54/54智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估及應(yīng)用進(jìn)展建議由ErichW.GuntherAaronSnyderGrantGilchristDarrenReeceHighfill為加利福尼亞能源委員會(huì)制定EnerNex公司2009.2草稿0.83經(jīng)營(yíng)摘要本文解決與建筑加利福尼亞智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)相關(guān)的四個(gè)差不多問(wèn)題：我們立即面臨哪些能夠阻礙以后智能電網(wǎng)的創(chuàng)新技術(shù)。如何具有前瞻性地幸免建筑不兼容系統(tǒng)，替換這些系統(tǒng)時(shí)耗資巨大。如何培養(yǎng)新技術(shù)的開(kāi)放式接入，競(jìng)爭(zhēng)以及商業(yè)增長(zhǎng)，這些新技術(shù)不僅能夠給能源消費(fèi)者帶來(lái)新的方式滿足其能源需求，同時(shí)同時(shí)能夠節(jié)約費(fèi)用。劃分清晰政府是否應(yīng)該介入的界限。解決智能電網(wǎng)問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵因素是將電力系統(tǒng)和基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)分解成為一些連貫的部分，從而進(jìn)行有針對(duì)性的研究，同時(shí)發(fā)覺(jué)阻礙最終方案開(kāi)發(fā)的問(wèn)題，同時(shí)預(yù)先將解決方案開(kāi)發(fā)的問(wèn)題暴露出來(lái)。首先，對(duì)正在應(yīng)用的和仍在開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)進(jìn)行高水平的概括，將有助于列出互操作系統(tǒng)的需求以及標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的需要。標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)和技術(shù)聯(lián)盟的區(qū)不用于解釋什么緣故盡管實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，卻仍然不能實(shí)現(xiàn)互操作性。本文中將給出一個(gè)關(guān)于政策法規(guī)，司法權(quán)限和標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)開(kāi)發(fā)者如何塑造現(xiàn)代電網(wǎng)解決方案的討論。接下來(lái)，智能電網(wǎng)問(wèn)題被分解為四個(gè)關(guān)鍵部分：發(fā)電系統(tǒng)，輸電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)及用戶。本文將清晰地描述相關(guān)部分的作用區(qū)域，并指出其相互關(guān)系，暴露系統(tǒng)間的接縫，指出需要追加投資來(lái)進(jìn)展的標(biāo)準(zhǔn)以及需要投資來(lái)建設(shè)的與智能電網(wǎng)相關(guān)的項(xiàng)目。通信設(shè)施的橫向分解關(guān)于如上所述的四個(gè)應(yīng)用設(shè)施區(qū)域間元件的連接特不必要，這些分解包括宅域網(wǎng)，場(chǎng)局域網(wǎng)絡(luò)，變電站域網(wǎng)絡(luò)，廣域網(wǎng)，公用事業(yè)局域網(wǎng)以及企業(yè)集成網(wǎng)。然后將給出與加州智能電網(wǎng)部署策略相關(guān)的關(guān)鍵領(lǐng)域中的一個(gè)詳細(xì)清單，那個(gè)清單包括關(guān)于現(xiàn)有或進(jìn)展中的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)，最佳做法，立法及管制。需要特不注意的是，依照加州智能電網(wǎng)進(jìn)展藍(lán)圖，這些標(biāo)準(zhǔn)如何長(zhǎng)期投入使用。最后，從什么標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)應(yīng)該被推廣，或者研究以滿足實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)的目標(biāo)的角度，提出了解決措施來(lái)解決上面的四個(gè)問(wèn)題。本文中一個(gè)特不重要的發(fā)覺(jué)是，現(xiàn)今專(zhuān)門(mén)多成熟的標(biāo)準(zhǔn)和做法都能夠被應(yīng)用以協(xié)助智能電網(wǎng)的開(kāi)展，智能電網(wǎng)的高層決策者缺乏對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí)，缺乏對(duì)這些做法和規(guī)程的應(yīng)用指導(dǎo)方針，以及應(yīng)用它們時(shí)的清晰的最佳實(shí)踐以及管制的指導(dǎo)方針。關(guān)鍵建議包括：政策制定者應(yīng)該采納美國(guó)國(guó)家能源部（DOE）“電網(wǎng)智能化結(jié)構(gòu)互操作備忘錄”來(lái)評(píng)估包含設(shè)備采購(gòu)建議。應(yīng)該制定法規(guī)以鼓舞設(shè)備和產(chǎn)品生產(chǎn)商支持基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)而不是專(zhuān)有的解決方案。法規(guī)要幸免制定可能的強(qiáng)制的專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)，而這些標(biāo)準(zhǔn)的制定是為了得到某些特定的結(jié)果。需要開(kāi)展研究來(lái)加速那些能夠填補(bǔ)這些空白的標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展，這些空白包括安全方面，智能電網(wǎng)及設(shè)備治理，信息隱私治理，以及場(chǎng)局域網(wǎng)絡(luò)和互用性。標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)介紹世界范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展機(jī)構(gòu)（SDOs）均在相同的法規(guī)下實(shí)施職能。大體上，參與實(shí)際開(kāi)發(fā)工作的委員會(huì)成員受到反信任條例或者法案的約束，被禁止參與反競(jìng)爭(zhēng)行為，如市場(chǎng)劃分，價(jià)格討論等。而且，知識(shí)產(chǎn)權(quán)被視為標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言的潛在資源，要求對(duì)所有人公開(kāi)。投票時(shí)，關(guān)于候選投票者的平衡利益有嚴(yán)格的操縱，從而實(shí)現(xiàn)公平公正。例如，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）有三個(gè)類(lèi)不，生產(chǎn)者，使用者及大眾，關(guān)于投票團(tuán)體來(lái)講，沒(méi)有一個(gè)類(lèi)不能夠超過(guò)合格投票者人數(shù)的40%。標(biāo)準(zhǔn)通常以實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，即在足夠的生產(chǎn)者中具有共性，才稱(chēng)產(chǎn)品/方法/協(xié)議為“標(biāo)準(zhǔn)”。除此之外，SDOs實(shí)際上制定法律上的標(biāo)準(zhǔn)，立即一些行為譯成與法規(guī)相似的法典。鑒于對(duì)投票平衡性，公開(kāi)條例，公開(kāi)參與的慎重關(guān)注，在特定的管轄區(qū)內(nèi)采納某些特定標(biāo)準(zhǔn)而不采納法律。在北美洲，公用事業(yè)有如下相關(guān)的SDOs：IEC：國(guó)際電工委員會(huì)(www.iec.ch)IEEE：電子電氣工程師協(xié)會(huì)()ISO：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織()ITU：國(guó)際電信聯(lián)盟()上述例子之一的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)看來(lái)有些不合適，然而，在許多領(lǐng)域，諸如電力測(cè)量方面，DIN標(biāo)準(zhǔn)特不具有阻礙力。與SDOs不同的是所謂的“聯(lián)盟”。他們是一些認(rèn)可一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)技術(shù)價(jià)值的實(shí)體或個(gè)體，同時(shí)他們建立一個(gè)利益群體來(lái)促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的編撰設(shè)計(jì)及市場(chǎng)推廣等。聯(lián)盟和標(biāo)準(zhǔn)群體的差異在于二者的規(guī)程及工作成果。由于任何數(shù)目的利益群體都能夠形成一個(gè)聯(lián)盟，其運(yùn)行規(guī)程特不寬泛。其中一個(gè)例子確實(shí)是Zigbee聯(lián)盟，它包括15個(gè)成員（“推廣員”），由技術(shù)廠商，參與者及采納者組成。Zigbee聯(lián)盟的工作成效以“檔案資料”或協(xié)定性能規(guī)范而聞名。由于聯(lián)盟并未被要求必須有一個(gè)平衡的會(huì)員機(jī)制，或者從某種意義上必須遵從一定的反信任規(guī)程，他們的工作成果必須提交給一個(gè)SDO，目的是使其能夠變成一個(gè)法律上的標(biāo)準(zhǔn)。下列為一些知名的宅域網(wǎng)市場(chǎng)的與公用事業(yè)相關(guān)的聯(lián)盟：家庭電力線組網(wǎng)聯(lián)盟()Z波聯(lián)盟(www.z_)Zigbee聯(lián)盟()每個(gè)技術(shù)聯(lián)盟都包含來(lái)自工業(yè)界的不同廠商來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的既定目標(biāo)。通常在某些規(guī)范寫(xiě)進(jìn)SDOs成為標(biāo)準(zhǔn)之前，聯(lián)盟以類(lèi)似于推廣標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)推廣這些規(guī)范。大多數(shù)聯(lián)盟的目標(biāo)也是實(shí)現(xiàn)互操作性，聯(lián)盟通過(guò)一系列的認(rèn)證程序來(lái)保證互操作性的實(shí)現(xiàn)。在2008年8月，Zigbee聯(lián)盟和家庭電力線組網(wǎng)聯(lián)盟共同宣布了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。該舉措在計(jì)算工業(yè)界的例子包括Wi-Fi聯(lián)盟和USB制定論壇。如何超越標(biāo)準(zhǔn)化制定標(biāo)準(zhǔn)是為了給出人們對(duì)某項(xiàng)技術(shù)的能夠達(dá)成共識(shí)的差不多理解。除非標(biāo)準(zhǔn)的界限包括互通性測(cè)試或指導(dǎo)方針，一項(xiàng)技術(shù)最好要遵從標(biāo)準(zhǔn)。與物理技術(shù)（型號(hào)）不同，在電力工業(yè)技術(shù)中，互通性至多是進(jìn)展某標(biāo)準(zhǔn)的委員會(huì)的一個(gè)愿望。