智能电网-标准2.ppt

1、白晓民 中国电力科学研究院 2010年8月21日,智能电网 技术标准体系研究,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,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,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

2、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. 已有电力技术标准体系框图,特高压技术标准体系框图,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,2008年底，IEC SMB批准智能电网战略小组SG3。IEC-SMB-SG3框架1和11个建议意见 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：NIST牵头制定标准和协议；能源部组织智能电网技术研究，开发和示范计划；为智能电网投资提供配套的联邦基金。 NIS

3、T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） 31个标准和14个高级优选项 IEEE2009年6月成立工作组P2030，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。 2011年完成智能电网互操作导则。,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

4、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

5、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。,IEC SG3 智能电网与标准的观点,IEC SG3 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, and CISPR. 通用领域；EMC, LV Inst

6、allation, Object Identification, PPC, Engineering / Planning, Use Cases 专业领域：Communication；Security；HVDC/FACTS；Blackout Prevention/EMS；Advanced Distribution Management；Distribution Automation；Smart Substation Automation；Distributed Energy Resources；Advanced Meter Infrastructure；Demand Response and L

7、oad Management；Smart Home and Building Automation Electric Storage；Electric transportation；Condition Monitoring SG3明确了100余项与智能电网相关的标准，核心标准包括：- IEC/TR 62357 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；- IEC 61850 - 变电站自动化- IEC 61970 - 电力管理系统 - CIM和GID定义- IEC 61968 - 配电管理系统 - CIM和CIS定义- IEC 62351 - 安全防护,智能电网标准体系建

8、设必须解决的问题,组织问题： Separate object models being required between the meter and the meter head end system (TC13) and between the meter head end system and the utility enterprise (TC57). Separate object models for inter-application integration (61970 and 61968) and inter-device communication (61850). Prot

9、ocols being developed for electric vehicles by ISO/IEC JWG V2G CI which do not take into consideration CIM and /or 61850 object models 结构问题： Lack of a common flexible architecture enabling the same object models to be used over multiple transports Being too tied to the OSI 7 layer stack Lack of the

10、same vocabulary being used across standard interfaces, resulting in the need for data transformation, which drives up costs and increases the likelihood of errors.,建议0：建议在NIST SGIP（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

11、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、

12、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IEC 61850和通用信息模型（CIM）。应用领域TC在制订相关标准时可咨询TC57、TC57应给予支持，且负责对各项标准的实施进行验证。,IEC SG3 对SMB的11项建议和后续计划,建议6：SG3建议请TC57尽快协调IEC 61850和CIM。建议7：SG3建议TC8尽快向各TC提供与供电

13、相关的通用使用案例，以促进各产品/设备TC制订自身的数据模型。建议8：经SG3研究，认为在“消费者产品/设备联接设备”领域存在标准缺失，建议成立新TC/SC，负责智能家庭、智能建筑、汽车和贮能设备中与消费者产品/设备的联接设备。考虑到该领域与TC72（家用电器自动化）和TC69（电气汽车和电气卡车）相关，SG3建议在TC72或TC69下成立新SC。建议9：SG3请IEC/SMB、CAB考虑是否在IEC体系认证中加入智能电网认证程序。建议10：为加强各TC依据IEC智能电网标准化框架实施工作，SG3建议加强IEC智能电网标准化管理，因此，建议SG3扩充各国代表。,IEC SG3 对SMB的11项

14、建议和后续计划,三阶段：标准，长期改进，确定试验验证 2009年9月发布阶段1的成果，智能电网的概念参考模型，确定31个核心标准，约80个到数百标准，2010年完成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：发、输、配、市场、调度、服务供应商和用户 .,2009-9 NIST标准体系框架和互操作标准路线图,优先领域：,负荷响应和用户能源效率 广域状态感知 电能存储 电力运输 先进计量基础设施 配电网管理 计算机安全 网络通信,美国标准进展-NIST的优先计划,智能表计可升级标准（已完成） 价格和产品

