我的专业英语翻译

1、上海电力学院专业英语翻译院（系部） 自动化工程学院 专业名称: 电 机 与 电 器 学 号: 1310401016 学生姓名: 李小龙 导 师: 张栋梁 2013 年 10 月 智能电网技术：通信技术和标准作者：Vehbi C. Güngör， Member， IEEE， Dilan Sahin， Taskin Kocak， Salih Ergüt，Concettina Buccella， Senior Member， IEEE， Carlo Cecati， Fellow， IEEE， and Gerhard P. Hancke， Senior Member， I

2、EEE摘要：100年来，电力网络的基础结构已没有变化。经验表明：20世纪分层的、中央控制网络已不适应21世纪的需要。为了解决现有电力网络的，人们提出了智能电网的新概念。因为通过应用自动控制、大功率变流器、现代通信基础设施、传感和测量技术及基于需求、能源和网络可行性等的现代能源经营技术而获得高效率、稳定可靠性，智能电网被认为一种现代电网基础设施。虽然目前电力系统以稳固的信息和通信设施为基础，新的智能电网因其广泛地应用而需要一个不同并且更复杂的设施。这篇论文主要从信息和通信技术（ICT）所带来的问题和机遇角度，解决智能电网的关键问题。本文的主要任务是不仅讨论一些领域内的研究问题，而且展望当代的智能

3、电网通信行业的当前状态。我们期望本文让人们更好的理解智能电网技术和它的潜在优势及研究中的一些挑战，并激发研究人员的兴趣以进一步探索这个很有前途的研究领域。关键词：先进的计量基础设施（AMI），通信技术，服务质量（QoS），智能电网，标准1、引言近100来，电气基础设施已保持不变。层次网络的元件几近使用的结束。电气网络一直老化，但是电能的需求却逐年增加。据美国能源部门的报告，美国电能的需求和消费最近20年来以每年2.5%的速度增加【1】。今天得电力分配网络已非常复杂，且不适合21世纪的需要。所造成的一系列缺陷如缺乏自动分析、可视性差、机械开关造成的缓慢时间响应、缺少态势感知等等【2】。所有这些都

4、是造成40年来大停电的原因。另外一些抑制性因素是不断增长的人口和对能源的需求、全球气候变化、设备故障、能源存储问题、发电机的容量限制、单向通信、化石燃料的减少和弹性问题【5】。另外，电力行业和交通行业引起的全球温室气体排放也是一个重大的威胁。因此，人们迫切需要一个全新的电网设施来解决这些挑战。为了实现这些功能，下一代智能电网的新概念智能电网已经出现。智能电网是一种使用光滑的可再生和可替代能源整合资源，通过自动控制和现代通信技术获得高效率、稳定可靠性和安全性的现代电网基础设施【1】【11】。为了减少燃料消耗及温室气体排放，可再生能源发电机似乎是一门很有前途的技术【7】。重要的是智能电网使新网络管

5、理策略启用，并提供他们有效的分布式发电(DG)中的网格集成和能源存储需求侧管理对DG负载平衡等。许多研究生人员广泛专研可再生能源（RESs），而集成RES不仅减少了系统损失，增加了可靠性，保证了效率和对用户电能供应安全，而且它还有一些进步的智能电网系统将增加12。如图1所示，虽然智能电力网基础设施充满增强传感和先进的通信交流能力，但是现有的智能电网缺乏通信能力。系统的不同部分通过通信线路和传感器节点连接起来以提供它们之间的相互操作性，如分布。传输和其他变电站，诸如住宅、商业、工业场所。在智能电网中，可靠的实时信息成为电力从发电机机组到终端用户可靠传输的关键因素。设备故障、容量限制、自然事故和灾

6、难导致电力干扰和中断，但是这些很大程度上可以通过电力系统的在线状态监测、诊断和保护避免【1】。为此，智能监控和控制通过现代信息和通信技术已经成为基本实现智能电网的设想1。美国、加拿大、中国、韩国、澳大利亚欧盟国家已经开始做研究和发展智能电网的应用程序和技术。例如，美国政府已经宣布美国历史上最大的电网现代化投资，即34亿美元的奖励、资助范围广泛的智能电网技术【2】。当地销售公司(最不发达国家)正在将先进的计量和双向通信，自动化技术应用于分销系统【15】。除了研究和开发项目，许多电力公司也采取渐进步骤使智能电网技术成为现实。他们中的大多数是与电信运营商签订协议或智能仪表厂商开展智能电网项目。所有这

7、些协议定义主要的需求和必要的通信基础设施来为智能电表和效用的回送系统提供在线沟通，即所谓的先进的计量基础设施(AMI)。一般来说，AMI是一个双向的通信网络，并集成先进的传感器、智能电表、监控系统、计算机硬件、软件和数据管理系统，使仪表和公式之间收集和分配信息得以实现。本文全面而简要地回顾了智能电网通信技术。第二部分描述了智能电网通信技术及其优缺点。第三部分从安全、系统可靠性、健壮性、可用性、可扩展性和服务质量(QoS)机制角度提到智能电网通信需求。第四部分综述了标准化活动。最后，本文在第五部分给出结论。 图1 智能电网的结构增加了网络的能力和灵活性，并提供先进的传感和控制通过现代通信技术。2