這就突出表明，對(duì)專(zhuān)門(mén)的用戶組織，其要緊任務(wù)確實(shí)是發(fā)覺(jué)互操作性的要求，并編制測(cè)試方案對(duì)產(chǎn)品是否符合互操作性進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證。除了SDOs及聯(lián)盟外，還有另一種重要的實(shí)體——“用戶團(tuán)體”。用戶團(tuán)體，標(biāo)準(zhǔn)化組織及聯(lián)盟之間的區(qū)不在于，相關(guān)于一些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展組織，用戶團(tuán)體同意其成員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于技術(shù)規(guī)范進(jìn)行自由的討論。一個(gè)例子能夠體現(xiàn)這種關(guān)系，即IEC61750標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展委員會(huì)（技術(shù)委員會(huì)57，工作組10）和UCA國(guó)際用戶團(tuán)體（UCAlug）ICE61850委員會(huì)。IEC技術(shù)委員會(huì)由國(guó)內(nèi)專(zhuān)家組成，被ICE任命。在產(chǎn)生IEC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，每個(gè)委員會(huì)均遵從一個(gè)規(guī)定的流程，如IEC61850的一套標(biāo)準(zhǔn)。這套標(biāo)準(zhǔn)的第10部分是互通性測(cè)試。UCAlugIEC61850委員會(huì)由一些專(zhuān)家組成，這些專(zhuān)家每半年就產(chǎn)品如何符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)這一問(wèn)題進(jìn)行一次討論。產(chǎn)品測(cè)試在該委員會(huì)認(rèn)可的一致、公開(kāi)和公正的環(huán)境中進(jìn)行，保證產(chǎn)品滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。在UCA中還有如OpenHAN（HAN-宅域網(wǎng)）及AMI-SEC（高級(jí)測(cè)量基礎(chǔ)設(shè)施保障）如此的公布了系統(tǒng)需求規(guī)格的工作組。這些規(guī)范同意用戶采納一般文檔的方式進(jìn)行交流，以理解滿足最終商業(yè)目標(biāo)的復(fù)雜性。規(guī)范也能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)組織以法律標(biāo)準(zhǔn)的形式來(lái)撰寫(xiě)，以保證產(chǎn)品符合需求。同時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體協(xié)助工作的形式撰寫(xiě)，來(lái)進(jìn)展法律性的標(biāo)準(zhǔn)以生產(chǎn)出符合期望需求的產(chǎn)品。另一個(gè)為真正的互操作性奠定基礎(chǔ)的工作組是GridWiseArchitecture(GWAC)。與NIST（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)協(xié)會(huì)）合作，GWAC贊助Grid-Interop會(huì)議，那個(gè)會(huì)議的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的互操作、業(yè)務(wù)流程的互操作、建立可持續(xù)進(jìn)展的電力系統(tǒng)、進(jìn)展一體化智能電網(wǎng)政策以及全面審視發(fā)電和用電過(guò)程。超越用戶和廠商導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)一個(gè)方法是利用政府機(jī)關(guān)的規(guī)章制度，最好的規(guī)章制度確實(shí)是具有適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)和懲處措施，而沒(méi)有太多硬性規(guī)定的準(zhǔn)則和目標(biāo)。另一業(yè)界的一個(gè)例子是美國(guó)法律中為汽車(chē)生產(chǎn)商制定的公司平均節(jié)約燃料標(biāo)準(zhǔn)（CAFE），作為行業(yè)的目標(biāo)，并沒(méi)有指定特不的模型。需要哪些交通工具，需要什么樣的容量，同意制造廠家進(jìn)展自己的技術(shù)（引擎，燃燒技術(shù)等）來(lái)滿足政府標(biāo)準(zhǔn)。為了打破某一地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的限制，IEC和IEEE，ANSI和IEEE能夠聯(lián)合制定一些標(biāo)準(zhǔn)，并在更廣范圍內(nèi)推廣，這是真正互聯(lián)互通的重要步驟。方法論電力系統(tǒng)設(shè)施為了便于分析，電力系統(tǒng)被分為三個(gè)部分，按照慣例，沿著傳統(tǒng)線路分不是發(fā)電系統(tǒng)，輸電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)。所有不同的負(fù)荷類(lèi)不，包括工業(yè)，商用及居民都被納入“用戶”范疇。發(fā)電系統(tǒng)為了便于討論，發(fā)電系統(tǒng)指容量在250MVA以上的高容量中央發(fā)電機(jī)組，通過(guò)輸電和配電網(wǎng)絡(luò)與用戶連接，這其中可能包括容量大于這一最小門(mén)限的風(fēng)電場(chǎng)。為了便于分析，這些風(fēng)電場(chǎng)將被視為一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)電站。圖1a：NERC互聯(lián)系統(tǒng)圖1b：NERC區(qū)域輸電系統(tǒng)輸電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)一起，有時(shí)被稱(chēng)為“大電網(wǎng)”。北美的電網(wǎng)分為四個(gè)互聯(lián)的同步電網(wǎng)：魁北克互聯(lián)系統(tǒng)，東部互聯(lián)系統(tǒng)，西部互聯(lián)系統(tǒng)（亦稱(chēng)西部電力系統(tǒng)，或WECC）以及德克薩斯互聯(lián)系統(tǒng)電力可靠性協(xié)會(huì)（亦稱(chēng)ERCOT及德克薩斯區(qū)域?qū)嶓w，或TRE），如圖1a所示。東部互聯(lián)系統(tǒng)包括如下的區(qū)域：佛羅里達(dá)可靠性協(xié)調(diào)委員會(huì)（FRCC），中西部可靠性組織（MRC），東北部電力協(xié)調(diào)協(xié)會(huì)（NPCC），可靠性第一公司（RFC），SERC可靠性公司（SERC），以及西南部聯(lián)合電網(wǎng)（SPP）。那個(gè)地點(diǎn)所講的“互聯(lián)同步”的定義為該區(qū)域的電力生產(chǎn)如何去滿足負(fù)荷需求，同時(shí)定義了如大停電的災(zāi)難性問(wèn)題邊界。輸電系統(tǒng)運(yùn)行在最高的電壓等級(jí)，一般為138-1000kV。配電系統(tǒng)配電系統(tǒng)是大電網(wǎng)中設(shè)備密度及維護(hù)需求最大的部分，配電系統(tǒng)并不是一個(gè)真正的“電網(wǎng)”，例如，關(guān)于一個(gè)負(fù)荷存在多條供電路徑，而是每個(gè)負(fù)荷都能夠清晰地與一個(gè)輸電電源對(duì)應(yīng)配對(duì)，尤其是變電站節(jié)點(diǎn)。有些工業(yè)用電企業(yè)有帶有切換裝置的多電源饋電系統(tǒng)來(lái)保證其具有更高的可靠性?，F(xiàn)在也能夠在配電系統(tǒng)中接入發(fā)電機(jī)，這一技術(shù)被稱(chēng)為分布式發(fā)電或分布式電源。這一發(fā)電系統(tǒng)的容量在5到500MVA之間，包括風(fēng)電機(jī)組，太陽(yáng)能陣列，太陽(yáng)能熱電，小型水電機(jī)組，燃料電池以及渦輪機(jī)組等。在考慮分布式電源的定義時(shí)，電池能量存儲(chǔ)技術(shù)超導(dǎo)磁能存儲(chǔ)技術(shù)以及其他一些技術(shù)將會(huì)被劃分到發(fā)電系統(tǒng)中。配電系統(tǒng)的操作與維護(hù)同系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)量有關(guān)。每：250000個(gè)用戶需要多達(dá)有60000個(gè)配電變壓器，多達(dá)227條饋線以及45個(gè)變電站。在變電站，每條饋線可能還會(huì)有一個(gè)變壓器，將輸電網(wǎng)或輸電子網(wǎng)的電壓級(jí)不轉(zhuǎn)換為配電網(wǎng)電壓級(jí)不。配電網(wǎng)通常運(yùn)行在13.8-138kV，盡管有些系統(tǒng)運(yùn)行者認(rèn)為34.5-138kV應(yīng)被成為輸電子網(wǎng)，同時(shí)配電系統(tǒng)應(yīng)該包括240V-34.5kV。用戶過(guò)去，用戶僅僅被視作一個(gè)收入來(lái)源，但在不久的今后（甚至在現(xiàn)在的某些情況下），用戶會(huì)被視作一個(gè)“合伙人”。一旦一個(gè)能夠?qū)⑺杏脩艏肮迷O(shè)備進(jìn)行適當(dāng)連接同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)其之間交流的通信系統(tǒng)成為可能，治理和操縱每個(gè)負(fù)荷將會(huì)變得特不簡(jiǎn)單。通過(guò)費(fèi)率政策和獎(jiǎng)勵(lì)，用戶將會(huì)被鼓舞以調(diào)整他們關(guān)于能源的消費(fèi)（及需求），從而幸免在尖峰時(shí)段購(gòu)買(mǎi)電能。這些所謂的“需求響應(yīng)”程序能夠使電力公司延長(zhǎng)其關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施的投資，相反將這些鈔票投入改善長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)的工作中。需求響應(yīng)的一個(gè)方案確實(shí)包括一些關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施的投資，然而，這些投資將用于通信設(shè)施方面，以使得架設(shè)輸電線路更加容易一些。更加先進(jìn)的設(shè)備如帶雙向通信功能的表計(jì)，帶雙向通信功能的表計(jì)，以及家用自動(dòng)化設(shè)備如可編程通信出口操縱器將關(guān)心用戶治理其能源需求。關(guān)于商業(yè)及工業(yè)用戶來(lái)講，一種可能是安裝鏈接在內(nèi)部傳感器和操縱器系統(tǒng)上的能量治理系統(tǒng)，它能夠起到杠桿作用平衡持續(xù)負(fù)荷和稅率結(jié)構(gòu)，同意需求響應(yīng)操作和需求競(jìng)價(jià)操作。通信設(shè)備智能電網(wǎng)是通過(guò)在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施中覆蓋通信設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，智能電網(wǎng)對(duì)通信設(shè)備的劃分是按照其所實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)進(jìn)行的，與電力系統(tǒng)的設(shè)備并不具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。