智能电网技术标准体系研究

1白晓民中国电力科学研究院2010年6月28日智能电网技术标准体系研究2二一三标准体系研究的目的意义四国内技术标准研究的主要进展近期研究重点和国际化工作国际技术标准研究的现状3国家电网公司智能电网：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的统一坚强智能电网按照“统一规划、分步实施、试点先行、整体推进”的原则建设实施三个发展阶段：2009～2010年为第一阶段，即研究试点阶段。到2010年，坚强智能电网关键技术试点工作全面开展2011～2015年为第二阶段，即全面建设阶段。到2015年，基本建成坚强智能电网，关键技术和装备达到国际领先水平2016～2020年为第三阶段，即完善提升阶段。到2020年，全面建成坚强智能电网，技术和装备全面达到国际领先水平4技术标准体系定位国际：关注标准研究，争取标准制定通过标准制定权实现科技领域的领导权标准体系:建设智能电网的系统指导建设智能电网的技术保障提升公司核心竞争力的具体体现引领智能电网发展的技术指南5IEC标准整体框架，是智能电网协调的基础。体系研究的三项重要任务：1.系统描述，系统整体框架：描述电网及系统专业概念和关联模型，相关标准全面综述2.确定核心标准：选择在智能电网实际应用中的重要标准,对这些标准的提升和改进是IEC为智能电网解决方案提供技术支持的关键，是IEC智能电网标准化路线图中的核心部分3.制定行动路线图，确定优选增补标准：填补近期急需制定的标准，和中长期行动路线图，以实现智能电网的远景制定行动路线图由于智能电网的投资是长期的，有必要为投资者提供一套确认的标准体系，为将来可持续投资提供坚实基础技术标准体系任务6技术基础标准规划设计工程建设设备、材料调度与交易运行检修试验与计量安全与环保技术监督第一层为技术基础标准第二层为技术专业标准标准化工作导则通用技术语言标准量和单位数值与数据互换性与精度标准及实现系列化标准环境保护、安全通用标准各专业的技术指导通则或导则信息技术、通信售电市场与营销新能源与节能三.现有电力技术标准体系框图7技术基础标准特高压直流特高压交流规划设计设备材料工程建设运行检修其他规划设计设备材料工程建设运行检修其他特高压技术标准体系框图8•制定了大量标准，但存在空缺，存在不适应•缺少组织措施，现有的标准制定机制力量不足•缺少标准的闭环改进•未能适应各方需要，缺少各领域人员的积极参与•如何制定智能电网标准（2006年IEC开始研究新标准，现有TC、新工作组或TC均不成功）•制定标准需要重视创新，为企业创新提供可能•重视专业问题，更要解决通用性问题•与国际接轨还需较大努力问题：9二一三标准体系研究的目的意义四国内技术标准研究的主要进展近期研究重点和国际化工作国际技术标准研究的现状102008年底，IECSMB批准设立战略小组SG3来帮助IEC制定智能电网标准SG3主要任务:智能电网体系的研发，包括首先应建立的达到设备和系统互操作的规约和模型的标准化。美国2007年能源独立与安全法案鼓励研究、发展和实施智能电网。法案包括：要求NIST作为牵头机构制定标准和协议；在能源部建立一个智能电网技术的研究，开发和示范计划；并为部分通过审批的智能电网投资提供配套的联邦基金。–NIST在2009年9月底推出标准体系V1.0,智能电网标准制定三步走计划及智能电网互操作体系框架和路线图(200907中期，p291-20090930V1.0，p90）–IEEE2009年6月成立工作组P2030，为智能电网互操作提供指导，研究标准体系。分3个工作组：电力工程、信息和通信。2009年10月28-30NY会议IEC-SG3,NIST和IEEE-P203011国际标准体系研究进展1.IECSG3框架1和调研进展IEC-SMB-SG3框架1和11个建议意见3.NIST的31个标准和14个高级优选项NIST-16+15-智能电网标准体系4.P2030计划在2011年完成智能电网互操作导涉及领域涵盖电力工程、信息与通信技术有关智能电网整个领域3.预计可能增加的标准方向FERC确定的优先级12三阶段：标准，长期改进，确定试验验证2009年9月发布阶段1成果，智能电网的高级参考模型，确定31个核心标准，约80个到数百标准，2010年14个高优先级缺项体系模型：构造框和内部连接关系（结构参考模型），用于分析使用案例，确定需要互操作的接口，开发计算机安全的策略。7个领域分为：发、输、配、市场、调度、服务供应商和用户。NIST标准体系框架和智能电网互操作标准路线图132009.11完成征求意见稿提出概念模型和体系结构提出36个首批核心标准提出57个急需制定标准2009.12修订体系研究报告，完成体系研究报告继续跟踪智能电网进展2010.1完成体系规划研究报告2009.9：完成梳理和汇总报告初稿，形成了3个问卷核心标准智能电网标准缺失IEC缺失或修编标准建议进展情况2010.6.29公开发布14智能电网标准体系结构体系结构：Architecture,Thefundamentalorganizationofasystemembodiedinitscomponentstheirrelationshipstoeachotherandtotheenvironment,andtheprinciplesguidingitsdesignandevolution.体系是一个系统的基本组织方式，即系统的各个组成部分之间、组成部分与环境之间的相互关系，以及指导系统设计和发展的原则。描述：相关领域描述，分析新的需求以及总结现行标准与未来发展的差距；描述智能电网的主要元素和应用；智能电网远景；智能电网标准路线图IEC的主要领域：通用领域：信息、通信和安全。专业领域：HVDC/FACTS；断电预防/EMS；先进配电管理；配电自动化；智能变电站自动化；分布式能源；高级计量（AMI）；需求侧响应和负荷管理；智能家居以及和楼宇智能化；电能存储；电动汽车，系统规划和状态监测。