8、、智能电网的可用技术通信系统是智能电网设施的关键部分【1】【14】【16】。随着先进技术的集成并应用以此来实现智能电网的监视，来自不同应用程序的大量数据将产生并需要进一步分析、控制和确定实时定价的方法。电力公司要定义通信要求，找到最好的通信设施来处理输出数据，并通过整个系统传输可靠、安全、具有成本效益的服务。为了提高服务和效率，电力公司试图引起消费者的注意来参与到智能电网系统中。需求侧管理和客服的参与对高效使用的注意很好理解，此外，在现有电力结构中，灾后停机也把注意力放在电网和通信系统之间的重要关系上。不同的通信技术支持两个主要传播媒体，即有线和无线，它们可以用于数据在智能电表传输和电力公司之

9、间传输。在某些情况下，无线通信比有线技术有一些优势，如低成本基础设施和在困难或无法到达的区域易于连接。然而，传输路径的性质可能会导致信号衰减。另一方面，连接解决方案没有干扰问题并，且其功能不依赖于电池，正如无线解决方案经常做的那样。基本上，两种类型的信息基础设施所需的信息在一个智能电网系统流动。第一个流是从传感器和电器到智能电表，第二个是在智能电表和公司之间的数据中心。正如文献17所显示的那样，第一个数据流可以通过电力线通信或无线通信获得，比如 ZigBee，6LowPAN，Z- wave和其他人。对于第二信息流动而言，可以使用细胞技术或网络。然而，考虑在智能计量部署过程中，如时间的部署、运行

10、成本、可用性的技术和农村/城市或室内/室外环境等，应该考虑一些关键的限制性因素。适合一种环境的技术选择可能未必适合其他的。下面将简述一些智能网通信技术及它们的优缺点。表1概述了智能电网通信技术。A ZigBee(无线个域网)无线个域网是一个在能耗，数据速率、复杂性和成本的部署方面相对较低的无线通信技术。它是在智能闪电、能源监控、家庭自动化和自动读表等方面的理想技术。由美国国家标准与技术研究所(NIST)制定，无线个域网和无线个域网智能能源剖面(SEP)已经意识到它是智能电网民用网络领域最合适的通信标准【18】。和智能家用电器在家里展示一样，智能电表间的通信也非常重要。许多AMI供应商，如Itr

11、on，德国埃尔斯特，兰迪斯Gyr，更喜欢ZigBee协议集成的智能电表37。智能电表集成的ZigBee可以和设备集成的ZigBee通信并控制它们。ZigBee SEP提供实用工具来将消息发送给业主，业主可以获得实时能耗的信息。表1智能网通信技术技术频谱范围数据率覆盖范围应用局限性GSM900-1800MHz高达14.4Kpbs1-10kmAMI，Demand Response，HAN地数据率GPRS900-1800MHz高达170Kpb1-10kmAMI，Demand Response，HAN地数据率3G1.92-1.98GHz2.11-2.17GHz（已获许可384Kpbs-2Mbps1-1

12、0kmAMI，Demand Response，HAN昂贵的频谱费用WIMAX2.5GHz，.5GHz5.8GHz高达75Mbos10-50km（LOS）1-5km（LOS）AMI，Demand Response，应用有限PLC1-30MHz2-3Mbps1-3kmAMI，Fraud Delection严格、嘈杂的频道环境ZigBee2.4GHz-868-915MHz250Kbps30-50mAMI，HAN地数据率，小范围1）优点：无线个域网有16个通道在2.4 GHz的波段，每个有5 MHz带宽。0 dBm(1 mW)是无线电传输的传输范围介于1和100m、拥有250 Kb / s的数据率和O

13、QPSK调制最大输出功率18。对于计量和能源管理而言，无线个域网被认为是一个好的选择，而且从智能电网的实现以及其简单性、流动性、鲁棒性、低带宽要求，低成本，操作在一个部署无照谱，简单网络实现，作为一个标准化的协议，基于IEEE 802.15.4标准这些方面来说，它也是很理想的【4】。无线个域网 SEP在气体、水和电力公用事业也有一些优势，如负荷控制和减少，需求响应，实时定价程序，实时系统监控，和先进的计量支持18、19。2）缺点：在实际实现中，无线个域网有一些限制，如低处理能力、小内存、小的延迟需求和易受其它电器干扰，而这些电器和它共享相同的传输介质、工业、科学和医疗(ISM)频带范围从IEE

14、E 802.11、无线局域网络(无线局域网)、WiFi、蓝牙和微波18。因此，噪声条件下，对无线个域网健壮性考虑增加了由于附近的无线个域网802.11 / b / g的干扰增加了整个通道崩溃的可能性20。干扰检测方案，干扰回避计划和节能的路由协议，需要实施来实现延长网络的生存时间，并提供一个可靠和节能的网络性能。B 无线网络 网状网络是一个由一组节点构成的灵活的网络，新节点加入该组织，每个节点可以作为一个独立的路由器。如果任何节点应该退出网络，网络的自愈特性使通信信号通过主动节点找到另一条路线，。特别是，在北美，射频基于网格系统是非常受欢迎的。在PG&E的智能仪表系统中，每个智能装置配