宅域網(wǎng)（HAN）有時(shí)也被稱(chēng)為房域網(wǎng)（PAN）或樓域網(wǎng)（BAN），該網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單獨(dú)房間中的網(wǎng)絡(luò)，例如工業(yè)廠房、商業(yè)大樓或者家庭，其與一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。電力公司希望利用這些網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)或者不同類(lèi)型的網(wǎng)橋，減輕高負(fù)荷時(shí)段由于諸如需求相應(yīng)等因素帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)壓力。場(chǎng)域網(wǎng)（FAN）該網(wǎng)絡(luò)要緊用于一個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通信，通信要緊在用戶服務(wù)接入點(diǎn)與公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)回程點(diǎn)之間進(jìn)行。由于其是電力公司所能組建的覆蓋最廣的通信網(wǎng)，其要緊用于高級(jí)量測(cè)體系。配電自動(dòng)化和操縱設(shè)備（DAC）也包括在FAN內(nèi)。變電站域網(wǎng)（SAN）該網(wǎng)絡(luò)要緊用于同一個(gè)變電站內(nèi)單個(gè)或者多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間設(shè)備的通信，通常是電容器組，繼電器以及其他的變電站自動(dòng)化設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)通常作為SCADA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)工作組正在對(duì)如何擴(kuò)展SAN標(biāo)準(zhǔn)（IEC61850）從而實(shí)現(xiàn)變電站間的通信。廣域網(wǎng)（WAN）本區(qū)域是連接FAN，SAN，公用設(shè)施LAN以及后勤辦公室間的橋梁，包括從操縱中心到變電站間的通信，通常被稱(chēng)為“回程”通信。局域網(wǎng)（LAN）該網(wǎng)絡(luò)定義了通信設(shè)備之間“鄰近”的關(guān)系。顧名思義，一個(gè)樓層，一棟樓或者一個(gè)服務(wù)器機(jī)房往往是一個(gè)LAN。HAN，F(xiàn)AN以及SAN均為不同類(lèi)型的LAN。圖2給出了一個(gè)智能電網(wǎng)的示意圖。理想的情況是，每個(gè)域中，為實(shí)現(xiàn)商業(yè)的、技術(shù)的、社會(huì)的最終目標(biāo)，通過(guò)鼓舞所有成員（公司、用戶等）廣泛參與的形式，來(lái)實(shí)現(xiàn)成員間和技術(shù)間的相互溝通和阻礙。從HAN中，消費(fèi)者能夠購(gòu)買(mǎi)和安裝監(jiān)測(cè)和操縱設(shè)備，利用包括通信和電力系統(tǒng)設(shè)備的通信網(wǎng)，數(shù)據(jù)將在任何需要的時(shí)刻和地點(diǎn)被轉(zhuǎn)化為有用的信息。在現(xiàn)實(shí)生活中，每個(gè)區(qū)域的水平部分代表互操作區(qū)，可能存在著相互競(jìng)爭(zhēng)和互補(bǔ)的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在不考慮其他域需求的情況下進(jìn)展。圖2：智能電網(wǎng)高級(jí)概觀企業(yè)整合企業(yè)整合確定了不同應(yīng)用間的連接，這些應(yīng)用需要被用來(lái)驅(qū)動(dòng)公用商業(yè)需求。這通常包括具有“系統(tǒng)”在名字中的應(yīng)用，如停電治理系統(tǒng)（OMS），地理信息系統(tǒng)（GIS），配電治理系統(tǒng)（DMS），能源治理系統(tǒng)（EMS），客戶信息系統(tǒng)（CIS），測(cè)量數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)（MDMS），甚至是企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)（ERP）。通常情況下每一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)均由不同的廠商提供，這就造成了在用于公用業(yè)務(wù)時(shí)數(shù)據(jù)治理方面的困難。目前，工業(yè)界正向通用信息模型這一目標(biāo)進(jìn)展，逐步摒棄專(zhuān)用系統(tǒng)的進(jìn)展。圖3所示為上述網(wǎng)絡(luò)，圖中包括部分設(shè)備、系統(tǒng)和參與者。人們專(zhuān)門(mén)容易從HAN，通過(guò)LAN和WAN，回溯到公用事業(yè)企業(yè)。除了這方面，OSI（開(kāi)放系統(tǒng)互連）有七個(gè)層：應(yīng)用層，表示層，會(huì)話層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。這是設(shè)備和系統(tǒng)間這是對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備間互操作性障礙的一個(gè)更全面的描述。要想實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，兩個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)之間必須在上述七層中的每一層都能實(shí)現(xiàn)互操作。物理層以“數(shù)據(jù)位”作為媒介交換信息，數(shù)據(jù)鏈路層（媒體訪問(wèn)操縱或MAC）是幀（多比特）交換的媒介，網(wǎng)絡(luò)層為數(shù)據(jù)包（多幀）決定路徑和應(yīng)用邏輯地址，端到端連接和數(shù)據(jù)段（多數(shù)據(jù)包）交換在傳輸層中實(shí)現(xiàn)，會(huì)話層處理數(shù)據(jù)表達(dá)和加密，最終，在應(yīng)用層中實(shí)現(xiàn)與用戶之間的交互。有時(shí)，某些技術(shù)使用OSI協(xié)議中的不同模型。盡管這些模型可能只用到七層模型中的三層或者四層，然而這些模型通常都具有所有的七層模型的功能。圖3：企業(yè)系統(tǒng)，通信和層智能電網(wǎng)需求與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的差異及分析在企業(yè)中各個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)中都存在著大量的可用標(biāo)準(zhǔn)，將這些標(biāo)準(zhǔn)域?qū)嶋H的需求列出通常是有益的，這確實(shí)是所謂的“差異”分析。明確需求（不符合該需求的技術(shù)將被審核）有益于進(jìn)行差異分析。從實(shí)例提取需求的方法是編制需求列表的最好方法。發(fā)電系統(tǒng)電力設(shè)備本身具有明確的定義，以及特不成熟的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章制度。關(guān)于公司運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)和設(shè)備的通信，也同樣具有這些標(biāo)準(zhǔn)和制度。但即便如此，技術(shù)是不斷進(jìn)步的，隨之也會(huì)出現(xiàn)新的標(biāo)準(zhǔn)。輸電系統(tǒng)電力設(shè)備本身具有明確的定義，以及特不成熟的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章制度。關(guān)于公司運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)和設(shè)備的通信，也同樣具有這些標(biāo)準(zhǔn)和制度。但即便如此，技術(shù)是不斷進(jìn)步的，隨之也會(huì)出現(xiàn)新的標(biāo)準(zhǔn)。依照其應(yīng)用領(lǐng)域，將具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，具體如表1所示：表1：輸電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)格/技術(shù)操縱中心IEC61970公用信息模型(CIM)IEC60870-6交互操縱中心協(xié)議(ICCP)NRECA多對(duì)話變電站IEEEC37.1SCADA和自動(dòng)化系統(tǒng)IEEEC37.2設(shè)備功能數(shù)目IEC61850協(xié)議,配置和信息模型IEEE1646通信性能分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(DNP3)變頻器IEEEC37.111-1999–故障錄波數(shù)據(jù)格式COMTRADEIEEE1159.3電力通信協(xié)議PQDIF變電站外IEEEC37.118相量測(cè)量IEC61850-90(開(kāi)發(fā)中)IEEE1588精確定時(shí)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)定時(shí)協(xié)議安全性IEEE1686IED安全性IEC62351公用設(shè)施通信安全性NERC關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施愛(ài)護(hù)(CIP)標(biāo)準(zhǔn)硬化/碼IEEE1613變電站傳送門(mén)硬化IEC61000-4電磁兼容性IEC60870-2遠(yuǎn)程操縱運(yùn)行條件IEC61850-3常規(guī)要求配電系統(tǒng)集中供電和典型的變電站設(shè)計(jì)具有明確的定義，以及特不成熟的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章制度。對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備間的通信亦如此；配電系統(tǒng)具有專(zhuān)門(mén)大創(chuàng)新空間。非中央供電模式，是將分布式電源通過(guò)配電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)。目前，有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織，IEEESCC21（標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)委員會(huì)）和IECTC8（技術(shù)委員會(huì)），都設(shè)立了工作組重點(diǎn)研究將電能的生產(chǎn)和存儲(chǔ)在一次側(cè)（高壓側(cè)，34.5kV）和二次側(cè)（低壓側(cè)，240V）都與配電系統(tǒng)相連接的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的例子有IEEE1547，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的IEC61400系列，針對(duì)建立太陽(yáng)能發(fā)電站的IEC60364-7-712以及針對(duì)農(nóng)村小型可再生能源和混合發(fā)電系統(tǒng)的IEC62257。關(guān)于如何實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)，在定義信息交換標(biāo)準(zhǔn)上面差不多開(kāi)展了大量的工作，其目的在于同意模型交換、負(fù)荷潮流計(jì)算結(jié)果交換、運(yùn)行數(shù)據(jù)交換以及操縱數(shù)據(jù)交換?？