智能电网中的三个互操作架构远景

IEEE P2030标准－带有电力系统和终端用户应用和负载的智能电网能源技术和信息技术互操作运营指南（Guide for Smart Grid Interoperability of Energy Technology and Information Technology Operation With the Electric Power System (EPS), and End-Use Applications and Loads）即将颁布，有意思的是，这个标准是围绕着三个远景（Perspective）而展开的，本文就对这三个远景做一个简单介绍，希望能对读者起到抛砖引玉的作用。
　　概述
　　据上海.羿歌所了解，这个标准从互操作架构的视点讨论了电力系统, 通信系统和信息系统的远景。提出远景架构的目的是增强智能电网各系统之间的互操作。三个系统完成同一个公共目标，每个系统又有各自的特点。
　　三个互操作架构远景（IAP）主要考虑电力系统、通信系统和信息系统接口的逻辑和功能，实现智能电网的互操作。三种远景的摘要如下：
　　·电力系统互操作架构远景（PS-IAP）。电力系统远景强调的是发电、输电和用电，包括电器、应用和运行的理念。这个远景定义了七个域：发电、输电、配电、服务供应商、市场、控制/运行和消费者。此概念在三个远景中是相同的。
　　·通信技术互操作架构远景（CT-IAP）。通信技术远景强调的是在智能电网中，系统、设备和应用之间的通信连通性。这个远景包括通信网络、介质、性能和协议。
　　·信息技术互操作架构远景（IT-IAP）。信息技术远景强调的是过程控制和数据管理。远景包括信息数据的存储、处理、管理和控制。
　　每个远景由域、实体和接口或数据流组成－所有内容都由智能电网互操作参考模型（SGIRM）定义。参考模型按照功能进行阐述，可以扩展，但不打算规定或限制。当智能电网技术和架构发展时，要求互操作是能够维护的。参考模型的灵活性保证了智能电网未来发展的先进性。
　　电力系统的互操作
　　电力系统的互操作体现为保证电力供给的复杂系统，目的是为消费者提供高可靠、高可用和高质量的电力，并使电力成为一种经济的能源。为了达到这个目标，电力系统的运行要确保每刻产生的功率（kW或MW）精确的等于消耗的功率。如果这个等式不平衡，电力系统会在瞬间发生问题。这些问题包括装置的损坏和消费者的停电。同时，产生的无功功率（kvar或Mvar）和消耗的无功功率，也要在每处电站取得平衡。将来的智能电网会对现存的电力系统进行方案优化，保持这些平衡。
　　电源的容量可以有很大变化，从几百瓦到几百兆瓦。有些电源通过系统调节，具有很好的可控性，而有些电源不具备这样的能力。这样的电源会有很大的波动，在最差的情况下，可以从满输出到无输出，反之亦然，就就是几秒钟的事情。
　　消费者的电负载也有各自的特性，可能在不同等级快速变化。输电系统是一个从发电到负载的网络，具有冗余输送大电力的能力。输电系统中的电流通常是双向的。因为输电系统在电能传输的重要性，输电系统通常设计为具有最小损耗和高度的自动化，保持系统的每个部分都不失效。
　　配电系统以高效、可靠和经济的方式为消费者提供电能。老式的配电系统，从变电站到消费者的电流通常是单向的。很多配电系统具有或将有双向电流，因为在本地配电系统设计拓扑或消费者自备电站的发电超过负载的情况，所以需要具备这样的能力。当部分配电系统发生问题时，可以通过人工干预重启系统。
　　电力系统本身具有通过电流提供每处电力系统状态信息的能力，因为它就来自那些装置。因此，遵照指南和策略可以简化控制系统，在设备之间使用最小的通信量，保证电力系统具有良好的设计和运行。比如，没有外部通信时，一个“波动”的发电机会带来：频率高时产生低输出，频率低时产生高输出。考虑使用这种天然的状态信息和更先进的控制设备避免电源产生波动。  
　　传统的方法可以保证电力系统能够很好的运行，方法如下：
　　·在发电有限不能提供足够电能时，安装新的可控发电装置。使电力系统具有足够可控的发电量，满足瞬时最遭的负载变化。
　　·装置等级足够大，可以应对最遭情况运行条件。
　　智能电网技术提供了使用新方法的机会，可优化电力系统的运行。这些方法可以与智能电网技术一起运行，包括：
　　·使用更多的可控发电、存储和负载，优化发电和负载的平衡。
改变当前条件优化装置容量。条件可以包括室温、电流和维护等。
　　·使用本地控制的发电、存储和负载，减小装置容量变化和电源质量问题。
　　IEEE P2030标准中SGIRM电力系统互操作架构远景
IEEE P2030标准中SGIRM 的PS-IA