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IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)－帶有電力系統(tǒng)和終端用戶應(yīng)用和負(fù)載的智能電網(wǎng)能源技術(shù)和信息技術(shù)互操作運(yùn)營指南（Guide for Smart Grid Interoperability of Energy Technology and Information Technology Operation With the Electric Power System (EPS), and End-Use Applications and Loads）即將頒布，有意思的是，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是圍繞著三個(gè)遠(yuǎn)景（Perspective）而展開的，本文就對這三個(gè)遠(yuǎn)景做一個(gè)簡單介紹，希望能對讀者起到拋磚引玉的作用。 概述 據(jù)上海.羿歌所了解，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)從互操作架構(gòu)的視點(diǎn)討論了電力系統(tǒng), 通信系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的遠(yuǎn)景。提出遠(yuǎn)景架構(gòu)的目的是增強(qiáng)智能電網(wǎng)各系統(tǒng)之間的互操作。三個(gè)系統(tǒng)完成同一個(gè)公共目標(biāo)，每個(gè)系統(tǒng)又有各自的特點(diǎn)。 三個(gè)互操作架構(gòu)遠(yuǎn)景（IAP）主要考慮電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和信息系統(tǒng)接口的邏輯和功能，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的互操作。三種遠(yuǎn)景的摘要如下： ·電力系統(tǒng)互操作架構(gòu)遠(yuǎn)景（PS-IAP）。電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景強(qiáng)調(diào)的是發(fā)電、輸電和用電，包括電器、應(yīng)用和運(yùn)行的理念。這個(gè)遠(yuǎn)景定義了七個(gè)域：發(fā)電、輸電、配電、服務(wù)供應(yīng)商、市場、控制/運(yùn)行和消費(fèi)者。此概念在三個(gè)遠(yuǎn)景中是相同的。 ·通信技術(shù)互操作架構(gòu)遠(yuǎn)景（CT-IAP）。通信技術(shù)遠(yuǎn)景強(qiáng)調(diào)的是在智能電網(wǎng)中，系統(tǒng)、設(shè)備和應(yīng)用之間的通信連通性。這個(gè)遠(yuǎn)景包括通信網(wǎng)絡(luò)、介質(zhì)、性能和協(xié)議。 ·信息技術(shù)互操作架構(gòu)遠(yuǎn)景（IT-IAP）。信息技術(shù)遠(yuǎn)景強(qiáng)調(diào)的是過程控制和數(shù)據(jù)管理。遠(yuǎn)景包括信息數(shù)據(jù)的存儲、處理、管理和控制。 每個(gè)遠(yuǎn)景由域、實(shí)體和接口或數(shù)據(jù)流組成－所有內(nèi)容都由智能電網(wǎng)互操作參考模型（SGIRM）定義。參考模型按照功能進(jìn)行闡述，可以擴(kuò)展，但不打算規(guī)定或限制。當(dāng)智能電網(wǎng)技術(shù)和架構(gòu)發(fā)展時(shí)，要求互操作是能夠維護(hù)的。參考模型的靈活性保證了智能電網(wǎng)未來發(fā)展的先進(jìn)性。 電力系統(tǒng)的互操作 電力系統(tǒng)的互操作體現(xiàn)為保證電力供給的復(fù)雜系統(tǒng)，目的是為消費(fèi)者提供高可靠、高可用和高質(zhì)量的電力，并使電力成為一種經(jīng)濟(jì)的能源。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行要確保每刻產(chǎn)生的功率（kW或MW）精確的等于消耗的功率。如果這個(gè)等式不平衡，電力系統(tǒng)會在瞬間發(fā)生問題。這些問題包括裝置的損壞和消費(fèi)者的停電。同時(shí)，產(chǎn)生的無功功率（kvar或Mvar）和消耗的無功功率，也要在每處電站取得平衡。將來的智能電網(wǎng)會對現(xiàn)存的電力系統(tǒng)進(jìn)行方案優(yōu)化，保持這些平衡。 電源的容量可以有很大變化，從幾百瓦到幾百兆瓦。有些電源通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)，具有很好的可控性，而有些電源不具備這樣的能力。這樣的電源會有很大的波動，在最差的情況下，可以從滿輸出到無輸出，反之亦然，就就是幾秒鐘的事情。 消費(fèi)者的電負(fù)載也有各自的特性，可能在不同等級快速變化。輸電系統(tǒng)是一個(gè)從發(fā)電到負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)，具有冗余輸送大電力的能力。輸電系統(tǒng)中的電流通常是雙向的。因?yàn)檩旊娤到y(tǒng)在電能傳輸?shù)闹匾裕旊娤到y(tǒng)通常設(shè)計(jì)為具有最小損耗和高度的自動化，保持系統(tǒng)的每個(gè)部分都不失效。 配電系統(tǒng)以高效、可靠和經(jīng)濟(jì)的方式為消費(fèi)者提供電能。老式的配電系統(tǒng)，從變電站到消費(fèi)者的電流通常是單向的。