（电力系统及其自动化专业论文）面向智能配网的信息集成研究及应用.pdf

浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t i u s i n gi 1 1e n e 玛：) rp r i c e ，i n c r e a s e s i n gi i le n v i r o 眦e n t a jp o l l u t i o na n df k q u e mf a u l t i i lp o w e rs y s t e me v o k et h ep o w e rr e s e a r c hi n s t i 缸l t e st od 0e x t e r l s i v er e s e a r c hi i l _ t 0 t l l en e wg e i l e r a t i o n 鲥d n l eu i l i t e ds t a t e sa i l dt l l e e u r o p e a nu i l i o n a st l l e r e p r e s e n t a t i 、，eo f 也e 、7 v e s t e mc o u m r i e sp r e s e n tt h ec o n c e p to fs r m u r t 西d c h i n a p r e s e m sm ec o n c e p to fs 仃d n gs m a r t 鲥da r e rd i g i t a lp o w e r ，d i g i t a l 面d ，w i m c m n e s ec h a r a c t e r i s t i c so fp o w e r 研d s m a r td i s t r i b u t i o n 鲥di sa ni i l l p o r t a n t c o m p o n e n to fs m a n 鲥d hr e c e my e a r s ，t h er a p i dd e v e l o p m e n to fd i s t r i b u t i o n a u 幻m a t i o n l a y sm ef o u n d a t i o nf o r t h es m a r td i s 砸b u t i q n 面d i n 内m l a t b n i i l t e 伊a t i o ni s t l l e b a s i sf o rt h ed e v e l o p m e n to fs m a r td i s m b u t i o n 妒d ，w m c h o c c u p i e sa nh n p or t | a n tp o s i ：t i o ni nm e 弼s e a r c ho fs m 越d i s t r i b u i o n 西d f o rt l l es m a r td i s t r i b u t i o n 班d ，t l ：1 i sp a p e rm a k e st l l ef o l l o w m gw o r k ： 1 ) s t a n i n g 丘0 mt h er e s e a r c ho nd e v e l o p m e n tg o a l so fs m a r td i s t r i b u t i o n 鲥d ，t h e l a y e r e da r c h i t e c t u i eo fm es m a nd i s t r i b u t i o n 鲥di sp r o p o s e d 1 1 1 es m a r td i s 订i b u t i o n 驴di sd i v i d e di n t oi i 怕m 吼t i o nc o l l e c t i o n1 a y e r ，c o i 砌u 血c a t i o nt r a n s p o r tl a y e r ， i i d b m a t i o ni n t e g r a t i o nl a y e r a n a l y s i s 勰do p t i m i z a t i o nl a y e r 甜l di 1 1 f o 咖a t i o n p r e s e i l t e dl a y e r b a s e do fm i s ，“sp a p e rm a l ( e sm er e s e a r c ho fs y s t e mm o d u l e so f s m a r td i s 仃i b u t i o n 面da n dc o n f i n n st h ei i l l p o r t a n c eo fi n f o m l a t i o ni 1 1 t e g r a t i o ni n s m a r td i s t r i b u t i o n 萌d f i n a l l y t h ek e yt e c l m