、：域的分解交叉分解如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)被分解為離散域，每一個離散域并非包含一切功能。這些域包括：企業(yè)整合，控制中心局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，變電站域網(wǎng)，場局域網(wǎng)，用戶宅域網(wǎng)和分布式能源。電力公司運營中所需求的大多數(shù)系統(tǒng)都曾經(jīng)完成設(shè)計、招標(biāo)和建立，并已開場獨立運轉(zhuǎn)。常見的同時存在于在運轉(zhuǎn)和通訊領(lǐng)域的運用系統(tǒng)是SCADA系統(tǒng)，控制中心借助廣域網(wǎng)利用SCADA系統(tǒng)對變電站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)展操作。雖然存在內(nèi)部分層，研討者不斷在假定存在高速通訊網(wǎng)的前提下努力于高級運用的研發(fā)，例如大規(guī)模部署的電能指令監(jiān)控系統(tǒng)和相量丈量監(jiān)視系統(tǒng)。前者往往需求功能豐富的監(jiān)控設(shè)備大量數(shù)據(jù)，到示波級和超高速通訊以在電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中可以正常任務(wù)。后者數(shù)

30、據(jù)量少，但仍需高速通訊少延遲來保證從系統(tǒng)維護(hù)到系統(tǒng)形狀計算都能有效運用該系統(tǒng)。正如公司業(yè)務(wù)依然有內(nèi)部倉儲操作組成一樣，產(chǎn)品域具有一樣的特點。一個公司可以同時在兩個領(lǐng)域同時提供全面處理方案是非常稀有的。進(jìn)一步研討這個問題，也會發(fā)現(xiàn)那些規(guī)范和用戶委員會也往往把精神放在一個域，一個集成的處理方案，或者某一系列產(chǎn)品。AMI通訊技術(shù)目前，廠商正在圍繞著五個技術(shù)建立 “最后一英里AMI通訊處理方案：無線星空，無線網(wǎng)狀網(wǎng)，電力線載波PLC，寬帶電力線BPL以及光纖。無線星空技術(shù)在授權(quán)200MHz，900MHz和未授權(quán)900MHz，2.4GHz的頻帶內(nèi)均可運用。授權(quán)技術(shù)的優(yōu)勢包括更大的傳輸功率2W vs. 1

31、W和對干擾源的抵抗。主要缺陷是它需求獲得運營答應(yīng)證才干運轉(zhuǎn)。理想的頻率也能夠曾經(jīng)分配。未授權(quán)技術(shù)的優(yōu)勢在于其利用“自在頻率從而不存在需求運營答應(yīng)證的問題，并且其可以運用的頻率資源更為豐富。這兩個方面通?？梢越档透蓴_，但是傳輸功率會降低。對有線技術(shù)而言，其主要妨礙是信號在諸如變壓器等的電力系統(tǒng)設(shè)備中的傳播，由于變壓器是天然的無線電頻率信號濾波器。另一個困難是將雙向通訊速率最大化。對電力線寬帶技術(shù)BPL而言，經(jīng)過選擇頻帶來處理通訊速度的問題，同時，電力線通訊往往對其他無線電技術(shù)產(chǎn)生干擾。運用光纖技術(shù)不存在上述問題。但是，電力公司很難僅僅為了實現(xiàn)單一用途而投資建立“光纖入戶工程。小型電力公司有事會投

32、資建立“光纖入戶工程，以此來為用戶優(yōu)先提供有線電視、效力以及互聯(lián)網(wǎng)效力，之后其仍有足夠的帶寬來實現(xiàn)其電力業(yè)務(wù)運營。有線技術(shù)的主要缺陷是由于他們運用配電線作為傳輸媒介，往往與水表與煤氣表不兼容。這時就產(chǎn)生了對無線技術(shù)的需求，由于他們不需求經(jīng)過電力效力就可以到達(dá)所需的設(shè)備。有時，電力公司將采取一種混合的方法，利用不同的技術(shù)來完成不同功能的目的。NERC CIP規(guī)范2021年，北美電力可靠性機(jī)構(gòu)NERC重要根底設(shè)備維護(hù)CIP規(guī)范經(jīng)過了美國聯(lián)邦能源管理委員會FERC的同意而獲得了法律效能。這些規(guī)范規(guī)定電力公司必需采取措施明確并且維護(hù)重要的網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)。然而，諸多司法問題卻加大了智能配電網(wǎng)如AMI的難度。對