偟膩?lái)講，該項(xiàng)工作被稱(chēng)為公用信息模型（CIM）標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)方面，IEC在61970，61968和61850系列有許多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第一個(gè)被稱(chēng)為通用接口定義（GID）和CIM，第二個(gè)包含了針對(duì)業(yè)務(wù)間信息交換的CIM，第三個(gè)則針對(duì)變電站設(shè)備監(jiān)控，操作和操縱。該領(lǐng)域中的其他協(xié)議包括分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（DNP3）和針對(duì)所謂配電自動(dòng)化產(chǎn)品的變頻器（Modbus），以及針對(duì)電力計(jì)量產(chǎn)品的ANSIC12.19（基于平臺(tái)的數(shù)據(jù)模型）和ANSIC12.22（網(wǎng)絡(luò)通信）。IEC制定的62056系列中的一系列標(biāo)準(zhǔn)提供了一套有競(jìng)爭(zhēng)力的計(jì)量協(xié)議。用戶對(duì)用戶來(lái)講，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)通常是由產(chǎn)品（尤其是電力消費(fèi)產(chǎn)品）安全法規(guī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室（UL），加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（CSA）以及負(fù)責(zé)國(guó)家電力法（NFPA70）的國(guó)家消防協(xié)會(huì)（NFPA）是要緊的開(kāi)發(fā)安全標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)，其中的版本之一用于推斷設(shè)施的安全性。另一個(gè)安全導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)是IEEEC2，稱(chēng)為國(guó)家電氣安全碼（NESC）。針對(duì)通信信號(hào)和干擾，美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)（FCC）依照聯(lián)邦法規(guī)協(xié)會(huì)（CFR）中第47章第15部分來(lái)治理產(chǎn)品。大多數(shù)的設(shè)備都需要通過(guò)檢測(cè)和認(rèn)證，以保證其在存在干擾信號(hào)的條件下能正常工作，且可不能在某一頻段內(nèi)產(chǎn)生干擾信號(hào)。由于在通信市場(chǎng)中存在著許多不同類(lèi)型的產(chǎn)品，通信標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范歷來(lái)都未能獲得廣泛的應(yīng)用。以下這些面向工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)正試圖改變這一狀況，這些表中包括由Zigbee和Homeplug聯(lián)盟所開(kāi)發(fā)的相應(yīng)規(guī)范，以及如BACnet（樓宇自動(dòng)化和操縱網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議），LONWorks，和X-10等的標(biāo)準(zhǔn)。在某些情況下，技術(shù)聯(lián)盟會(huì)圍繞一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證并處理與市場(chǎng)相關(guān)的問(wèn)題。這方面的一個(gè)例子是Wi-Fi（無(wú)限高保真技術(shù)的縮寫(xiě)）聯(lián)盟，它的形成是為了解決符合IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的市場(chǎng)需求。對(duì)高耗能產(chǎn)品，EnergyStar是一項(xiàng)由美國(guó)政府支持的打算，它量化了這些產(chǎn)品的效率，使消費(fèi)者能夠依照使用效率來(lái)選擇和購(gòu)買(mǎi)該產(chǎn)品。該項(xiàng)打算同樣也適用于整個(gè)家庭以及房屋改建及商業(yè)和工業(yè)樓宇。領(lǐng)導(dǎo)能源與環(huán)境設(shè)計(jì)（LEED）是一個(gè)由美國(guó)綠色建筑委員會(huì)制定的打算，側(cè)重于評(píng)價(jià)和認(rèn)證高性能綠色建筑。工業(yè)和政府團(tuán)體的例子是OpenHAN（宅域網(wǎng)）工作組，他是UCAIug的開(kāi)放智能電網(wǎng)小組委員會(huì)的一部分。那個(gè)由電力公司，供應(yīng)商和第三方代表組成的跨行業(yè)團(tuán)體建立了一個(gè)OpenHAN系統(tǒng)需求規(guī)格，旨在促進(jìn)一個(gè)可行的，強(qiáng)有力的且有競(jìng)爭(zhēng)力的宅域網(wǎng)市場(chǎng)。正如其名稱(chēng)所示，其規(guī)格包含了最低系統(tǒng)需求，這些要求被認(rèn)為是是網(wǎng)絡(luò)中的電力公司和用戶所要求必須開(kāi)發(fā)的功能。在商業(yè)應(yīng)用方面，由勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室所做的關(guān)于“關(guān)于開(kāi)發(fā)一個(gè)低成本通信基礎(chǔ)設(shè)備以改善商業(yè)樓宇中的需求響應(yīng)的可靠性，可重復(fù)性，穩(wěn)定性及成本效益的可行性”研究結(jié)果差不多公布，它被稱(chēng)為開(kāi)放自動(dòng)化需求響應(yīng)通信標(biāo)準(zhǔn)（OpenADR或OpenAuto-DR）。這些標(biāo)準(zhǔn)描述了應(yīng)用頁(yè)面服務(wù)來(lái)發(fā)送需求響應(yīng)信號(hào)給最終用戶。圖4：域的分解交叉分解如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)被分解為離散域，每一個(gè)離散域并非包含一切功能。這些域包括：企業(yè)（整合），操縱中心（局域網(wǎng)），廣域網(wǎng)，變電站（域網(wǎng)），場(chǎng)局域網(wǎng)，用戶（宅域網(wǎng)）和分布式能源。電力公司運(yùn)營(yíng)中所需要的大多數(shù)系統(tǒng)都差不多完成設(shè)計(jì)、招標(biāo)和建設(shè)，并已開(kāi)始獨(dú)立運(yùn)行。常見(jiàn)的同時(shí)存在于在運(yùn)行和通信領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)是SCADA系統(tǒng)，操縱中心借助廣域網(wǎng)利用SCADA系統(tǒng)對(duì)變電站內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作。盡管存在內(nèi)部分層，研究者一直在假定存在高速通信網(wǎng)的前提下致力于高級(jí)應(yīng)用的研發(fā)，例如大規(guī)模部署的電能指令監(jiān)控系統(tǒng)和相量測(cè)量監(jiān)視系統(tǒng)。前者往往需要功能豐富的監(jiān)控設(shè)備（大量數(shù)據(jù)，到示波級(jí)）和超高速通信以在電力系統(tǒng)運(yùn)行中能夠正常工作。后者數(shù)據(jù)量少，但仍需高速通信（少延遲）來(lái)保證從系統(tǒng)愛(ài)護(hù)到系統(tǒng)狀態(tài)計(jì)算都能有效應(yīng)用該系統(tǒng)。正如公司業(yè)務(wù)仍然有內(nèi)部倉(cāng)儲(chǔ)操作組成一樣，產(chǎn)品域具有相同的特點(diǎn)。一個(gè)公司能夠同時(shí)在兩個(gè)領(lǐng)域同時(shí)提供全面解決方案是十分罕見(jiàn)的。進(jìn)一步研究那個(gè)問(wèn)題，也會(huì)發(fā)覺(jué)那些標(biāo)準(zhǔn)和用戶委員會(huì)也往往把精力放在一個(gè)域，一個(gè)集成的解決方案，或者某一（系列）產(chǎn)品。AMI通信技術(shù)目前，廠商正在圍繞著五個(gè)技術(shù)建設(shè)“最后一英里”AMI通信解決方案：無(wú)線星空，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)，電力線載波（PLC），寬帶電力線（BPL）以及光纖。無(wú)線星空技術(shù)在授權(quán)（200MHz，900MHz）和未授權(quán)（900MHz，2.4GHz）的頻帶內(nèi)均可使用。授權(quán)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括更大的傳輸功率（2Wvs.1W）和對(duì)干擾源的抵抗。要緊缺點(diǎn)是它需要獲得經(jīng)營(yíng)許可證才能運(yùn)行。理想的頻率也可能差不多分配。未授權(quán)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其利用“自由”頻率從而不存在需要經(jīng)營(yíng)許可證的問(wèn)題，同時(shí)其能夠使用的頻率資源更為豐富。這兩個(gè)方面通常能夠降低干擾，然而傳輸功率會(huì)降低。對(duì)有線技術(shù)而言，其要緊障礙是信號(hào)在諸如變壓器等的電力系統(tǒng)設(shè)備中的傳播，由于變壓器是天然的無(wú)線電頻率信號(hào)濾波器。另一個(gè)困難是將雙向通信速率最大化。對(duì)電力線寬帶技術(shù)BPL而言，通過(guò)選擇頻帶來(lái)解決通信速度的問(wèn)題，同時(shí)，電力線通信往往對(duì)其他無(wú)線電技術(shù)產(chǎn)生干擾。應(yīng)用光纖技術(shù)不存在上述問(wèn)題。然而，電力公司專(zhuān)門(mén)難僅僅為了實(shí)現(xiàn)單一用途而投資建設(shè)“光纖入戶”工程。小型電力公司有事會(huì)投資建設(shè)“光纖入戶”工程，以此來(lái)為用戶優(yōu)先提供有線電視、電話服務(wù)以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，之后其仍有足夠的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)其電力業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。有線技術(shù)的要緊缺點(diǎn)是由于他們使用配電線作為傳輸媒介，往往與水表與煤氣表不兼容。這時(shí)就產(chǎn)生了對(duì)無(wú)線技術(shù)的需求，因?yàn)樗麄儾恍枰ㄟ^(guò)電力服務(wù)就能夠到達(dá)所需的設(shè)備。有時(shí)，電力公司將采取一種混合的方法，利用不同的技術(shù)來(lái)完成不同功能的目標(biāo)。NERCCIP標(biāo)準(zhǔn)2008年，北美電力可靠性機(jī)構(gòu)（NERC）重要基礎(chǔ)設(shè)施愛(ài)護(hù)（CIP）標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)了美國(guó)聯(lián)邦能源治理委員會(huì)（FERC）的批準(zhǔn)而獲得了法律效力。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電力公司必須采取措施明確同時(shí)愛(ài)護(hù)重要的網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)。