15、定义的公共规范（2010年初） 能源交易的公共计划机制（2009年末） 配电网管理的公共信息模型（2010年末） 标准负荷响应信号（2010年1月） 能量使用信息标准（2010年1月） IEC61850目标/DNP3变换（2010年） 时间同步（2010年中） 输配电系统模型变换（2010年底） 智能电网中IP规约的使用导则（2010年中） 智能电网中无线通信使用导则（2010年中） 电能存储互联导则（2010年中） 支持插入电动汽车的互操作标准（2010年12月） 标准表计数据文档（2010年底）,IEEE P2030， IEEE efforts within Smart-grids,P 2

16、030进展,下阶段工作计划。主要时间节点包括： 12/16 /2009修订P2030 大纲，发布草案V 1.0 1/12/2010 1/15/2010，P2030第3次工作组全会，地点可能为俄亥俄州 5/25/2010 5/28/2010，P2030第4次工作组全会 10/26/2010 10/29/2010，P2030第5次工作组全会 2/25/2011 2/28/2011 P2030第6次工作组全会 3/19/2011 发布草案P2030 D 5.0 IEEE P2030网址：/groups/scc21/2030/2030_logistics.h

17、tml,IEEE P2030， IEEE efforts within Smart-grids,2010-08-02，发布IEEE SCC21 P2030 Draft 3.0（非公开） 1. 电力工程 能源-SG 1：2010-04-07，提出描述能源的框架结构 输电-SG 2：2010-03-19，提出设备分类表，对输电涉及的保护、测量（PMU）及一次设备进行分类描述 配电-SG 4：2010-07-13，讨论设备安全级别 负荷侧-SG 5：2010-08-02，利用城市中办公大楼内的可响应负荷提供调节服务；在智能电网提案中，需充分考虑由电池生命周期引起的经济性问题；2010-07-09，提

18、出重新考虑建立负荷侧设备模型,电力系统与终端用户和负荷的互动，互操作导则，术语，特征，功能特性和评价判据，工程原则的应用，实践可选方案。,P 2030进展,3. 通信技术 体系架构-SG 1： 2010-07-14，完善 “通信参考架构接口描述”文档中所列出的属性。这些属性包括：安全级别或类型、协议、连接类型、延时等。 2010-05-21，提出智能电网统一密钥管理要求 2010-05-27，提出了通信参考体系架构图 用例-SG 2：2010-07-08，提出互操作性（Interoperability）, 可扩展性（Scalability）和安全性（Security），增加对共存性（Coexi

19、stence ） 的考虑,2. 信息技术 2010-06-19，更新信息技术IT架构（非公开） 2010-06-23，更新信息技术IT数据（非公开）,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,公司智能电网标准化工作在国际处于领先地位。在智能电网的重要领域（如：智能电网调度、智能变电站、电动汽车充放电设施等）制定了有关技术标准，为智能电网建设奠定了较好的基础，但还有一部分标准缺失（如大规模/分布式电源接入、大容量化学储能装置接入等）；需要系统性研究；现有标准不能满足智能电网建设需要，需要开展体系研究。,技术标准现状,国际

20、上，现有的标准中存在一些智能电网所需的基础标准，但不能完全满足未来智能电网新的需求，标准体系需要全面提升和完善。,技术标准体系建立的目标,智能电网互操作性的挑战是实现智能电网各领域、系统间以及新、旧设备之间的接口，这一挑战将贯穿智能电网研究和建设的始终。 以统一规划、统一建设、统一标准为原则，既要体现标准的先进性，又要体现通用性和可操作性。 采用全面梳理，系统分析的工作方法，在研究中国统一坚强智能电网技术标准体系框架的基础上，进一步开展深入研究工作，避免重复和缺失，重点研究接口、模型、规约、和平台方面的技术标准，制定智能电网技术标准体系发展路线，并将为此提供系列研究报告。,坚强智能电网综合研究

21、报告 智能电网第一阶段重点项目实施方案 智能电网第二批试点项目实施方案 智能电网关键设备（系统）研制规划 智能电网关键技术研究框架,在第一阶段（2009-2010年）：完成试点工程的基本要求； 在第二阶段（2011-2015年）: 全面建设智能电网的基础和前提； 在第三阶段（2016-2020年）: 达到国际领先水平的重要标志。,智能电网技术标准体系的构建依据,标准体系: 指导系统内外科研、规划设计、关键设备研制，生产施工和运行控制,1. 规划与设计：输电与配电规划、分布式电源接入、安全与电能质量 2. 发电：风力、太阳能、抽水蓄能、潮汐（波浪）、核电、分布式电源和常规发电 3. 输电：一次设

