智能配用电园区技术集成方案

DOI:10.3969/j
.issn.1000-1026.2012.10.013智能配用电园区技术集成方案
杨永标,周立秋,丁孝华,白义传
(国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司,江苏省南京市210003
)摘要:面对分布式电源、分布式储能装置、电动汽车的规模化接入以及用户需求侧响应等新的边界
条件,
配用电园区的功能和业务逐步向交叉整合方向发展,而技术集成是实现上述目标的基础。介绍了智能配用电园区技术集成的总体研究思路,围绕设备与设备、设备与系统及系统与系统3个方
面给出了具体的集成方法,
探讨了园区集成的信息安全防护问题。该技术集成方案将在中新天津生态城得到应用。
关键词:智能配用电;技术集成;信息安全防护
收稿日期:2011-03-11;修回日期:2011-12-
14。国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA05A117
)。0 引言
在全球节能减排、能源安全的巨大挑战下,发展
智能电网成为推动后危机时代经济转型、
发展低碳经济的重要手段[
1]
。智能配用电园区作为智能电网先进技术成果的集中展示区,
越来越引起人们的关注。国内智能配用电园区的概念是随着国家电网公司提出坚强智能电网发展战略而出现的。它是指综合运用现代信息、通信、计算机、高级量测、自动控制
等先进技术,
提供多样化的优质用电服务需求,满足电动汽车、分布式电源和分布式储能装置等新能源的接入与推广应用的现代工业或居住示范区。目前国内已建设了相当规模的各类大中型工业园区和居
民区,
例如:以苏州、无锡、常州为代表的各类工业园区及房地产企业建设的各类大型居住区;另外,国家电网公司在甘肃白银、山东东营、南京江宁等地建设了智能用电园区。但是,大多数园区还远远达不到智能配用电园区的要求。一方面,现有园区缺乏智能化的运行控制技术和能量管理手段,无法有效满
足分布式电源、
分布式储能装置、电动汽车的规模化接入及用户的需求侧响应;另一方面,现有园区内的设备系统大多按各自专业独立发展,无法满足园区配用电业务逐步向交叉整合方面发展的要求。因此,在园区开展技术集成的研究可有效解决多源数据接入和信息共享问题,并为园区综合业务功能的开发和智能化决策控制奠定基础。
本文围绕设备与设备、设备与系统、系统与系统3个方面开展智能配用电园区技术集成方案的研
究,
突破了园区智能配用电环节系统和设备的高效集成技术,实现园区数据业务的高效整合,为智能配用电园区的建设和推广应用提供解决方案。
1 总体研究思路
现有的配用电园区通常部署多套自动化系统和
设备。例如:
配电环节,建有配电自动化系统、电能质量监测系统、智能配电网自愈控制系统及电能
质量监测终端、
配电监控终端、自愈控制终端等;在用电环节,建有用电信息采集系统、用能管理系统、
95598互动系统、
电动汽车充电设施监控系统及用电信息采集终端、
智能交互终端、能效管理终端等;另外,园区通常还建有楼宇自动化系统和小区监控系统。这些系统和设备之间缺乏有效的信息共享和资源整合,亟须采用一种标准、开放的集成体系架构
来解决系统和设备之间的“
孤岛”问题,为将来高级应用功能的开发提供标准、开放的平台。智能配用电园区技术集成的总体思路按照分层集成的原则,可将园区众多系统和设备的集成分为
设备与设备集成[
2]
、设备与系统集成及系统与系统集成[
3-
7]。智能配用电园区总体集成如图1所示。设备与设备集成主要分为配电侧的设备与设备
集成和用电侧的设备与设备集成。目标是通过功能模块的融合完成多种采集控制设备的综合集成,实现数据的一体化采集,降低一、二次设备的建设投资。
设备与系统的集成分为配电侧设备与系统的集成和用电侧设备与系统的集成。目标是通过标准化建模、接口互操作等实现设备与系统的互联,减少设
备与系统交互过程中的转换环节,
实现扁平化交互,提高设备与系统之间的交互效率。
47—第36卷 第10期2012年5月25日
图1 智能配用电园区总体集成示意图
海藻生姜洗发水
Fig.1 Total integrated diagram of smart distribution park