o l o g i e so ft h es m a r td i s t r i b u t i o n 面d a r ei n t r o d u c e d 行o mt h ea s p e c t so fm f o 姗a t i o n ，a l i t o m a t i o na r l di m e r a c t i o n 2 ) f o rm en o n 一咖j f o n no f 也ec u r r e n td i s t r i b u t i o nm o d e la n dc o d e ，m e i r 曲r r n a t i o nm o d e l i i l ga n d d es 甑d a r ds y s t e mo ft h es m a r d is _ 砸b u 幻n 西di s p r o p o s e d t l l i sp a p e rm a k e sn l er e s e a r c ho fm o d e l i n gm e m o d sa 1 1 dm o d e l i n g e x 锄p l e sb a s e do nc i m ，t k nu s e st h em e t h o do fm o d e l d r 主v e n 协a d a p tt od i 氐r e n t m o d e l sb e t 、7 旧e nt 1 1 ev 撕o u ss y s t e m s b a s e do ft l l i s ，t l l ec o d l ea r c l l i t e c t u r ea 1 1 dt l l e d e f m m o no fc o d em l e sa r ep f o p o s e d f i n a l l y m ec 嘲锄舳m o d e la n de o d e m a n a g e m e n ts y s t e mi si n t r o d u c e d ，、) i r ：i l i c hp r o v e st l l ef e a s i b i l i t ) ，o ft h er e s e a r c h 浙江大学硕士学位论文a b s t r a c t 3 ) e m e 印r i s es e r v i c e b u sa sa ni n t e m e d i a 巧t 0a c l l i e v es e r v i c e o r i e n t e d a r c 晡e c t u r e ，h a st h ea d v a i 】t a g eo fl o o s e l yc o u p l e dn a t u r e ，r e l i s a b i l i 劬p l a t f o m i i l d e p e n d e n c ee t c o nn l eb a s i so ft 1 1 ea 1 1 a l y s i so fd i s t r i b u t i o n 鲥di r 哟肌a t i o nn o w t h j s p a p e rp r e s e n t st h ei i l f o m a t i o ni m e g r a t i o nf - 豫m e w o r kb a l s e do ne n t e 叩r i s e s e n ，i c eb u sa i l d 比g i d i g h t st 1 1 ed a t as e n ，i c e 觚dp r o c e s sm a l l a g e m e ms e r 、，i c e f 洒a l l y ， m er e a l i z a t i o no ft h ei i l f o n n a t i o n 硫e g r a t i o np l a t f o mi sm 协) d u c e d ，w m c hp r 0 v e s t h ef e a s i b i l i 妙o ft h er e s e a r c h 4 ) b a s e do ni 幽衄a t i o np l a t f o 眦，t h er e s e a r c ho f 骶i n t e l l i g e n ta p p l i c a t i o n si s c a r r i e do n t 1 1 ec o n c e p to fi n t e l l i g e n td i s p a t c l l i n g 锄d d e s 咖o fi n t e l l i g e n ta 1 锄 a n df a u l td i a g i l o s i sa r ei 腻d u c e d 1 i l i sp a p e ra l s em a k e st l l er e s e a r c ho ft h e 印p l i c a t i o n sa i l dd e s i 印o ft 1 1 ev i n l j a lr