15、有无线电模块，并且他们中通过附近的仪表获取每一个路线的计量数据。每个仪表作为一个信号中继器，直到收集到的数据到达电网络接入点。然后，收集到的数据通过一个通信网络转移到实用程序。由于网络技术的冗余和高可用性的特点，一个私营公司，SkyPilot网络公司使用网状网络的智能电网应用程序371） 优点：网状网络是一个成本上有效的解决方案，因为它使用了动态的自我组织，自我修复，自我配置、高可伸缩性服务，这些提供了许多优势，比如改善网络性能，平衡网络负载，延长网络覆盖范围【21】。良好的覆盖范围可以提供城市和郊区多次反射路由的能力。同样，大自然的网状网络允许仪表作为信号中继器，而且添加更多的中继器网络可以

16、扩展覆盖面积和提高网络的容量。先进的计量基础设施和家庭能源管理是无线线网格技术可以应用的一些方面。2）缺点：网络容量、衰减和干扰可以算作主要无线网状网络系统的挑战。在城市地区，因为电表密度不能提供完整的覆盖通信网络，网状网络一直面临着一个覆盖范围的挑战。在可靠性和灵活性的路由之间的找到平衡，考虑到节点成本，足够数量的智能节点对于网状网络。是非常重要的。此外，第三方公司需要管理网络，并且由于计量信息经过每一个接入点，为了数据，他们需要应用一些加密技术。此外，虽然数据信息包周游许多相邻点，但在通讯频道仍然会产生循环问题造成额外的开销，这将导致可用带宽的减少20。C、蜂窝网络通信现有的蜂窝网络对于智

17、能电表和公司和远节点之间通信可以是一个不错的选择。现有的通信基础设施避免了电力公司的运营成本和建立一个专用的通讯基础设施花费的额外时间。蜂窝网络解决方案还可以帮助智能计量的部署蔓延到一个广阔的区域内环境。2 g、2.5 g，3 g，WiMAX和LTE是电力公司用于智能计量部署的一些实用蜂窝通信技术。当电表和公司之间的数据传输间在通常的使用的15分钟内，大量的数据将会生成，高数据率连接将被要求将数据转移至公司。例如，T- Mobile的全球移动通讯系统(GSM)网络被应用于部署雁行的网络化能源服务(NES)系统。在蜂窝无线模块中的嵌入式T- mobile SIM将被集成到雁行的智能电表之间的通信

18、，以使智能电表和回送实用程序通信畅通。因为t - mobile的GSM网络将处理智能计量网络的所有通信需求，所以电力公司投资一个新的专用通信网络并不必要。挪威电信，意大利电信，中国移动，沃达丰也已同意把他们的GSM网络服务应用于智能计量通信的数据流中。Itron的SENITEL电表集成有GPRS模块，并和一个运行Smart Synch的事务管理系统通信。码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、通用移动通信系统(UMTS)无线技术也用于智能电网项目。一个用于解决解决居民用电市场的CDMA智能电网已由Verizon提出，并且Verizon的3 g CDMA网络将作为与Smart Sync

19、h智能电网方案通信的骨干解决方案37。UMTS基于ip和适合计量应用的数据包。面向服务，适用于计量应用37与Cinclus Telenor技术提供智能电网通信技术UMTS37。Telenor和Cinclus 技术一起，为智能电网通信提供UMTS技术。澳大利亚能源输送公司，SP AusNet，为智能电网应用正在建设一个专用通信网络，并且出于智能电表的通信需要选择了WiMAX技术。智能电表中嵌入了WiMAX芯片集，智能仪表和SP AusNet'系统中的中央系统的通信有一个专用的无线网络。美国无线运营商，Sprint Nextel，和智能电网软件提供商，Grid Net签署了一个关于在智能电

20、表和智能路由之间在其4G无线网络上提供通信的项目。通用电气(GE)和能源合作中心（ Center Point Energy）正在开发基于wimax的智能电表，并且与Grid Net、摩托罗拉、和英特尔一起合作专注于寻求WiMAX连接的解决方案。在和CenterPoint Energy公司的智能电表项目中，通用将部署基于wimax MDS Mercury 3650无线电来连接实用的回送系统来收集点，这将收集 Center Point设置的那些智能电表的数据37。此外，一些大公司，如思科、银泉网络，Verizon，也应用了WiMAX智能电网。世界上最大的WiMAX供应商，Alvarion，已宣布与

