高級計量架構(gòu)(AMI)國際標準動態(tài)

1、高級計量架構(gòu)（AMI）系統(tǒng)探討目錄 AMI目的意義介紹 智能網(wǎng)核心標準介紹 V2G介紹 美國H2G介紹 歐洲OPENMETER介紹 中國情況介紹AMI定義Advanced Metering Infrastructure (AMI)： AMI is defined as the communications hardware and software and associated system and data management software that creates a network between advanced meters and utility business syste

2、ms andwhich allows collection and distribution of information to customers and other parties such as competitive retail providers, in addition to providing it to the utility itself. Federal Energy Regulatory Commission,FERC-727 and FERC-728, OMB Control Nos. 1902-0214 & 1902-0213 Glossary, Surve

3、y on Demand Response, Time-Based Rate Programs/Tariffs and Advanced Metering Infrastructure ANSI C12.19-2008定義AMI是指在智能表計與公共企業(yè)系統(tǒng)間的通訊硬件和軟件及相關(guān)的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理軟件共同形成的一個網(wǎng)絡，并具備為公共事業(yè)單位、客戶、零售商等其他機構(gòu)收集傳遞數(shù)據(jù)信息的功能。【美國聯(lián)邦能源管理委員會，F(xiàn)ERC-727 and FERC-728, OMB Control Nos. 1902-0214 & 1902-0213 Glossary,基于需求應答、時間速率程序/費率及先進

4、計量架構(gòu)的調(diào)查?！渴且粋€用來測量、收集、儲存、分析和運用用戶用電信息的完整的網(wǎng)絡和系統(tǒng) AMI技術(shù)的四大組成部分(即智能電表、廣域通信網(wǎng)絡、量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡)AMI意義AMI增強了用戶參與電網(wǎng)的主動性和積極性；通過AMI技術(shù)實時監(jiān)視和控制用戶周邊的分布式發(fā)電和儲能裝置；通過AMI技術(shù)聯(lián)系用戶和電網(wǎng)，增加市場的活躍性，用戶主動參與電網(wǎng)，根據(jù)價格信息調(diào)整負荷或?qū)⒛茉摧斔徒o電網(wǎng)；AMI智能表計裝備電能質(zhì)量檢測模塊能快速測量、診斷、調(diào)整電能質(zhì)量；AMI能實現(xiàn)分布式的電網(wǎng)運行模型，從而減少外界對電網(wǎng)攻擊的影響；AMI通過快速而精確的輔助停電管理系統(tǒng)以及故障定位系統(tǒng)來實現(xiàn)電網(wǎng)自愈；AMI提供

5、了精細和及時的數(shù)據(jù)信息，有利于更好地改進資產(chǎn)管理和電網(wǎng)運行。AMI在智能網(wǎng)的地位6AMI系統(tǒng)的架構(gòu)Gas Meter能源公司AMI網(wǎng)絡Utility AMI Network可編程調(diào)溫器Programmable Communicating Thermostat暖通系統(tǒng)HVAC System負荷控制設備Load Control Device居家顯示器In-Home Display能源服務網(wǎng)關(guān)Energy Services GatewayZigBee智能能源系統(tǒng)Smart Energy水表Water Meter氣表Gas Meter照明控制Lighting Controls能源服務入口(電表或網(wǎng)關(guān))

6、Energy Services Portal (Electric Meter or Gateway)負荷系統(tǒng)Load SystemAMI結(jié)構(gòu)的發(fā)展H2G結(jié)構(gòu)的發(fā)展智能電網(wǎng)核心標準 虛擬五層 采集層（互操作層） 通信層 電力UIB信息總線 美國智能網(wǎng)標準過程智能電網(wǎng)虛擬層- Reliability of the system- Physical intrusions / attacks- Reliability of the comm. system- Physical intrusions / attacks / interferences- Cyber security- Access co

7、ntrol智能電網(wǎng)虛擬層- Reliability of the system- Physical intrusions / attacks- Reliability of the comm. system- Physical intrusions / attacks / interferences- Cyber security- Access controlSG3會議紀要虛擬層構(gòu)架采集層 IEC 61850 標準是由國際電工委員會(International Electro technical Commission)第 57 技術(shù)委員會于 2004 年頒布的、應用于變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)的國

8、際標準。作為基于網(wǎng)絡通訊平臺的變電站唯一的國際標準，IEC61850 標準吸收了 IEC60870 系列標準和 UCA 的經(jīng)驗，同時吸收了很多先進的技術(shù)，對保護和控制等自動化產(chǎn)品和變電站自動化系統(tǒng)（SAS）的設計產(chǎn)生深刻的影響。它將不僅應用在變電站內(nèi)，而且將運用于變電站與調(diào)度中心之間以及各級調(diào)度中心之間。當前, 國內(nèi)外電力設備生產(chǎn)商都在圍繞 IEC 61850 開展研究和應用工作，積極調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)方向，力圖和新的國際標準接軌，并提出 IEC 61850 的發(fā)展方向是實現(xiàn)“即插即用”，在工業(yè)控制通信上最終實現(xiàn)“一個世界、一種技術(shù)、一個標準”，以適應未來的發(fā)展方向。（快速集成，伸縮，工程周期 ，易

9、維護，易安裝） 2004 年公布的 IEC 61850 系列標準共 10 大類、14 個標準。標準具有一系列特點和優(yōu)點：分層的智能電子設備和變電站自動化系統(tǒng)；根據(jù)電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程的特點，制定了滿足實時信息和其他信息傳輸要求的服務模型；采用抽象通信服務接口、特定通信服務映射以適應網(wǎng)絡技術(shù)迅猛發(fā)展的要求；采用對象建模技術(shù)，面向設備建模和自我描述以適應應用功能的需要和發(fā)展，滿足應用開放互操作性要求；快速傳輸變化值；采用配置語言，配備配置工具， 在信息源定義數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性；定義和傳輸元數(shù)據(jù)、擴充數(shù)據(jù)和設備管理功能；傳輸采樣測量值等。并制定了變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)總體要求、系統(tǒng)和工程管理、一致性測試等標準

