摘要：随着智能配电网的新技术和设备供应商数量的不断增加，整合各设备供应商资源的需求也越来越迫切。
为了提供一个相对稳定的框架，满足工业界和用户在效率、产品设计和通用性上的共同需求，并消除技术障碍，促进公平竞争与经济增长的机会，根据智能配电网当前的应用情况和未来的发展情况，有必要讨论数据模型、通信协议和电网接入的标准化问题。
分布式电源不断发展，其中有一部分是可再生能源，它们接入中压电网后引入了动态分布网络的概念，这就需要更多的数字化技术来支持数据交换和网络自动化。
为了更有效地应用这些新技术，需要解决以下关键问题：分布式电源接入网络，微型电源与配电网络接口的标准化，协调购售电以及辅助服务的规程，正常和非正常状态下的数据监控等。欧盟的标准化工作在一些层面上zui大限度地实现了微电网的利益，同时避免了对电力系统稳定性和安全性的影响。
CIRED2013智能电网工作组的研究报告认为，智能电网方面的标准化问题主要涉及接口规范，这些规范将使得系统、设备和装置的互操作性成为可能。其中包括：①数据模型标准：电力系统数据交换的标准化过程和语义;②通信协议：用于ICT系统和设备之间的句法和语义理解的通信标准，以实现具有互操作性的ICT架构;
③并网标准：系统一次/二次设备接入和使用的并网要求。
标准化组织和性活动
在电工技术领域中，除了标准化组织(ISO)和电信联盟(ITU)之外，电工委员会(IEC)是世界上主要的标准化组织，IEC组织负责并发布所有的电气、电子及相关技术的标准。
在层面，有几种关于智能电网标准化的路线图和部署。IEC SG3(战略组)制定了一种路线图，其中包括涉及一系列相关标准的定义和描述，并提出了有待开发的建议。在区域层面，欧洲、德国、日本和中国也开展了智能电网标准化的路线图的研究项目。这些项目都参考了智能电网的相关标准和工作，如IEC TC 8的“电力供应系统方面"，IEC TC13的“电能计量、计费和负荷控制"和IEC TC57的“电力系统管理和相关的信息交换"。
IEC TC8技术委员会主要负责与其他标准委员会协调有关电力供应系统方面的标准。作为致力于智能电网相关主题的委员会，其所关注的问题主要涉及术语、电力系统可靠性、并网问题以及能量供应特点和智能电网应用场景系列等。
IEC TC13技术委员会主要负责计量设备和系统方面的标准，其中包括智能计量系统的性标准，主要用于电网中和终端用户的发电站、网络的电能计量、计费和负荷控制、客户信息和付费等，以及研究各种计量测试设备和方法的标准。
IEC TC57技术委员会负责电力系统管理及相关信息交换方面的标准，其中涉及通信接口、信息安全和数据模型规范等，主要用于电网自动化(保护、变电站自动化、配电自动化)、DER管理、SCADA、EMS、DMS、市场通信以及电力系统和家居之间的信息交换、建筑及工业自动化等。IEC TC 57技术委员会共发布了127个标准文件。目前还有39个项目处于12个工作组的研发中。
智能电网标准化过程
欧盟的智能电网任务M/490，是一个正在开展的性智能电网标准化进程，见图1。这个进程采用基于应用场景驱动的方法来协调各个标准化组织的技术委员会的工作。这个过程的输入是各种应用案例以及从市场收集到的需求、研究/试点项目以及现场实施项目。这些应用案例就其整体内容进行分析，并通过应用案例库进行管理。然后，将这些应用案例映射到智能电网架构模型(SGAM)，以便确定其应用案例是否受现有标准支持，若有差距，就需要研究新的标准。在缺少规范的情况下，必须以文档方式记录相应的差距，交给相应负责的委员会，以备制定新的标准。如果受现有标准支持，该标准可以视为适合于智能电网。
图1 M/490智能电网标准化流程
这个过程综合使用一些越来越多地应用于标准化进程的新方法，其中包括基于应用案例需求的工程化方法、系统结构工程化方法和基于UML的建模技术。将应用案例作为了解智能电网所需功能的常见手段，其原因在于它们很容易被某个领域的大多数利益相关者所了解。这些案例提供了收集并将复杂系统的需求程式化(一定程度上)的途径，这些需求包括从用户需求到解决方案的规范等。通过一个相关序列图，应用案例可以及时显示其交互功能和服务，从而对接口规范提出相应的要求。系统架构应该能够显示一个复杂系统中各元素的相互作用，相互关系和依赖关系。
数据模型标准