e a l 毋t e c l l i l o l o 黟 k e yw o r d s ：s m a r td i s t r i b u t i o n 鲥d ，i i 面m a t i o nm o d e l ，l l n i f i e dc o d e ，i i y f o n l l a t i o n i n t e 鲈a t i o 玛锄删s es e f v i c eb u s ，i n t e l l i g e n td i s p a t 出r 培，v i t t u a lr e a l i 够 i 浙江大学硕士学位论文插图清单 插图清单 图2 1 智能配网层次架构1 3 图2 2 智能配网总体框架1 6 图3 1 模型驱动设计方法2 5 图3 2 变压器标准c i m 模型2 6 图3 t 3 变压器扩展c i m 模型2 7 图3 4 统一编码体系结构2 8 图3 5 电力系统资源层次关系2 9 图3 6 编码生成顺序3 1 图3 7 编码校验流程。3l 图3 8c i m 内存库结构3 3 图3 ，9 统一编码实施流程3 4 图3 1 0i f 导入导出界面一3 5 图3 1 1 公共模型维护界面3 5 图3 1 2 编码转换界面3 6 图3 1 3 编码规则定义界面3 6 图4 1 系统集成堆栈。3 8 图4 2 控制中心信息流。4 2 图4 3 配电网综合信息一体化平台架构。4 3 图4 4 基于i e c 6 1 9 6 8 的企业信息交换的接口框架4 5 图4 5 停电管理流程4 6 图4 6 系统总体结构图4 7 图4 7 以c i m r d f 为中心的系统模型4 8 图4 8 基于s t m t s s p r i n g h i b e m a t e 的w 西架构4 9 图4 9 实时数据查看界面一5 0 图4 1 0 版本管理的目标5 0 图4 1 1 版本管理的w 曲发布界面5 1 图4 1 2 参数审核框架5 1 图4 1 3 参数导入导出界面5 2 图4 1 4 审核权限定制界面5 2 图4 1 5 审核流程定制界面5 3 图4 1 6 参数可视化审核界面5 3 图4 17 参数审核入库界面。5 4 图5 1 智能调度设计框架5 9 图5 2 智能报警程序实现流程6 0 图5 3 故障诊断程序实现流程6 1 图5 4 基于综合数据平台的虚拟现实展现框架6 5 图5 5 基于i e c6 1 9 6 8 的三维可视化c i m 包6 6 图5 6 面向对象的三维实体概念模型。6 6 图5 7 基于面向对象技术的变压器3 d 模型示意图6 7 图5 8 变压器造型建模6 8 v i 浙江大学硕士学位论文附表清单 附表清单 表3 1 编码组成表3 0 表3 2 部分设备对象的编码规则3 2 表3 3 常用厂站类型编码3 3 表4 1 配电网控制中心常用自动化系统4 0 表4 2o r a c l e 架构产品介绍4 8 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得逝姿苤鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字日期： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝些盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝望盘堂可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 衷心感谢导师郭创新教授，正是在他的悉心指导下，本文才得以完成。在 我研究生的各个阶段，无不倾注着导师的大量心血。他对学问的细心严谨、对 工作的一丝不苟、对生活的乐观开朗，都给我留下了很深的印象，并将使我终 身受益。在此，祝愿导师身体健康，事事顺心! 本文的研究成果也离不开实验室诸位师兄师弟的帮助。马韬韬、曹晋彰、 周恒俊、王杨、刘毅等师兄在学习和生活上给我很多指导，在此表示诚挚的谢 意还要感谢郑晓、彭明伟、朱少华、高振兴、吴栋梁、邓辉、俞斌、袁鹏、 白峪豪等同学，和你们共度的时光将使我终身难忘。感谢浙江大学玉泉校区教 二2 0 3 和2 1 0 两个实验室的所有兄弟姐妹们，祝愿大家都有一个美好未来! 感谢刘波的热心帮助和悉心指导。祝愿他事业有成! 最后我要深深感谢我的父母、兄长还有我的女友。在我的人生成长路途中， 有他们无私的奉献谢谢他们在生活上对我的关心和照顾，在我研究求学的过 程中对我的鼓励和支持。衷心的谢谢他们，愿他们身体健康，天天开心! 陈济 2 0 1 0 年3 月于浙江大学 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 1 1 概述 第l 章绪论 电网是经济社会发展的重要基础设施，是能源战略布局的重要内容，是能源 产业链的重要环节，是国家综合运输体系的重要组成部分。实现电网安全稳定运 行，提供高效优质清洁的电力供应是实现社会主义和谐社会的重要保障。一般的， 电网分为发电、输电、变电、配电以及用电五个环节。