33、于爭議的焦點問題，即在于AMI能否適用于CIP規(guī)范，不得不經(jīng)過一個規(guī)范來明確規(guī)定需求審定的重要資產(chǎn)。CIP002中要求電力公司思索“具備切負(fù)荷300MW以上才干的系統(tǒng)中，普通控制系統(tǒng)中與自動切負(fù)荷相關(guān)的設(shè)備和系統(tǒng)。假設(shè)AMI系統(tǒng)在表計中配備集成開斷端口，一個含100000家庭的配電網(wǎng)就可以到達(dá)上述規(guī)范。假設(shè)思索含有大量需求呼應(yīng)程序的更大規(guī)模的AMI配置，甚至不需求思索集成開斷端口就可以很容易超越這一要求。另一點是，重要的智能電網(wǎng)設(shè)備，如配電自動化或高級表計，假設(shè)被損害或者運用不當(dāng)或者被惡意破壞的情況下，對負(fù)荷的影響非常大。此外，這些系統(tǒng)的自動化才干能夠會引起忽然或者快速切負(fù)荷，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)

34、定，包括呵斥輸配電系統(tǒng)的問題，甚至引發(fā)連鎖停電事故。這是技術(shù)的開展超出了規(guī)范架構(gòu)的思索的一種結(jié)果。根據(jù)法律規(guī)定，NERC擁有對發(fā)電和輸電系統(tǒng)的管轄權(quán)，由于他們經(jīng)常涉及到州際貿(mào)易。另一方面，大多數(shù)的分布式技術(shù)，包括AMI而不包括州際貿(mào)易，因此落入州公用事業(yè)委員會的管轄范疇。截至撰寫本報告時，NERC CIP規(guī)范并不適用于AMI或者其他智能配電網(wǎng)技術(shù)。技術(shù)列舉下面是跨越確定解耦的技術(shù)的非詳盡列舉清單：規(guī)范企業(yè)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)變電站域網(wǎng)場域網(wǎng)宅域網(wǎng)Internet協(xié)議版本4IPv4Internet協(xié)議版本6IPv6多重標(biāo)簽交換技術(shù)MPLSX.509關(guān)鍵公用根底設(shè)備MPLS聯(lián)邦信息處置規(guī)范FIPS加密聯(lián)邦

35、信息處置規(guī)范FIPS認(rèn)證Internet協(xié)議平安IPSec運輸層平安TLS公共管理信息協(xié)議開放式系統(tǒng)互連管理IEC623351平安簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理RMONIEEE 1588 實時協(xié)議PTPIEC 61334-4-41DLMS設(shè)備言語信息規(guī)范IEC 62056 COSEM能量計量對比規(guī)范ANSI C12.18 電力計量光學(xué)端口規(guī)范ANSI C12.19 公用事業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)表ANSI C12.21 ANSI C12.22 網(wǎng)絡(luò)ANSI C12.23 測試樓宇自動化及控制網(wǎng)絡(luò)BACNetHomePlugIEEE 802.15.4含有ZigBeeIEEE 802.11b/g Wi-F

36、iIEEE 802.15.1藍(lán)牙無線射頻辨識系統(tǒng)RFIDIEEE 802.11iWi-Fi維護(hù)訪問WPA2IEEE 802.3以太網(wǎng)LonWoksX106LowPAN用于低功率無線公用局域網(wǎng)的IPv6Z-WaveInsteon無線HART可導(dǎo)址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路協(xié)議開放效力網(wǎng)關(guān)協(xié)議OSGiIEEE 802.1Q虛擬局域網(wǎng)VLANs現(xiàn)場總經(jīng)現(xiàn)場總線IEEE 0計量閱讀蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)IEEE 802.16WiMAX多址系統(tǒng)MAS/集群調(diào)度IEC 60870-5-101/104遙控總線DNP3IEC 61850變電站2G無線1xRTT，GPRSHomePlug 讀取BPL電力線路寬帶X-系列網(wǎng)絡(luò)幀