10、。在我國采用該標準系列將大大提高變電站自動化系統(tǒng)技術(shù)水平、提高變電站自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、節(jié)約開發(fā)驗收維護的人力物力、實現(xiàn)完全的互操作性定義了變電站的信息分層結(jié)構(gòu) 變電站通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)協(xié)議 IEC 61850 標準草案提出了變電站內(nèi)信息分層的概念，將電站的通信體系分為 3 個層次，即變電站層、間隔層和過程層，并且定義了層和層之間的通信接口。 采用了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)建模技術(shù) IEC 61850 標準采用面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，定義了基于客戶機/服務器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。每個 IED 包含一個或多個服務器，每個服務器本身又包含一個或多個邏輯設備。邏輯設備包含邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包含數(shù)據(jù)對象。數(shù)據(jù)對象則是由

11、數(shù)據(jù)屬性構(gòu)成的公用數(shù)據(jù)類的命名實例。從通信而言，IED 同時也扮演客戶的角色。任何一個客戶可通過抽象通信服務接口（ACSI）和服務器通信可訪問數(shù)據(jù)對象 數(shù)據(jù)自描述 該標準定義了采用設備名、邏輯節(jié)點名、實例編號和數(shù)據(jù)類名建立對象名的命名規(guī)則；采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎx了對象之間的通信服務，比如，獲取和設定對象值的通信服務，取得對象名列表的通信服務，獲得數(shù)據(jù)對象值列表的服務等。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)自描述在數(shù)據(jù)源就對數(shù)據(jù)本身進行自我描述，傳輸?shù)浇邮辗降臄?shù)據(jù)都帶有自我說明，不需要再對數(shù)據(jù)進行工程物理量對應、標度轉(zhuǎn)換等工作。由于數(shù)據(jù)本身帶有說明，所以傳輸時可以不受預先定義限制，簡化了對數(shù)據(jù)的管理和維護工作 .

12、網(wǎng)絡獨立性 IEC 61850 標準總結(jié)了變電站內(nèi)信息傳輸所必需的通信服務，設計了獨立于所采用網(wǎng)絡和應用層協(xié)議的抽象通信服務接口（ASCI）。在 IEC61850-7-2 中，建立了標準兼容服務器所必須提供的通信服務的模型，包括服務器模型、邏輯設備模型、邏輯節(jié)點模型、數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)集模型。客戶通過 ACSI，由專用通信服務映射（SCSM）映射到所采用的具體協(xié)議棧，例如制造報文規(guī)范（MMS）等。IEC 61850 標準使用 ACSI 和 SCSM 技術(shù)，解決了標準的穩(wěn)定性與未來網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展之間的矛盾，即當網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展時只要改動 SCSM，而不需要修改 ACSI。 IEC61850 標準僅僅是關(guān)于

13、數(shù)字化變電站的嗎？ 目前，IEC 61850 標準的制定及其內(nèi)容已超出變電站自動化系統(tǒng)的范圍，將會擴展到其他工業(yè)控制領(lǐng)域，成為基于通用網(wǎng)絡通信平臺的工業(yè)控制的國際標準。目前在電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域和工業(yè)自動控制領(lǐng)域，都在紛紛組織相關(guān)工作組，準備吸收 IEC61850 的技術(shù)來制定相應的標準，其中包括： 由 TC57 制定 IEC61850 的附件電力質(zhì)量標準 由 TC88 工作組制定 IEC6140025（風力發(fā)電站遠方控制和監(jiān)視）； 由 TC57 第 7 臨時工作組正在為無縫通性體系統(tǒng)一建模制定標準，協(xié)調(diào) IEC61850 和IEC61970； 由美國國家委員會提議由 TC57 為分布發(fā)電廠控制

14、和監(jiān)控系統(tǒng)制定標準 由瑞典國家委員會提議由 TC57 為水電廠控制和監(jiān)控系統(tǒng)制定標準； 由 EPRI，IEEE 正在制定煤氣/自來水等控制和監(jiān)視標準； 由 EPRI，IEEE 正在制定表計計量傳輸協(xié)議標準； 由 TC65（工業(yè)自動化）制定測量和控制的數(shù)據(jù)通訊標準。 由 SC17C 第 12 工作組為斷路器產(chǎn)品制定的 IEC62271-003 和 IEC62010 標準 23智能電網(wǎng)的通信層智能網(wǎng)JAT UIB 架構(gòu)JITE電力集成服務IEC 61968/61970 家族簡介IEC61968CIM資產(chǎn)資產(chǎn)管理管理 工作工作管理管理 建設建設管理管理配網(wǎng)配網(wǎng)管理管理地理信地理信息系統(tǒng)息系統(tǒng)(GIS

15、)停運停運管理管理IEC61970EMS-API3xx公用信息模型公用信息模型（CIM）（語義）（語義） 4xx接口規(guī)范（接口規(guī)范（CIS）級別級別1（語法（語法1） 導論導論一般要求一般要求術(shù)語表術(shù)語表301基本部分基本部分302財務、預定財務、預定 能量計劃能量計劃303SCADA部分部分 IEC61970是一個國際標準，由IEC技術(shù)委員會第57分會（電力系統(tǒng)控制與相關(guān)通信）的第13工作組編寫，標準中包括了CIM這樣一個抽象模型，它表示了EMS信息模型中典型包含的電力企業(yè)的所有主要對象。這個模型包含這些對象的公共類和屬性，以及它們之間關(guān)系。 IEC61968在61970的基礎(chǔ)上對CIM的定