很多配電系統(tǒng)具有或?qū)⒂须p向電流，因?yàn)樵诒镜嘏潆娤到y(tǒng)設(shè)計(jì)拓?fù)浠蛳M(fèi)者自備電站的發(fā)電超過負(fù)載的情況，所以需要具備這樣的能力。當(dāng)部分配電系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)，可以通過人工干預(yù)重啟系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)本身具有通過電流提供每處電力系統(tǒng)狀態(tài)信息的能力，因?yàn)樗蛠碜阅切┭b置。因此，遵照指南和策略可以簡化控制系統(tǒng)，在設(shè)備之間使用最小的通信量，保證電力系統(tǒng)具有良好的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。比如，沒有外部通信時(shí)，一個(gè)“波動”的發(fā)電機(jī)會帶來：頻率高時(shí)產(chǎn)生低輸出，頻率低時(shí)產(chǎn)生高輸出。考慮使用這種天然的狀態(tài)信息和更先進(jìn)的控制設(shè)備避免電源產(chǎn)生波動。 傳統(tǒng)的方法可以保證電力系統(tǒng)能夠很好的運(yùn)行，方法如下： ·在發(fā)電有限不能提供足夠電能時(shí)，安裝新的可控發(fā)電裝置。使電力系統(tǒng)具有足夠可控的發(fā)電量，滿足瞬時(shí)最遭的負(fù)載變化。 ·裝置等級足夠大，可以應(yīng)對最遭情況運(yùn)行條件。 智能電網(wǎng)技術(shù)提供了使用新方法的機(jī)會，可優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行。這些方法可以與智能電網(wǎng)技術(shù)一起運(yùn)行，包括： ·使用更多的可控發(fā)電、存儲和負(fù)載，優(yōu)化發(fā)電和負(fù)載的平衡。 改變當(dāng)前條件優(yōu)化裝置容量。條件可以包括室溫、電流和維護(hù)等。 ·使用本地控制的發(fā)電、存儲和負(fù)載，減小裝置容量變化和電源質(zhì)量問題。 IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中SGIRM電力系統(tǒng)互操作架構(gòu)遠(yuǎn)景 IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中SGIRM 的PS-IAP主要表現(xiàn)為一種傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)景象，CT-IAP提供一種從一地到另一地得到數(shù)據(jù)的方法，IT-IAP提供一種使用數(shù)據(jù)獲得有用信息的方法。 PS-IAP（圖1）是主要實(shí)體的邏輯表示，描述了電力系統(tǒng)的功能。圖1顯示了來自電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的域、實(shí)體和接口。PS- IAP的域（在所有遠(yuǎn)景中相同）表現(xiàn)了一種接近于現(xiàn)存電力設(shè)施的劃分方法。PS-IAP的實(shí)體（在所有遠(yuǎn)景中具有獨(dú)特性）反應(yīng)了電力系統(tǒng)的裝置或功能。在電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景實(shí)體間的接口可以通過多個(gè)數(shù)據(jù)連接的多種數(shù)據(jù)流表示。比如，在配電站和運(yùn)行中心的通信，在同一個(gè)接口可能有SCADA、聲音和視頻多種信息。在圖中僅畫出了數(shù)據(jù)通道。因?yàn)榇嬖诤芏嗫蛇x的電流，為了保持圖的簡單，電流被省略了。 圖1 IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中的PS-IAP 智能電網(wǎng)的部署可以覆蓋一個(gè)小型地區(qū)、一個(gè)電力設(shè)施、一個(gè)控制區(qū)域或一個(gè)全國范圍的系統(tǒng)。對于一個(gè)完成的部署，每個(gè)實(shí)體可以代表任何數(shù)量的物理或邏輯設(shè)備。 通信系統(tǒng)的互操作 端到端的智能電網(wǎng)通信模型可以在圖2看到。這些通信架構(gòu)映射到發(fā)電、輸電、配電和消費(fèi)者的域上。每個(gè)特定通信塊映射到特定劃分域上的設(shè)施。 圖2 智能電網(wǎng)端到端通信模型 它還顯示了端到端通信的安保層和管理層，橫跨了每個(gè)智能電網(wǎng)的通信域。通信安保和管理架構(gòu)需要在IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中SGIRM部分定義和規(guī)范。 圖3 IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中的CT-IAP CT-IAP（圖3）顯示了通信系統(tǒng)遠(yuǎn)景中的域、實(shí)體和接口。CT-IAP域（所有的遠(yuǎn)景都相同）劃分出了7個(gè)部分，接近于現(xiàn)存的電力設(shè)施。這些域包括： 圖4 IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中的IT-IAP 目標(biāo)不是定義新信息交換架構(gòu)，而是與當(dāng)前的最佳實(shí)踐和技術(shù)一起工作，彌補(bǔ)在7個(gè)域之間信息交換的不足。為了在智能電網(wǎng)中確保一致性結(jié)構(gòu)框架，要盡可能使用與NIST和SGIP相同的術(shù)語。 |