37、中繼同步光纖網(wǎng)SONET同步數(shù)據(jù)鏈控制SDH異步傳輸方式ATM波分復(fù)用WDM虛擬公用網(wǎng)VPNsIEC 60870-6結(jié)合控制中心IEC 61970 公用信息模型IEC 61698 分發(fā)接口OpenGIS公開地理信息系統(tǒng)多對話/HTML公共對象懇求代理構(gòu)造CORBA網(wǎng)絡(luò)效力構(gòu)造化查詢言語SQL進(jìn)程控制中的對象鏈接和嵌入網(wǎng)絡(luò)效力平安HTTPS超文本傳送協(xié)議效力器IEC 62325能量市場ebXML運用可擴(kuò)展標(biāo)示言語的電子商務(wù)點對點微波經(jīng)授權(quán)的單點對多點輻射未授權(quán)的單點對多點輻射經(jīng)授權(quán)的輻射網(wǎng)問題：電力工業(yè)必需抑制以下的挑戰(zhàn)來實現(xiàn)智能電網(wǎng)：技術(shù)的部署仍處于開發(fā)階段。雖然大部分的建立智能電網(wǎng)的必要技術(shù)

38、曾經(jīng)存在，它們中的大多數(shù)還未被運用到電力領(lǐng)域。電力系統(tǒng)中運用這些技術(shù)的高效益產(chǎn)品在過去幾年才成為能夠。由于產(chǎn)品供應(yīng)正處于初級階段，并且部署智能電網(wǎng)有一定壓力，電力公司常需求與供應(yīng)商建立同伴關(guān)系來定義需求，進(jìn)展設(shè)計反響并評價樣機(jī)。經(jīng)過縮編和放寬控制后，許多電力公司已無力進(jìn)展技術(shù)研發(fā)任務(wù)。迅速開展的智能電網(wǎng)技術(shù)以及率先上市的壓力，無論是在短期還是在長期，都使得平安性遭到特別的關(guān)注。如何開發(fā)嵌入平安性技術(shù)方面的知識是非常稀缺的，而且平安性技術(shù)的研發(fā)不存在上市壓力，不能夠很快地獲得成果。因此，人們正在開發(fā)的許多技術(shù)都有諸多破綻，這些破綻源于過于倉促以及不成熟的進(jìn)程。為產(chǎn)品消費過程的平安性建立必要的控制

39、戰(zhàn)略對廠商來說需求時間，對電力來說具有壓力。AMI-SEC任務(wù)小組近期剛完成了AMI系統(tǒng)平安需求文件的第一版。即使廠商開場按照這一導(dǎo)那么進(jìn)展消費，仍需數(shù)月才干根據(jù)該導(dǎo)那么的注釋處理一切的問題。在此期間，廠商仍消費產(chǎn)品并且將他們投放入市場，這就建立了一個潛在的需求，即在未來需求交換掉那些具有平安隱患的破綻。小型電力公司缺乏市場力。大型電力公司更容易采用先進(jìn)的技術(shù)主要有兩個緣由：第一，他們擁有足夠的內(nèi)部資源來運用這一工程；第二，他們必需在更多的地方采用先進(jìn)技術(shù)，才可以提供更強(qiáng)有力的鼓勵措施來刺激廠商開發(fā)出他們所需求的產(chǎn)品。而小型電力公司沒有一定規(guī)模的經(jīng)濟(jì)程度，不能提供鼓勵措施來刺激廠商，因此只能采

40、用現(xiàn)成的技術(shù)。這就意味著他們的智能電網(wǎng)工程并不智能，或者將會被延遲，由于他們目前為止并不經(jīng)濟(jì)。互操作性的弱點。幾個關(guān)鍵的智能電網(wǎng)通訊規(guī)范，特別是ANSI C12，IEC 61850以及IEC 61698/61970具有類似的方式：委員會經(jīng)過了很長時間來開發(fā)這些規(guī)范，大約十年或者更多，因此這些規(guī)范是多個廠商妥協(xié)的結(jié)果。規(guī)范開發(fā)過程中面臨對技術(shù)的選擇，這些技術(shù)已被許多廠商運用了很多年。這些規(guī)范中能夠含有許多無強(qiáng)迫性的執(zhí)行選項，假設(shè)沒有非常專業(yè)的知識，電力公司很難明確區(qū)分。電力公司在某一領(lǐng)域的設(shè)備往往由一個廠商提供，由于經(jīng)濟(jì)方面的緣由，即使采用了這些規(guī)范，其支配位置并未改動。因此，實踐中多廠商互操作