16、義領(lǐng)域進行了相應的擴展使之適應于更多的電網(wǎng)信息系統(tǒng)。基于TBI的企業(yè)信息版圖基于TBI平臺的企業(yè)信息版圖完整而規(guī)范的企業(yè)模型庫標準化的企業(yè)服務平臺 強大的XML的通用協(xié)議 迎刃而解的信息孤島問題從交互到整合的無縫升級 國際化的信息技術(shù)標竿 TBI采用基于采用基于IEC61970/IEC61968系列系列標準的標準的CIM模型來建立適用于中國電模型來建立適用于中國電力企業(yè)的信息化數(shù)據(jù)模型庫，企業(yè)的力企業(yè)的信息化數(shù)據(jù)模型庫，企業(yè)的關(guān)鍵信息在模型庫中可以找到一整套關(guān)鍵信息在模型庫中可以找到一整套的標準模型定義，加上的標準模型定義，加上TBI自身的數(shù)自身的數(shù)據(jù)抽取映射功能，可以使每個模型準據(jù)抽取映射功

17、能，可以使每個模型準確的對應到每個應用系統(tǒng)的具體數(shù)據(jù)確的對應到每個應用系統(tǒng)的具體數(shù)據(jù)。不僅為系統(tǒng)間交互提供了數(shù)據(jù)標準。不僅為系統(tǒng)間交互提供了數(shù)據(jù)標準和規(guī)范，也為企業(yè)的信息規(guī)范積累了和規(guī)范，也為企業(yè)的信息規(guī)范積累了良好的基礎(chǔ)。良好的基礎(chǔ)。TBI不僅在信息層面做到了規(guī)范集中不僅在信息層面做到了規(guī)范集中，在應用服務級也提供了豐富的功能，在應用服務級也提供了豐富的功能幫助企業(yè)管理日益增多的信息系統(tǒng)應幫助企業(yè)管理日益增多的信息系統(tǒng)應用服務接口。用服務接口。TBI采用國際的采用國際的UDDI標標準，并在其基礎(chǔ)上進行了企業(yè)級的擴準，并在其基礎(chǔ)上進行了企業(yè)級的擴展支持，展支持，TBI有自帶的接口適配功能有自帶

18、的接口適配功能（Service Adapter）能幫助現(xiàn)有各個）能幫助現(xiàn)有各個信息系統(tǒng)將原有的傳統(tǒng)應用服務接口信息系統(tǒng)將原有的傳統(tǒng)應用服務接口轉(zhuǎn)換封裝為標準的以轉(zhuǎn)換封裝為標準的以CIM模型為參數(shù)模型為參數(shù)的的Web-Service接口，并支持以接口，并支持以UDDI標準進行發(fā)布查詢等管理。標準進行發(fā)布查詢等管理。強大的強大的XML交互語言，支持對交互信交互語言，支持對交互信息的復雜校驗和函數(shù)變換，使息的復雜校驗和函數(shù)變換，使TBI平平臺上的交互超越了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，臺上的交互超越了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，真正實現(xiàn)了業(yè)務信息的傳遞和操控，真正實現(xiàn)了業(yè)務信息的傳遞和操控，XML的交互也為隨之而來的的交互也

19、為隨之而來的B2B商業(yè)商業(yè)應用提供了從應用提供了從XML到到ebXML的平滑過的平滑過渡。使渡。使TBI不僅僅能夠為現(xiàn)有各應用不僅僅能夠為現(xiàn)有各應用系統(tǒng)服務，也為將來的高端商務交互系統(tǒng)服務，也為將來的高端商務交互做好了充分的準備。做好了充分的準備。通過通過TBI的信息集成和應用集成手段的信息集成和應用集成手段，系統(tǒng)間交互已經(jīng)由傳統(tǒng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)間交互已經(jīng)由傳統(tǒng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為已轉(zhuǎn)化為已TBI為中心的星型分布接口為中心的星型分布接口，所有的信息系統(tǒng)無需和其他眾多系，所有的信息系統(tǒng)無需和其他眾多系統(tǒng)進行交互，只需將自己能夠提供的統(tǒng)進行交互，只需將自己能夠提供的數(shù)據(jù)和應用發(fā)布在數(shù)據(jù)和應用發(fā)布在TB

20、I平臺上，需要平臺上，需要獲取其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)和應用接口時可以獲取其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)和應用接口時可以通過通過TBI進行查詢，各取所需，實現(xiàn)進行查詢，各取所需，實現(xiàn)完整統(tǒng)一和諧的信息版圖，信息孤島完整統(tǒng)一和諧的信息版圖，信息孤島迎刃而解。迎刃而解。TBI的理念，已經(jīng)超出了簡單的系統(tǒng)的理念，已經(jīng)超出了簡單的系統(tǒng)交互的范疇，它采取的解決方案不僅交互的范疇，它采取的解決方案不僅僅能夠解決孤島間信息共享的問題，僅能夠解決孤島間信息共享的問題，而是對所有的關(guān)鍵信息關(guān)鍵應用進行而是對所有的關(guān)鍵信息關(guān)鍵應用進行集中整合規(guī)范，用同一個平臺、同一集中整合規(guī)范，用同一個平臺、同一個技術(shù)標準、同一個業(yè)務規(guī)范實現(xiàn)了個技術(shù)標準、同

