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IEEE P2030標準－帶有電力系統和終端用戶(hù)應用和負載的智能電網(wǎng)能源技術(shù)和信息技術(shù)互操作運營(yíng)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)標準是圍繞著(zhù)三個(gè)遠景（Perspective）而展開(kāi)的，本文就對這三個(gè)遠景做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹，希望能對讀者起到拋磚引玉的作用。 概述 據上海.羿歌所了解，這個(gè)標準從互操作架構的視點(diǎn)討論了電力系統, 通信系統和信息系統的遠景。提出遠景架構的目的是增強智能電網(wǎng)各系統之間的互操作。三個(gè)系統完成同一個(gè)公共目標，每個(gè)系統又有各自的特點(diǎn)。 三個(gè)互操作架構遠景（IAP）主要考慮電力系統、通信系統和信息系統接口的邏輯和功能，實(shí)現智能電網(wǎng)的互操作。三種遠景的摘要如下： ·電力系統互操作架構遠景（PS-IAP）。電力系統遠景強調的是發(fā)電、輸電和用電，包括電器、應用和運行的理念。這個(gè)遠景定義了七個(gè)域：發(fā)電、輸電、配電、服務(wù)供應商、市場(chǎng)、控制/運行和消費者。此概念在三個(gè)遠景中是相同的。 ·通信技術(shù)互操作架構遠景（CT-IAP）。通信技術(shù)遠景強調的是在智能電網(wǎng)中，系統、設備和應用之間的通信連通性。這個(gè)遠景包括通信網(wǎng)絡(luò )、介質(zhì)、性能和協(xié)議。 ·信息技術(shù)互操作架構遠景（IT-IAP）。信息技術(shù)遠景強調的是過(guò)程控制和數據管理。遠景包括信息數據的存儲、處理、管理和控制。 每個(gè)遠景由域、實(shí)體和接口或數據流組成－所有內容都由智能電網(wǎng)互操作參考模型（SGIRM）定義。參考模型按照功能進(jìn)行闡述，可以擴展，但不打算規定或限制。當智能電網(wǎng)技術(shù)和架構發(fā)展時(shí)，要求互操作是能夠維護的。參考模型的靈活性保證了智能電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的先進(jìn)性。 電力系統的互操作 電力系統的互操作體現為保證電力供給的復雜系統，目的是為消費者提供高可靠、高可用和高質(zhì)量的電力，并使電力成為一種經(jīng)濟的能源。為了達到這個(gè)目標，電力系統的運行要確保每刻產(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，電力系統會(huì )在瞬間發(fā)生問(wèn)題。這些問(wèn)題包括裝置的損壞和消費者的停電。同時(shí)，產(chǎn)生的無(wú)功功率（kvar或Mvar）和消耗的無(wú)功功率，也要在每處電站取得平衡。將來(lái)的智能電網(wǎng)會(huì )對現存的電力系統進(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(guò)系統調節，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(huì )有很大的波動(dòng)，在最差的情況下，可以從滿(mǎn)輸出到無(wú)輸出，反之亦然，就就是幾秒鐘的事情。 消費者的電負載也有各自的特性，可能在不同等級快速變化。輸電系統是一個(gè)從發(fā)電到負載的網(wǎng)絡(luò )，具有冗余輸送大電力的能力。輸電系統中的電流通常是雙向的。因為輸電系統在電能傳輸的重要性，輸電系統通常設計為具有最小損耗和高度的自動(dòng)化，保持系統的每個(gè)部分都不失效。 配電系統以高效、可靠和經(jīng)濟的方式為消費者提供電能。老式的配電系統，從變電站到消費者的電流通常是單向的。很多配電系統具有或將有雙向電流，因為在本地配電系統設計拓撲或消費者自備電站的發(fā)電超過(guò)負載的情況，所以需要具備這樣的能力。當部分配電系統發(fā)生問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)人工干預重啟系統。 電力系統本身具有通過(guò)電流提供每處電力系統狀態(tài)信息的能力，因為它就來(lái)自那些裝置。因此，遵照指南和策略可以簡(jiǎn)化控制系統，在設備之間使用最小的通信量，保證電力系統具有良好的設計和運行。比如，沒(méi)有外部通信時(shí)，一個(gè)“波動(dòng)”的發(fā)電機會(huì )帶來(lái)：頻率高時(shí)產(chǎn)生低輸出，頻率低時(shí)產(chǎn)生高輸出�？紤]使用這種天然的狀態(tài)信息和更先進(jìn)的控制設備避免電源產(chǎn)生波動(dòng)。 傳統的方法可以保證電力系統能夠很好的運行，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。使電力系統具有足夠可控的發(fā)電量，滿(mǎn)足瞬時(shí)最遭的負載變化。 ·裝置等級足夠大，可以應對最遭情況運行條件。 智能電網(wǎng)技術(shù)提供了使用新方法的機會(huì )，可優(yōu)化電力系統的運行。這些方法可以與智能電網(wǎng)技術(shù)一起運行，包括： ·使用更多的可控發(fā)電、存儲和負載，優(yōu)化發(fā)電和負載的平衡。 改變當前條件優(yōu)化裝置容量。條件可以包括室溫、電流和維護等。 ·使用本地控制的發(fā)電、存儲和負載，減小裝置容量變化和電源質(zhì)量問(wèn)題。 IEEE P2030標準中SGIRM電力系統互操作架構遠景 IEEE P2030標準中SGIRM 的PS-IAP主要表現為一種傳統的電力系統景象，CT-IAP提供一種從一地到另一地得到數據的方法，IT-IAP提供一種使用數據獲得有用信息的方法。 PS-IAP（圖1）是主要實(shí)體的邏輯表示，描述了電力系統的功能。圖1顯示了來(lái)自電力系統遠景的域、實(shí)體和接口。PS- IAP的域（在所有遠景中相同）表現了一種接近于現存電力設施的劃分方法。PS-IAP的實(shí)體（在所有遠景中具有獨特性）反應了電力系統的裝置或功能。在電力系統遠景實(shí)體間的接口可以通過(guò)多個(gè)數據連接的多種數據流表示。比如，在配電站和運行中心的通信，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(huà)出了數據通道。因為存在很多可選的電流，為了保持圖的簡(jiǎn)單，電流被省略了。 圖1 IEEE P2030標準中的PS-IAP 智能電網(wǎng)的部署可以覆蓋一個(gè)小型地區、一個(gè)電力設施、一個(gè)控制區域或一個(gè)全國范圍的系統。對于一個(gè)完成的部署，每個(gè)實(shí)體可以代表任何數量的物理或邏輯設備。 通信系統的互操作 端到端的智能電網(wǎng)通信模型可以在圖2看到。這些通信架構映射到發(fā)電、輸電、配電和消費者的域上。每個(gè)特定通信塊映射到特定劃分域上的設施。 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需要在IEEE P2030標準中SGIRM部分定義和規范。 圖3 IEEE P2030標準中的CT-IAP CT-IAP（圖3）顯示了通信系統遠景中的域、實(shí)體和接口。CT-IAP域（所有的遠景都相同）劃分出了7個(gè)部分，接近于現存的電力設施。這些域包括： 圖4 IEEE P2030標準中的IT-IAP 目標不是定義新信息交換架構，而是與當前的最佳實(shí)踐和技術(shù)一起工作，彌補在7個(gè)域之間信息交換的不足。為了在智能電網(wǎng)中確保一致性結構框架，要盡可能使用與NIST和SGIP相同的術(shù)語(yǔ)。 |