然而，諸多司法問(wèn)題卻加大了智能配電網(wǎng)（如AMI）的難度。關(guān)于爭(zhēng)議的焦點(diǎn)問(wèn)題，即在于AMI是否適用于CIP標(biāo)準(zhǔn)，不得不通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)明確規(guī)定需要審定的重要資產(chǎn)。CIP002中要求電力公司考慮“具備切負(fù)荷300MW以上能力的系統(tǒng)中，一般操縱系統(tǒng)中與自動(dòng)切負(fù)荷相關(guān)的設(shè)備和系統(tǒng)”。假如AMI系統(tǒng)在表計(jì)中配備集成開(kāi)斷端口，一個(gè)含100000家庭的配電網(wǎng)就能夠達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。假如考慮含有大量需求響應(yīng)程序的更大規(guī)模的AMI配置，甚至不需要考慮集成開(kāi)斷端口就能夠?qū)ｉT(mén)容易超過(guò)這一要求。另一點(diǎn)是，重要的智能電網(wǎng)設(shè)施，如配電自動(dòng)化或高級(jí)表計(jì)，假如被損害或者使用不當(dāng)或者被惡意破壞的情況下，對(duì)負(fù)荷的阻礙特不大。此外，這些系統(tǒng)的自動(dòng)化能力可能會(huì)引起突然或者快速切負(fù)荷，從而阻礙系統(tǒng)的穩(wěn)定，包括造成輸配電系統(tǒng)的問(wèn)題，甚至引發(fā)連鎖停電事故。這是技術(shù)的進(jìn)展超出了規(guī)范架構(gòu)的考慮的一種結(jié)果。依照法律規(guī)定，NERC擁有對(duì)發(fā)電和輸電系統(tǒng)的管轄權(quán)，因?yàn)樗麄兘?jīng)常涉及到州際貿(mào)易。另一方面，大多數(shù)的分布式技術(shù)，包括AMI而不包括州際貿(mào)易，因此落入州公用事業(yè)委員會(huì)的管轄范疇。截至撰寫(xiě)本報(bào)告時(shí)，NERCCIP標(biāo)準(zhǔn)并不適用于AMI或者其他智能配電網(wǎng)技術(shù)。技術(shù)列舉下面是跨越確定解耦的技術(shù)的非詳盡列舉清單：標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)變電站域網(wǎng)場(chǎng)域網(wǎng)宅域網(wǎng)Internet協(xié)議版本4（IPv4）√√√√√√Internet協(xié)議版本6（IPv6）√√√√√√多重標(biāo)簽交換技術(shù)（MPLS）√√√√√√X.509關(guān)鍵公用基礎(chǔ)設(shè)施（MPLS）√√√√√√聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)（FIPS）加密√√√√√√聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)（FIPS）認(rèn)證√√√√√√Internet協(xié)議安全（IPSec）√√√√√√運(yùn)輸層安全（TLS）√√√√√√公共治理信息協(xié)議√√√√√√開(kāi)放式系統(tǒng)互連治理√√√√√√IEC623351安全√√√√√√簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)治理協(xié)議（SNMP）√√√√√√遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)治理（RMON）√√√√√√IEEE1588實(shí)時(shí)協(xié)議（PTP）√√√√√√IEC61334-4-41DLMS（設(shè)備語(yǔ)言信息規(guī)范）√√√IEC62056COSEM（能量計(jì)量對(duì)比規(guī)范）√√√ANSIC12.18電力計(jì)量光學(xué)端口規(guī)范√ANSIC12.19公用事業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)表√√√ANSIC12.21電話√√ANSIC12.22網(wǎng)絡(luò)√√√ANSIC12.23測(cè)試√√√樓宇自動(dòng)化及操縱網(wǎng)絡(luò)（BACNet）√HomePlug√IEEE802.15.4含有ZigBee√IEEE802.11b/g"Wi-Fi"√IEEE802.15.1"藍(lán)牙"√無(wú)線射頻辨識(shí)系統(tǒng)（RFID）√IEEE802.11iWi-Fi愛(ài)護(hù)訪問(wèn)（WPA2）√IEEE802.3以太網(wǎng)√LonWoks√X10√6LowPAN（用于低功率無(wú)線專(zhuān)用局域網(wǎng)的IPv6）√Z-Wave√Insteon√無(wú)線HART（可導(dǎo)址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路協(xié)議）√開(kāi)放服務(wù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議（OSGi）√IEEE802.1Q虛擬局域網(wǎng)（VLANs）√現(xiàn)場(chǎng)總經(jīng)√√√現(xiàn)場(chǎng)總線√√√IEEE1390電話計(jì)量閱讀√√√蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)√√√IEEE802.16WiMAX√√√多址系統(tǒng)（MAS）/集群調(diào)度√√√IEC60870-5-101/104遙控√√√總線√√√DNP3√√√IEC61850變電站√√√2G無(wú)線（1xRTT，GPRS）√√HomePlug讀取BPL（電力線路寬帶）√√√X-系列網(wǎng)絡(luò)√√√幀中繼√√√同步光纖網(wǎng)（SONET）√√√同步數(shù)據(jù)鏈操縱（SDH）√√√異步傳輸模式（ATM）√√√波分復(fù)用（WDM）√√√虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPNs）√IEC60870-6聯(lián)合操縱中心√√√IEC61970公用信息模型√√√IEC61698分發(fā)接口√O(píng)penGIS（公開(kāi)地理信息系統(tǒng)）√√√多對(duì)話√HTTP/HTML√公共對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu)（CORBA）√網(wǎng)絡(luò)服務(wù)√結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（SQL）√進(jìn)程操縱中的對(duì)象鏈接和嵌入√網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安全√HTTPS（超文本傳送協(xié)議服務(wù)器）√IEC62325能量市場(chǎng)ebXML（應(yīng)用可擴(kuò)充標(biāo)示語(yǔ)言的電子商務(wù)）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波√√√經(jīng)授權(quán)的單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)輻射√√√√未授權(quán)的單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)輻射√√√√經(jīng)授權(quán)的輻射網(wǎng)√√√問(wèn)題：電力工業(yè)必須克服以下的挑戰(zhàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)：技術(shù)的部署仍處于開(kāi)發(fā)時(shí)期。盡管大部分的建設(shè)智能電網(wǎng)的必要技術(shù)差不多存在，它們中的大多數(shù)還未被應(yīng)用到電力領(lǐng)域。電力系統(tǒng)中應(yīng)用這些技術(shù)的高效益產(chǎn)品在過(guò)去幾年才成為可能。由于產(chǎn)品供應(yīng)正處于初級(jí)時(shí)期，同時(shí)部署智能電網(wǎng)有一定壓力，電力公司常需要與供應(yīng)商建立伙伴關(guān)系來(lái)定義需求，進(jìn)行設(shè)計(jì)反饋并評(píng)價(jià)樣機(jī)。通過(guò)縮編和放寬管制后，許多電力公司已無(wú)力進(jìn)行技術(shù)研發(fā)工作。迅速進(jìn)展的智能電網(wǎng)技術(shù)以及領(lǐng)先上市的壓力，不管是在短期依舊在長(zhǎng)期，都使得安全性受到特不的關(guān)注。如何開(kāi)發(fā)嵌入安全性技術(shù)方面的知識(shí)是特不稀缺的，而且安全性技術(shù)的研發(fā)不存在上市壓力，不可能專(zhuān)門(mén)快地取得成果。因此，人們正在開(kāi)發(fā)的許多技術(shù)都有諸多漏洞，這些漏洞源于過(guò)于倉(cāng)促以及不成熟的進(jìn)程。為產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的安全性建立必要的操縱策略對(duì)廠商來(lái)講需要時(shí)刻，對(duì)電力來(lái)講具有壓力。AMI-SEC工作小組近期剛完成了AMI系統(tǒng)安全需求文件的第一版。即使廠商開(kāi)始按照這一導(dǎo)則進(jìn)行生產(chǎn)，仍需數(shù)月才能依照該導(dǎo)則的注釋解決所有的問(wèn)題。在此期間，廠商仍生產(chǎn)產(chǎn)品同時(shí)將他們投放入市場(chǎng)，這就建立了一個(gè)潛在的需求，即在今后需要替換掉那些具有安全隱患的漏洞。小型電力公司缺乏市場(chǎng)力。大型電力公司更容易采納先進(jìn)的技術(shù)要緊有兩個(gè)緣故：第一，他們擁有足夠的內(nèi)部資源來(lái)應(yīng)用這一工程；第二，他們必須在更多的地點(diǎn)采納先進(jìn)技術(shù)，才能夠提供更強(qiáng)有力的鼓舞措施來(lái)刺激廠商開(kāi)發(fā)出他們所需要的產(chǎn)品。而小型電力公司沒(méi)有一定規(guī)模的經(jīng)濟(jì)水平，不能提供鼓舞措施來(lái)刺激廠商，因此只能采納現(xiàn)成的技術(shù)。這就意味著他們的智能電網(wǎng)工程并不智能，或者將會(huì)被延遲，因?yàn)樗麄兡壳盀橹共⒉唤?jīng)濟(jì)?；ゲ僮餍缘娜觞c(diǎn)。幾個(gè)關(guān)鍵的智能電網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)，特不是ANSIC12，IEC61850以及IEC61698/61970具有類(lèi)似的形式：委員會(huì)通過(guò)了專(zhuān)門(mén)長(zhǎng)時(shí)刻來(lái)開(kāi)發(fā)這些標(biāo)準(zhǔn)，大概十年或者更多，因此這些標(biāo)準(zhǔn)是多個(gè)廠商妥協(xié)的結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨對(duì)技術(shù)的選擇，這些技術(shù)已被許多廠商應(yīng)用了專(zhuān)門(mén)多年。這些標(biāo)準(zhǔn)中可能含有許多無(wú)強(qiáng)制性的執(zhí)行選項(xiàng)，假如沒(méi)有特不專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，電力公司專(zhuān)門(mén)難明確辨不。電力公司在某一領(lǐng)域的設(shè)備往往由一個(gè)廠商提供，由于經(jīng)濟(jì)方面的緣故，即使采納了這些標(biāo)準(zhǔn)，其支配地位并未改變。因此，實(shí)際中多廠商互操作性操作性測(cè)試往往專(zhuān)門(mén)難實(shí)現(xiàn)。在某些情況下，如ANSIC12，甚至沒(méi)有能夠提供認(rèn)證測(cè)試的機(jī)構(gòu)。