  系统与系统的集成目标是通过智能配用电统一信息支撑平台,采用松耦合或紧耦合的方式实现配电侧系统、用电侧系统及园区楼宇自动化系统、社区监控系统数据信息之间的互联、互通,支撑园区综合能量管理系统等的开发[8-10]。
2 具体集成方法
智能配用电园区技术集成研究和实施中需要充分考虑已有业务系统的现状及未来业务系统的建设部署,应采用标准统一的数据信息模型,提供标准化、开放性接口。因此,具体的集成方法应遵循相对标准、开放的原则,实现设备与设备、设备与系统、系统与系统3个层面的高效集成。
2.1 设备与设备的集成
音箱分频器制作
智能配用电园区配电侧设备与设备的集成方法同用电侧设备与设备的集成方法基本相同。根据设备与设备之间集成的耦合程度,设备与设备的集成方法大致可分为3种。以配电侧设备与设备的集成方案为例,对3种集成方法依次进行说明,如图2所示。图中:TA为电流互感器;TV为电压互感器
图2 配电侧设备与设备集成方法
Fig.2 Equipment and equipment integration
method at distribution side
集成方法1:智能配电终端与配电一次设备的外部集成。集成的要点是首先实现配电侧原有多个二次终端功能的融合,即将原有配电监测终端、无功补偿装置、谐波监测终端等的功能在统一的硬件平台上实现,形成整合多种功能的智能配电终端,再与配电一次设备连接。这种集成方法可以减少配电侧监控终端的配置数量,简化了原有配电一次设备与多个二次终端之间的连接电缆,易于实现数据信息的一体化建模和统一采集。
集成方法1在实现智能配电终端集成原有多个终端的功能中,需要关注的是智能配电终端的互操作问题及配电一次设备和智能配电终端的可靠连接问题。对于互操作问题,可基于IEC 61850等标准进行建模;对于可靠连接问题,需要在智能配电终端中增加设备连接诊断功能,实现设备与设备连接故障的辨识。能量传送器
集成方法2:智能配电终端与配电一次设备的内嵌式集成。目前在变电站、开闭所等场合的开关柜上已经有了这种集成方式的雏形,但集成紧密度还不够,特别是集成后的高级应用功能没有得到深入挖掘。该集成方法在智能配电终端与配电一次设备的内嵌式集成的基础上,开发配电一次设备故障诊断功能和设备在线监测功能等。
集成方法2减少了配电一次设备与智能配电终端的连线信号、控制电缆,适用于不便长距离传输的弱电压信号的采集。但需要关注智能配电终端在配电一次设备导致的强电磁场环境下的可靠工作问题,可通过加强智能配电终端电磁兼容性方面的研究克服此难题。
·研制与开发· 杨永标,等 智能配用电园区技术集成方案
集成方式3:基于智能传感器、智能组件的深度
集成,即通过各类先进的光纤传感器、无线传感器等智能传感器实现采集信息与控制信息的无电缆传输,并通过智能组件实现采集数据的分析、决策和控制。
集成方式3通过采用无线或光纤传感通信的方式实现配电一次设备内部信号的采集与传输,彻底去掉各类连接电缆,
解决电缆触头氧化、发热、燃烧等不可靠问题。但需要关注智能传感器、智能控制组件的长寿命使用问题,可以考虑采用组件模块化
设计和开发设备在线预警功能等方式实现一、二次设备的全寿命周期基本同步。
2.2 设备与系统的集成
为了实现配用电智能设备与配用电系统之间的快速接入,需要开发相应的模型协议转换设备以实现设备与系统的集成。以用户侧工业用户、智能家居和智能楼宇接入能效管理系统为例,介绍设备与系统集成方法,
如图3所示
。图3 用户侧设备与系统集成方法
Fig.3 Equipment and system integ
ration methodat user 
side通常工业用户内部设备、智能家居和智能楼宇
内部设备由业主方投资建设,
其设备往往来自非电力系统设备生产企业。因此,其设备的接口规范和通信协议并不是以电力系统相关接口规范和通信协议开发的,直接接入以电力业务为主的能效管理系统的难度可想而知。
为了实现非电力标准化设备接入能效管理系统,需要研发相关的接口协议转换设备,实现设备与系统
