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-1-坚强智能电网技术标准体系研究（国家电网公司智能电网部，北京，100031）摘要:本文介绍了国际智能电网技术标准研究现状；提出了构建坚强智能电网技术标准体系的SLO原则；论述了具有“8个专业分支、26个技术领域、92个标准系列、若干具体标准”四层架构的坚强智能电网技术标准体系；推荐了22项首批坚强智能电网核心技术标准。关键词:智能电网；技术标准；标准体系；核心标准中图分类号:0引言当前，新一轮的世界能源变革已经拉开序幕。欧美发达国家从发展清洁能源、应对气候变化、保障能源安全、促进经济增长的需要出发，相继提出智能电网发展理念，并大力建设推行。智能电网已成为目前世界电力发展的新趋势。面对新形势、新挑战，国家电网公司根据我国能源与需求逆向分布、以风电为代表的清洁能源大规模集中开发等基本国情，结合电网发展的实际情况，提出了“建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网”战略目标。智能电网建设是一个十分复杂而庞大的系统工程，现有的技术标准无法满足智能电网的全部要求。建立一个系统、完善、开放的智能电网技术标准体系已迫在眉睫。通过技术标准体系的建设，可有效规范智能电网规划、设计、建设、运行、设备制造等各领域、各环节的实践，保障、促进智能电网和相关新兴产业有序、健康发展。努力把具有自主知识产权的智能电网关键技术标准上升为国际标准，有利于提高我国相关产业在国际智能电网市场的核心竞争力。1国际智能电网技术标准研究状况在开展智能电网技术标准研究的国际标准组织中，最具代表性的有国际电工委员会（IEC）、美国国家标准与技术研究院（NIST）、美国电气与电子工程师协会（IEEE）和欧洲标准化组织（CEN-CENELEC）等。1.1IEC研究进展[1]2009年4月，IEC成立了智能电网战略工作组（SG3），负责研究智能电网技术标准体系。SG3将智能电网技术标准体系分为通用技术和专业技术两类。在通用技术类中，重点关注通信、安全和规划3个领域；在专业技术类中，重点关注高压直流（HVDC）/柔性交流输电（FACTS）、停电预防/能量管理系统（EMS）、先进配电管理、配电自动化、智能变电站自动化、分布式能源、高级量测（AMI）、需求侧响应和负荷管理、智能家居和楼宇智能化、电能存储、电动汽车、状态监测、电磁兼容、低压设施、大规模可再生能源接入15个领域。SG3认为，核心标准对智能电网建设具有重大影响，适用于智能电网多个技术领域，并推荐涉及开放性架构、互操作、网络安全性等方面的IEC62357、IEC61970、IEC61850、IEC61968和IEC62351等5个标准为智能电网核心标准。1.2NIST研究进展[2]美国智能电网技术标准体系主要由NIST主导研究。NIST旨在建立一个实现智能电网互操作性的技术框架，对各种协议和标准模型进行协调，以实现各设备和系统之间的互操作。2010年1月，NIST发布了《智能电网互操作标准框架和技术路线图（1.0版）》，提出智能电网及其标准体系的概念模型，确定了75个现有的适用（或可能适用）于智能电网不断发展的标准。NIST认为需要优先考虑8个领域：需求响应及用户用电效率、广域感知能力、电能储存、电气化交通、高级量测基础设施、配电网管理、信息安全以及网络通信，最终形成成百上千个智能电网技术规范和标准，并提出了15个需要优先制定的缺失标准。1.3IEEE研究进展[3]2009年3月，IEEE批准成立了P2030工作组，其主要职责和研究重点是：为理解和定义电力系统与终端用电设备/用户之间的互操作提供技术指南；关注如何实现能源技术、信息技术和通信技术的融合；研究如何借助通信技术和控制技术，实现发电、输电、用电等环节的无缝操作；研究相关的接口定义；为建设更加可靠、灵活的电力系统提供新的方-2-法；推动智能电网技术标准的编制和现有标准的修订工作。