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智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究

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本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展及現(xiàn)狀的研究，以及我國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系機(jī)構(gòu)的解讀，提出了智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究工具對(duì)于其發(fā)展的重要意義。

一、國(guó)外智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究

（一）國(guó)際電工委員會(huì)

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC，International Electro technical Commission）是世界上成立最早的非政府性國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)。為了推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)，2009年4月，IEC標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)（SMB，Standardization Management Board）召開(kāi)首次會(huì)議組織成立了第三戰(zhàn)略工作組——智能電網(wǎng)國(guó)際戰(zhàn)略工作組（SG3），負(fù)責(zé)制定IEC的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司也已派相關(guān)專家參加工作。該次會(huì)議明確了智能電網(wǎng)戰(zhàn)略工作組的職責(zé)范圍，其主要任務(wù)是智能電網(wǎng)IEC標(biāo)準(zhǔn)體系的研究。

IEC SG3下屬三個(gè)工作組：智能電網(wǎng)路線圖工作組（Roadmap task）、Mapping Chart工作組和用例工作組（Use Case task）。路線圖工作組在2010年5月發(fā)布了《IEC智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)路線圖》（1.0版），在路線圖中提出了信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、SOA架構(gòu)等概念。

從2011年6月起，IEC開(kāi)始計(jì)劃新的架構(gòu)，中期目標(biāo)（mid-term 5-years）和長(zhǎng)期目標(biāo)（long term 15-years），并將IEC的體系架構(gòu)與歐盟智能電網(wǎng)聯(lián)合工作組（CEN/CENELEC/ETSI Joint WorkingGroup）的智能電網(wǎng)通用參考架構(gòu)對(duì)接。

IEC認(rèn)為，智能電網(wǎng)核心標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智能電網(wǎng)應(yīng)用和解決方案具有重大影響，適用于智能電網(wǎng)的主要技術(shù)領(lǐng)域。因此在1.0版路線圖中首批推薦了五個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)在2.0版路線中擴(kuò)充到了八個(gè)，見(jiàn)下表。這八個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)主要包括放性架構(gòu)、互操作、網(wǎng)絡(luò)安全性等方面的標(biāo)準(zhǔn)。

IEC SG3還提出了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分析方法：IEC Mapping Chart和Use case，分別對(duì)應(yīng)Mapping Chart工作組和用例工作組（Use Case task）的工作。

Mapping Chart工作組主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)和完善IEC Mapping Chart，這是一個(gè)多維互動(dòng)工具，可以把它看作是智能電網(wǎng)的地圖。通過(guò)它，智能電網(wǎng)項(xiàng)目經(jīng)理們可以快速識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)是否可能用到，定位標(biāo)準(zhǔn)在智能電網(wǎng)中的位置，并驗(yàn)證工作流程和用例的可行性。Use Case工作組則分成方法學(xué)與七個(gè)領(lǐng)域組，目前主要工作是更新Use Case方法學(xué)，選擇和發(fā)布系列通用用例（generic Uses Cases），并進(jìn)行Use Cases用例庫(kù)的管理工作。

目前IEC SG3下屬的三個(gè)工作組都在圍繞SG3的具體標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)管理進(jìn)行支持性工作。IEC認(rèn)為智能電網(wǎng)最主要的一點(diǎn)在于能夠提升對(duì)日益復(fù)雜的電力系統(tǒng)的可觀性和可控性，這就要求在電網(wǎng)各個(gè)組成單元之間以及子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)高度的信息共享。標(biāo)準(zhǔn)工作在實(shí)現(xiàn)信息共享方面非常關(guān)鍵，因此，標(biāo)準(zhǔn)工作對(duì)智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。

（二）美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）主導(dǎo)了美國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究。NIST前身是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS），隸屬美國(guó)商務(wù)部，負(fù)責(zé)美國(guó)全國(guó)計(jì)量、標(biāo)準(zhǔn)的研究、開(kāi)發(fā)和管理工作，在國(guó)際上享有很高的聲譽(yù)。