的有效集成。对此,首先需要制定能效管理系统与智能家居、工业用户设备和楼宇自动化设备之间的接口功能规范和通信协议,然后研制相关的接口协议转换设备。其中:工业用户能效终端是工业用户设备与能效管理系统集成的桥梁;居民用户能效管理终端是居民智能家居与能效管理系统集成的桥梁;楼宇建筑能效终端是楼宇自动化设备与能效管理系统集成的桥梁。通过对非电力标准化设备的高效集成,为能效管理系统高级应用功能的开发奠定了基础,为用户需求侧响应及有序用电的开展提供了良好条件。2.3 系统与系统的集成感应门制作
对于系统与系统的集成,以往的集成方法是
2个系统之间直接点对点集成,
集成过程中只需考虑被集成2个系统之间的接口规范和通信协议。这
种集成方法非常适用于系统数量少的场合。随着电力系统数字化、信息化程度的不断提高,多系统集成的需求越来越多。对于智能配用电园区,
由于存在着配电自动化、用电信息采集、电能质量监测、能效管理、电动汽车充电设施监控等10多套自动化系统,传统的点对点集成方法由于其集成
方案的不可通用性,已经逐渐被基于信息交互总线或统一信息集成平台等方式取代。目前系统与系统
的集成方法大致分为3种,如图4所示
图4 系统与系统集成方法
Fig.4 System and system integ
ration method集成方法1:对于异构系统,通过系统接口适配器进行数据模型与协议的转换(目前主要基于IEC 61968/IEC 
61970标准建模),然后接入信息交互总线。信息交互总线是通过在异构系统之间建立映射通道,
实现系统与系统之间的信息数据交换。该集成方法主要适用于园区现已建设、但没有按照统一标准建模和通信的自动化系统。
集成方法2:对于按照统一标准建模和通信的自动化系统,可直接接入信息交互总线。此时系统与系统之间数据和信息的交换不再经过系统接口适配器的转换,交互效率显著提高。该集成方法主要适用于园区未来建设部署并且按照统一标准建模和通信的自动化系统。
集成方法3:对于将来全新建设的园区,为了提高系统之间的集成度和降低投资成本,可以考虑基于配用电统一信息平台的集成方式,在一体化的软硬件平台上实现数据信息的一体化采集,便于开发出各种交叉的业务功能,例如配用电一体化能效管理、配用电一体化停电管理、配用电一体化调度等高级应用功能。
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3 信息安全防护
由于智能配用电园区同时部署着多套配电侧自动化系统和用电侧自动化系统,集成过程中应该遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向加密”的信息安全防护原则。集成过程中的信息安全防护问题[11-12]尤为突出。
对于设备与设备的集成,集成过程中可采用数字签名等方式实现对设备与设备之间交互信息的加密;对于重要的集成设备,可采用加密芯片等对重要参数和数据进行加密,从源头确保数据信息的安全。
对于设备与系统的集成,集成过程中应采用纵向认证等方式实现设备与系统之间信息的安全防护。例如:在安全区Ⅰ和Ⅱ的纵向边界部署互联网协议(IP)认证加密装置;在安全区Ⅲ和Ⅳ的纵向边界部署硬件防火墙。
对于系统与系统的集成,集成过程中需采用横向隔离技术实现系统与系统之间的信息安全防护。遵循电力系统安全分区的原则,将实时控制系统(例如配电自动化系统、智能配电网自愈控制系统等)部署在生产控制大区,将用电信息采集系统部署在管理信息大区内网,将楼宇自动化系统、社区监控系统等部署在管理信息大区外网。生产控制大区内的系统与管理信息大区内的系统通过正反向隔离装置实现系统与系统之间的信息交互,如图5所示
图5 集成系统信息安全防护
Fig.5 Information security protection of integration system
4 结语
本文重点介绍了智能配用电园区集成技术的具体研究思路,目标是突破智能配电网高可靠、高效集成技术及智能用电集成技术,实现智能配电设备、通信系统、高级量测系统、信息支撑平台、自愈控制
系统的技术集成创新,为国内各类大中型工业园区和居民区的智能化建设和改造提供全面的解决方案。
参考文献
[1]肖世杰.构建中国智能电网技术思考[J].电力系统自动化,2009,33(9):1-4.