2009年6月，P2030工作组召开了首次会议，明确其第一阶段的工作主要是编制《IEEEP2030标准草案：智能电网中基于信息和通信技术的电力系统与终端用电设备/用户之间的互操作》（简称IEEEP2030标准草案）。编制标准草案的目的，是为理解智能电网中电力系统、终端用电设施及用户之间的互操作提供知识基础，包括其定义、特点、功能特性及其评价准则、工程原理的应用等。1.4其他主要机构研究进展CEN-CENELEC于2010年3月召开了非正式会议，讨论欧洲智能电网技术标准化问题，成立了工作小组，积极推进智能电网技术标准研究工作。德国智能电网技术标准路线图选出了11项重要标准，基本上为IEC标准，如IEC62357、IEC60870、IEC61970/61968等。另外，德国还列出了楼宇自动化、智能表计和电力工程方面的一些标准，如IEC62443、ISO/IEC14543等。日本经济产业省（METI）于2009年8月建立了智能电网技术标准化战略工作组，提出了7个智能电网关键技术领域：输电系统广域感知、需求侧响应、系统侧储能技术、需求侧储能技术、电动汽车、高级量测和配电网管理，并重点关注分布式发电的功率调节技术和快速充电技术。2坚强智能电网技术标准体系2.1.构建原则按照分类信息学理论，分类应该遵循“由简到繁、由大到小”的一般原则。两分法是最经济的分类方法，然而也可能是最理想化、最远离实际的，尽管在特定阶段和特定情况下可能是实用的。全分法（完全枚举法）对大样本集体来说是最不经济的，事实上它也使分类本身变得不必要。为了应对实际事务中诸多因素，在两分法和完全枚举法之间达成认知平衡，衍生出多维的分类体系。借鉴生物学“门纲目科属种”的分类体系，基于认知的规律，提出坚强智能电网技术标准体系的“SLO”原则：（1）系统性（Systematic）：智能电网技术标准体系需要协调和指导智能电网相关技术领域的发展，指导和协调电力用户、电网企业和设备制造商，支持跨行业、跨地区开发和应用；协调和统一有关技术问题，连接系统的各个环节，确保其互操作性。因此，制定智能电网技术标准体系要从系统角度出发，根据系统的各种组成要素从多角度综合考虑，形成有机完整的体系，指导智能电网技术标准的制定。（2）逻辑性（Logical）：智能电网技术应用包括传感与量测、电力电子、通信与信息、仿真分析与控制决策等技术，涉及发电、输电、变电、配电、用电、调度等环节，各环节涉及的标准之间，尤其是相互之间连接的过程中涉及的标准要充分考虑其逻辑性，体现工程建设、运行与检修、设备与材料等逻辑关系，以保证标准体系的配套性，从而发挥标准体系的综合作用。（3）开放性（Open）：智能电网技术标准体系应该是一个开放的体系，能与时俱进、动态扩展，以适应智能电网技术的发展需求，保持一定的先进性。技术标准体系的开放性使得标准的制定工作可以循序渐进地进行。2.2体系架构图1坚强智能电网标准体系层级Fig.1Structureofthetechnologystandardsystemofstrong&smartgrid按照“SLO”原则，设计国家电网公司坚强智能电网技术企业标准体系为“8个专业分支（Domains）、26个技术领域（Fields）、92个标准系列（Series）、若干具体标准（Standards）”四层结构，简称“D-F-S-S”体系，如图1所示。标准体系的第一层是专业分支。包括综合与规划、发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信信息8个专业分支。标准体系的第二层是技术领域。技术领域的划分关注坚强智能电网各环节的主要发展方向以及坚强智能电网研究与建设工作的重点，共包括26个技术领域。各专业分支包括的技术领域如图2所示。