21、美国的公用事业公司，国家电网建立伙伴关系来实施基于WIMAX的智能电网项目。较低的部署和运营成本，适当的安全协议，流畅的通信，数据传输速度高(高达75 mb / s)，适量的带宽和可伸缩性是今天的WiMAX技术的一些优势。1）优点：蜂窝网络已经存在。因此，公用事业不必为建立智能电网所需的通信基础设施付出额外费用。广泛的和具有成本效益的优势使蜂窝通信通信技术成为市场中领先的一种通信技术。由于在更小的间隔采集数据，大量的数据将会生成，并且蜂窝网络将为这样的应用程序提供足够的带宽。当人们讨论安全问题时，蜂窝网络已经准备好用强大的安全控制保护数据传输。为了保证农村或城市地区智能电表间通信健康，智能电网

22、的广域部署能力成为一个关键的部分，而且自蜂窝网络覆盖率已达到近100%。此外，GSM技术执行14.4 Kb/s，GPRS执行170 Kb / s，并且他们都支持AMI，需求反应和家用区域网络(HAN)应用程序。匿名性、身份验证、信号保护和用户数据保护安全服务是GSM技术的安全优势37。更低的成本、更广阔的覆盖范围，更低的维护成本，快速安装特点彰显了为什么蜂窝网络作为智能电网通信技术的应用是最好的选择，比如需求响应管理，先进的计量基础设施、HAN、中断管理等。2）缺点：一些电网的关键任务应用程序需要持续可用的通信。然而，蜂窝网络的服务可由客户市场共享，这可能导致网络在紧急情况下拥塞或性能减少。因

23、此，这些因素可以推动公司来创建他们自己的私人通信网络。在异常情况下，比如一个风暴，手机网络提供商可能不提供保修服务。与公共网络相比，由于使用各种技术和谱带，私人网络可能处理这些情形更好一些。D电力线通信电力线通信(PLC)技术室使用现有的电线在设备之间高速传输(2 - 3 Mb / s)数据信号的一门技术。由于和电表直接联系并且AMI在其他方案难以满足公司的需要的城市地区的设施20，PLC是电表通信的首选。基于LV的分销网PLC系统络已经成为中国智能电网应用研究的主题22。在一个典型的PLC网络中，智能电表通过电线连接到数据集中器，并且数据通过蜂窝网络技术传输到数据中心。例如，任何电气设备，如

24、基于智能仪表的电力线收发器，可以连接到电力线并用于传输测量的数据至中心位置37。法国已经推出了包括更新3500万传统电表升级至Linky智能电表的“Linky电表项目”。PLC技术用于智能电表和数据集中器数据通信，而GPRS技术是用于从数据集中器到电力公司数据中心数据传输37。ENEL，意大利电力公司，选择了PLC技术来转移智能电表数据到最近的数据集中器，并选择GSM技术来发送数据到数据中心。1)优点：因为现有的基础设施降低了通讯基础设施的安装成本的事实，PLC被视为一个智能电网应用很有前景的技术。PLC网络的标准化工作，具有成本效益的、无处不在的自然，和广泛使用的PLC基础设施，这些原因显示

25、了它的优势和广泛的认可23。PLC的数据传输是在自然界中传播的，因此，安全问题是很关键的。机密性、认证、完整性和用户干预是智能电网通信中的一些关键问题。HAN的应用是PLC技术最大的用一个应用实例。此外，由于PLC基础设施已覆盖公用事业公司的服务区域，PLC技术非常适合智能电网在城市中的应用，如智能计量、监测和控制。2）缺点：由于电力线网络的性质，它存在一些技术挑战。电力传输介质是一个严格而嘈杂的环境，使得通道很难被建模。低带宽特性(相邻区域网络为20kb/s)限制了PLC技术在需要更高带宽方面的应用37。此外，网络拓扑，与电力线连接的设备数量和类型，发射机与接收机之间的布线距离，所有的的因素

26、对信号在电线中传输产生不利影响37。PLC对干扰的敏感性，和对信号质量的依赖性，是造成使PLC技术不适合数据传输的一些缺点。然而，在一些混合解决方案中，PLC技术通过与其他技术相结合，即GPRS和GSM，来提供全连接而不可能由PLC技术做到。E、数字用户线路数字用户线(dsl)是一种使用电话网络线路的高速数据传输技术。经常可以看到频率大于1 MHz通过ADSL电话线16。现有的DSL线路设施降低了安装成本。因此，许多公司为智能电网项目选择了DSL技术。当前组（The Current Group），智能电网解决方案公司（Smart Grid Solution Company），曾与奎斯特公司（Q

27、west）合作实施一个智能电网项目。奎斯特现有的低延迟的、安全的、高容量的DSL网络将用于数据传输。Xcel能源的“Smart Grid City”项目利用电流的智能传感器和Open Grid平台和奎斯特的DSL网络也证明了互操作性的技术。德国的Stadtwerke Emden Municipal 公司已通过德意志电信实施了智能计量项目。在这个项目中，德国电信负责为电动、煤气表提供数据通信。一个通信箱将安装在客户办公室，并且消费信息将通过DSL发送到Stadtwerke Emden 37。在这个项目中，德国电信提供了许多服务如阅读消费数据，安装和操作、数据传输等。然而，DSL连接的吞吐量取决于