21、一個業(yè)務規(guī)范實現(xiàn)了企業(yè)的企業(yè)的EII(企業(yè)信息整合企業(yè)信息整合)和和EAI(企業(yè)企業(yè)應用整合應用整合)，在，在TBI的基礎(chǔ)上，我們可的基礎(chǔ)上，我們可以很輕松的實現(xiàn)信息門戶，決策支持以很輕松的實現(xiàn)信息門戶，決策支持，跨系統(tǒng)業(yè)務重組等一系列的基于整，跨系統(tǒng)業(yè)務重組等一系列的基于整合的新型應用，使企業(yè)的信息化在不合的新型應用，使企業(yè)的信息化在不破壞原有業(yè)務系統(tǒng)運作的同時達到從破壞原有業(yè)務系統(tǒng)運作的同時達到從單一系統(tǒng)到綜合信息系統(tǒng)的飛躍。單一系統(tǒng)到綜合信息系統(tǒng)的飛躍。TBI從設計到開發(fā)一直秉持先進，標從設計到開發(fā)一直秉持先進，標準，規(guī)范的原則，從整體的準，規(guī)范的原則，從整體的SOA平臺平臺架構(gòu)到完全基

22、于架構(gòu)到完全基于XML的信息交互機制的信息交互機制，以及符合，以及符合UDDI標準的企業(yè)級應用標準的企業(yè)級應用接口平臺，都是采用了國際上公認的接口平臺，都是采用了國際上公認的或事實上的最先進的技術(shù)標準，對于或事實上的最先進的技術(shù)標準，對于電網(wǎng)企業(yè)的整體信息化建設有很大的電網(wǎng)企業(yè)的整體信息化建設有很大的技術(shù)借鑒和參考價值。技術(shù)借鑒和參考價值。具有可互操作性的統(tǒng)一標準問題 2003年初到2004年中期，美國歷時18個月先期完成的一體化的能源及通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)IECSA (integrated energy and communication system architecture)，和隨后延伸的智

23、力電網(wǎng)(intelligent grid)體系結(jié)構(gòu)，是智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。具有可互操作性的統(tǒng)一標準問題 過去，電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設施和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設施都是按照各自的模式運行和管理，而IECSA項目是要將電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設施和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設施(通信，網(wǎng)絡和智能設備) 集為一體化的基礎(chǔ)設施，以完成未來復雜交互式電力系統(tǒng)越來越復雜的安全性、魯棒性、經(jīng)濟性和擴展性等各種功能需求。具有可互操作性的統(tǒng)一標準問題 進行電力系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)和統(tǒng)一各種(電網(wǎng)的和信息通信的)接口標準是解決上述問題的有效方法。只有使智能電網(wǎng)所有各種各樣的元部件在同一標準下實現(xiàn)一體化，才能實現(xiàn)電網(wǎng)的自愈能力。而標準的統(tǒng)一是十分困難和復雜

24、的。正如由DOE資助組成的，有智慧電網(wǎng)聯(lián)盟、太平洋西北國家實驗室等單位參加的“智能電網(wǎng)通信”(Smart grid newsletter)工作組所說：“除非美國3300個電力公司中的大部分都釆用相互可操作性的統(tǒng)一標準，否則智能電網(wǎng)是不會取得進展的。 IECSA體系的組成第1卷：用戶規(guī)范和建議(Volume I：User Guidelines and Recommendations)；第2卷：功能要求(Volume II: Functional Requirements)；第3卷：模型(Volume III: Models)；第4卷：技術(shù)分析(Volume IV: Technical Analy

25、sis)。 報告中同時還提供了對應的統(tǒng)一建模語言UML (Unified Modeling Language)形式的電子文檔。UML主要用來規(guī)范、表示和構(gòu)造系統(tǒng)的模型。它是一種被廣泛采納的可視化建模語言,它將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共同特征用相關(guān)語義、符號、圖形加以描述，適合使用各種開發(fā)方法的用戶，也適合于并行和分布式系統(tǒng)的開發(fā)。UML完全獨立于開發(fā)過程。 IECSA體系結(jié)構(gòu)n 現(xiàn)代能源工業(yè)的信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被遺留系統(tǒng)、專有的協(xié)議、陷入困境的應用和專門的接口所困擾。這種混亂嚴重妨礙著計算機系統(tǒng)、軟件應用和新設備的擴展和升級。n 現(xiàn)有電力工業(yè)的信息基礎(chǔ)設施的各種接口標準同樣十分混雜，導致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，而釆用I

26、ECSA體系結(jié)構(gòu)后，實行了統(tǒng)一的接口，系統(tǒng)的建設猶如搭積木一樣，方便、快捷、節(jié)約、高效、安全。 IECSA體系結(jié)構(gòu)IECSA體系結(jié)構(gòu)的好處因為體系結(jié)構(gòu)是站在全局的高度提出的，它可以有效地指導整個系統(tǒng)基礎(chǔ)設施的建設，避免系統(tǒng)的重復建設； 可避免在以后的建設中采用不必要的私有系統(tǒng)和非標準的協(xié)議 從全局的高層角度去看整個系統(tǒng)，可以引入一些新的協(xié)作程序，打破原有系統(tǒng)之間的界限，從而實現(xiàn)高度的信息共享和互操作性；體系結(jié)構(gòu)的設計能夠驅(qū)動系統(tǒng)按照統(tǒng)一的方式開發(fā)，從而能實現(xiàn)一些目前還處于設想中的系統(tǒng)管理功能； 企業(yè)級的體系結(jié)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)不同的標準，它對于將來的標準開發(fā)和集成非常關(guān)鍵； 體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)同時考慮了企