41、性操作性測試往往很難實現(xiàn)。在某些情況下，如ANSI C12，甚至沒有可以提招認(rèn)證測試的機(jī)構(gòu)。雖然他不如真正的用戶互操作性測試高效，它至少代表我們向著互操作性邁出了一大步。采用這些規(guī)范的設(shè)備通常可以建立起根本的通訊，交換簡單信息變得非常容易。然而，當(dāng)試圖采用更先進(jìn)的功能時，電力公司發(fā)現(xiàn)廠商遵照不同的理念而使得而很難實現(xiàn)互操作。電網(wǎng)智能化互通性框架參考以為這些分歧是由于語意了解，業(yè)務(wù)環(huán)境和業(yè)務(wù)流程方面缺乏互通性所呵斥。傳統(tǒng)的處理方案是等待這些規(guī)范變得更成熟。電網(wǎng)建立者發(fā)現(xiàn)規(guī)范和電力公司的弱點最終引出對更多的強(qiáng)迫性條例的需求。業(yè)界最終開發(fā)出了一些導(dǎo)那么，限制了廠商實施這些規(guī)范的方法。例如IEC 61

42、850，即將在發(fā)布第一個版本的三年后發(fā)布第二個版本，它抑制了第一版中的許多破綻。然而，某些電力公司并沒有時間來等待這些規(guī)范變得成熟。對某些電力公司來說，采用強(qiáng)迫互操作性準(zhǔn)那么是必需的，即使我們還不知道最好的準(zhǔn)那么是什么。然而，這么做的假定條件是某些人知道什么是最好的導(dǎo)那么。企業(yè)運用集成。這方面代表了一個特殊的互操作性弱點，由于目前的技術(shù)開展程度是一個依賴手工操作的手工的勞動密集型的過程，它非常依賴于電力公司現(xiàn)有的信息根底設(shè)備以及公用事業(yè)的商業(yè)慣例。本部分的兩大主要規(guī)范，IEC 61968/61970 CIM規(guī)范和多對話MultiSpeak，從不同的角度處置這些問題。CIM規(guī)范并未試圖去提供一個

43、即插即用的互操作性，而是確定一個“工具箱，它可以被用于開發(fā)一套新的協(xié)議。這一過程就好比CIM定義了一套通用的詞語，電力公司必需建立本人的規(guī)那么來根據(jù)這些詞語組成句子。假設(shè)兩個電力公司之間沒有從一開場就進(jìn)展協(xié)作，沒有確定一樣的規(guī)那么，兩個電力公司的設(shè)備就無法進(jìn)展對話。多對話MultiSpeak，由沒有才干獨立開發(fā)的小型電力公司協(xié)作開發(fā)，那么采用了相反的做法。它嚴(yán)厲界定了一個界面，但是這個界面無法思索到電力公司信息根底設(shè)備的差別性。因此雖然它可以非常迅速的提供供應(yīng)商之間的互通，其功能有限且不易推行。處理這個問題的方法介于這兩個極端之間，這兩種技術(shù)最終都會朝這個方向開展。但是，時間又是問題的關(guān)鍵。配

44、電局域網(wǎng)規(guī)范的缺乏，尤其是無線網(wǎng)和BPL。配電自動化領(lǐng)域，也稱為“入口或“到家前的最后一英里，由一個經(jīng)典工程問題的專有處理方案主宰：部署數(shù)以萬計的終端需求一個本錢非常低的方案，但需求覆蓋的地域非常大，而且有極大的地域差別，這些必需予以抑制。此外，新的配電運用程序，如固件的自恢復(fù)和遠(yuǎn)程下載，那么需求較少的延遲和更寬的帶寬。幾十家供應(yīng)商曾經(jīng)投入這一問題中，產(chǎn)生了許多的處理方案，每個方案都希望成為“更好的捕鼠器技術(shù)，以奪取整個業(yè)界的先機(jī)。然而不幸的是，至今仍沒有這樣一個領(lǐng)頭羊出現(xiàn)。在這種情況下，幾乎沒有鼓勵政策來刺激廠商間協(xié)作來開發(fā)一個共同的規(guī)范。這一領(lǐng)域確實存在一些規(guī)范，其中許多都有很好的前景。大