22、备、输变电设备的可靠性管理、输变电设备监测 4. 变电：系统接口（站内、厂站与主站、厂站与用户等）、变电站信息模型与信息交互和通信体系、网络安全与信息安全、广域相量测量、电能计量 5. 配电：智能配电调度、先进配电运行、配电自动化、配电设备、分布式电源、供电安全与电能质量 6. 用电：双向互动营销（表计和计量、用电信息采集系统、自动抄表、负荷管理与控制、通信、需方响应等）、智能用电小区（智能建筑、智能家居、智能电器）、电动汽车（充电、充电站、并网及监控等）、客户侧分布式电源（客户侧光伏发电、风力发电接网及并网监控等）、节能与需求侧管理（变频控制、热泵技术、节电设备、蓄冷蓄热、企业和住宅节能等）

23、 7. 调度：实时监控与预警、调度计划、安全校核、调度管理等 8. 通信：电力特种光缆、电力载波通信、无线通信、光通信、传送网、支撑网、电力应用通信、业务网等方面的技术标准 9. 信息与安全：信息管理与服务、信息资源、信息安全,7个技术领域，国内外现状；面临挑战 1 智能电网规划设计技术：电源规划，确定发电总容量；选择电源结构；确定电源布局；电源建设方案优化；提出电源建设时序表。输电网规划和配电网规划，输电网建设方案及建设时序 。管理方式，市场；变化：内容，分布式发电、电动汽车、微网，电源，输电，配电；不确定性，发电，负荷，潮流，技术；发输协调；方法；政策 输变电系统的建模和仿真技术：输电装置

24、和控制保护装置以及储能装置。电网模型，线路，变压器；仿真技术，仿真对象模型特性可以分为物理仿真、数字仿真和数模混合仿真，仿真动态过程的不同，可分为电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真和中长期动态过程仿真，实时仿真和非实时仿真。 先进输电技术：灵活交流输电技术，固定串补技术（FSC）、可控串补技术（TCSC）、静止无功补偿技术（SVC）、可控并联电抗技术（CSR）、静止同步补偿技术（STATCOM）、统一潮流控制器（UPFC）； 柔性直流输电技术，直流输电技术和工程 ，电压源换流器，直流换流阀制造技术 ； 超导输电技术，超导电缆，以及输电线路在线监测。,4 智能变电站技术：信息与通信架构体系、高压

25、设备智能化、信息交互与共享、信息综合应用、高级应用、试验与运行维护。一次设备数字化、智能化；信息体系架构向着开放、兼容 ；功能实现向着全自动化、智能化 5 输变电在线安全运行控制技术：实时数据分析监测，运行状态，趋势预测分析，决策控制。在线安全监测、评估诊断与辅助决策；新能源接入，无功电压控制；交直流系统协调控制。输变电设备在线安全监测、评估诊断与辅助决策技术，广域测量系统 ；适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术； 交直流系统协调控制技术，传统交直流系统协调控制 ，交直流并联大电网广域阻尼控制 ，交直流系统协调控制技术 。 6 一体化智能电网调度与控制技术：主动、智能监视、分析、预警、辅

26、助决策和自愈控制；一体化安全稳定运行与协调控制；经济、节能、减排。智能电网调度与控制。 7 高压设备智能化技术：变压器、开关，传感器对关键设备运行状况实时监控、可观测、可控制和自动化是核心和目标。概念；定义；框架性技术要求，附加智能组件，状态感知和指令执行，测量、控制、监测、计量和保护进行融合设计，测量数字化、状态可视化、控制网络化、功能一体化、信息互动化，基础的功能支撑。,按照八个专业分支，对781项智能电网国际相关技术标准进行了梳理、分析和研究。,国际标准疏理和分析工作,按照八个专业分支，对767项智能电网国内相关技术标准进行了梳理、分析和研究。,国内标准疏理和分析工作,IEC基本领域以及