27、業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境，因此，能夠系統(tǒng)地對可能出現(xiàn)的新需求做出適當?shù)念A期，并制定出應對需求變化的合理的應對措施。 過去，電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設施和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設施都是按照各自的模式運行和管理，而IECSA項目是要將電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設施和信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設施(通信，網(wǎng)絡和智能設備) 集為一體化的基礎(chǔ)設施，以完成未來復雜交互式電力系統(tǒng)越來越復雜的安全性、魯棒性、經(jīng)濟性和擴展性等各種功能需求。IECSA描述的未來電力系統(tǒng)由大量自動輸電和配電系統(tǒng)組成的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)運行在一個高效、可靠及相互協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)模式下；電力系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀況時，系統(tǒng)具有自愈功能，并對能源市場和電力公司的業(yè)務需求給予快速響應；系統(tǒng)能適應電力市場數(shù)百

28、萬用戶進行數(shù)量龐大及頻繁交易的需求，為迅速增長的數(shù)字經(jīng)濟提供可靠和經(jīng)濟的電力； 系統(tǒng)具備一個自適應的智能信息通信系統(tǒng) ICS，以保證信息交換的及時和安全；系統(tǒng)具備一個高度智能化的監(jiān)控系統(tǒng)MCS，以滿足系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行和系統(tǒng)緊急狀態(tài)下的自愈功能的需要，增強系統(tǒng)的魯棒性。 IECSA三項基本功能 IECSA項目將為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和分布式計算基礎(chǔ)設施開發(fā)一個開放的、基于標準的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，這個體系結(jié)構(gòu)具備以下三項基本功能：功能1：使智能電網(wǎng)所有各種各樣的元部件在同一標準下實現(xiàn)一體化，以支持電網(wǎng)的自愈能力和用戶通信接口的集成化；功能2：該體系結(jié)構(gòu)是基于已有的工業(yè)基礎(chǔ)設施之上，采用最先進的、有效的通

29、信和分布式計算技術(shù)，為系統(tǒng)的開發(fā)提供具有互操作性和互通性的基礎(chǔ)平臺；功能3：該體系結(jié)構(gòu)將提供一些新的服務，例如提供即時電價、能量消耗監(jiān)控管理等。IECSA三項基本功能 IECSA項目將為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信和分布式計算基礎(chǔ)設施開發(fā)一個開放的、基于標準的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，這個體系結(jié)構(gòu)具備以下三項基本功能：功能1：使智能電網(wǎng)所有各種各樣的元部件在同一標準下實現(xiàn)一體化，以支持電網(wǎng)的自愈能力和用戶通信接口的集成化；功能2：該體系結(jié)構(gòu)是基于已有的工業(yè)基礎(chǔ)設施之上，采用最先進的、有效的通信和分布式計算技術(shù)，為系統(tǒng)的開發(fā)提供具有互操作性和互通性的基礎(chǔ)平臺；功能3：該體系結(jié)構(gòu)將提供一些新的服務，例如提供即時電價、能量

30、消耗監(jiān)控管理等。IECAS體系構(gòu)架建立IECSA體系結(jié)構(gòu)的原則是：在用例(use cases)中，應用科學數(shù)據(jù)建模，以聚集和分析用戶的需求；應用分層技術(shù)分離抽象的層次及其功能；在通信網(wǎng)絡和計算機系統(tǒng)中，使用分層技術(shù)，使每一層提供一種特殊的功能，并制定相應的標準，使層與層之間的接口規(guī)范化，這樣不同的廠家可以按照自己的方法去實現(xiàn)每層的功能，只要使各層之間的接口符合標準，那么不同的系統(tǒng)就可以兼容。 IECAS體系構(gòu)架n創(chuàng)建通用信息模型CIM (Common information models)并定義公共服務及通用接口(Common Services/Generic Interfaces)，建立技術(shù)

31、上獨立的體系結(jié)構(gòu)形式；n應用自我描述(self-description)和元數(shù)據(jù)(Meta Data)減少建立結(jié)構(gòu)的精力和錯誤，并且實現(xiàn)技術(shù)語言之間的自動翻譯；n定義一組有需求的公用的、有實效的特殊環(huán)境；在每一個所定義的環(huán)境中，對于各種技術(shù)建議要有一個能識別這些技術(shù)是否缺失或重疊的工具。IECAS體系構(gòu)架IECSA技術(shù)上獨立的參考體系結(jié)構(gòu)：IECSA的骨干是由基于IEC 61850, IEC 61968和IEC 61970標準的公用信息模型和公共服務及通用接口組成，這種結(jié)構(gòu)有利于網(wǎng)絡的生長和演化。 IECSA核心概念在網(wǎng)絡內(nèi)的全部設備最終都能彼此通信。通用信息模型和服務容易實現(xiàn)在穿越所有權(quán)和功

32、能的邊界時經(jīng)濟地傳送信息，而不會造成保真度的損傷。建立在自我描述(self-description) 基礎(chǔ)上的信息模型和翻譯允許網(wǎng)絡迅速適應新技術(shù)、新應用和新設備。 IECSA體系框架主要內(nèi)容業(yè)務需求：主要歸納了電力系統(tǒng)的一些核心業(yè)務需求，并給出了這些需求的詳細描述;同時，通過對需求進行分析，抽象出20種電力系統(tǒng)中常見的通信環(huán)境。(1) 變電站內(nèi)確定性快速響應環(huán)境：例如繼電保護、通過電流和電壓互感器對電力系統(tǒng)參數(shù)的直接監(jiān)視等；(2) 變電站間和遠距離變電站的確定性和快速響應環(huán)境；例如，遠距離變電站的繼電保護和有限狀態(tài)機FSM (Finite State Machine) 的響應等。FSM是基于