45、量建筑曾經(jīng)鋪設(shè)了ADSL和電視電纜，各種各樣的挪動技術(shù)也已開場運用。新的無線技術(shù)WiMAX是一個開放的規(guī)范，而且頗具前景，然而電力公司對這些技術(shù)仍存在疑慮。對在最后一英里運用這些規(guī)范產(chǎn)生躊躇主要有以下一些緣由：他們不能提供足夠的可靠性，足夠的帶寬或者足夠的覆蓋面。而最大的妨礙是部署數(shù)以百億計的終端，而且這些終端也會產(chǎn)生很多問題，由于有時電力公司會發(fā)現(xiàn)他們處于這樣一種情況中，在效力過程中，最后2%的用戶會占據(jù)20%的破費。電力公司能夠會在社區(qū)運用這些規(guī)范，但是在最后一英里通常仍是專有的。除了建立互通性問題之外，專有協(xié)議也同樣存在平安問題。在平安性領(lǐng)域，技術(shù)永遠(yuǎn)不是牢不可破的。最好的情況是在技術(shù)的

46、運用期間不斷沒有出現(xiàn)平安問題。當(dāng)平安方案開發(fā)者是僅有的可以與協(xié)議進(jìn)展交互的人時，對于專有協(xié)議的運用經(jīng)常會助長一種假的平安感。這也是所謂的“隱藏的平安，是公認(rèn)的維護(hù)珍貴資產(chǎn)的最差的機(jī)制。人性的現(xiàn)實意味著每個人都能夠會犯錯，并且眼界有限。僥幸的是我們可以請許多業(yè)界專家在技術(shù)的開發(fā)生命周期內(nèi)對其審查和分析，并且評價其利益。這種情況僅發(fā)生于以公開的規(guī)范為根底的任務(wù)中。許多專有物理層的典型通訊處理方案是運用一個共同的網(wǎng)絡(luò)層或運用層作為橋梁來建立起各種技術(shù)之間的溝通，如圖1所示。這一領(lǐng)域的領(lǐng)先者顯然是因特網(wǎng)協(xié)議集，它針對此類型銜接的運用曾經(jīng)有數(shù)十年的歷史。然而，大多數(shù)的專有最后一英里技術(shù)往往為低通訊需求的

47、程序而設(shè)計，并且以較低的貸款來實現(xiàn)低本錢。他們并不能適用于處置基于IP方案的額外帶寬需求，也不能適用于處置任何設(shè)備在任何時間都可以獲得帶寬的這種因特網(wǎng)技術(shù)。圖1：運用一個共同的上層來銜接專有網(wǎng)絡(luò)思索到這一點，有些供應(yīng)商提供了含有開放式規(guī)范運用層的現(xiàn)場局域網(wǎng)，即ANSI C12.22包括ANSI C12.19數(shù)據(jù)模型。實際上，這允許計量系統(tǒng)運用ANSI C12.22經(jīng)過IP或者其他的現(xiàn)場局域網(wǎng)與任何同樣支持ANSI C12.22的設(shè)備進(jìn)展通訊。不幸的是，實踐中不存在這樣的多廠商計量系統(tǒng)。ANSI C12.22規(guī)范允許在運用時可以有很多靈敏性，甚至支持ANSI c12.22的計量系統(tǒng)只支持出自同一

48、供應(yīng)商的計量儀表。此外，運用ANSI c12.22計量規(guī)范作為獨一的互操作性手段，也就意味著沒有非計量設(shè)備可以運用這些網(wǎng)絡(luò)。因此，最后一英里范圍內(nèi)所需求的處理方案是更多的低本錢帶寬。這將允許基于IP的規(guī)范協(xié)議可以覆蓋到用戶房舍中，甚至可以到柱上。有些跡象闡明，一些供應(yīng)商很快就可以滿足這些需求。過多的局域網(wǎng)規(guī)范。在智能電網(wǎng)的部署工程中，例如家庭中的AMI高級量測系統(tǒng)和DR需求呼應(yīng)，電力公司有必要進(jìn)入不穩(wěn)定的家庭和樓宇自動化市場。這些行業(yè)曾經(jīng)實施了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括開放的和專有的，有線的和無線的。目前這個行業(yè)中的第一批規(guī)范包括：BACnet建筑自動化，HomePlug 6LowPAN 以及Z

