智能配电网的体系架构设计

　　配电网现在还未达到智能化的阶段，处在智能化的进程中，见图1。配电网的业务已经和信息化开始融合，配电自动化逐步开始建立，但随着配电网的发展变化，智能配电网是发展的方向，构建智能配电网最重要的就是建立一个支持智能化发展、进步的体系架构。

图1 配电网智能化

　　智能配电网的体系架构是在分析和研究智能电网面临的重要发展趋势和需求下提出的。因此构建智能配电网的体系架构，需要考虑以下5个方面。

　　1）高效利用已有的技术。一个从全局考虑的架构，能帮助保证系统在最初建立时就有足够的规范和设计扩展能力来保障目前和未来两方面的需求。架构系统将实现与未来系统的整合和扩展，它能够做到增加一个新功能而无需整个范围内的升级和更换系统。因此如何有效利用国际开放和通用的标准，促进先进的通信和计算机技术应用到能源系统中，是实现标准化的最重要意义，这就需要企业能够为智能电网这一目标的实现提供标准化的产品。

　　从全局角度出发，电力行业要通过对设备和管理的信息化和自动化提升技术水平，越来越多的先进自动化技术和通信基础设施建设必须支持目前的需求，并能够满足未来的能源结构的变化。电力行业需要改变导致条块分割的重复建设的管理体系，智能电网体系架构设计上就需要克服孤立部门使用的系统、定义范围太窄的标准、功能重叠的应用、无法通信的异构系统、消除互联互通等方面的限制。一个优秀的架构设计能够将最初的设计和安装考虑到未来的系统运行中，使其能够智能开放、有效地管理并重复利用设备，延长设备的使用寿命。

　　2）打破系统的传统界线，实现更高层次的整合。能够跨越传统的界线和阻碍，建立起一个可实现互操作、更好更先进的集成系统，这一需求是智能架构实现的核心原动力。现代电力工业的变化将使各种商业实体间需要更广泛和紧密的联系，要求业务应用系统可进行互操作的系统集成需求。例如，电网希望将分布式电源、供电系统和用户的设备集成在一个系统中，形成一个微电网系统，智能架构就需要动态地将多种应用程序集成到用户可以参与操作的环境中去，因此无数技术和管理问题就要被提出，新的架构需求设计上就必须打破传统用户的界限。

　　微电网需求的出现将需要一个非常广泛层次上的系统间的互操作，这种层次上的互操作性是电力行业前所未有的。最终将用户与电力系统并列运行，可能出现数万个甚至百万个设备高度关联，随之而来的是对这样一个大系统的管理，这为设备使用者提出了一个非常巨大的挑战。

　　新的架构将发展成为统一标准的系统模式，消除系统管理间的界线，实现更强大的系统管理功能（包括数据管理、安全、监控和诊断），这些功能将被直接设计和嵌入在设备中，使电力系统的管理更为智能、广泛和深入。

　　3）核心标准驱动的模型架构设计。智能架构设计是为了更好地协调和整合各个行业标准，以及满足整个工业领域中正在涌现的各种智能电力设备和系统的发展需求。其中关键的标准是IEC的3个核心标准：设备的标准是IEC61850；系统间的互操作标准是IEC61968；配电网的通用信息模型是IEC61970。行业发展的各种标准必须能够协调作用，使它们能够适用于更普遍的领域要求。

　　为了实现各种标准制定组织内部及相互之间，以及一些企业内部及相互之间的更高要求的整合，制定一个行业级的智能架构是满足这一需要的自然思路。一个架构将成为发展和整合未来标准的关键角色，它不是通常意义上的单一标准，而是一个能够提供具体连贯内容且涉及广范的框架。只有通过这个方法，这些标准才能够有希望实现互操作并满足未来的需要。

　　4）满足不断涌现的新需求。智能架构是根据不断涌现的企业级和工业级需求得出的，智能电网的发展导致新的需求层出不穷，所以新的系统体系架构必须能够有足够的能力适应新的需求。现有的许多系统为了适用于未来需要都要进行升级，没有足够能力适应新需求的系统将遭到淘汰。

　　智能架构非常重视系统扩展需求以实现未来可能需要的系统运行功能，这些未来的系统功能是从各种不同的需求来源中总结的。许多需求是可知的，但很多需求都可以归结于不可知需求。尽管通信、分布式计算和信息技术已经很先进了，这些不可知的需求还是会带来许多安全方面的隐患。因此在设计系统架构时，必须考虑到未来电力供应系统中可能存在的未知需求。除了工业间的整合，在一些关键领域，如政策系统的管理和系统安全，也涌现了越来越多的需求，它们都需要在一定程度上具有足够的安全保障，无论是现在还是未来。

　　5）面向人工智能的发展。智能架构是要面向未来电网的发展，人工智能为大数据的处理和复杂问题的判断提供了处理复杂电网的风险、趋势、故障的能力和可能；电网的管控和运行最终是要由机器来管理和把控的，这是智能电网的终极发展目标，从人工智能发展的速度来看，实现这一目标是指日可待的。

　　配电网处在电力系统的中间层，将负责能量传输的输电网与负责能量配置的低压用电侧互联起来。智能配电网必须利用互联网的思维和理念，集合电力系统、油气热力管网、电动汽车充换电网络、供水系统等网络，形成一种多能源网络协调互补理念下的未来能源系统，解决能源绿色、低碳可持续发展的问题，实现最为广泛的一、二次能源网络的互联互通。

　　智能架构建立了一系列考虑了系统未来运行的可能性设想。智能架构的范围扩展到了从集中发电系统到用户终端电源设备及分布式电源的广泛运行环境。智能架构超出了将电能输送到终端设备的范围，提出了应用互联网技术最大限度地实现互联互通资源共享。通过架构设计，使这个架构能够满足未来需求的设想，对于能源服务系统间交互和融合，应该在一定程度上具有开放性和安全性。