33、可編程邏輯器件,特別是利用硬件描述語言HDL (Hardware Description Language，類似于高級程序設計語言)實現(xiàn)帶有狀態(tài)控制 的復雜算法的必需手段。IECSA抽象的6個業(yè)務領(lǐng)域IECSA將電力系統(tǒng)業(yè)務抽象為6個業(yè)務領(lǐng)域：nIECSA將對電力行業(yè)必須支持的業(yè)務功能的收集和整理作為整個體系結(jié)構(gòu)工作的開始。通過與電力行業(yè)業(yè)務專家的廣泛溝通，項目組得到了超過400個用例和這些核心業(yè)務功能的詳細描述。通過對這些用例的分析，項目組將電力系統(tǒng)抽象為6個業(yè)務領(lǐng)域。6大業(yè)務領(lǐng)域(1)市場運作，(2) 輸電運營，(3) 配電運營，包括： a 數(shù)據(jù)釆集和控制(DAC) ； b 配電運行模型和

34、分析(DOMA) ； c 故障定位，隔離和服務恢復(FLIR) ； d 配電系統(tǒng)偶然性事故分析(CA) ； e 多重饋電線結(jié)構(gòu)重組(MFR) ； f 繼電保護再協(xié)調(diào) (RPR) ； g 電壓和無功控制(VVC) ； h 矯正措施計劃(RAS)的預裝備； i 緊急行動的協(xié)調(diào)； j 恢復行動的協(xié)調(diào)； k 智能告警處理。6大業(yè)務領(lǐng)域(4) 高壓發(fā)電，包括： a 自動發(fā)電控制； b 發(fā)電設施維護調(diào)度； c 與風電的協(xié)調(diào)等；(5) 分布式能源，包括： a 分布式能源對市場運作的參與； b 分布式能源的監(jiān)測與控制； c 小電網(wǎng)的管理及分布式能源的維護管理等。 6大業(yè)務領(lǐng)域(6) 客戶服務，包括： a 自動

35、抄表； b 實時定價； c 儀表管理； d 電能質(zhì)量監(jiān)測； e 損耗管理； f 用戶入口網(wǎng)關(guān)等。 EPRI IECSA給我們的啟示 基礎(chǔ)科研工作的開展。 智能電網(wǎng)體系框架（框架指導工程）。 智能電網(wǎng)標準化工作（即插即用、靈活接入）。 智能電網(wǎng)信息模型與信息交換模型（智能電網(wǎng)業(yè)務關(guān)鍵）。 IECSA給我們提供了智能電網(wǎng)體系、信息及信息交換的工作思路。V2G電動汽車 內(nèi)容 IEC，ISO標準 美國標準 日本標準51SAE J2293 Energy Transfer System for Electric VehiclesIEEE 1547 Interconnection Standards 電動汽

36、車標準路線圖SAE J2293, IEEE P2030, & IEEE 1547 Series of Standards Collaborative Activities and PlanningIEEE P2030 Smart Grid Interoperability StandardsV2G Vehicle to Grid (Concept) Business Cases Hardware Requirements Communications/ Metering/Billing Interconnection Requirements/ Standards Utility Co

37、ntractsWhat needs to be done in this area:歐洲標準美國AMI規(guī)劃路線電動汽車標準化介紹 國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)。ISO主要是從電動車輛的整體上來考慮，包括性能要求、測量方法、車上的非牽引裝備等；IEC則主要考慮電動車輛的電器零部件，包括電力牽引繫統(tǒng)、控制和充電裝置等ISO與IEC比較ISOISOIECIEC1 術(shù)語1 術(shù)語2 車輛運行和能耗性能2 傳動繫統(tǒng)性能測量和試驗方法3 環(huán)境條件3 蓄電池性能測量和試驗方法4 除了車輛與電源聯(lián)接以外的安全性4 充電器性能測量和試驗方法5 駕駛員與車的相互作用5 其他部件性能測量和試驗方

38、法6 電磁兼容性6 充電基礎(chǔ)設施性能測量和試驗方法7 車載部件的安裝7 與電源連接時的電磁兼容性8 部件、驅(qū)動繫統(tǒng)、蓄電池性能要求8 車與充電電源的通訊9 車載信息交換繫統(tǒng)10 車載蓄電池產(chǎn)生的危險氣體在相關(guān)的項目上則協(xié)調(diào)，合作 ISO的技術(shù)委員會(TC 22)負責道路車輛標準，其分技術(shù)委員會(SC 21)則專門負責電動道路車輛的標準。該委員會的專家都是各國標準化組織指定的。自1993年以後，SC 21的活動較為頻繁。目前它有兩個工作組正在開展電動汽車標準的制定工作。其主要工作方向：- WG 1：電動汽車運行條件，行駛安全和能源裝置的安裝；- WG 2：電動汽車的術(shù)語定義，動力性能和能量消耗量

39、測量方法。 IEC的技術(shù)委員會(TC 69)專門負責電動道路車輛和電動工業(yè)用載貨汽車的標準。80年代發(fā)布了有關(guān)充電器、電纜和驅(qū)動繫統(tǒng)的標準和技術(shù)報告。最近，由於環(huán)境問題突出，需要促進零排放汽車的發(fā)展，該委員會在各個層次上積極參與了汽車工業(yè)的工作。目前有3個工作組開展電動汽車的標準制定工作，各組的主要方向：- WG 2：電動機和控制器；- WG 3：蓄電池；- WG 4：充電器等基礎(chǔ)設施。CEN的技術(shù)委員會(TC 301)負責電動車輛的標準化。目前有3個工作組開展工作，各自的主要方向：- WG 1：性能測量；- WG 4：車輛與充電站之間的聯(lián)絡和協(xié)調(diào)；- WG 5：車輛安全(制動繫統(tǒng)除外)。CE