数据模型标准可以在智能电网架构模型的信息层表示。将数据模型从通信协议和技术中解耦的概念，被越来越多地应用于电力系统相关的标准化工作中。通过引入的数据模型和通信服务之间的适配层[如IEC 61850标准中的抽象通信服务接口(ACSI)]，这使得可以灵活地应用不同的通信技术。这一技术的独立性可确保数据模型的长期稳定，也为配合和利用通信技术的发展提供了可能性。
智能电网的数据模型标准可以分为四个语义域，其中包括收益计量和需求响应。
1)公共信息模型(CIM)的语义域，涵盖一系列标准，例如IEC 61970，IEC 61968和IEC 62325(zui后一个是特定的能源市场交易模型)。
2)IEC 61850的语义域，覆盖现场层面的整个供电侧，在不久的将来，也将包括电动汽车充电站和智能用户接口的连接。
3)电量计量配套规范(COSEM-IEC 62056)的数据交换模型主要为收益计量。
4)需求响应的数据交换模型，目前由IEC TC57 WG21工作组开发，致力于智能电网的智能用户接口。
智能电网中的应用案例越来越多地涉及不同语义域的数据交换。为了使用标准来支持这个现象，IEC成立了专门的联合工作组，以便开发在IEC61850、CIM和COSEM数据模型之间进行互操作的规范。
通信协议
通信协议了在系统内部和系统之间进行信息交换的语法格式和规则。在智能电网语境下，通信协议定义了基于数据模型标准的信息是如何在智能电网系统、设备和部件之间进行交换的。在智能电网应用中，需要考虑一些特定的非功能性需求，如网络的安全性、可靠性、服务质量以及共存等。
通信协议标准的状态分为被公布为标准(IS)、技术规范(TS)、技术报告(TR)或是在编制中的标准。除了这些*的标准外，也有在区域中使用的规范，如DNP3和Modbus协议。
目前，IEC61850标准的工作重点是从变电站之外到客户/生产商接口的大量部署方案以及在DER管理中的应用案例。对于这类Web服务技术，目前正在研究其标准化问题。
并网规范
在现场层面，并网连接通过协同为利益相关者创造了各种附加值，例如，由于考虑了各种环境因素，使得电价可以灵活地适应发电和负荷的变化;而且市场能够更好地应对价格的波动等。
分布式发电设备的并网要求在一些国家或配电公司可能是非常复杂的，目前还没有出现*的标准，可用于指导可再生能源和其他小型发电、储能资源并入电网。
在国家层面，IEEE针对并网问题开发了一系列标准。基础标准是IEEE 1547“分布式电源并网标准"，该标准提供了有关并网的性能、运行、测试、安全条件和维护等。标准系列中的附加标准涉及各种条件，如并网系统测试、应用、监测、信息交换和控制、孤岛运行和网络系统。IEEE 1547系列的提供了更多的信息。
欧洲标准EN 50160、EN 50438和EN 50439提供了微型发电机并网的要求。欧洲委员会ENTSO-E(欧洲输电系统运营商网络)起草了2012 年及以后的网络法规，其中包括适用于所有发电机的并网要求。
欧盟开展了一系列制定统一的分布式能源并网要求和标准的活动。欧洲标准化组织CEN/CENELEC则通过技术委员会TC8X(CLC/TC8C)进行其工作。
zui值得我国借鉴的是，欧洲的智能电网标准化过程，或者研究新标准的四个关键步骤。*是收集广泛的案例，而不是闭门造车;第二是对所有案例进行整体分析，而不是以偏概全;第三是将对所有案例进行映射分析[将这些应用案例映射到智能电网架构模型(SGAM)]，而不是生搬硬照;第四是确认研发新标准的必要性，而不是为创新而创新。
我们经常说*的企业制定标准，但是我们更需要掌握*的制定标准的过程。因此，建议我国相关部门尽快通过建立智能电网项目的案例库，通过对所有案例整体分析以及在架构模型下的分析，确定新旧标准的关系、确定标准开发的必要性。
任何给定业务流程和数据交换模型的标准化进程都与标准化、一致性的测试程序相关，这些程序保证了兼容性，可赢得公众的信任与支持。
这些标准的制定旨在提供一个相对稳定的框架，满足工业界和用户在效率、产品设计和通用性上的共同需求，并消除技术障碍，促进公平竞争与经济增长的机会。对于*的智能电网来说，越早实施相关的技术标准，取得成功的几率就越高。
作者简介：
范明天，博士，教授，研究领域为城市电网规划、城市电网应急管理、配电自动化规划、优化计算方法等。张毅威，博士，副教授，研究领域为电力系统稳定与控制、智能配电网。张祖平，硕士，教授，研究领域为电力系统规划运行分析、电力系统分析数学模型及计算方法、特高压大电网关键技术、城市电网规划方法等。曹其鹏，本科，研究方向为电网的需求侧响应。
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