NIST的主要研究成果是給出了制定互操作性框架的一份路線圖，即2010年1月發(fā)布的《智能電網(wǎng)互操作標(biāo)準(zhǔn)框架和技術(shù)路線圖》（1.0版），在2012年2月又發(fā)布了最終2.0版本。該路線圖描述了互操作性標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展與協(xié)調(diào)的現(xiàn)狀、問(wèn)題和優(yōu)先事項(xiàng)。報(bào)告還介紹了智能電網(wǎng)的高層結(jié)構(gòu)，包括智能電網(wǎng)的概念模型、構(gòu)造原則與方法和網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略。其中概念模型涵蓋發(fā)電、輸電、配電、用電、調(diào)度、市場(chǎng)和服務(wù)提供商七個(gè)領(lǐng)域。

表 IEG推薦的智能電網(wǎng)核心標(biāo)準(zhǔn)

NIST認(rèn)為智能電網(wǎng)最終需要成百上千條規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并需要優(yōu)先考慮八個(gè)領(lǐng)域：需求響應(yīng)及用戶用電效率、廣域事態(tài)感知能力、電能儲(chǔ)存、電氣化交通、高級(jí)量測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、配電網(wǎng)管理、信息安全以及網(wǎng)絡(luò)通信。NIST還在2.0版本報(bào)告中著重?cái)⑹隽穗姶偶嫒輪?wèn)題也是影響智能電網(wǎng)互操作性的關(guān)鍵問(wèn)題，因此在標(biāo)準(zhǔn)體系中應(yīng)該考慮將電磁兼容問(wèn)題納入規(guī)劃。這是在IEC、IEEE等其他組織的報(bào)告中沒(méi)有談及的。

（三）美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)

美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）也在大力開(kāi)展智能電網(wǎng)的研究工作。2009年3月，IEEE批準(zhǔn)成立了P2030工作組，其主要職責(zé)和研究重點(diǎn)是：為理解和定義電力系統(tǒng)與終端用電設(shè)備/用戶之間的互操作提供技術(shù)指南；關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)能源技術(shù)、信息技術(shù)和通信技術(shù)的融合；研究如何借助通信技術(shù)和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、輸電、用電等環(huán)節(jié)的無(wú)縫操作；研究相關(guān)的接口定義；為建設(shè)更加可靠、靈活的電力系統(tǒng)提供新的方法；推動(dòng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制和現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。

2009年6月，P2030工作組召開(kāi)了首次會(huì)議，其第一階段的工作主要是編制《IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)草案：智能電網(wǎng)中基于信息和通信技術(shù)的電力系統(tǒng)與終端用電設(shè)備/用戶之間的互操作》（簡(jiǎn)稱“IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)草案”）。編制標(biāo)準(zhǔn)草案的目的是為理解智能電網(wǎng)中電力系統(tǒng)、終端用電設(shè)施及用戶之間的互操作提供知識(shí)基礎(chǔ)，包括其定義、特點(diǎn)、功能特性及其評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、工程原理的應(yīng)用等。

該標(biāo)準(zhǔn)草案目前己經(jīng)完成了6.0版。IEEE的智能電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)是通過(guò)三個(gè)不同專業(yè)角度的分析得到的。通過(guò)這三個(gè)角度的分析可以厘清其所應(yīng)包含的主要組件以及這些組件之間存在的關(guān)系。這三個(gè)角度分別是：電力系統(tǒng)（Power systems）、通信技術(shù)（Communications technology）和信息技術(shù)（Information technology ）。

IEEE P2030標(biāo)準(zhǔn)中還提到了智能電網(wǎng)評(píng)估準(zhǔn)則，用于提供框架對(duì)智能電網(wǎng)用例進(jìn)行定量和定性評(píng)估。準(zhǔn)則以信息傳輸質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)造成危害的嚴(yán)重程度（如人身傷害、財(cái)產(chǎn)損失）為依據(jù)，將等級(jí)分為三類：緊急（Critical）、重要（Important）和信息性的（Informative）。