49、igBee家庭區(qū)域網(wǎng)設(shè)備通訊和信息模型，另外包括，部分公用網(wǎng)處理方案，比如：LONtalk, Insteon, 以及Z-Wave，然后還有一些傳統(tǒng)但是價錢昂貴而且耗電的開放式規(guī)范，比如: Ethernet、Wi-Fi，以及通用的傳統(tǒng)協(xié)議比如X10技術(shù)。規(guī)范的多樣化以及相互之間短少互操作性曾經(jīng)給這些市場中的供應(yīng)商呵斥了很大的困難，如今這一問題隨著AMI和其他智能電網(wǎng)運用軟件的開展而更加惡化。電力公司更樂于采用一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來銜接其供電區(qū)域中的一切終端。需求留意的是，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠從未在市場上運用過。該領(lǐng)域正在進(jìn)展的一些任務(wù)是很有出路的。首先就是OpenHAN開放式家庭區(qū)域網(wǎng)任務(wù)組，它確定了電力公

50、司中運用的家庭區(qū)域網(wǎng)的一系列的常規(guī)要求。下一步，在OpenHAN進(jìn)程中將存在一個共有的信息模型，這個模型可以運用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。二是由ZigBee聯(lián)盟迅速成立了“智能能源規(guī)范，其更專注于電力公司的功能。另一個有希望的跡象是由ZigBee聯(lián)盟和HomePlug PowerLine聯(lián)盟達(dá)成共識，開發(fā)了一個跨越各自的無線技術(shù)和電力線寬頻技術(shù)的公有運用層。一切這些研討都是由UtilityAMI組織協(xié)調(diào)。然而，任何規(guī)范的制定都需求時間。電力公司必需部署以客戶為中心的智能電網(wǎng)運用軟件，此軟件目前被迫運用某一特定技術(shù)，僅給曾經(jīng)勝利上網(wǎng)的顧客提供效力，或?qū)⑿枨罄眉彝^(qū)域網(wǎng)的軟件推遲到發(fā)布直至未來出現(xiàn)更好的版本

51、。在后一種情況下，他們會面臨更高的晉級費用。在公用事業(yè)和房舍間的網(wǎng)關(guān)定義：雖然EPRI美國電力研討所和其他研討者曾經(jīng)針對“消費者信息門戶做了多年的研討，然而對電力公司和每個客戶之間的網(wǎng)關(guān)的技術(shù)形狀從來都沒有一個好的定義。例如，可以思索在廣域網(wǎng)和分散的局域網(wǎng)之間采用ANSI C12規(guī)范以及采用ZigBee智能能源客戶端等方案，沒有可以詳細(xì)定義這兩種技術(shù)如何由其中一種映射到另外一個的方法。例如，家庭局域網(wǎng)中的哪一個對象或者音訊在ANSI C12中完成需求呼應(yīng)事件。公共信息模型。網(wǎng)關(guān)映射定義的缺乏正是覆蓋整個智能電網(wǎng)領(lǐng)域的公共信息模型的缺乏的特例。例如，在企業(yè)領(lǐng)域傳播的產(chǎn)生能源價錢事件的公共信息模型

52、的音訊為了在WAN和區(qū)域LAN中傳播，必需先轉(zhuǎn)化為等效的ANSI C12信息，然后在抵達(dá)消費者家中的恒溫器前，又得將其轉(zhuǎn)換為ZigBee SE信息。這種轉(zhuǎn)換是必要的，由于在一切領(lǐng)域內(nèi)，通常沒有公共的網(wǎng)絡(luò)層，即使存在這樣的層，也沒有足夠的帶寬將企業(yè)信息逐字的傳輸?shù)胶銣仄?。甚至在如何將這樣的信息轉(zhuǎn)化和傳送到極頂配電自動化安裝都沒有達(dá)成共識，比如說DNP3。目前，一切這些轉(zhuǎn)換步驟都是完全特殊的、廠商特定的，由于在公共對象模型中，不存在可以在一切領(lǐng)域都能任務(wù)的協(xié)議。CIM(公共信息模型)，作為企業(yè)領(lǐng)域的特定數(shù)據(jù)模型，是個很好的起點。另外，電力公司AMI的各個部分與其他技術(shù)的交融曾經(jīng)邁出了第一步，但仍有