28、订购户距服务电话交换有多远，这使得它很难描述DSL技术的性能16。1）优点：在用智能计量实施智能电网的概念和智能电网数据传输应用时，广泛的可用性、低成本和高带宽的数据传输是最重要原因使电力供应商把DSL技术作为首要选择。2）缺点：可靠性和潜在故障的DSL技术可能不被接受的关键任务的应用程序。距离依赖和标准化的缺乏可能会导致其他问题。可靠性和DSL技术的潜在故障可能不被关键任务应用接受。依赖距离和缺乏标准化可能会导致其他问题。基于DSL有线通信系统需要装置通信电缆和定期维护，因此，在农村低密度区地区，由于高成本的安装固定基础设施，这将不能实现。最后，有线技术在广阔的地区部署是昂贵的，例如DSL、

29、PLC、光学纤维，但他们有能力增加通信容量、可靠性和安全性。另一方面，无线技术可以降低安装成本，但仅提供限制带宽和安全选项。3、智能电网的通信要求能源生产、传输、分配和消费之间的通信设施要求双向通信、高级应用间的互操作性和端对端的可靠安全的低延迟和足够带宽的通信25。此外，系统安全应该足够强劲到能够抵挡网络攻击，并用先进的控制保证系统稳定和可靠。在下面，将提出智能电网通信的主要条件。A 安全信息安全存储和运输对于电力公用事业是非常重要的，尤其在对计费和网格控制方面24。为了避免网络攻击，应开发安全有效的机制并努力制定和电网安全有关的标准。B系统可靠性、健壮性和可用性提供一个可靠系统已经成为电力

30、公司一个最优先要求。老化的电力基础设施和能源消费的增加和需求高峰时电网出现不可靠问题的一些原因26。利用现代和安全通信协议、通信和信息技术，更快和更健壮地控制设备、嵌入式智能设备(IEDS)对来自变电站和客户资源的反馈的整个电网，将大大增强系统的可靠性和健壮性26。可用的通信结构是基于通信技术的首选。无线技术有限的带宽和安全性和减少的安装成本对于大型智能电网部署是一个不错的选择24。另一方面，容量的增加、可靠和安全的有线技术的成本是昂贵的24。为了在保证合适的安装成本同时提供可靠性、鲁棒性和可用性的系统，可以选择有线和无线的混合通信解决方案。C可扩展性为了促进电网的运行，智能电网应该是可扩展的

31、3。许多智能电表、智能传感器节点、智能数据收集器和可再生能源资源正加入通信网络。因此，智能电网应该用集成有先进网络服务、高级的功能和可靠的协议处理可扩展性，比如在自我配置和安全方面。D服务质量(QoS)电力供应商和电力客户之间的通信是智能电网的一个关键问题。性能退化如延迟或中断可能损坏其稳定性，因此，必须提供QoS机制以满足通信需求(例如高速路由)，并且QoS路由协议必须应用于通信网络。这样智能电网将产生两个重要而独特的问题。如何定义，智能电网背景下的的QoS要求；如何保证通信网络中来自家用电器的QoS需求；为了回答第一个问题，必须探究追究基于动态负载的电价的详细机理。然后，必须为基于电价的家

32、用电器和效用函数的电器建立奖励机制，这将获得延迟和停机对电器的奖励的作用。最后，QoS需求是通过优化奖励派生27。回答第二个问题，满足派生QoS要求的路由方法是重点。由于非均质性的智能电网大量计算和存储能力的要求，多个QoS路由在多个(超过2)约束下必须考虑(例如一个贪婪算法和K近似，K是数量的约束)27。QoS通常要求包括一些特殊情况，如平均延迟、抖动和连接中断概率。描述电力系统可能的动态概率，评估不同的QoS特殊情况对智能电网系统的影响，并从相应的影响中导出QoS要求则非常重要。电力价格通常是由随时间而变化的负载所驱动的区位保证金价格(LMP)决定28。一个约束优化问题可以用来从负载和其他

33、参数中推导LMP，而拉格朗日限制因子被视为价格。为了把大量智能电网组件有效地连接在一起，这需要一个强大的数据通信设施。据估计这部分基础设施将利用配电网本身作为使用PLC技术的通信载体29。同样，人们希望综合无线技术来建立一个可靠的通讯基础设施。此外，在IEEE(P1901.2)国际电联(ITU-G.hnem)，和其他的一些支持下，最近标准化工作致力于PLC技术在智能电网中的应用。在电力配电网中，使用PLC技术的挑战之一是多次反射传输消息路由。基本的想法是，网络节点，即PLC设备，为了达到足够的覆盖率充当消息的中继器3031。前两个研究的重点在于考虑了不可预知的和可能的突然变化的通信链路和网络拓

34、扑结构以后的信息可靠传输。在这方面，由于消息的猛增，单频网传输的概念(SFN)在30和31中得以提出。在32中，由于考虑了网络节点是静态的而修订了PLC网络的路由问题，因此，他们的位置是先验的。换句话说，节点知道消息要向哪个方向流动。更具体地说，如果一个节点收到一个信息包它可以决定是否转发。在无线通信文献33中，这种路由算法被称为地理图形路由，而且已被应用于无线传感器网络中。这些高性能的算法的应用可以轻易找到：他们关闭一面涌进和一面改善的最短路径路由之间的差距。在34，提出了通过一种无线传感器网络来实现智能监控系统，这种系统特别强调通过路由协议为低功率和损耗网络(RPL)建立一个坚实的路由基础