盡管他不如真正的用戶互操作性測(cè)試高效，它至少代表我們向著互操作性邁出了一大步。采納這些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備通常能夠建立起差不多的通信，交換簡(jiǎn)單信息變得特不容易。然而，當(dāng)試圖采納更先進(jìn)的功能時(shí)，電力公司發(fā)覺(jué)廠商遵循不同的理念而使得而專(zhuān)門(mén)難實(shí)現(xiàn)互操作。電網(wǎng)智能化互通性框架[參考]認(rèn)為這些分歧是由于語(yǔ)意理解，業(yè)務(wù)環(huán)境和業(yè)務(wù)流程方面缺乏互通性所造成。傳統(tǒng)的解決方案是等待這些標(biāo)準(zhǔn)變得更成熟。電網(wǎng)建設(shè)者發(fā)覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)和電力公司的弱點(diǎn)最終引出對(duì)更多的強(qiáng)制性條例的需求。業(yè)界最終開(kāi)發(fā)出了一些導(dǎo)則，限制了廠商實(shí)施這些標(biāo)準(zhǔn)的方法。例如IEC61850，立即在公布第一個(gè)版本的三年后公布第二個(gè)版本，它克服了第一版中的許多漏洞。然而，某些電力公司并沒(méi)有時(shí)刻來(lái)等待這些標(biāo)準(zhǔn)變得成熟。對(duì)某些電力公司來(lái)講，采納強(qiáng)制互操作性準(zhǔn)則是必須的，即使我們還不明白最好的準(zhǔn)則是什么。然而，這么做的假定條件是某些人明白什么是最好的導(dǎo)則。企業(yè)應(yīng)用集成。這方面代表了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的互操作性弱點(diǎn)，因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)進(jìn)展水平是一個(gè)依靠手工操作的手工的勞動(dòng)密集型的過(guò)程，它特不依靠于電力公司現(xiàn)有的信息基礎(chǔ)設(shè)施以及公用事業(yè)的商業(yè)慣例。本部分的兩大要緊標(biāo)準(zhǔn)，IEC61968/61970CIM標(biāo)準(zhǔn)和多對(duì)話（MultiSpeak），從不同的角度處理這些問(wèn)題。CIM標(biāo)準(zhǔn)并未試圖去提供一個(gè)即插即用的互操作性，而是確定一個(gè)“工具箱”，它能夠被用于開(kāi)發(fā)一套新的協(xié)議。這一過(guò)程就好比CIM定義了一套通用的詞語(yǔ)，電力公司必須建立自己的規(guī)則來(lái)依照這些詞語(yǔ)組成句子。假如兩個(gè)電力公司之間沒(méi)有從一開(kāi)始就進(jìn)行合作，沒(méi)有確定相同的規(guī)則，兩個(gè)電力公司的設(shè)備就無(wú)法進(jìn)行對(duì)話。多對(duì)話（MultiSpeak），由沒(méi)有能力獨(dú)立開(kāi)發(fā)的小型電力公司合作開(kāi)發(fā)，則采納了相反的做法。它嚴(yán)格界定了一個(gè)界面，然而那個(gè)界面無(wú)法考慮到電力公司信息基礎(chǔ)設(shè)施的差異性。因此盡管它能夠特不迅速的提供供應(yīng)商之間的互通，其功能有限且不易推廣。解決那個(gè)問(wèn)題的方法介于這兩個(gè)極端之間，這兩種技術(shù)最終都會(huì)朝那個(gè)方向進(jìn)展。然而，時(shí)刻又是問(wèn)題的關(guān)鍵。配電局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，尤其是無(wú)線網(wǎng)和BPL。配電自動(dòng)化領(lǐng)域，也稱(chēng)為“入口”或“到家前的最后一英里”，由一個(gè)經(jīng)典工程問(wèn)題的專(zhuān)有解決方案主宰：部署數(shù)以萬(wàn)計(jì)的終端需要一個(gè)成本特不低的方案，但需要覆蓋的地區(qū)特不大，而且有極大的地域差異，這些必須予以克服。此外，新的配電應(yīng)用程序，如固件的自恢復(fù)和遠(yuǎn)程下載，則需要較少的延遲和更寬的帶寬。幾十家供應(yīng)商差不多投入這一問(wèn)題中，產(chǎn)生了許多的解決方案，每個(gè)方案都希望成為“更好的捕鼠器”技術(shù)，以?shī)Z取整個(gè)業(yè)界的先機(jī)。然而不幸的是，至今仍沒(méi)有如此一個(gè)領(lǐng)頭羊出現(xiàn)。在這種情況下，幾乎沒(méi)有鼓舞政策來(lái)刺激廠商間合作來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)。這一領(lǐng)域確實(shí)存在一些標(biāo)準(zhǔn)，其中許多都有專(zhuān)門(mén)好的前景。大量建筑差不多鋪設(shè)了ADSL和電視電纜，各種各樣的移動(dòng)電話技術(shù)也已開(kāi)始應(yīng)用。新的無(wú)線技術(shù)WiMAX是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，而且頗具前景，然而電力公司對(duì)這些技術(shù)仍存在疑慮。對(duì)在最后一英里使用這些標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生遲疑要緊有以下一些緣故：他們不能提供足夠的可靠性，足夠的帶寬或者足夠的覆蓋面。而最大的障礙是部署數(shù)以百億計(jì)的終端，而且這些終端也會(huì)產(chǎn)生專(zhuān)門(mén)多問(wèn)題，因?yàn)橛袝r(shí)電力公司會(huì)發(fā)覺(jué)他們處于如此一種情況中，在服務(wù)過(guò)程中，最后2%的用戶會(huì)占據(jù)20%的花費(fèi)。電力公司可能會(huì)在社區(qū)使用這些標(biāo)準(zhǔn)，然而在最后一英里通常仍是專(zhuān)有的。除了建立互通性問(wèn)題之外，專(zhuān)有協(xié)議也同樣存在安全問(wèn)題。在安全性領(lǐng)域，技術(shù)永久不是牢不可破的。最好的情況是在技術(shù)的使用期間一直沒(méi)有出現(xiàn)安全問(wèn)題。當(dāng)安全打算開(kāi)發(fā)者是僅有的能夠與協(xié)議進(jìn)行交互的人時(shí)，關(guān)于專(zhuān)有協(xié)議的使用經(jīng)常會(huì)助長(zhǎng)一種假的安全感。這也是所謂的“隱藏的安全”，是公認(rèn)的愛(ài)護(hù)寶貴資產(chǎn)的最差的機(jī)制。人性的現(xiàn)實(shí)意味著每個(gè)人都可能會(huì)犯錯(cuò)，同時(shí)眼界有限。幸運(yùn)的是我們能夠請(qǐng)?jiān)S多業(yè)界專(zhuān)家在技術(shù)的開(kāi)發(fā)生命周期內(nèi)對(duì)其審查和分析，同時(shí)評(píng)估其利益。這種情況僅發(fā)生于以公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的工作中。許多專(zhuān)有物理層的典型通信解決方案是使用一個(gè)共同的網(wǎng)絡(luò)層或應(yīng)用層作為橋梁來(lái)建立起各種技術(shù)之間的溝通，如圖1所示。這一領(lǐng)域的領(lǐng)先者顯然是因特網(wǎng)協(xié)議集，它針對(duì)此類(lèi)型連接的應(yīng)用差不多有數(shù)十年的歷史。然而，大多數(shù)的專(zhuān)有最后一英里技術(shù)往往為低通信需求的程序而設(shè)計(jì)，同時(shí)以較低的貸款來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本。他們并不能適用于處理基于IP方案的額外帶寬需求，也不能適用于處理任何設(shè)備在任何時(shí)刻都能夠獲得帶寬的這種因特網(wǎng)技術(shù)。圖1：使用一個(gè)共同的上層來(lái)連接專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)考慮到這一點(diǎn)，有些供應(yīng)商提供了含有開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層的現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)，即ANSIC12.22（包括ANSIC12.19數(shù)據(jù)模型）。理論上，這同意計(jì)量系統(tǒng)使用ANSIC12.22通過(guò)IP或者其他的現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)與任何同樣支持ANSIC12.22的設(shè)備進(jìn)行通信。不幸的是，實(shí)際中不存在如此的多廠商計(jì)量系統(tǒng)。ANSIC12.22標(biāo)準(zhǔn)同意在使用時(shí)能夠有專(zhuān)門(mén)多靈活性，甚至支持ANSIc12.22的計(jì)量系統(tǒng)只支持出自同一供應(yīng)商的計(jì)量?jī)x表。此外，使用ANSIc12.22計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)作為唯一的互操作性手段，也就意味著沒(méi)有非計(jì)量設(shè)備能夠使用這些網(wǎng)絡(luò)。因此，最后一英里范圍內(nèi)所需要的解決方案是更多的低成本帶寬。這將同意基于IP的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議能夠覆蓋到用戶房舍中，甚至能夠到柱上。有些跡象表明，一些供應(yīng)商專(zhuān)門(mén)快就能夠滿足這些需求。過(guò)多的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。在智能電網(wǎng)的部署工程中，例如家庭中的AMI（高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)）和DR（需求響應(yīng)），電力公司有必要進(jìn)入不穩(wěn)定的家庭和樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)。這些行業(yè)差不多實(shí)施了各種各樣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括開(kāi)放的和專(zhuān)有的，有線的和無(wú)線的。目前那個(gè)行業(yè)中的第一批標(biāo)準(zhǔn)包括：BACnet（建筑自動(dòng)化），HomePlug6LowPAN以及ZigBee（家庭區(qū)域網(wǎng)設(shè)備通信和信息模型），另外包括，部分專(zhuān)用網(wǎng)解決方案，比如：LONtalk,Insteon,以及Z-Wave，然后還有一些傳統(tǒng)（然而價(jià)格昂貴而且耗電）的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，比如:Ethernet、Wi-Fi，以及通用的傳統(tǒng)協(xié)議比如X10技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的多樣化以及互相之間缺少互操作性曾經(jīng)給這些市場(chǎng)中的供應(yīng)商造成了專(zhuān)門(mén)大的困難，現(xiàn)在這一問(wèn)題隨著AMI和其他智能電網(wǎng)應(yīng)用軟件的進(jìn)展而更加惡化。電力公司更樂(lè)于采納一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)連接其供電區(qū)域中的所有終端。需要注意的是，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可能從未在市場(chǎng)上應(yīng)用過(guò)。該領(lǐng)域正在進(jìn)行的一些工作是專(zhuān)門(mén)有前途的。