53、許多任務(wù)要做。傳統(tǒng)輸電和配電自動化。為在供電范圍內(nèi)建立廣泛運用的智能電網(wǎng)，電力公司首先對其已有自動化設(shè)備進(jìn)展處置。大多數(shù)的電力公司在過去假設(shè)干年的時間里，基于其他工程開展了假設(shè)干個“自動化孤島。由于缺乏實踐運用，自動化工程往往是不穩(wěn)定和不完好的，尤其是在配電環(huán)境下。如今，普遍的自動化運轉(zhuǎn)環(huán)境得到改善，系統(tǒng)工程師必需設(shè)法將這些遺留系統(tǒng)納入新的智能電網(wǎng)。關(guān)鍵的問題是，大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)已過時或者廠商不再提供技術(shù)支持?！凹夹g(shù)開展在電力行業(yè)就是這樣，許多過去被電力公司以為是先進(jìn)的技術(shù)在如今的技術(shù)環(huán)境下曾經(jīng)過時了，例如：SONET, Frame Relay, 10Mbit Ethernet, trun

54、ked radio 甚至leased telephone lines。 那些更古老的技術(shù)，比如Bell202調(diào)制解調(diào)器，本質(zhì)上目前只在電力公司存在。智能電網(wǎng)的部署必需找到一種方法，可以將其納入智能電網(wǎng)的環(huán)境。將現(xiàn)有的技術(shù)融入智能電網(wǎng)是一項單獨的任務(wù)且初期投資很高。在計量和配電自動化環(huán)境中，根本的智能電網(wǎng)功能普通比較欠缺，如簡單自動抄表，或者配線缺點定位和自動恢復(fù)等。雖然沒有人可以否認(rèn)他們內(nèi)在的價值，這些功能通常沒能提供足夠的投資報答來證明其廣泛運用的必要性。經(jīng)過早期建立的智能電網(wǎng)，我們發(fā)現(xiàn)，假設(shè)將智能電網(wǎng)的許多運用程序配置在一同時，就可以實現(xiàn)一些一體化的商業(yè)功能。例如，當(dāng)根本的抄表功能與計算機(jī)

55、輔助停電管理，預(yù)付和/或?qū)崟r定價結(jié)合在一同，評價AMI部署就會變得容易。類似的，假設(shè)將缺點定位與相量丈量和實時形狀估計相結(jié)合，那么輸電網(wǎng)和配網(wǎng)自動化業(yè)務(wù)就會變得更加明晰。然而，這些更加先進(jìn)的功能需求更多的前期投資。運用智能電網(wǎng)的某些功能的初期投資較高，會給許多電力公司帶來挑戰(zhàn)。部門整合。希望實施智能電網(wǎng)自動化的電力公司將面臨的最大挑戰(zhàn)之一是這些運用程序要求之前部門之間要建立協(xié)作，甚至合并，一些例子包括：SCADA和維護(hù)的合并。近幾年來，有一點較為明顯，那就是采用智能設(shè)備和現(xiàn)代LAN技術(shù)的變電站自動化系統(tǒng)需求變電站功能的合并。維護(hù)設(shè)備必需可以有控制和監(jiān)控的才干，SCADA設(shè)備也必需參與一些維護(hù)措

56、施。同樣，這些設(shè)備的管理部門也要學(xué)會相互溝通。IT和運轉(zhuǎn)的合并。就像電力公司部署企業(yè)總線技術(shù)，必需減少傳統(tǒng)IT部門和電力公司運轉(zhuǎn)部門之間的間隔 ，尤其是在思索系統(tǒng)平安的時候。計量和配電自動化的合并。雖然這兩個系統(tǒng)享有共同的地理責(zé)任區(qū)域，但他們之間卻毫不相關(guān)。但不久以后他們將能夠會利用同一個分布通訊網(wǎng)絡(luò)。同樣，他們各自的部門如今必需整合在一同來表達(dá)智能電網(wǎng)的優(yōu)點，如高級停電管理。電力公司與工業(yè)界的交融。隨著以客戶為中心的運用程序，照實時定價，分布式發(fā)電和微網(wǎng)等越來越多的運用，電力公司必需對工業(yè)自動化世界給予更多的關(guān)注。由于用戶變成了電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的自動參與者，原先單向的關(guān)系必需轉(zhuǎn)變成為同伴關(guān)系。綜