（四）歐洲智能電網(wǎng)聯(lián)合工作組

2010年3月，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN）和歐洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CENELEC）召開(kāi)了非正式會(huì)議，討論歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。2010年9月6日，由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)、歐洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究院（ETSI）成立了歐洲智能電網(wǎng)聯(lián)合工作組（CEN/CENELEC/ETSI Joint Working Group， JWG），專為推進(jìn)歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。

2010年12月17日，聯(lián)合工作組發(fā)布了歐盟智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)告（1.0版），2011年6月最終報(bào)告獲得歐洲各標(biāo)準(zhǔn)化組織審批通過(guò)。該報(bào)告借鑒了IEC和NIST的成果，詳細(xì)闡述了歐盟的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)路線圖。

歐盟路線圖重視分布式能源和電動(dòng)汽車(chē)方面的標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)信息安全標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)間的接口標(biāo)準(zhǔn)。在通信信息體系中，歐盟路線圖也提出了多種模型的一致性問(wèn)題，即IEC 61970、IEC 61850和IEC 61968的融合問(wèn)題。路線圖特別強(qiáng)調(diào)環(huán)保和政策法規(guī)的引領(lǐng)作用，重視開(kāi)發(fā)工作的規(guī)范模式。報(bào)告認(rèn)為為了保證智能電網(wǎng)的互操作性，應(yīng)該用用例（Use Case）和自頂向下（top-down）的方法進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和指導(dǎo)，并用成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)各種應(yīng)用，如SOA。

歐盟路線圖將現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)分為交叉領(lǐng)域、專門(mén)領(lǐng)域和電力市場(chǎng)三大類，每一類中又進(jìn)行了細(xì)分。在交叉領(lǐng)域，分為術(shù)語(yǔ)、參考體系、高層系統(tǒng)分析、數(shù)據(jù)模型接口、智能電網(wǎng)信息安全等，每一方面都分析了現(xiàn)狀和差距，提出了行動(dòng)建議，特別指出應(yīng)將IEC 61850作為跨領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步研究，盡快替代IEC 60870。

二、中國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究

（一）基本情況

我國(guó)政府高度重視智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，2010年12月國(guó)家能源局發(fā)文，正式成立了國(guó)家智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化總體工作推進(jìn)組。通過(guò)建立國(guó)家層面的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，搭建中國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的組織機(jī)構(gòu)。目前，國(guó)家智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化總體工作推進(jìn)組正在組織起草制定《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系》。

早在2009年，國(guó)家電網(wǎng)公司就啟動(dòng)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系研究。為了全面研究國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，涵蓋智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)，保證智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的先進(jìn)性和完整性，國(guó)家電網(wǎng)公司按照九個(gè)專業(yè)分支，對(duì)已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了梳理、分析和研究。2010年6月發(fā)布了《堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》（簡(jiǎn)稱“《規(guī)劃》”）報(bào)告，報(bào)告中按照SLO原則，將堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系為“8個(gè)專業(yè)分支、26個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、92個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列，上千具體標(biāo)準(zhǔn)”的金字塔型四層結(jié)構(gòu)，按照其英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱DFSS體系，如圖1所示。

國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框圖如圖2所示。

圖1 國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的層次結(jié)構(gòu)

圖2 堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

《規(guī)劃》報(bào)告的發(fā)布為我國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。國(guó)家智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作推進(jìn)組研究我國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，就充分借鑒和應(yīng)用了《規(guī)劃》的研究思路和部分成果。在國(guó)際上該報(bào)告也得到了廣泛關(guān)注。

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系已在實(shí)際工程中支撐了智能變電站、配電自動(dòng)化等試點(diǎn)工程的有序、協(xié)調(diào)建設(shè)，為我國(guó)智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，并將促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)裝備的產(chǎn)業(yè)化和國(guó)際化發(fā)展、推動(dòng)國(guó)家能源戰(zhàn)略的有效實(shí)施。

國(guó)家電網(wǎng)公司在2011年5月對(duì)《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》（簡(jiǎn)稱“《標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃》”）又進(jìn)行了修編。修編并未改變智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系“8個(gè)專業(yè)分支、26個(gè)技術(shù)領(lǐng)域、92個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列”這一結(jié)構(gòu)，只是對(duì)個(gè)別技術(shù)領(lǐng)域和標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。