其中，配电网作为整个电 网的关键环节之一，在整个电网的发展中占据着重要地位。提高供电可靠性和供 电质量、扩大供电能力、实现配电网高效经济运行直接关系到电网的安全稳定。 这几年，随着配电网络的不断发展，相关数据、信息资料越来越多，同时 随着电网的日趋复杂，馈线阀相互关系错综复杂，给配网工作提出了越来越高 的要求【1 捌。传统的配网体系仅仅由人工操作或是传统的数据库管理电网数据信 息，已远远不能满足实际工作的要求，各种唁息孤岛”的存在也阻碍了配网自 动化的发展【3 】，这就需要一套技术方法和系统能实现配网信息的全面集成与一 体化管理。 另一方面，国家电网“坚强智能电网”概念的提出对配网的信息化、自动化、 互动化提出了更高的要求即l ，包括更加高效、灵活、合理的网架结构；分布式 能源的自适应接入；面向企业管理和用户需求的配电网智能决策支持系统；智 能设备，包括智能表计、智能电子设备、智能传感器的应用；用户侧双向互动 营销，促进用户参与市场。智能配网开展的前提是要在配电各个部门问打通信 息流，达到信息的充分共享和自由访问，从而为配电网高级分析和智能化应用 奠定坚实的数据基础【7 1 因此，智能配网开展的基础是配网信息的综合集成 随着新技术的发展和电力市场的进一步推行，对电力的管制进一步放松，用户 自身经济利益得到越来越多的关注，同时分布式能源如太阳能、风电等接入地 区局域电网，配电网的调度控制中心正面临着越来越复杂的调度环境。电力公 司在现有业务系统各自为阵、业务数据不能共享、系统间通讯存在障碍、系统 数据重复等现状下，全方位信息集成的开展已显得刻不容缓。 随着国家电网“s g l 8 6 ”工程的推广，电网企业的信息化进程有了长足发展， 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 尤其是企业级一体化信息平台在各个省级电力公司中得到了推广和应用但是 在配网侧信息化的进程比较缓慢。本研究课题以智能配网作为研究背景，通过 研究当前主流信息集成策略的优缺点，提出一套适合配电网现状的信息集成策 略，从而为智能配网的开展奠定扎实基础。 1 2 相关标准与技术介绍 1 2 1 公共信息模型 针对信息集成与共享，国际电工委员会提出了i e c6 1 9 7 0 i e c6 1 9 6 8 降1 8 】系 列标准用来集成控制中心的不同应用系统，同时实现控制中心与其他信息系统 的交互标准。这两个标准定义了公共信息模型( c o 衄o nh 怕咖a t i o nm o d e l ， c i m ) 。它包括公用类、属性、关系等，其类( c 1 2 l s s ) 及对象( o 场e c t ) 是抽象的，可 以用于许多电力系统应用软件。 i e c6 1 9 7 0 是由i e ct c 5 7 第1 3 工作组制定的，其规范了电力系统的公共 信息模型和数据接口的组件规范c i s ，使得应用系统之间的信息交互能以一种 标准的方式开展。i e c6 1 9 6 8 是由i e ct c 5 7 第1 4 工作组制定的，面向配网应 用扩展了c m ，在建立模型时，以i e c6 1 9 7 0 作为基础扩展了一些信息模型， 主要包括资产管理，工作管理、建设管理、配电管理、地理信息系统、停运管 理等，从而使c i m 模型得到了进一步的完善。i e c6 1 9 6 8 主要解决了不同信息 系统之间的整合和信息共享，建立企业信息集成总线。i e c6 1 9 7 0 系列标准目前 已经在国内外得到了较好的推广和应用，而正c6 1 9 6 8 系列标准的研究与应用 则刚刚起步。 1 2 2 数据通信协议 电力系统中常用的数据通信协议主要有四个【1 9 2 1 1 ：i e c6 0 8 7 0 5 、d n p3 0 、 i e c6 0 8 7 0 6 和i e c6 1 8 5 0 i e c6 0 8 7 0 5 是用于s c a d a ( 监视控制和数据采集) 系统到i h u ( 远程终 端单元) 之间的数据通信协议i e c6 0 8 7 0 5 分为串行通信( 1 0 l 部分) 和网络 通信部分( 1 0 4 部分) d n p3 0 是从正c6 0 8 7 0 5 派生出的通信协议，也是用于s c a d a 系统与 i u 之间的数据通信协议。 2 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 i e c6 0 8 7 0 6 也称为t a s e 2 或者i c c p ，是国际上广泛采用的用于控制中心 间的通信协议，也常常在控制中心内用于s c a d a 系统与其他工程系统之间的 数据通信 i e c6 1 8 5 0 主要用于继电保护、变电站自动化、配电自动化，电能质量、分 布式能源、变电站到控制中心以及其他电力行业的运行操作功能。它既包括能 够满足继电保护和采样值传输的高速响应需求的协议，也包括用于变电站和现 场设备的监视和控制的协议。 1 2 3 面向服务架构 面向服务架构( s e n ，i c e o r i e n t e da r c m t e c t i 胎，s o a ) 伫2 ，2 3 】是软件工程系统体 系架构的一个新理念。