57、合思索系統(tǒng)平安。即使運用了智能配電網(wǎng)技術(shù)，NERC關(guān)鍵根底設(shè)備維護(hù)CIP規(guī)范明確規(guī)定電力公司必需將信息系統(tǒng)平安整合到其一切的自動化系統(tǒng)中：不僅僅是設(shè)備、計算機(jī)系統(tǒng)和技術(shù)，還有政策，流程以及培訓(xùn)。這是可行的，而且即使法律并不強(qiáng)迫這么做，電力公司也會被要求執(zhí)行這些準(zhǔn)那么。為了提高效率，電力公司應(yīng)該在一切部門中綜合思索并長期運用這些規(guī)范和規(guī)范。智能電網(wǎng)信息愿景很有能夠同時實現(xiàn)有效性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性。然而，它同樣給攻擊者提供了很多時機(jī)。大多數(shù)公用事業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)將是以一個循序漸進(jìn)的方式進(jìn)展，并且在部署每一個智能電網(wǎng)運用程序中都要思索到平安性，網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)管理。最優(yōu)方法在AMI部署范圍內(nèi)，第一步是將受

58、丈量體系影響的不同部門例如計量，通訊，信息技術(shù)，系統(tǒng)規(guī)劃，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，用戶接口，維護(hù)，可靠性，商業(yè)運轉(zhuǎn)的人召集在一同提綱挈領(lǐng)的討論系統(tǒng)的運用問題，并抓住用戶對系統(tǒng)運用中問題的呼應(yīng)。在這些用戶反響中，可以經(jīng)過建立文檔這一步驟消除某些虛偽的，不切合實踐的需求，功能性需求和非功能性需求被列舉出來。與電力公司的專家進(jìn)展進(jìn)一步的討論，針對影響比較大的問題，請他們制定出合理的處理方案。采用需求排序的方法，電力公司的專家可以利用這一方法評價任何技術(shù)的相對成熟性，最終目的是滿足各部門的運轉(zhuǎn)要求。這個就可以為制造商提供如何來開發(fā)產(chǎn)品和需求來滿足電力公司的需求。雖然過程艱苦，雙方電力公司和供應(yīng)商都可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效

59、益。電力公司可以經(jīng)過這一過程來測試系統(tǒng)，并提出產(chǎn)品和技術(shù)需求。制造商那么有了一個產(chǎn)品投資開發(fā)的目的，這一目的也產(chǎn)生了“供應(yīng)者壓力，即競爭。經(jīng)過制造商的競爭，電力公司可以實現(xiàn)其技術(shù)和投資的平衡。對許多電力公司來說，智能電網(wǎng)部署將沒有AMI部署那么詳細(xì)。然而，同樣的進(jìn)程將有助于電網(wǎng)運轉(zhuǎn)和財政目的的實現(xiàn)。立法和規(guī)程一個很難駕馭的方面就是立法和規(guī)程。電力公司的運營過程存在著許多制約要素，這些制約要素之間相互矛盾。其中包括義務(wù)效力方面，壟斷銷售方面，運營權(quán)的獲得和堅持，一次能源方面，環(huán)境方面，法律方面，報答率方面等等。例如加利福尼亞州要求在一切新建工程中強(qiáng)迫運用可編程功能以及可控恒溫器PCTs。這些PC

60、Ts可以運用戶決議可以滿足他們溫馨度和經(jīng)濟(jì)目的的程序，同時也給公用事業(yè)限制尖峰負(fù)荷帶來了難處。很顯然，安裝過程的強(qiáng)迫性一切新房舍都必需有一個，操作過程的不公平卻抵消了這項法規(guī)帶來的益處。大多數(shù)消費者所面臨的平臺運用稅/費也是反對該工程的一個根源。采用新型定價方式加劇了普通用戶對添加用電本錢的擔(dān)憂。當(dāng)一個人看到其他人受害于其本人的犧牲，這個人將會尤為不愉快，無論如何解釋這么做的益處都無濟(jì)于事。顯然，我們并不缺乏相關(guān)的例子。相反地，采用立法來處理問題通常是不符合市場化的要求的。由于運用需求側(cè)呼應(yīng)，智能電網(wǎng)甚至AMI的概念對于普通群眾來說很難了解，而恰恰是對改革的恐懼驅(qū)使他們?nèi)チ私猓邮芎唾澩?。我?/p>