首先確實(shí)是OpenHAN（開(kāi)放式家庭區(qū)域網(wǎng)）工作組，它確定了電力公司中使用的家庭區(qū)域網(wǎng)的一系列的常規(guī)要求。下一步，在OpenHAN進(jìn)程中將存在一個(gè)共有的信息模型，那個(gè)模型能夠使用各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。二是由ZigBee聯(lián)盟迅速成立了“智能能源”規(guī)范，其更專(zhuān)注于電力公司的功能。另一個(gè)有希望的跡象是由ZigBee聯(lián)盟和HomePlugPowerLine聯(lián)盟達(dá)成共識(shí)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)跨越各自的無(wú)線技術(shù)和電力線寬頻技術(shù)的公有應(yīng)用層。所有這些研究差不多上由UtilityAMI組織協(xié)調(diào)。然而，任何標(biāo)準(zhǔn)的制定都需要時(shí)刻。電力公司必須部署以客戶為中心的智能電網(wǎng)應(yīng)用軟件，此軟件目前被迫應(yīng)用某一特定技術(shù)，僅給差不多成功上網(wǎng)的顧客提供服務(wù)，或?qū)⑿枰眉彝^(qū)域網(wǎng)的軟件推遲到公布直至今后出現(xiàn)更好的版本。在后一種情況下，他們會(huì)面臨更高的升級(jí)費(fèi)用。在公用事業(yè)和房舍間的網(wǎng)關(guān)定義：盡管EPRI（美國(guó)電力研究所）和其他研究者差不多針對(duì)“消費(fèi)者信息門(mén)戶”做了多年的研究，然而對(duì)電力公司和每個(gè)客戶之間的網(wǎng)關(guān)的技術(shù)形態(tài)從來(lái)都沒(méi)有一個(gè)好的定義。例如，能夠考慮在廣域網(wǎng)和分散的局域網(wǎng)之間采納ANSIC12標(biāo)準(zhǔn)以及采納ZigBee智能能源客戶端等方案，沒(méi)有能夠詳細(xì)定義這兩種技術(shù)如何由其中一種映射到另外一個(gè)的方法。例如，家庭局域網(wǎng)中的哪一個(gè)對(duì)象或者消息在ANSIC12中完成需求響應(yīng)事件。公共信息模型。網(wǎng)關(guān)映射定義的不足正是覆蓋整個(gè)智能電網(wǎng)領(lǐng)域的公共信息模型的不足的特例。例如，在企業(yè)領(lǐng)域傳播的產(chǎn)生能源價(jià)格事件的公共信息模型的消息為了在WAN和區(qū)域LAN中傳播，必須先轉(zhuǎn)化為等效的ANSIC12信息，然后在抵達(dá)消費(fèi)者家中的恒溫器前，又得將其轉(zhuǎn)換為ZigBeeSE信息。這種轉(zhuǎn)換是必要的，因?yàn)樵谒蓄I(lǐng)域內(nèi)，通常沒(méi)有公共的網(wǎng)絡(luò)層，即使存在如此的層，也沒(méi)有足夠的帶寬將企業(yè)信息逐字的傳輸?shù)胶銣仄?。甚至在如何將如此的信息轉(zhuǎn)化和傳送到極頂配電自動(dòng)化裝置都沒(méi)有達(dá)成共識(shí)，比如講DNP3。目前，所有這些轉(zhuǎn)換步驟差不多上完全專(zhuān)門(mén)的、廠商特定的，因?yàn)樵诠矊?duì)象模型中，不存在能夠在所有領(lǐng)域都能工作的協(xié)議。CIM(公共信息模型)，作為企業(yè)領(lǐng)域的特定數(shù)據(jù)模型，是個(gè)專(zhuān)門(mén)好的起點(diǎn)。另外，電力公司AMI的各個(gè)部分與其他技術(shù)的融合差不多邁出了第一步，但仍有許多工作要做。傳統(tǒng)輸電和配電自動(dòng)化。為在供電范圍內(nèi)建設(shè)廣泛應(yīng)用的智能電網(wǎng)，電力公司首先對(duì)其已有自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行處理。大多數(shù)的電力公司在過(guò)去若干年的時(shí)刻里，基于其他工程進(jìn)展了若干個(gè)“自動(dòng)化孤島”。由于缺乏實(shí)際應(yīng)用，自動(dòng)化項(xiàng)目往往是不穩(wěn)定和不完整的，尤其是在配電環(huán)境下?，F(xiàn)在，普遍的自動(dòng)化運(yùn)行環(huán)境得到改善，系統(tǒng)工程師必須設(shè)法將這些遺留系統(tǒng)納入新的智能電網(wǎng)。關(guān)鍵的問(wèn)題是，大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)已過(guò)時(shí)或者廠商不再提供技術(shù)支持?！凹夹g(shù)進(jìn)展”在電力行業(yè)確實(shí)是如此，許多過(guò)去被電力公司認(rèn)為是先進(jìn)的技術(shù)在現(xiàn)在的技術(shù)環(huán)境下差不多過(guò)時(shí)了，例如：SONET,FrameRelay,10MbitEthernet,trunkedradio甚至leasedtelephonelines。那些更古老的技術(shù)，比如Bell202調(diào)制解調(diào)器，本質(zhì)上目前只在電力公司存在。智能電網(wǎng)的部署必須找到一種方法，能夠?qū)⑵浼{入智能電網(wǎng)的環(huán)境。將現(xiàn)有的技術(shù)融入智能電網(wǎng)是一項(xiàng)單獨(dú)的工作且初期投資專(zhuān)門(mén)高。在計(jì)量和配電自動(dòng)化環(huán)境中，差不多的智能電網(wǎng)功能一般比較欠缺，如簡(jiǎn)單自動(dòng)抄表，或者配線故障定位和自動(dòng)恢復(fù)等。盡管沒(méi)有人能夠否認(rèn)他們內(nèi)在的價(jià)值，這些功能通常沒(méi)能提供足夠的投資回報(bào)來(lái)證明其廣泛應(yīng)用的必要性。通過(guò)早期建設(shè)的智能電網(wǎng)，我們發(fā)覺(jué)，若將智能電網(wǎng)的許多應(yīng)用程序配置在一起時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)一些一體化的商業(yè)功能。例如，當(dāng)差不多的抄表功能與計(jì)算機(jī)輔助停電治理，預(yù)付和/或?qū)崟r(shí)定價(jià)結(jié)合在一起，評(píng)價(jià)AMI部署就會(huì)變得容易。類(lèi)似的，假如將故障定位與相量測(cè)量和實(shí)時(shí)狀態(tài)可能相結(jié)合，那么輸電網(wǎng)和配網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)就會(huì)變得更加清晰。然而，這些更加先進(jìn)的功能需要更多的前期投資。應(yīng)用智能電網(wǎng)的某些功能的初期投資較高，會(huì)給許多電力公司帶來(lái)挑戰(zhàn)。部門(mén)整合。希望實(shí)施智能電網(wǎng)自動(dòng)化的電力公司將面臨的最大挑戰(zhàn)之一是這些應(yīng)用程序要求之前部門(mén)之間要建立合作，甚至合并，一些例子包括：SCADA和愛(ài)護(hù)的合并。近幾年來(lái)，有一點(diǎn)較為明顯，那確實(shí)是采納智能設(shè)備和現(xiàn)代LAN技術(shù)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)需要變電站功能的合并。愛(ài)護(hù)設(shè)備必須能夠有操縱和監(jiān)控的能力，SCADA設(shè)備也必須參與一些愛(ài)護(hù)措施。同樣，這些設(shè)備的治理部門(mén)也要學(xué)會(huì)互相溝通。IT和運(yùn)行的合并。就像電力公司部署企業(yè)總線技術(shù)，必須縮小傳統(tǒng)IT部門(mén)和電力公司運(yùn)行部門(mén)之間的距離，尤其是在考慮系統(tǒng)安全的時(shí)候。計(jì)量和配電自動(dòng)化的合并。盡管這兩個(gè)系統(tǒng)享有共同的地理責(zé)任區(qū)域，但他們之間卻毫不相干。但不久以后他們將可能會(huì)利用同一個(gè)分布通信網(wǎng)絡(luò)。同樣，他們各自的部門(mén)現(xiàn)在必須整合在一起來(lái)體現(xiàn)智能電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，如高級(jí)停電治理。電力公司與工業(yè)界的融合。隨著以客戶為中心的應(yīng)用程序，如實(shí)時(shí)定價(jià)，分布式發(fā)電和微網(wǎng)等越來(lái)越多的應(yīng)用，電力公司必須對(duì)工業(yè)自動(dòng)化世界給予更多的關(guān)注。由于用戶變成了電力系統(tǒng)運(yùn)行的主動(dòng)參與者，原先單向的關(guān)系必須轉(zhuǎn)變成為伙伴關(guān)系。綜合考慮系統(tǒng)安全。即使應(yīng)用了智能配電網(wǎng)技術(shù)，NERC關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施愛(ài)護(hù)（CIP）標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定電力公司必須將信息系統(tǒng)安全整合到其所有的自動(dòng)化系統(tǒng)中：不僅僅是設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和技術(shù)，還有政策，流程以及培訓(xùn)。這是可行的，而且即使法律并不強(qiáng)制這么做，電力公司也會(huì)被要求執(zhí)行這些準(zhǔn)則。為了提高效率，電力公司應(yīng)該在所有部門(mén)中綜合考慮并長(zhǎng)期應(yīng)用這些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。智能電網(wǎng)信息愿景專(zhuān)門(mén)有可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性。然而，它同樣給攻擊者提供了專(zhuān)門(mén)多機(jī)會(huì)。大多數(shù)公用事業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)將是以一個(gè)循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行，同時(shí)在部署每一個(gè)智能電網(wǎng)應(yīng)用程序中都要考慮到安全性，網(wǎng)絡(luò)治理和數(shù)據(jù)治理。最優(yōu)方法在AMI部署范圍內(nèi)，第一步是將受測(cè)量體系阻礙的不同部門(mén)（例如計(jì)量，通信，信息技術(shù)，系統(tǒng)規(guī)劃，系統(tǒng)運(yùn)行，用戶接口，維護(hù)，可靠性，商業(yè)運(yùn)行）的人召集在一起提綱挈領(lǐng)的討論系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題，并抓住用戶對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用中問(wèn)題的響應(yīng)。在這些用戶反饋中，能夠通過(guò)建立文檔這一步驟消除某些虛假的，不切合實(shí)際的需求，功能性需求和非功能性需求被列舉出來(lái)。與電力公司的專(zhuān)家進(jìn)行進(jìn)一步的討論，針對(duì)阻礙比較大的問(wèn)題，請(qǐng)他們制定出合理的解決方案。采納需求排序的方法，電力公司的專(zhuān)家能夠利用這一方法評(píng)估任何技術(shù)的相對(duì)成熟性，最終目的是滿足各部門(mén)的運(yùn)行要求。那個(gè)就能夠?yàn)橹圃焐烫峁┤绾蝸?lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和需求來(lái)滿足電力公司的需要。盡管過(guò)程困難，雙方（電力公司和供應(yīng)商）都可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。