35、设施，其定义是目前正在IETFROLL工作组讨论。RPL被设计来匹配以低功率供应和在有损环境中部署为特点的网络需求。这都设计到在恶劣的环境中部署有线和无线网络的问题，在这种情况下，高干扰的存在需要适应性的和可重构性的网络运营。35中，提出用集中式控制结合局部敏捷性的混合路由协议。它满足鲁棒收集、点对点通信和较低的足迹等的要求。它为路由数据从网络节点到边界路由器，使用一个分布式算法来形成一个有向无环图(DAG)，这将允许节点维护通过数据驱动链接排名的多个选项。4、智能电网标准已经开发完成或仍处于开发阶段的智能电网系统有许多应用，技术和技术解决方案。然而，关键的问题是整个智能电网系统缺乏广泛接受的

36、标准，这将阻碍先进应用、智能电表、智能设备和可再生能源的集成，并限制了它们之间的互操作性。采用互操作性标准对于整个系统是使智能电网系统成为现实的一个关键先决条件。无缝的互操作性，健壮的信息安全，增加安全的新产品和系统，紧凑的一系列协议和通信交流，是智能电网标准化努力可以实现的的一些目标37。有许多地区和国家正尝试实现这个目标；例如，欧盟技术平台组织的战略能源技术计划全是关于未来30年智能电力系统的开发。安大略省，加拿大能源委员会，已经承诺完成智能电表安装的目标37。另一方面，NIST，美国国家标准协会(ANSI)，国际电子技术委员会(IEC)、电气及电子工程师学会(IEEE)，国际标准化组织(

37、ISO)、国际电信联盟(ITU)、第三代合作伙伴计划(3 GPP)和对该地区而言，韩国代理技术和标准(KATS)和联合信息系统委员会(JISC)是公认值得提及的标准开发组织。此外，CEN，CENELEC和ETSI已组成一个联合工作小组为智能电网标准化的努力，并且志在实现欧盟委员会关于智能电网的政策目标37。他们努力专注于智能计量功能和电、水和热行业在欧洲通信接口的实现。表2概述了智能电网标准。下面将解释这些标准的细节。表2智能电网的标准概述标准的名字/类型详细解释应用IEC 61970和IEC 61969提供常见信息模型（CIM）：IEC 61970工作在传输领域IEC 61969工作在分配领

38、域能源运营系统IEC 61850在设备之间传输、分配和自动变电系统具有灵活、前瞻性、开放标准特点自动化变电IEC 60870-6/TASE.2电力公司控制中心，电力公司，电力库，区域控制中心之间负责数据交换控制中心之间相互控制IEC 662351 1-8部分定义通信协议的网络安全信息安全系统IEEE P2030智能电网能源技术互操作性和电力系统（EPS）一个指南客户端应用IEEE P1901高速电力线通信室内多媒体，电力公司，智能电网应用ITU-T G.9955和G.9956ITU-T G.9955和G.9956包含物理层规定和数据链路层规定分配自动化，AMIOpenADR动态定价，需求响应价

39、格响应和负载控制BACnet客户端可扩展性的通信系统建立自动化HomePlug智能电器连接至HAN的电力线技术HANHomePlug Green PHY作为低功率、成本最优化的、用于智能电网运营的电力线网络规定而制定HANU-SNAP提供HAN设备连接至智能电表的众多通信协议HANISA100.11a无线系统的开放标准工业自动化SAE J2293把电力资源从电力公司转移至EVs的标准电车供应设备ANSI 12.22支持数据网络通信并传输C12.19表格AMIANSI 12.18经红外端口han传输数据结构AMIANSI 12.19常见数据结构的灵活计量模型、计量数据通信行业词汇AMIZ-Wav

40、e使用802.11/b/g协议处理干扰的ZigBee替代方案HANM-Bus为远距离读取各种电表提供条件的欧洲标准AMIPRIME为多厂家相互操作性提供开放全球标准AMIG3-PLC提供相互操作性、网络安全和鲁棒控制AMISAE J2836为电车通信提供支持电力车SAE J2847支持PEVs和电网部件之间消息通信电力车A收入计量信息模型 ANSI C12.19:ANSI c12 19是ANSI标准实用行业终端设备数据表。这个标准是定义终端设备和计算机之间使用二进制编码和XML内容的实体应用程序的一个数据传输表结构。ANSI c12 19不在于定义设备设计标准、指定语言或用于传输数据的协议。M

41、-Bus：M-Bus是一个提供远程阅读各种电表需要的欧洲标准。该实用程序连接到一个通过M-Bust定期读取电表读数的总电表。无线版本，无线M-Bus，也是最近指定的。ANSI C12.18：ANSI c12 18是一个为通信需要专门设计美国国家标准(ANSI)标准，它负责在智能电表(c12 18装置)和一个客户端之间通过光学端口双向通信。B楼宇自动化BACnet：BACnet是由美国社会的供暖、制冷和空调工程师(ASHRAE)制定的一个标准的通信协议，其目的是利用充分集成的来自多个制造商的计算机建筑自动化和控制系统建立自动化控制网络并支持智能建筑的实现。C变电站自动化IEC 61850: IE