（二）智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系詳解

智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系從三個(gè)專業(yè)角度（電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備（系統(tǒng)）和關(guān)鍵技術(shù)路線）分析和梳理。

（1）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面

（a）大電網(wǎng)

1）世界首創(chuàng)，擁有超前的技術(shù)、領(lǐng)先的標(biāo)準(zhǔn)：特高壓直流輸電（±1100 kV）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；特高壓交流輸電（1000kV）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；直流融冰+線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多端直流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；直流網(wǎng)絡(luò)+直流集控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；直流網(wǎng)與交流網(wǎng)的互聯(lián)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；歐美，超導(dǎo)輸電技術(shù)。

2）需制定的標(biāo)準(zhǔn)：超大規(guī)模特高壓互聯(lián)大電網(wǎng)的安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)；大電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析及控制標(biāo)準(zhǔn)；大電網(wǎng)一體化調(diào)度管理標(biāo)準(zhǔn)；大電網(wǎng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度控制標(biāo)準(zhǔn)；大電網(wǎng)連鎖事件條件下的智能分析、預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)；大電網(wǎng)運(yùn)行在線安全自動(dòng)告警標(biāo)準(zhǔn)；大電網(wǎng)的一體化分級(jí)協(xié)調(diào)控制標(biāo)準(zhǔn)；高壓直流輸電換流閥；直流場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備（有源濾波器、直流斷路器、光電式電流互感器等）標(biāo)準(zhǔn)。

（b）區(qū)域電網(wǎng)

涵蓋華北、華中、華東、東北、西北、西南六大區(qū)域電網(wǎng)。

本領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)涵蓋：直流背靠背聯(lián)網(wǎng)與解列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；電力市場(chǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；柔性直流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置標(biāo)準(zhǔn)；輸電線路設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；線路狀態(tài)與運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；歐美非管制的市場(chǎng)方式。

（c）省級(jí)電網(wǎng)

各區(qū)域電網(wǎng)下的省級(jí)電網(wǎng)。本領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)涵蓋：直流背靠背聯(lián)網(wǎng)與解列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；電力市場(chǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；柔性直流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置標(biāo)準(zhǔn)；輸電線路設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；線路狀態(tài)與運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；交流聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；區(qū)域穩(wěn)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；柔性交流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；電力市場(chǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；柔性直流輸電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置標(biāo)準(zhǔn)；輸電線路設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；線路狀態(tài)與運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；歐美非管制的市場(chǎng)方式。

（d）配電網(wǎng)

配電網(wǎng)又名地區(qū)級(jí)電網(wǎng)，由城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)及無(wú)數(shù)微電網(wǎng)組成。本領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋：并網(wǎng)離網(wǎng)技術(shù)；停電恢復(fù)不間斷供電技術(shù)；智能配電設(shè)備；配電自動(dòng)化與配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)；分布式電源和微網(wǎng)控制、保護(hù)及接入標(biāo)準(zhǔn)。

（e）微電網(wǎng)

微電網(wǎng)主要技術(shù)領(lǐng)域包括：分布式電源；微網(wǎng)控制、保護(hù)及接入。

微電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備包括：分布式發(fā)電；儲(chǔ)能裝置；能量轉(zhuǎn)換裝置；相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置；分布式電源標(biāo)準(zhǔn)化換流裝置；分布式電源標(biāo)準(zhǔn)化電能控制裝置；分布式電源及微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置；分布式電源微機(jī)保護(hù)裝置；大容量、高可靠快速切換固態(tài)開(kāi)關(guān)。

微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要部分有效連接了發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)，且可靈活接入大量的分布式能源，并主動(dòng)參與了電力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，必將推動(dòng)微電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，微電網(wǎng)的發(fā)展在我國(guó)尚處于起始階段，但微電網(wǎng)的特點(diǎn)適應(yīng)我國(guó)電力發(fā)展的需求和方向，并且有著廣闊的發(fā)展前景。