電力公司能夠通過(guò)這一過(guò)程來(lái)測(cè)試系統(tǒng)，并提出產(chǎn)品和技術(shù)需求。制造商則有了一個(gè)產(chǎn)品投資開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，這一目標(biāo)也產(chǎn)生了“供應(yīng)者壓力”，即競(jìng)爭(zhēng)。通過(guò)制造商的競(jìng)爭(zhēng)，電力公司能夠?qū)崿F(xiàn)其技術(shù)和投資的平衡。對(duì)許多電力公司來(lái)講，智能電網(wǎng)部署將沒(méi)有AMI部署那么具體。然而，同樣的進(jìn)程將有助于電網(wǎng)運(yùn)行和財(cái)政目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。立法和規(guī)程一個(gè)專(zhuān)門(mén)難駕馭的方面確實(shí)是立法和規(guī)程。電力公司的運(yùn)營(yíng)過(guò)程存在著許多制約因素，這些制約因素之間相互矛盾。其中包括義務(wù)服務(wù)方面，壟斷銷(xiāo)售方面，經(jīng)營(yíng)權(quán)的取得和保持，一次能源方面，環(huán)境方面，法律方面，回報(bào)率方面等等。例如加利福尼亞州要求在所有新建項(xiàng)目中強(qiáng)制使用可編程功能以及可控恒溫器（PCTs）。這些PCTs能夠使用戶決定能夠滿足他們舒適度和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的程序，同時(shí)也給公用事業(yè)限制尖峰負(fù)荷帶來(lái)了難處。專(zhuān)門(mén)顯然，安裝過(guò)程的強(qiáng)制性（所有新房舍都必須有一個(gè)），操作過(guò)程的不公平卻抵消了這項(xiàng)法規(guī)帶來(lái)的好處。大多數(shù)消費(fèi)者所面臨的平臺(tái)使用稅/費(fèi)也是反對(duì)該項(xiàng)目的一個(gè)根源。采納新型定價(jià)模式加劇了一般用戶對(duì)增加用電成本的擔(dān)心。當(dāng)一個(gè)人看到其他人受益于其自己的犧牲，那個(gè)人將會(huì)尤為不愉快，不管如何解釋這么做的好處都無(wú)濟(jì)于事。顯然，我們并不缺乏相關(guān)的例子。相反地，采納立法來(lái)解決問(wèn)題通常是不符合市場(chǎng)化的要求的。由于應(yīng)用需求側(cè)響應(yīng)，智能電網(wǎng)甚至AMI的概念關(guān)于一般大眾來(lái)講專(zhuān)門(mén)難理解，而恰恰是對(duì)改革的恐懼驅(qū)使他們?nèi)ダ斫?，同意和同意。我們建議讓公眾參與到立法和管制的每一個(gè)過(guò)程中。類(lèi)似于專(zhuān)家協(xié)會(huì)的組織，如建立的聯(lián)合組織，如電網(wǎng)智能化建設(shè)委員會(huì)和需求響應(yīng)協(xié)會(huì)，為大眾參與提供模型，同時(shí)提供這方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。如上所述，網(wǎng)絡(luò)安全同樣對(duì)立法和管制構(gòu)成了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的挑戰(zhàn)。盡管從技術(shù)角度來(lái)講一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)想和策略是合理的，我們將會(huì)面臨來(lái)自政府的障礙。當(dāng)涉及到立法時(shí)，國(guó)家將仍然持有一張王牌，從管制角度來(lái)講，我們將運(yùn)行超過(guò)50個(gè)的獨(dú)立市場(chǎng)，每個(gè)都有其自己的規(guī)則和過(guò)程。只要國(guó)家管制委員會(huì)決定如何計(jì)算回報(bào)率，這一問(wèn)題就可不能消逝。解決方案以下介紹和相關(guān)解釋是用來(lái)關(guān)心我們?nèi)ソ⒁粋€(gè)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的概念。標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)局域網(wǎng)——特不是當(dāng)在部署了互聯(lián)網(wǎng)的地點(diǎn)，考慮到便于學(xué)習(xí)和減少專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的要求，標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)局域網(wǎng)會(huì)在現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)治理工具以及應(yīng)用程序之間起到一個(gè)杠桿作用。這也將使得一些實(shí)體去制造“賣(mài)方壓力”以便驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新。場(chǎng)局域網(wǎng)的調(diào)制解調(diào)器——不管是有線依舊無(wú)線，一些地點(diǎn)需要不受現(xiàn)存通信架構(gòu)（例如無(wú)線網(wǎng)格，無(wú)線星，以太網(wǎng)）及其應(yīng)用程序的限制，而要使其專(zhuān)用于“智能電網(wǎng)”的應(yīng)用功能；這同樣能夠作為一個(gè)要緊的合理備份。更多的場(chǎng)帶寬——專(zhuān)門(mén)用途的網(wǎng)絡(luò)即使在刪除了次要功能的前提下仍然會(huì)受到帶寬限制。假如差不多硬件（帶寬）的建設(shè)情況，就能夠了解到其能夠提供的應(yīng)用。因此，關(guān)于帶寬的投資能夠促進(jìn)創(chuàng)新。CIM設(shè)計(jì)框架——關(guān)于應(yīng)用程序與應(yīng)用程序集成的情況，IEC61968或者是CIM標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)定義專(zhuān)門(mén)松的語(yǔ)義模型。到目前為止，只有電力系統(tǒng)模型變換差不多在兼容性和互操作性上得到了測(cè)試。這一組標(biāo)準(zhǔn)所面臨的一個(gè)問(wèn)題是在標(biāo)準(zhǔn)的限制下，語(yǔ)義學(xué)的選擇是由用戶所做的。在那個(gè)條件下，只能驗(yàn)證消息是否遵從語(yǔ)意模型。假如不同的應(yīng)用程序選擇不同的語(yǔ)義學(xué)模型，即使其符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，他們?nèi)匀挥锌赡懿幌嗳?。在該領(lǐng)域應(yīng)該鼓舞縮小能夠選擇的模型范圍并提供應(yīng)用指南。這將會(huì)使得用戶更好地去開(kāi)發(fā)可互通性的應(yīng)用程序。CIM應(yīng)用程序安全——假如沒(méi)有應(yīng)用程序和一個(gè)供信息進(jìn)行交換的集成層，CIM標(biāo)準(zhǔn)將是沒(méi)有用處的。就此而言，目前還沒(méi)有進(jìn)展出本地安全的理論，然而本地安全的相關(guān)應(yīng)用程序差不多被廣泛應(yīng)用。盡管如此，需要被鼓舞標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者們?yōu)榭沈?yàn)證的CIM應(yīng)用程序安全開(kāi)發(fā)指導(dǎo)準(zhǔn)則。CIM/61850協(xié)調(diào)性——我們差不多進(jìn)行了CIM和IEC61850之間的差異性分析，并提出了關(guān)于其兼容性的建議。鼓舞用戶組或其他有能力的團(tuán)體在最新的研發(fā)中考慮這些建議。變電站間的IEC61850協(xié)議——那個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)集提供了一個(gè)符合性測(cè)試以及建立一個(gè)工作組以驗(yàn)證變電站設(shè)備的互操作性。IEC工作組差不多開(kāi)始將那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到變電站的通信中去（例如在61850-7-410中的水電廠以及在61850-7-420中的DER設(shè)備）以及應(yīng)用于變電站間的通信。ANSIC12指導(dǎo)方針——ANSI測(cè)量協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)受到了缺少符合性測(cè)試以及其互操作性測(cè)試手段的困擾。這點(diǎn)必須要改變。電力公司應(yīng)要求制造商開(kāi)發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)且具有的產(chǎn)品。UtiliSec的支持——UCAlug下的開(kāi)放智能電網(wǎng)附屬委員會(huì)的UtiliSec工作組負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)安全指導(dǎo)準(zhǔn)則，建議，以及關(guān)于智能電網(wǎng)來(lái)講的最佳方案。在最終的修訂本中，AMI-SEC特不工作組差不多編制了一個(gè)AMI風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及系統(tǒng)安全需求的文檔，以及一個(gè)組件目錄和AMI-SEC實(shí)施指南。這些文檔將提供往常電力工業(yè)中無(wú)法提供的額外保障。盡管無(wú)法量化，工作組指出了與智能電網(wǎng)安全性相關(guān)的討論的一個(gè)重點(diǎn)，在智能電網(wǎng)中電力公司就安全性相關(guān)信息及經(jīng)驗(yàn)的交流對(duì)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展至關(guān)重要。資產(chǎn)治理——資產(chǎn)治理關(guān)于專(zhuān)門(mén)多電力公司來(lái)講都差不多是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題了，高級(jí)通訊基礎(chǔ)設(shè)施的部署和智能電網(wǎng)設(shè)備將使那個(gè)問(wèn)題超出現(xiàn)有工具和治理系統(tǒng)的處理范圍。然而，同樣的基礎(chǔ)設(shè)施和智能設(shè)備將使得新系統(tǒng)在進(jìn)行真正的全生命周期（從搖籃到墳?zāi)梗┵Y產(chǎn)治理方面的過(guò)程中更加便利。不管是在驗(yàn)證已交付的功能性方面，依舊在設(shè)備操作年限期間監(jiān)視其KPIs方面，或是在追蹤有關(guān)維護(hù)和接近使用年限的信息方面，這些功能將極大的關(guān)心電力公司治理者用最少的工作量和維護(hù)費(fèi)用對(duì)公司資產(chǎn)進(jìn)行全壽命治理。分布式能源資源——現(xiàn)有的分布式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)都融入了“電源到負(fù)荷”的理念。愛(ài)護(hù)設(shè)備和方案，電壓支持設(shè)備和方案以及其他技術(shù)層面均假定潮流流向單一。分布式電源，包括發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能元件，需要對(duì)電力設(shè)備和分析軟件重新考慮和重新設(shè)計(jì)，因?yàn)槠浒ㄘ?fù)荷節(jié)點(diǎn)接入發(fā)電機(jī)，甚至需要考慮反向潮流。人們正在對(duì)模型，運(yùn)行和操縱這些設(shè)備建立一些標(biāo)準(zhǔn)，還在建立一些協(xié)議來(lái)劃分這些標(biāo)準(zhǔn)，然而當(dāng)DER設(shè)備被廣泛使用時(shí)，大