40、NELEC的技術(shù)委員會(TC 69X)負責電動汽車的標準化，有3個工作組開展工作，各自的主要方向：- WG 1：充電繫統(tǒng)的設計和運行；- WG 2：充電繫統(tǒng)對環(huán)境的影響；- WG 3：充電繫統(tǒng)的安全。CENELEC與CEN之間的關(guān)繫和工作，像IEC與ISO之間一樣。SAE設立了電動車輛標準論壇委員會，它由論壇委員會、四個標準委員會和四個工作組組成。即：- 電動車輛安全委員會；- 電動車輛蓄電池繫統(tǒng)標準委員會，其下設四個工作組：1)氫氣排放組；2)蓄電池包設計和性能組；3)蓄電池安裝和性能評價組；4)先進蓄電池設計和性能組；- 電動車輛充電繫統(tǒng)委員會；- 電動車輛充電控制委員會。JEVA成立於7

41、0年代，下設標準化委員會，專門負責電動汽車標準的組織制定工作。該委員會是由汽車、蓄電池、電動機及控制器的制造廠和其他相關(guān)組織(如供電公司、零部件制造廠等)組成。分三個分委員會，即：- 整車分委會；- 基礎(chǔ)設施分委會；- 蓄電池分委會。1)ISOISO有關(guān)電動車輛的標準還沒有正式出版，隻有下列幾項國際標準草案報批稿(DIS)，有的隻是標準草案的征求意見稿(WD)，目前還在研究：- ISO/DIS 8714-1 電動道路車輛基準能量消耗量和續(xù)駛裡程 第一部分 小客車試驗方法- ISO/WD 8714-1 電動道路車輛基準能量消耗量和續(xù)駛裡程 第一部分 最大總質(zhì)量大於3 500kg的商用車試驗方法-

42、 ISO/DIS 8715 電動道路車輛行駛特性(動力性)試驗方法- ISO/DIS 6469.1 電動道路車輛 安全要求 第一部分 車載能源裝置- ISO/DIS 6469.2 電動道路車輛 安全要求 第二部分 功能安全和防止失效- ISO/DIS 6469.3 電動道路車輛 安全要求 第三部分 使用者防觸電保護2)IECIEC已正式發(fā)布的有關(guān)電動車輛的標準如下：- IEC 60718：1997 電動道路車輛的供電設備；- IEC 783：1984 電動道路車輛的電纜和聯(lián)接器；- IEC 784：1984 電動道路車輛用儀表；- IEC 785：1984 電動道路車輛的牽引電動機和輔助電動機

43、；- IEC 786：1984 電動道路車輛的控制器；上述IEC 60718標準代替了IEC 718：1992電動道路車輛的供電設備的相關(guān)部分。IEC 718：1992代替了IEC 718：1982電動道路車輛的充電器。IEC 785/6：1984正在修訂，已有草案IEC 69/75/CD(69/1387/Ed.1)電動道路車輛用電功率設備。IEC的技術(shù)委員會主要任務是制定國際標準，但也可以發(fā)布三種類型的技術(shù)報告。第一和第二類的技術(shù)報告發(fā)布後，三年內(nèi)經(jīng)審查纔能決定是否可轉(zhuǎn)化為正式國際標準，而第三類則不一定要審查，直到認為所提供的數(shù)據(jù)不再有效。以下就是IEC的繫列報告之一：IEC 1382-1：

44、1996電動道路車輛驅(qū)動用鎳鎘可充電電池和蓄電池 第一部分 動態(tài)放電性能試驗和動態(tài)耐久性試驗；IEC發(fā)布的標準草案還有：- IEC 61851-1：1997 電動道路車輛傳導型充電繫統(tǒng) 第1部分 一般要求；- IEC 61851-2：1997 電動道路車輛傳導型充電繫統(tǒng) 第2部分2-1 電動汽車與交直流電源聯(lián)接的要求2-2 電動汽車用交流(AC)充電站2-3 電動汽車用直流(DC)充電站；- IEC 61851-3：1997 電動道路車輛傳導型充電繫統(tǒng) 第3部分 電動汽車與充電站之間的通訊協(xié)議；另外，IEC已經(jīng)提出的標準制定新項目如下：- IEC/NP 電動汽車與車外充電器的聯(lián)接；- IEC/

45、NP 混合動力汽車；- IEC/NP 電動車輛驅(qū)動設備用密封式鎳氫電池。3)CENCEN已經(jīng)制定和發(fā)布了以下幾項標準：- EN 1821-1 電動汽車動力性能試驗方法；- EN 1986-1 電動汽車續(xù)駛裡程和能量消耗量測量方法；- EN 1987-1 電動汽車車載能源裝置的安全要求；- EN 1987-2 電動汽車功能安全和防止失效的要求；- EN 1987-3 電動汽車使用者防觸電保護。這些標準與ISO標準(草案)都是協(xié)調(diào)一致的，已考慮作為電動汽車型式認證的基礎(chǔ)。4)CENELECCENELEC的TC 69X正在起草制定一套有關(guān)充電設備的技術(shù)文件。這些文件與IEC/TC 69/WG 4所制

46、定的標準和文件內(nèi)容很接近，這是考慮到制定標準的效率和各技術(shù)委員會的標準之間協(xié)調(diào)，避免在同一主題上的混亂。5)ECEECE已正式發(fā)布了專門針對電動車輛的法規(guī)，即：ECE R 100關(guān)於在結(jié)構(gòu)和基本安全方面電動車輛型式認證的統(tǒng)一規(guī)定。其他法規(guī)，如制動(ECE R13)、噪聲(R51)、最高車速(R68)、淨功率(R85)、轉(zhuǎn)向機構(gòu)踫撞保護(R12)、燃油消耗量測量(R84)等，ECE/WP 29的專家組已作了相應的修訂，考慮到對電動車輛的要求和試驗條件的規(guī)定，ECE的協(xié)議國可以自願采用ECE的法規(guī)。歐洲聯(lián)盟(EU)15個成員國已作為ECE的一個成員，其汽車型式認證的指令也采用ECE的法規(guī)，考慮到了