它的本质是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单 元( 称为服务) 通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采 用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语 言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行 交互。面向服务架构基于网络的互操作性，有效地解决了分布、动态、异构环 境下数据、应用和系统集成等问题，尤其在业务功能等高层次应用集成中具备 明显的优势。 1 3 国内外研究概况 1 3 1 配电自动化研究概况 国外自上世纪7 0 年代起就开始研究和应用了配电自动化技术，近四十年来 其发展经历了三个阶段【2 柚6 1 ： 第一阶段：基于自动化开关设备相互配合的馈线自动化系统( f e e d e r a u t o m a t i o ns y s t e m ，f a s ) ，其主要特点是不需要建设通信网络和主站计算机系 统，通过重合器和分段器等自动化开关设备相互配合实现故障隔离和健全区域 恢复供电。这一阶段的技术以日本东芝公司的重合器与电压时间型分段器配合 模式以及美国c o o p e r 公司的重合器与重合器配合模式为代表。 第二阶段：随着计算机技术和通信技术的发展，配电自动化系统 ( d i s t r i b u t i o na u t o i n a t i o ns y s t e m ，d a s ) 应运而生，它是一种基于通信网络、 馈线终端单元和后台计算机网络的实时应用系统，其特点是能监视配电网正常 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 运行状况并能遥控改变运行方式，同时故障发生时能够及时察觉，并由调度员 通过遥控隔离故障区域和恢复健全区域供电。 第三阶段：随着负荷密集区配电网规模和网格化程度的快速发展，仅凭借 调度员的经验调度配电网越来越困难；同时加快配电故障的判断和抢修处理， 迸一步提高供电可靠率和客户满意度成为这一阶段的重要研究课题。一种集实 时应用和管理应用于一体的配电自动化系统逐渐占据了主导地位，它能覆盖整 个配电网调度、运行、生产的全过程，同时支持客户服务。这一阶段的典型代 表是配电管理系统( d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，d m s ) ，其结合了配电 g l s 应用系统( 基于地理信息背景的自动成图和设备管理系统，即a m 佰m g i s ) 、 停电管理系统( o m s ) 、故障报修服务( t c m ) 、配电工作管理( w m s ) 等， 并且与需求侧负荷管理( d s m ) 相结合，实现配电和用电的综合应用功能。 我国配电自动化的技术研究起步于2 0 世纪9 0 年代初。1 9 9 9 年原国家电力 公司发布的配电系统自动化规划设计导则正式对“配电系统自动化”的概念 进行了定义2 0 世纪9 0 年代中后期开始了配电自动化的试点工作，在重要线 路故障自动隔离、自动抄表、馈线自动化、营业自动化以及负荷控制等领域做 了尝试性工作但是由于当时对配电自动化的认识不足，相关系统和设备的技 术不成熟，配电网架基础比较薄弱、一次配电设备存在缺陷、通信手段不完备、 缺乏维护资源等原因，多数早期建设的配电自动化试点项目没有收到预期的效 益。从2 0 0 4 年开始，国内许多电力公司和供电企业在对前一轮的配电自动化进 行反恩和观望的基础上，进行了新的配电自动化试点尝试，取得了不错的实际 应用效果。全国电力系统管理及信息交换标准化委员会的配网工作组在国网电 科院的牵头下，近两三年来积极进行匝c6 1 9 6 8 的翻译和相应行业标准d l 厂r 1 0 8 0 的制订，以规范配电自动化系统与各个系统之间的接口和信息集成，预期 在2 0 1 0 年底正式推出了i e c6 1 9 6 8 标准应用规范。与此同时，配电一次设备、 配电自动化终端和配电自动化主站系统的制造水平得到快速提高，为配电自动 化的建设奠定了良好的设备基础。配电网分析与优化理论的研究也取得了长足 的进展，为配电自动化的建设奠定了良好的理论基础。未来配网自动化的发展 将以覆盖全部配网设备为基本考虑、以信息资源综合利用为重要手段、以配网 调度、生产指挥为应用主体、以提高配网管理水平为主要目的。 4 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 1 3 2 智能电网与智能配网 国外研究概况 随着能源价格的上涨、环境污染的加重以及互联电网灾难性事故的频发， 同时电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密，客户对电能质量的要求逐 步提高，可再生能源等分布式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难 以满足这些发展要求为此，提出发展智能电网的设想，以实现传统电网的升 级换代【2 7 】。