（f）袖珍網(wǎng)

袖珍網(wǎng)-低碳家庭——實(shí)現(xiàn)低碳的最小單元。關(guān)鍵設(shè)備（系統(tǒng)）包括：智能家電；智能插座；居民家用分布式電源及儲(chǔ)能管理系統(tǒng)居民用電交互終端；智能用電小區(qū)。

（2）設(shè)備（系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)方面

在智能電網(wǎng)中，一次與二次、裝備與電網(wǎng)、裝置與系統(tǒng)之間更加融合。

智能電網(wǎng)的設(shè)備不僅涵蓋二次系統(tǒng)的測(cè)控、保護(hù)、安全穩(wěn)定控制等裝置、還包括傳統(tǒng)一次系統(tǒng)的智能電器、靜止補(bǔ)償裝置、固態(tài)開(kāi)關(guān)、優(yōu)質(zhì)低價(jià)和高容量的儲(chǔ)能裝置等。

智能電網(wǎng)設(shè)備大致按以下四個(gè)層級(jí)劃分：第一層，發(fā)輸變配用涵蓋發(fā)輸變配用等領(lǐng)域的智能元件、電器；第二層，傳感量測(cè)保護(hù)控制涵蓋本地傳感、數(shù)據(jù)處理、智能量測(cè)、控制等；第三層，信息通信網(wǎng)絡(luò)、智能網(wǎng)絡(luò)涵蓋用電信息采集的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺(tái)、數(shù)據(jù)集中和雙向互動(dòng)等；第四層，高級(jí)調(diào)度中心、智能運(yùn)行涵蓋省級(jí)及以上智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)和支撐平臺(tái)的建設(shè)。

（3）三個(gè)視角方面

從能量流+通信網(wǎng)絡(luò)+信息流三個(gè)視角方面分七大領(lǐng)域：基礎(chǔ)與通用、發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度、通信信息等。

（三）標(biāo)準(zhǔn)體系各領(lǐng)域情況

（1）基礎(chǔ)與通用

本領(lǐng)域包括術(shù)語(yǔ)和方法學(xué)、安全、電能質(zhì)量等。

（2）發(fā)電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（a）常規(guī)發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備

涵蓋：次同步振蕩抑制裝置、大機(jī)組設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障分析系統(tǒng)、水電機(jī)組設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、梯級(jí)水電站調(diào)度控制、發(fā)電廠快速并網(wǎng)裝置、常規(guī)能源和新能源的自動(dòng)化成套控制系統(tǒng)。

（b）大規(guī)?？稍偕茉搓P(guān)鍵設(shè)備

涵蓋：風(fēng)電場(chǎng)故障穿越裝置、風(fēng)光儲(chǔ)智能控制系統(tǒng)、間歇電源功率預(yù)測(cè)調(diào)度、兆瓦級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)、間歇式電源功率控制、風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)、風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合電站一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)以及新能源發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。

（c）大規(guī)模儲(chǔ)能關(guān)鍵設(shè)備

涵蓋：集成儲(chǔ)能功率平滑調(diào)節(jié)、化學(xué)電池模塊化集成、電池儲(chǔ)能能量管理、電池儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換裝置、飛輪儲(chǔ)能裝置、電容/超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置、儲(chǔ)能電站智能調(diào)度以及化學(xué)電池儲(chǔ)能。

涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：常規(guī)電源網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、光伏并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、其他新能源并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）輸電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

輸電環(huán)節(jié)主要包括輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、柔性交流輸電、直流輸電。

（a）輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)

涵蓋：輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（b）柔性交流輸電

涵蓋：靜止無(wú)功補(bǔ)償器、故障電流限制器、靜止同步補(bǔ)償、串補(bǔ)/可控串補(bǔ)及可控并聯(lián)電抗器。

（c）直流輸電

涵蓋：直流場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備、多端柔性直流控制、柔性直流輸電電纜、高壓直流換流閥、柔性直流換流站及柔性直流換流閥。

涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：特高壓輸電、柔性直流輸電、柔性交流輸電、線路狀態(tài)與運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)及輸電資產(chǎn)全壽命周期管理等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）變電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

變電環(huán)節(jié)主要包括設(shè)備層、系統(tǒng)層及站控層設(shè)備。

（a）設(shè)備層關(guān)鍵設(shè)備

涵蓋：智能元件、傳感器及測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控一體化裝置、合并單元、智能組件、電子式互感器。

（b）系統(tǒng)層關(guān)鍵設(shè)備

涵蓋：智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)終端、間歇電源保護(hù)監(jiān)控裝置、廣域及區(qū)域保護(hù)控制。

（c）運(yùn)行技術(shù)支持關(guān)鍵設(shè)備

涵蓋：檢驗(yàn)/測(cè)試/評(píng)估系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)狀態(tài)檢修系統(tǒng)、多態(tài)遙視/安防/消防、數(shù)字裝置調(diào)試試驗(yàn)裝置、組態(tài)及系統(tǒng)調(diào)試工具。

涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：智能變電站綜合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、變電設(shè)備智能化標(biāo)準(zhǔn)、智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估和檢修、變電資產(chǎn)全壽命周期管理標(biāo)準(zhǔn)等。

（5）配電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

配電環(huán)節(jié)主要包括過(guò)程層智能化一次設(shè)備、站控層設(shè)備。

（a）智能配電設(shè)備

涵蓋：大容量快速切換固態(tài)開(kāi)關(guān)、智能配電開(kāi)關(guān)、智能配變監(jiān)測(cè)終端、復(fù)合電能質(zhì)量控制器。

（b）配電自動(dòng)化與配網(wǎng)規(guī)劃

涵蓋：配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)、配電調(diào)控一體支持系統(tǒng)、配網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)。

（c）分布式電源和微網(wǎng)

分布式儲(chǔ)能裝置、配電保護(hù)測(cè)控一體化、供電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置、供電電能質(zhì)量治理裝備、供電換流裝置及控制裝置。

涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：配電自動(dòng)化、分布式電源及微電網(wǎng)并網(wǎng)、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（6）用電領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

用電環(huán)節(jié)關(guān)鍵設(shè)備如下：

（a）用電信息采集

涵蓋：用電信息采集主站、用電信息采集終端、智能電能表。

（b）智能用電小區(qū)

涵蓋：居民用電交互終端、智能家電、智能插座、智能用電小區(qū)服務(wù)系統(tǒng)。

（c）智能大客戶服務(wù)

涵蓋：智能需求側(cè)管理系統(tǒng)、大用戶交互終端、智能樓宇管理系統(tǒng)、分布能源及儲(chǔ)能管理系統(tǒng)。

（d）電動(dòng)汽車(chē)充放電

涵蓋：電動(dòng)汽車(chē)充放電設(shè)備、充放電管理系統(tǒng)。

（e）智能營(yíng)業(yè)廳

涵蓋：智能營(yíng)業(yè)廳管理系統(tǒng)、停電管理系統(tǒng)、用電地理信息系統(tǒng)、客戶服務(wù)門(mén)戶網(wǎng)站、自助服務(wù)終端及系統(tǒng)。

涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：雙向互動(dòng)服務(wù)、智能量測(cè)、用戶端用能管理、智能用能、電動(dòng)汽車(chē)充放電、智能用電檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（7）調(diào)度領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)研制（調(diào)度管理類應(yīng)用、安全校核類應(yīng)用、調(diào)度計(jì)劃類應(yīng)用、實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警類應(yīng)用、基礎(chǔ)平臺(tái)）。

涉及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)、智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用功能、電網(wǎng)運(yùn)行集中監(jiān)控等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（8）信息通信領(lǐng)域關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

信息通信領(lǐng)域涵蓋：通信網(wǎng)絡(luò)、信息化應(yīng)用。骨干通信網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備、配用電通信網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備、通信支撐網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備。