42、C 61850是一种灵活的、开放的标准，它定义了设备之间在传输、分配和变电站自动化系统方面的通信。为了在整体分布网络之间实现无缝数据通信和信息交换，它致力于增加IEC 6180对整个电力网络的作用范围，并用公共信息模型(CIM)为监测、控制和保护应用程序提供其兼容性25。这个技术是现代制造商在他们的最新电力工程产品中实施的。如配电自动化节点/网格测量和诊断设备13。D电力线网络电力线网路（Home Plug）：电力线网络是一个电力线技术。现有家用电是用来连接智能电器到HAN。 电力线网络命令和控制 (HPCC)版本是专为低成本的应用程序设计的。电力线网络是一个在电器和智能电表之间建立可靠HAN

43、的很有有前景的技术。Home Plug Green PHY：Home Plug Green PHY 是智能能源技术工作组在在电源线联盟作用下为智能电网在家用领域中的应用而开发的一种低功耗、成本最优的电力线网络规范标准。用于现场测试的最优规范输入来自许多公用事业，即，消费者能源、杜克能源、太平洋天然气和电力，南加州爱迪生。向后互操作性、降低数据率、IP网络支持、低功耗、和电力线设备的完全互操作性是Home Plug Green PHY规范的主要特点。PRIME：PRIM是一个提供多厂商互操作性并欢迎一些公司的开放的全球电力线标准。先进的数字化设计，CURRENT Group、 Land

44、is+Gyr、 STMicroelectronics、 uSyscom 和 ZIV Medida是当前在PLC技术和智能计量方面有丰富经验的一些公司。G3-PLC：G3-PLC是ERDF和Maxim发起旨在为全球智能电网的实现提供互操作性、网络安全、鲁棒性和减少基础设施成本。E家区域网络设备通信测量和控制U-SNAP:HAN有各种各样的不兼容的标准。HAN公司的这种标准的缺乏已驱使AM主要供应商和产品制造商开发一个解决方案，即实用智能网络访问端口(U-SNAP)。主要要求是要存在一个可以连接任何类型的产品到HAN的端口。U-SNAP基本上使标准化的连接器和串行接口成为可能，并且对于HAN设备而

45、言要识别硬件接口、物理尺寸、数据传输、消息内容和协议细节，以此来为HAN设备连接到智能电表提供一些通信协议。IEEE P1901：在IEEE通信协会的倡议下，IEEE P1901工作组(WG)为高速电力线通信发展了P1901 IEEE标准以满足家庭多媒体、公用事业和智能电网的应用程序需求36。对通过电力线网络的带宽而言，访问控制和物理层规范得到了详细分析。电池结构的访问系统被IEEE P1901工作组定义所定义36。通过整合电力线通信网络到拥有广泛特点的无线网络，P1901 IEEE标准对电力线通信技术有着重要影响，如高速，墙壁渗透等37。Z-Wave：由于Z-Wave运行在800 MHz范围

46、，因此Z-Wave是使用 802.11/b/g处理干扰的无线个域网的一种替代解决方案。Z-Wave是z- wave联盟所发展，它不是一个开放的标准。简单、模块化、低成本的特性使z wave成为家庭自动化领域领先的无线技术。z - wave可以很容易地嵌入到消费电子电器，如照明、远程控制、安全系统等要求低带宽数据操作的方面。F应用级的能源管理系统IEC 61970 and IEC 61968：两个定义的标准，即IEC 61970和IEC 61969，提供所谓的公共信息模型(CIM)，这对设备和网络之间交换数据是很必要的。IEC 61970工作在传输领域，而IEC 61968工作在分布领域。CIM

47、标准对部署一个许多设备中连接到一个网络的智能电网而言是必不可少的。OpenADR：OpenADR是一个研究和标准的开发工作，它被定义为一个使用开放标准的完全自动化的需求反应、平台独立透明的端到端的技术或软件系统。OpenADR最初起源于劳伦斯伯克利实验室、美国政府研究实 验室。采用OpenADR对智能电网是非常重要，它可以提供有效的部署动态定价、需求响应和电网的可靠性。G因特尔控制和互操作性中心通信IEEE P2030：IEEE P2030对智能电网能源技术和电力系统运行的信息技术和客户端应用的互操作性而言是一个向导。基本上，IEEE P2030可以被理解为一个智能电网具有互操作性的单一的文件

48、。IEEE P2030负责在发电，可靠的电力输送，和客户端应用程序方面以双向的通信方式实现无缝数据。随着IEEE标准协调委员会发起，IEEE标准委员会证实了发展智能电网互操作性的P2030 IEEE标准。理解和定义带有客户应用程序的电力系统的智能电网的互操作性是IEEE P2030最初的目标。一体化的能源技术和信息通信技术、发电端的无缝通信、传输、终端使用效益和电网结构在提供可靠、灵活和安全的电力输送方面不断增加的知识是IEEE P2030的一些优点。ANSI C12.22：ANSI c12 22被定义为通过网络传输ANSI c12 19表数据来实现通信模块和智能电表的互操作，这个过程使用AE