美国和欧洲在智能电网发展方面最具有代表性。 美国智能电网的发展主要经历如下几个阶段【2 s 。2 1 ： ( 1 ) 1 9 9 8 年，美国电力科学研究院( e p 凹推出了复杂交互式网络系统 ( c i n s i ) ，可以认为这是美国智能电网的雏形 ( 2 ) 2 0 0 0 年前后，美国电力研究院( e p 砒) 将未来的电网定义为 “i n t e l l i g r i d ，而美国能源部提出了“g d w i s e ” ( 3 ) 2 0 0 3 年2 月美国总统布什提出建设现代化的电力系统，以确保经济 安全，同时促进电力系统本身的的安全运行。美国能源部( d o e ) 的电力输配局 在2 0 0 3 年7 月发布的“对电力第二个百年的全国范围的构想”的报告中提出了 g 赳d 2 0 3 0 计划。由e p 对创建、g e 公司管理多个公司参与研发出综合能源 及通信系统体系结构( i 1 1 t e 莎a ：c e d e n e r g ya n dc o m m u l l i c a t i o na r c l l i t e c t l 肛e ，i e c s a ) 以及随后延伸的智能电网体系结构( i n t e l l i 酣d 觚1 1 i t e c t u r e ) 。 ( 4 ) 2 0 0 7 年1 2 月，为了有效的促进智能电网建设，美国于2 0 0 7 年1 2 月 颁布了“能源独立与安全法案2 0 0 7 ”，以确立国家层面的电网现代化政策，设立 新的专责联邦委员会，并界定其职责与作用，建立问责机制，并提供激励措施 以促进股东的投资。 ( 5 ) 2 0 0 9 年，美国总统奥巴马为了振兴经济，从节能环保的角度提出了 绿色能源环境气候一体化的振兴经济计划。奥巴马政府把减少碳排放确认为国 家战略，逐步建立碳排放交易体系，实施温室气体总量控制：一是大力发展可 再生能源，加强用户侧管理，减少能源进口总量，保障国家能源安全；二是以 建设智能电网为载体，实施新能源产业战略，实现美国经济振兴，积极应对全 球气候变暖和国际金融危机；三是通过联邦经济刺激计划等手段，对符合国家 智能电网发展目标的企业给予资金支持和补贴，引导企业在国家战略目标框架 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 内开展智能电网研究与实践 美国智能电网的特点主要包括： 自愈：电网对故障具有自适应与恢复的能力 - 交互：与用户电力市场具有良好的交互能力 一优化：优化资源与设备的利用率 一预测：有效地提前预测，并做好预防，而不仅仅是被动地反映 协同：协调管理超越地理和组织边界分布的资源、设备及信息系统 - 集成：监控、控制、保护、维护、调度、后台等系统的全面集成 安全：应对电网攻击具有更高的安全性 欧洲于2 0 0 5 年成立欧洲智能电网论坛，提出了“s m a r t 嘶d ”的概念，对欧洲 2 0 2 0 年左右的电力网络提出了构想。2 0 0 6 年，发布报告欧洲未来电网的愿景 和策略【3 3 】，提出了智能电网愿景，之后制定了战略研究议程( s r a ) 【3 4 1 ，指 导欧盟及其各国开展相关项目，推进智能电网的实现。2 0 0 8 年发布了欧洲未 来电网发展策略【3 5 】，提出了欧洲智能电网的发展重点和路线图。欧洲智能电 网优先关注的重点领域包括：1 ) 优化电网的运行和使用；2 ) 优化电网基础设 施；3 ) 大规模间歇性电源集成；4 ) 信息和通信技术；5 ) 主动的配电网；6 ) 新电力市场的地区、用户和能效。 随后i b m 、s i m e n s 、a b b 、g 0 0 9 l e 等公司纷纷提出了自己理解的智能配网 技术解决方梨3 卿j ，具有代表性的是i b m 联合a b b 、g e 、s b c 提出的智能电 网解决方案。 最近几年，国外智能电网的研究逐渐侧重于配网侧和用户侧。因此，智能 配网( s m a r t d i s t r i b u t i o n g r i d ，s d g ) 作为智能电网的重要组成部分，正成为智能电 网的重要研究部分。国外公司在配网侧开展了大量的智能化实践f 3 “1 1 ，包括智 能表计、用户电压控制、动态储能等。如：美国太平洋电力和燃气公司( p g & e ) 、 c o n s t e l l a t i o n 公司、南加州爱迪生公司批准了智能表计试点项日；意大利电力公 司( e n e l ) 和法国电力公司( e d f ) 通过安装智能双向电表，使用户能自己跟 踪用电情况，并能进行远程控制；2 0 0 3 年，i c k i t a tp u d 公司安装了m i c r o p l a i l e t 电压调节器，在用户侧提供电压支撑等。 国内研究概况 6 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 在国内，智能电网的研究主要经历了三个阶段。 ( 1 ) 数字电力系统【4 2 4 3 】 上世纪9 0 年代末，电力行业中提出了“数字电力”的概念。比较有影响的是 清华大学卢强院士在2 0 0 0 年提出的“数字电力系统”( d p s ) ，它是某一实际运 行的电力系统的物理结构、物理特性、技术性能、经济管理、环保指标、人员 状况、科教活动等数字化，形象化、实时化的描述与再现。 ( 2 ) 数字化电网1 4 4 4 5 】 近几年来，国家电网公司开展了数字化电网关键技术研究等实践工作以及 一些区域或者网省( 市) 电力公司相继提出了各自对于“数字电力”的理解，例 如：江苏省电力公司数字电力公司、天津市电力公司的数字化企业等。上海市 电力公司也曾在2 0 0 3 年进行了“数字化供电所”的研究和探索 ( 3 ) 坚强智能电网【4 6 1 2 0 0 7 年，华东电网在国内率先开展了实施智能电网的可行性研究。随着我 国经济的快速发展以及减少温室气体排行、降低气候影响的国际共识的广泛达 成，对我国电力系统的安全经济环保运行提出了更高的要求。结合中国自身的 特点，国家电网公司于2 0 0 9 年5 月，在特高压输电技术国际会议上提出了建设 国际领先，中国特色的统一坚强智能电网。 坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为 手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖 所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可 靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。坚强智能电网提 出信息化、自动化、互动化特征的智能电网发展目标。信息化是坚强智能电网 的实施基础，实现实时数据和非实时数据的高度集成与共享；自动化是坚强智 能电网的重要实现手段，依靠先进的自动化控制策略，实现电网运行控制自动 化水平的全方位提升；互动化是坚强智能电网的内在要求，实现电网和用户资 源的友好互动和相互协调。 智能配网作为智能电网的重要组成部分，包括智能配电和智能用电两个部 分智能配电关注的是配电网的智能化，集中在网架改造、分布式电源接入、 储能及主站的集成上，而智能用电则关注的主要是用户的互动性，集中在通信 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 技术的研究、智能小区、智能工厂的改造和自愈。国内关于配网的研究主要集 中在配电自动化。智能配网与传统配电自动化系统的区别在以下几个方面【垌： 一智能配网基于全局信息，传统配电自动化系统基于局部信息； _ 传统配电自动化系统强调安全，智能配网同时考虑安全、经济与环保； _ 智能配网更强调对用户侧( 用电) 需求的管理； _ 智能配网强调网架使用效率的提高、降低维护成本； _ 智能配网强调电气设备的用电效率。 1 3 3 信息集成方法研究概况 随着c m 标准的推广以及计算机技术的发展，国内外广泛开展了信息集成 方法的研究与应用。传统的点对点集成技术已不能适应当前主流信息系统的集 成需求，目前在电力企业应用较广的集成策略主要有如下四种： ( 1 ) 基于c i m x m i 的数据仓库技术【4 7 ，鸺】 数据仓库技术是实现数据集成的关键技术之一该技术采用c i m 作为电力 企业的公共信息模型，瑚l ( e x t e n s i b l em 咖l a n g u a g e ，可扩展性标志语言) 作为数据表现形式。基于c i m x m l 的数据抽取具有很好的交互性，能很好的 适应不同数据库逻辑结构的差异，因此可以大大的减少维护的工作量。数据仓 库技术不适用于应用集成。 ( 2 ) 基于u i b 的企业信息集成【4 9 5 0 】 u i b ( u t i l 时i n t e g 础o nb u s ，企业集成总线) 的目标是实现基于公共信息 模型( c i m ) 的电力信息集成平台，通过c i m 实现私有系统的模型转化接口。 u i b 提供服务的机制，实现多源系统的统一数据集成与管理。 ( 3 ) 基于s o a 的企业应用集成【5 1 ，5 2 】 s o a 提供了一种面向企业业务功能层的集成模式。该模式不仅能保证原有 系统的数据安全性和逻辑安全性，而且还能够实现各系统之间的松耦合，方便 系统业务流程的重组和优化。这种模式在删( 广域网) 下得到了很好的应用。 ( 4 ) 基于m a s 的分布式系统集成【5 3 5 4 1 m a s ( m u l t i a g e ms y s t e m ，多智能体系统) 是解决分布式问题的有效方式。 由于多智能体系统具有智能性、自适应性、自组织性、层次性等特点，能实现 对企业流程重组的全面适应，并能提高集成平台的通用性和自适应性。 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 信息化是智能配网的重要特征和建设基础。配电网相对于输电网数据量更 庞大、数据模型更复杂、业务需求更迫切。