三、智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的分析方法

即使從全球的角度來(lái)看，智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)也尚在起步階段。智能電網(wǎng)的建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涵蓋政府、裝備和服務(wù)供應(yīng)商、科研機(jī)構(gòu)等多個(gè)方面。其中關(guān)鍵之處，并不在于技術(shù)方面的問(wèn)題，而在于能否建立全球通用的智能電網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。因此，標(biāo)準(zhǔn)化是支撐智能電網(wǎng)建設(shè)的重要手段。

在實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化最重要最敏感的一環(huán)其實(shí)是標(biāo)準(zhǔn)的使用者。智能電網(wǎng)具有龐大的標(biāo)準(zhǔn)體系。以我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系為例，下有8個(gè)專業(yè)分支，26個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，92個(gè)標(biāo)準(zhǔn)/系列標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)則有數(shù)千條。而面向使用者的恰恰是這數(shù)千條最具體的標(biāo)準(zhǔn)。雖然這些標(biāo)準(zhǔn)大多是現(xiàn)有的而且已經(jīng)發(fā)展得十分成熟，但要正確使用它們尚有難度。首先，要求使用者對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)具有高度深層次的認(rèn)識(shí)；其次，使用者必須明確知道如何使用這些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)達(dá)到最佳效果，并能隨時(shí)依照工程項(xiàng)目的進(jìn)程對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。正確使用標(biāo)準(zhǔn)是建立在正確分析標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的，為了使人們正確使用標(biāo)準(zhǔn)，有必要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)體系的分析方法進(jìn)行研究，以獲得高效正確的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

（一）流程分析方法

任何活動(dòng)都是以業(yè)務(wù)為主線來(lái)完成的，智能電網(wǎng)的建設(shè)也不例外。因此在智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究過(guò)程中，可以根據(jù)對(duì)其組織結(jié)構(gòu)圖和業(yè)務(wù)功能體系圖的分析，決定下一步重點(diǎn)調(diào)查的對(duì)象，對(duì)象可以是專業(yè)分支或者技術(shù)領(lǐng)域，或者標(biāo)準(zhǔn)系列，然后對(duì)該對(duì)象的業(yè)務(wù)信息、業(yè)務(wù)流程等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，得出業(yè)務(wù)需求和解決辦法。這種方法被稱作流程分析方法。

流程分析方法作為一種成熟的管理方法，在項(xiàng)目管理和企業(yè)管理中已經(jīng)運(yùn)用了多年。流程分析的目的是了解各個(gè)業(yè)務(wù)流程的過(guò)程，明確各個(gè)相關(guān)操作者之間的業(yè)務(wù)關(guān)系，明確每個(gè)業(yè)務(wù)處理的意義，為業(yè)務(wù)流程的合理化改造提供建議，為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程變化提供依據(jù)。

流程分析方法適用于單個(gè)或者小規(guī)模的活動(dòng)業(yè)務(wù)分析。比如在變電站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)中，流程分析方法是十分實(shí)用的。然而這種分析方法在智能電網(wǎng)中應(yīng)用時(shí)，面對(duì)龐大的智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，以及各個(gè)專業(yè)分支、技術(shù)領(lǐng)域乃至標(biāo)準(zhǔn)系列之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，流程分析方法難以理清各個(gè)操作者之間的邏輯，也就難確定出明確的標(biāo)準(zhǔn)化流程，顯得心有余而力不足，因此此種分析方法并不適應(yīng)未來(lái)電網(wǎng)新需求。

（二）系統(tǒng)工程方法

基于智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，IEC也提出了一種標(biāo)準(zhǔn)體系研究方法論：從系統(tǒng)的角度看問(wèn)題，引入系統(tǒng)工程思想，使用用例（Use Case）來(lái)開(kāi)發(fā)、分析和確定智能電網(wǎng)工程中的真實(shí)需求。這種方法論被稱為“系統(tǒng)工程方法論”。見(jiàn)于IEC TC8發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《用于能量系統(tǒng)研發(fā)要求的智能電網(wǎng)方法》（《IEC PAS 62559; IntelliGrid Methodology for Developing Requirements for Energy Systems》）。