47、對電動車輛的規(guī)定。6)SAESAE已制定並發(fā)布了一批有關(guān)電動車輛的推薦性標準：J 0551 電動車輛磁電場強(帶寬9kHz30MHz)的特性和測量方法；J 1634 電動汽車能量消耗和續(xù)駛裡程試驗方法；J 1654 高壓初級電纜；J 1666 電動汽車加速、爬坡能力和減速試驗方法；J 1673 電動汽車高壓電纜總成設計；J 1715 電動車輛術(shù)語；J 1718 電動小客車和輕型載貨汽車蓄電池充電時氫氣排放物的測量方法；J 1766 電動和混合動力汽車蓄電池繫統(tǒng)踫撞完整性試驗的方法；J 1772 SAE電動車輛傳導型充電聯(lián)接器；J 1773 電動車輛感應型充電聯(lián)接的推薦性規(guī)程；J 1797 電動

48、車輛蓄電池組組裝的推薦性規(guī)程；J 1798 電動車輛蓄電池組性能評價的推薦性規(guī)程；J 2288 電動車輛蓄電池組循環(huán)壽命的測試；J 2293 電動車輛能量轉(zhuǎn)換繫統(tǒng) 第1部分 功能要求和繫統(tǒng)構(gòu)造；J 2293 電動車輛能量轉(zhuǎn)換繫統(tǒng) 第2部分 通訊信號和功能要求；J 2380 電動車輛蓄電池的振動試驗；另外，還有以下推薦性標準和技術(shù)報告尚在制定中或正在征求意見或表決(有的可能已完成，正式發(fā)布)：J 1711 混合動力汽車排放和能量消耗量試驗方法；J 2289 電動車輛蓄電池繫統(tǒng)功能要求；J 2294 高電壓線路輔助熔斷器的性能和試驗方法；J 2344 電動車輛安全導則；J 2390 高電壓線路主熔

49、斷器的性能和試驗方法。SAE的電動車輛標準論壇的各分委會，也經(jīng)常參與ISO/TC 22/SC 21、IEC/TC 69及JEVA等標準化組織的標準制定活動，進行協(xié)調(diào)。電動汽車分類 電動汽車在廣義上可分為3 類,即純電動汽車(BEV) 、混合動力電動汽車(HEV) 和燃料電池電動汽車(FCEV) . 目前,這3 種電動汽車都處于不同的發(fā)展階段,面臨著不同的困難和挑戰(zhàn). BEV 只適用于低速短距離的運輸,而HEV 的性能既能夠滿足用戶的需求,又實現(xiàn)了低油耗、低排放. 在目前的技術(shù)水平和應用條件下, HEV 是比較理想的交通工具,但它必須具備2 個動力源, 因此價格較高.FCEV 具有很大的潛力,可

50、望在1015 年以后實現(xiàn)實用化美國AMI和H2G 模型 Smart energy 1.0 Smart eneygy2.0 遠景規(guī)劃美國AMI應用層的模型建立Smart Energy 1.0Smart Energy 2.0/UCAIug Organization Chart各通信技術(shù)聯(lián)盟 ZIGBEE WIFI homePLUG M_bus 無線M_bus OPERA Smarthomegrid 閃聯(lián)等等November 2009Robert F. Heile, ZigBee AllianceSlide 78Centerpoint Energy Visio

51、nNovember 2009Robert F. Heile, ZigBee AllianceSlide 79Secure InterfaceSecure Interface79ZigBee - Looking ForwardNewProfileZigBee RF4CEZigBee / PROTodayTomorrow ZigBee / PROProxy InterfaceProxy InterfaceZigBee IP Stack802.15.4 / PLC / OtherPLCZigBee/PROEnhancements+ZigBee Green PowerNot FinalNot Fina

52、lUtility Network ZigBee / PRONovember 2009Robert F. Heile, ZigBee AllianceSlide 80The United States Congress suggested it in relation to Stimulus Funding access and US utilities are now requiring it as part of their future networks. Offers alternatives not new capabilitiesWhat will be in it? MAC 15.

53、4 2006 with MAC security 6lowPAN packet format and fragmentation ROLL routing Plus other features essential to effective sensor networksWhy a ZigBee IP stack?80November 2009Robert F. Heile, ZigBee AllianceSlide 8181Smart Energy 2.0 and ZigBee IP BackgroundUS National Institute of Standards and Techn

54、ology (NIST) Direction on standards selectionUCA International OpenSG OpenHAN System Requirements Specification (SRS) Market Requirements Document (MRD) and Use Cases for Smart Energy 2.0ZigBee Developing IETF based IP stack for IEEE 802.15.4 based platforms based on OpenHAN SRS and Smart Energy 2.0

55、 MRDHomePlug Developing IEEE P1901 compliant powerline carrier solutions: HomePlug AV and HomePlug SERecognized Standards Development Organizations (SDOs) IETF, IEC, IEEE, W3CNovember 2009Robert F. Heile, ZigBee AllianceSlide 82 Meets Smart Energy 2.0 MRD: “Shall source existing standards from internationally recognized standards bodies with preferential treatment given to the following standards bodies: IEEE, IETF, IEC, ISO, and the W3C Where standards do not exist, new standards shall be proposed and developed within these organizations “ “Clea