49、S加密技术使强大的、安全的通信（包括保密性和数据完整性）得以实现。ISA100.11a：ISA100.11a是一个由国际自动化协会(ISA)所提出的适用于工业自动化的无线系统。ISA100.11a集中于鲁棒性、安全性、需要无线基础设施的网络管理和提供大规模安装的低功耗设备。ISA100.11a的标准是易于使用和部署，并提供多厂商设备的互操作性。ITU-T G.9955 and G.9956：这两个G.hnem标准：itu - t G.9955和G.9956，包含物理层规范和数据链路层规范，分别为通过交流电和直流电电的电线通信、频率低于500千赫的窄带OFDM电力线通信收发器通信。这些ITU-T

50、标准支持在低压线路、中压线路段、室内和室外的通信，同时也支持通过变压器把低压到中压、中压到压的变换和城市地区及农村地区长途通信。H网络安全IEC 62351：IEC 62351定义了由前面的四组所定义的网络安全通信协议。因为通信设备和公用电网之间的双向通信的原因，安全是特别容易受到攻击的智能电网的一个主要考虑。I电动车辆SAE J2293：混合委员会是国际SAE的一部分，并为电动汽车(EV)和电动汽车供应设备(EVSE)提供要求，这个标准时由它制定的。它规订了从电力公司到电动汽车的电能转移。SAE J2836：J2836 SAE标准支持插电式电动汽车与电网之间的能量传递和其他应用程序。SAE

51、J2847：SAE J2847支持电动汽车和电网组建之间的信息通信。V 结论由于日益扩散的可再生能源分布式发电，智能电网被认为电力系统的一种革命，但其额外的目标是提高现有电网的效率、可靠性和安全。为此，关于设备故障、容量限制和自然灾害的远程、及时的信息收集对确保主动、实时、可靠的智能电网故障诊断极为重要。这使得具有成本效益的遥感技术对智能电网的安全、无缝、高效的功率输出至关重要。本文已经讨论了通信技术和智能电网的要求，也提出了QoS机制和标准。显然，对实现智能电网通信和应用程序而言，仍有许多重要开放的研究问题。在这个话题上为了给一个完整的概述，未来的工作包括讨论电网特征、体系结构、关键参与者、

52、试点项目、应用和在ICT问题上的研究挑战。参考文献：1 V. C. Gungor， B. Lu， and G. P. Hancke， “Opportunities and challenges of wireless sensor networks in smart grid，” IEEE Trans. Ind. Electron.vol. 57， no. 10， pp. 35573564， Oct. 2010.2 U.S. Department of Energy， 2011. Online. Available: 3 V. C. Gungor

53、and G. Hancke， “Industrial wireless sensor networks: Challenges， design principles， and technical approaches，” IEEE Trans.Ind. Electron.， vol. 56， no. 10， pp. 42584265， Oct. 2009.4 B. Lu and V. C. Gungor， “Online and remote energy monitoring and fault diagnostics for industrial motor systems using w

54、ireless sensor networks，” IEEE Trans. Ind. Electron.， vol. 56， no. 11， Nov. 2009.5 M. Erol-Kantarci and H. T.Mouftah， “Wireless multimedia sensor and actor networks for the next generation power grid，” Ad Hoc Networks，vol. 9， no. 5， pp. 542551， Jun. 2011.6 A. Y. Saber and G. K. Venayagamoorthy， “Plu

55、g-in vehicles and renewable energy sources for cost and emission reductions，” IEEE Trans. Indust. Electron.， vol. 58， no. 4， pp. 12291238， Apr. 2011.7 D. Lu， H. Kanchev， F. Colas， V. Lazarov， and B. Francois， “Energy management and operational planning of a microgrid with a PV-based active generator

56、 for smart grid applications，” IEEE Trans. Ind. Electron.， vol. 58， no. 10， pp. 45834592， Oct. 2011.8 P. Palensky and D. Dietrich， “Demand side management: Demand response， intelligent energy systems， and smart loads，” IEEE Trans. Ind.Inform.， vol. 7， no. 3， pp. 381388， Aug 2011.9 V. Calderaro， C. H

57、adjicostis， A. Piccolo， and P. Siano， “Failure identi-cation in smart grids based on Petri net modeling，” IEEE Trans. Ind.Electron.， vol. 58， no. 10， pp. 46134623， Oct. 2011.10 C. Cecati， C. Citro， and P. Siano， “Combined operations of renewable energy systems and responsive demand in a smart grid，” IEEE Trans.Sustainable Energy， 10.1109/TSTE.2011.2161624， in press.11 P. Siano， C. Cecati， C. Citro， and P. Siano， “Smart operation of wind turbines and diesel generators according to economic criteria，” IEEE Trans. Ind. Electron.， vol. 58， no.