智能電網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的大型系統(tǒng)，為了滿足智能電網(wǎng)的互操作性需求，需要處理大量來(lái)自系統(tǒng)層面的問(wèn)題。系統(tǒng)工程正是一種用定量和定性相結(jié)合的系統(tǒng)思想和方法處理大型復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的方法。它以解決總體優(yōu)化問(wèn)題為目標(biāo)，從復(fù)雜系統(tǒng)的總體入手，把研究對(duì)象作為整體看待，對(duì)任一對(duì)象的研究都必須從它的組成、結(jié)構(gòu)、功能、交互、發(fā)展和外部環(huán)境等方面進(jìn)行考察，進(jìn)而通過(guò)綜合分析、構(gòu)造模型等來(lái)改善系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整體最優(yōu)化。比如解決電力網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，不能只研究個(gè)別電力設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題，必須從電力系統(tǒng)總體入手。

IEC PAS 62559方法論的主要思想來(lái)源于美國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)智能電網(wǎng)體系架構(gòu)進(jìn)行研究的成果。研究中發(fā)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的可靠性、高效性以及自愈性等一系列功能，基本前提是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的互操作性，即實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施與信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的共同交互設(shè)計(jì)。

然而，電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施一直是電力工程師根據(jù)自身領(lǐng)域內(nèi)的已有標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范建造，信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施則是信息工程師根據(jù)本領(lǐng)域的已有標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范建造。但通常雙方工程師都只熟悉自身領(lǐng)域的已有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對(duì)對(duì)方領(lǐng)域則不甚了解。所以需要開(kāi)發(fā)出一種令雙方正確溝通的方法，通過(guò)這種方法溝通，能夠使某一領(lǐng)域工程師在不必十分熟悉對(duì)方領(lǐng)域的情況下，就能正確地向?qū)Ψ筋I(lǐng)域工程師表達(dá)自己真實(shí)需求。該溝通方法亦即是IEC PAS 62559標(biāo)準(zhǔn)的研究初衷。

IEC PAS 62559標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容是基于電力企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)需要，制定了一套電力系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＜以趯?shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化過(guò)程中確定和描述用戶需求的一套標(biāo)準(zhǔn)方法（學(xué)），即智能電網(wǎng)需求分析方法。

系統(tǒng)工程雖然是一門(mén)成熟的學(xué)科，卻首次應(yīng)用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域。如果將極其復(fù)雜的研制對(duì)象稱為系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)本身又是它所從屬的某個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分。系統(tǒng)工程就是組織管理這種系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，它對(duì)所有系統(tǒng)具有普遍意義。

四、智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究工具

目前國(guó)際上有兩種應(yīng)用得比較成功、具有推廣價(jià)值的分析工具，分別是IEC Mapping Chart工具和用例分析方法。這兩種工具都是系統(tǒng)工程思想指導(dǎo)下的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。系統(tǒng)工程思想，以其“宏觀研究為主，兼顧微觀研究”以及“并不追求構(gòu)成系統(tǒng)的個(gè)別部分最優(yōu)，而是通過(guò)協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的關(guān)系，使系統(tǒng)整體目標(biāo)和采取的方法達(dá)到最優(yōu)”的中心思想，是目前最適合智能電網(wǎng)龐大的技術(shù)體系研究的方法論。因此系統(tǒng)工程方法論也是當(dāng)前開(kāi)發(fā)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系分析工具的主流指導(dǎo)思想。

圖3 當(dāng)前主流分析方法和分析工具

智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系是指導(dǎo)智能電網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)依據(jù)、制度保障和發(fā)展指南。而目前國(guó)際上現(xiàn)有的智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系分析工具，要么不夠與時(shí)俱進(jìn)，不能緊跟現(xiàn)狀；要么不適合我國(guó)國(guó)情，不能應(yīng)用于我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。因此，很有必要結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)目前現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展目標(biāo)，通過(guò)科學(xué)合理的分析方法，確定我國(guó)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的指導(dǎo)方法和總體需求，開(kāi)發(fā)出一套適用于我國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的分析研究工具。