在智能配网背景下的信息集成不仅 需要实现生产控制系统的数据集成，还需要适应管理信息系统的应用集成以及 业务流程集成总之，研究智能配网背景下的信息集成策略是实现智能配网的 基础，也是当前智能配网研究领域的热门课题。 1 4 本文工作和章节安排 本文以智能配网为研究背景，首先提出智能配网的框架体系设计，明确信 息集成技术在智能配网研究中的地位。信息建模和编码标准是信息集成的基础， 为此本文研究了智能配网的信息建模方法，并以实例论述了信息建模的具体过 程。文章提出一种基于公共信息模型的统一编码体系，介绍了公共模型和编码 管理系统的实现。在此基础上，通过对配电网信息流的分析，提出基于面向服 务架构的信息集成框架，介绍了综合信息一体化平台的实现。最后结合本人在 研究生阶段参与的多个实际项目，论述了基于信息平台的实际应用案例本文 的章节安排如下： 第1 章介绍本课题的研究背景、国内外的研究概况以及主要研究内容。 第2 章从配电到用电的整个环节考虑，提出智能配网的框架体系。研究智 能配网的系统模块及关键技术。 第3 章研究配电网信息建模和编码标准体系，结合实际案例，阐述模型标 准和编码标准的具体实施方案。 第4 章对配电网信息流进行分析，提出一种基于面向服务架构的信息集成 框架设计方案，并以实例论证了该方案的可行性。 第5 章结合实际项目经历介绍基于信息集成平台的实际应用案列。 第6 章对全文的工作进行了总结，并提出了今后的研究方向。 9 浙江大学硕士学位论文 第2 章智能配网框架体系研究 2 1 概述 第2 章智能配网框架体系研究 2 1 1 智能配网发展目标 智能配网的发展目标主要有以下几个方面【2 6 3 翻： ( 1 ) 实现故障快速处理 采用智能优化技术迅速判断出故障区域、将故障隔离在最小范围内并最大 限度地恢复受故障影响的健全区域供电，缩短停电时间、减小停电面积，提高 供电可靠性智能配网能在较短的时间内完成大量开关的切换操作，实现大面 积停电快速恢复 ( 2 ) 实现配网优化运行 智能配网具备遥测功能，能监测配电网的负荷分布，利用配电自动化系统 对配电网进行分析和优化计算，通过遥控实现配电网络重构；通过均衡负荷扩 大供电能力；通过经济运行降低损耗；通过对分散无功和调压资源的协调控制 提高供电电压质量。 ( 3 ) 实现相关系统集成 遵循正c6 1 9 6 8 推荐的企业服务总线( e m e 巾r i s es e r v i c eb u s ，e s b ) ，采取 规范的接口方式，实现与调度自动化系统( s c a d a ) 、生产管理系统( p m s ) 、 营销管理系统( c i s ) 等的互联，提高智能配网系统运行管理的智能化水平。 ( 4 ) 实现分布电源接入 安全、无缝地容许包括分布式电源如光伏发电、风电、小型燃气轮机、先 进的电池系统等各种不同类型的发电和储能装置接入系统，并做到“即插即用”。 与此同时，分布式能源的接入和控制也对智能配网提出了新的要求，尤其是涉 及到配网潮流计算和分析以及分布式电源对系统的影响 ( 5 ) 实现用户互动技术 通过与用电营销系统的结合，与用户建立起双向实时的通信，通知用户其 电力消费的成本、实时电价和电网目前的状况、计划停电信息以及其他一些服 务的信息，同时也支持用户根据这些信息制定自己的电力使用方案。让用户参 l o 浙江大学硕士学位论文第2 章智能配网框架体系研究 与电力系统的运行和管理。 2 1 2 配网框架研究意义 信息技术、通信技术和计算机技术的发展为智能配网的开展提供了坚实的 基础。但是，没有一个统一的关于配电系统的描述，电力公司、政府监管机构 和电网公司将仅从各自的关注点对电力系统进行理解并参与配电系统的运行， 从而使得系统的建设受到遗留系统、私有协议和特殊接口的困扰，阻碍了新系 统及新设备的使用和推广，造成了配电系统产生许多的“信息孤岛”，不能确保 配电系统的全方位高效与安全运行，而开展智能配网系统架构的研究与开发是 解决上述问题的有效方法 目前，国内外关于智能配网系统框架的研究很少。综合能源及通信系统体 系结构( h l t e g r a t e de n e 喀ya i l dc o m m u i l i c a t i o ns y s t e m sa r c l l i t e c t u r e ，i e c s a ) 【5 5 1 是美国电力科学研究院资助的电力系统架构研究项目。它描述了未来电力系统 将包含大量自动输电和配电系统，它们运行在一个高效、可靠且相互协调的模 式下；系统能以自愈的方式处理紧急状况，同时对能量市场和电力市场的业务 需求提供快速响应；系统能够服务于数量巨大的用户，同时具备一个智能的通 信基础设施以实现及时，安全、自适应的信息交互，从而保证为社会提供可靠 且经济的能源。 2 1 3 智能配网框架特性 智能配电网系统架构应具备如下特性： ( 1 ) 规模可伸缩性 智能配电网的系统框架能适应不同层面的配电企业。各个供电企业根据自 身的特点和需求分析，可以选择性的采用适应自身的建设方式，而系统整体的 框架性不发生根本变化 ( 2 ) 灵活性 智能配电网系统框架能适应