-3-坚强智能电网技术标准体系配电配电自动化分布式电源接入配电网分布式储能系统接入配电网综合与规划智能电网的方法学和接口智能电网规划设计发电常规电源网源协调大规模新能源发电并网大容量储能系统并网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变电智能变电站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通信与信息安全智能用电检测特高压输电图2坚强智能电网标准体系框架Fig.2Frameworkofthetechnologicalstandardsystemofstrong&smartgrid标准体系的第三层包括92个标准系列。标准系列按照基础与综合、工程建设、运行与检修、设备与材料的逻辑关系划分。详见2.3节。标准体系的第四层是成百上千个具体标准。2.3标准体系2.3.1综合与规划（1）智能电网的方法学与接口：为理解智能电网提供知识基础，为指导智能电网总体规划和发展提供思想方法，为促进能源系统和信息系统之间、电力系统与用户/用电设备之间的互操作性提供技术规范。本技术领域包括智能电网的术语与方法学、智能电网各环节接口2个标准系列。（2）智能电网规划设计：在智能电网的发展模式下，原电网规划技术导则中的电网构建原则、安全稳定标准、电力系统分析计算规范等主要内容，仍具有适用性。但在适应可再生能源接入、促进网源协调、各级电网协调发展及增强电网互动性和自愈能力等方面需要进行补充修订。本技术领域包括智能输电网规划设计、智能配电网规划设计2个标准系列。2.3.2发电（1）常规电源网源协调：主要指常规电源涉网保护和控制技术，传统机组的调频调压等控制技术以及高频低频切机等保护技术。本技术领域包括网源协调技术、网源协调试验2个标准系列。（2）大规模新能源发电并网：为保证大规模新能源接入后电力系统的安全稳定运行，促进电网和新能源协调发展，需要制定坚强智能电网接纳大规模新能源并网方面的标准。本技术领域包括大规模新能源接入电网、大规模新能源发电并网特性测试、大规模新能源发电并网运行控制、大规模新能源发电监控系统及监控设备5个标准系列。（3）大容量储能系统并网：大容量储能技术是提高电网接纳间歇式电源的重要途径，将在坚强智能电网中获得广泛应用。本技术领域包括大容量储能系统接入电网、大容量储能系统并网特性测试、大容量储能系统并网运行控制、大容量储能系统监控系统功能规范和监控设备5个标准系列。2.3.3输电（1）特高压输电：特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的电网建设模式，是中国电网实现远距离、大容量电力传输的重要手段和特征，也是坚强智能电网的重要组成部分。本技术领域包括特高压交直流设计、建设、运行、设备等8个标准系列。（2）柔性直流输电：柔性直流输电技术在新能源并网、分布式发电并网、孤岛供电等方面将获得广泛应用。本技术领域包括柔性直流输电技术导则、柔性直流输电建设、柔性直流输电运行控制、柔性直流输电设备4个标准系列。（3）柔性交流输电：柔性交流输电技术可以提高输配电系统的稳定性、可控性、运行性能和电能质量。本技术领域包括柔性交流输电技术导则、柔性交流输电系统建设标准、柔性交流输电系统运行控制标准和柔性交流输电设备标准4个标准系列。（4）线路状态与运行环境监测：为线路运行管理及维护提供信息化、数字化的共享数据，实现线路状态监测、线路运行环境监测和巡检技术的智能化，保障线路安全、高效巡视，是建设坚强智能电网的目标之一。本技术领域包括监测系统建设及运行控制、监测设备3个标准系列。2.3.4变电智能变电站：变电站的智能化是实现坚强智能电网的重要基础。本技术领域包括智能变电站技术导则、智能变电站建设、智能变电站运行控制、智能变电站自动化系统功能规范和智能变电站设备5个标准系列。2.3.5配电（1）配电自动化：先进的配电自动化除了实现配电SCADA、馈线自动化、配电网分析应用等基本功能之外，还要支持配电网自愈控制（包括快速仿真和预警分析等）、分布式电源/储能系统/微电网的接入、经济优化运行以及其它新的应用功能。本领域包括配电自动化技术导则、配电自动化建-4-设、配电自动化运行控制、配电自动化主站系统功能规范和配电自动化设备5个标准系列。（2）分布式电源接入配电网：分布式电源接入配电网，对配电运行管理提出了新的