27、它们的互联关系,State Grid Corporation Of China. All rights reserved.2009,智能电网技术标准体系概念模型,构建原则：系统性、逻辑性、开放性 按照智能电网专业领域划分，参考企业标准体系结构，确定技术标准体系由两个层次组成，第一层是技术基础标准，第二层是以生产过程为排列顺序的技术专业标准。 技术专业标准包括如下8个分支：综合与规划、发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息。每个分支均包括基础与综合、设备材料、设计、建设、运行维护、其他等6个子专业和若干重点研究领域。 22 核心标准, 54 候选核心, 32 个优先, 89 个候选优先8个

28、领域, 26个技术方向, 92 个系列标准,智能电网技术标准体系框图,26个技术领域,综合与规划：智能电网的术语与方法学、智能电网规划设计。 智能发电：常规电源网厂协调、新能源发电并网、大容量储能系统并网 智能输电：柔性直流输电、柔性交流输电、线路状态与运行环境监测 智能变电：智能变电站 智能配电：配电自动化、配电分布式电源并网、配电储能系统并网 智能用电：双向互动服务、用电信息采集、智能用能服务、电动汽车充放电、智能量测 智能调度 ：智能电网调度技术支持系统 、电网运行集中监控 通信信息 ：传输网、配电和用电侧通信网、业务网、通信支撑网、智能电网信息基础平台、智能电网信息应用平台、通信与信息

29、安全,依据标准与智能电网的关系和重要性分成：核心、重点、重要、一般、其他五级。将与智能电网建设关系密切、成熟度高、涉及面广、基础性强的技术标准选为核心标准，目的在于指导标准体系建设 根据现阶段研究情况首批推荐核心标准22项，其他候选核心标准70项。每个标准都从描述、需求、现状、差距和建议5个方面进行了论证,智能电网核心标准,综合与规划,变电,智能电网重要标准-1,配电,调度,智能电网重要标准-2,通信信息,智能电网重要标准-3,智能电网重要标准-4,依据标准与智能电网的关系和重要性分成：核心、重点、重要、一般、其他五级。将与智能电网建设关系密切、成熟度高、涉及面广、基础性强的技术标准选为核心标

30、准，目的在于指导标准体系建设 首批推荐了22个标准作为核心标准，54项候选核心标准 每个标准都从描述、需求、现状、差距和建议5个方面进行了论证,智能电网核心标准-1,智能电网核心标准-2,根据与智能电网建设相关的紧迫程度，提出需要优先制定的40项智能电网技术标准和94项其他需要制定技术标准。 每个急需制定的标准都从描述、摘要、建议理由、主要目标和参与单位5个方面提出了建议。,智能电网优选标准,智能电网优选标准,智能电网优选标准（续）,智能电网技术标准制定规划,在智能电网技术标准体系中，8个专业的26个技术领域内，提出了92项系列标准。,Series Standards of Smart Gri

31、d,Series Standards of Smart Grid,智能电网第一批九项试点工程已全面展开，第二批试点工程也将陆续启动。,保障试点工程的关键标准,按照“标准先行”的原则，在智能电网标准体系中选取了保障试点工程建设的41项关键标准/系列标准。其中，16项关键标准/系列标准已经制定完成，部分已作为企标或技术文件发布；其余正在加紧制定中，将在2010年前全部完成，为智能电网试点工程提供有力的技术支撑。,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,选择3个公司具备研究优势，国内外重点关注，代表智能电网核心成果的领域，开展研究，为技术标准的制定以及国际标准的培育工作打下良好的基础；导则的原则、内容、目标和计划 ： 大规模间歇式能源的联网计划和运行控制 电动汽车充放电和联网运行控制 储能装置联网运行控制,近期研究重点和国际化工作,完善标准体系，制定可行标准制定计划和技术路线图 推进标准国际化战略和重点方向研究 间歇性电源接入电网的技术标准研究,跟踪国际动态和发展，参与国际标准组织智能电网技术标准制定 总结试点/示范工程经验，分