15智能电网——包括发电到用电之间所有部分的系统。系统有大量分布式智能节点，紧密耦合并实时运行，装置即是电工设备，也是智能节点；在现有电力设备上建设，可具有多种形态，需融合和利用现有成熟系统；优化系统运行维护，指导电力网络发展；智能电网工程要考虑多方利益：用户、设备生产商、电力企业和监管部门；自由和创新，可能的互操作；两个并行方向：需求和规范要研究对象的外部和内部。重视各种方案解决的需求问题。工程初始阶段，标准将强调用户的需求（从外部看），需要电力企业、配电和输电运营商提出他们的要求，必须使用针对用户需求的标准；工程后期适当地使用标准来指导技术设计和规范（从内部看），使得系统设计人员和集成人员能交互，动作协调，甚至可以用互换的装置。标准化的原则：应该对必要的接口和产品标准化，并避免对具体应用和商业案例进行标准化；描述通用需求，避免对细节标准化；避免标准化解决方案或应用本身，否则将严重阻碍智能电网的创新和发展。应为智能电网的进一步提升提供先决条件。IECSG3智能电网与标准的观点16IECSG3主要进展和智能电网标准路线图V1.0为协调各专业，发布标准路线图V1.0，主要思路：描述智能电网各环节及其应用；新的需求；现有的标准与需求的关系；找出存在的差距和问题；向提出IEC和专业委员会的建议与智能电网相关的IEC/TC包括：TC3,TC8,TC13,TC21,SC22F,SC23F,TC38,TC57,TC64,TC65,TC69,TC77,TC82,TC88,TC95,TC105,andCISPR.通用领域；EMC,LVInstallation,ObjectIdentification,PPC,Engineering/Planning,UseCases专业领域：Communication；Security；HVDC/FACTS；BlackoutPrevention/EMS；AdvancedDistributionManagement；DistributionAutomation；SmartSubstationAutomation；DistributedEnergyResources；AdvancedMeterInfrastructure；DemandResponseandLoadManagement；SmartHomeandBuildingAutomationElectricStorage；Electrictransportation；ConditionMonitoringSG3明确了100余项与智能电网相关的标准，核心标准包括：-IEC/TR62357电力系统控制和相关通信.目标模型、服务设施和协议用参考体系结构；-IEC61850-变电站自动化-IEC61970-电力管理系统-CIM和GID定义-IEC61968-配电管理系统-CIM和CIS定义-IEC62351-安全防护17智能电网标准体系建设必须解决的问题组织问题：Separateobjectmodelsbeingrequiredbetweenthemeterandthemeterheadendsystem(TC13)andbetweenthemeterheadendsystemandtheutilityenterprise(TC57).Separateobjectmodelsforinter-applicationintegration(61970and61968)andinter-devicecommunication(61850).ProtocolsbeingdevelopedforelectricvehiclesbyISO/IECJWGV2GCIwhichdonottakeintoconsiderationCIMand/or61850objectmodels结构问题：LackofacommonflexiblearchitectureenablingthesameobjectmodelstobeusedovermultipletransportsBeingtootiedtotheOSI7layerstackLackofthesamevocabularybeingusedacrossstandardinterfaces,resultingintheneedfordatatransformation,whichdrivesupcostsandincreasesthelikelihoodoferrors.18建议0：建议在NISTSGIP（互换性工作组）和IEC/SMB/SG3之间建立正式联络关系。建议1：推广现有标准使用。给产业提供服务，了解配合使用智能电网标准，TC编写实施导则，包括挑战、实施指南。通过白皮书、网站、研讨会等形式整体推进宣传建议2：开发新标准，填补空缺。利用已有成果和资源，开展标准化前先调查其他标准化组织或国家是否已发布相关标准，转化为IEC标准。新工作提案（NP）表格中加入智能电网选项，考虑与其他标准化组织已经制订的标准进行协调，通过PAS快速程序转化为IEC标准建议3：建立闭环反馈过程改进标准。解市场对IEC智能电网标准的意见，将IEC智能电网网站接口中加入WIKI搜索，收集分享使用标准化框架用户经验，对标准做出改进建议4：应用领域TC的标准内容必须遵循横向TC所采用的方法。分成水平和应用领域，采取由上至下的标准化工作模式。-IEC/TC8、TC57、TC56和TC65作为智能电网技术的横向TC；-TC3、TC13、TC21、SC22F、SC23F、TC38、TC64、TC65、TC69、TC77、TC82、TC88、TC95、TC105、CISPR是应用领域TC，应用域TC标准须遵循横向TC所采用方法建议5：应用领域TC必须制订其自身领域的数据模型和试验案例，包括设备功能、和通讯功能试验。应用领域TC的数据模型须遵守IEC61850和通用信息模型（CIM）。应用