XIAO Shijie.Consideration of technology for constructingChinese smart grid[J].Automation of Electric Power Systems,2009,33(9):1-4.
[2]赵安国,杨小铭,仇新宏.继电保护智能设备内部建模方法[J].电力系统保护与控制,2009,37(22):107-110.
ZHAO Anguo,YANG Xiaoming,QIU Xinhong.Internalmodeling of relay protection IEDs[J].Power System Protectionand Control,2009,37(22):107-110.
[3]唐跃中,曹晋彰,郭创新,等.电网企业面向服务架构的应用集成研究与实现[J].电力系统自动化,2008,32(14):50-54.
TANG Yuezhong,CAO Jinzhang,GUO Chuangxin,et al.Research and implementation of power grid enterprise
application integration based on services-oriented architecture[J].Automation of Electric Power Systems,2008,32(14):50-54.
[4]沈国辉,李立新,狄方春,等.特高压电网调度自动化系统的数据集成和可视化展示[J].电力系统自动化,2009,33(23):94-97.SHEN Guohui,LI Lixin,DI Fangchun,et al.Data integrationand visualization representation for the UHV power griddispatching automation system[J].Automation of ElectricPower Systems,2009,33(23):94-97.
[5]陆一鸣,刘东,柳劲松,等.智能配电网信息集成需求及模型分析[J].电力系统自动化,2010,34(8):1-4.
LU Yiming,LIU Dong,LIU Jinsong,et al.Informationintegration demand and model analysis for smart distributiongrid[J].Automation of Electric Power Systems,2010,34(8):1-4.
[6]谭刚,彭永华,陈文瑛,等.电力营销客户现场管理系统集成技术应用[J].电力系统自动化,2009,33(15):103-106.
TAN Gang,PENG Yonghua,CHEN Wenying,et al.Application of integration technology for the power marketingsystem and customer field management system[J].Automationof Electric Power Systems,2009,33(15):103-106.
[7]石俊杰,李毅松,彭清卿,等.国家电网公司调度系统数据整合总体方案的思考[J].电力信息化,2006,4(6):28-31.
SHI Junjie,LI Yisong,PENG Qingqing,et al.Theconsideration of state grid dispatching system data integration
·研制与开发· 杨永标,等 智能配用电园区技术集成方案
framework[J].Electric Power Information Technology,2006,4(6):28-31.[8]赵宏伟,吴涛涛.基于分布式电源的微网技术[J].
电力系统及其自动化学报,2008,20(1):121-
128.ZHAO Hong
wei,WU Taotao.Review of distributed generationbased microgrid technology[J].Proceedings of the CSU-EPSA,2008,20(1):121-
128.[9]施婕,艾芊.智能电网实现的若干关键技术问题研究[J].三爪拉马
电力系统保护与控制,2009,37(19):1-
5.SHI Jie,AI Qian.Research on several key 
technical problems inrealization of smart grid[J].Power System Protection andControl,2009,37(19):1-5.[10
]赵俊华,文福拴,薛禹胜,等.计及电动汽车和风电出力不确定性的随机经济调度[J].电力系统自动化,2010,34(20):22-
29.ZHAO Junhua,WEN Fushuan,XUE Yusheng,et al.Powersystem stochastic economic dispatch considering u
ncertainoutputs from plug-in electric vehicles and wind generators[J].Automation of Electric Power Sy
stems,2010,34(20):22-29.[11
]金学成,孙炜,梁野,等.电力二次系统内网安全监视平台的设计和实现[J].电力系统自动化,2011,35(16):99-
104.JIN Xuecheng,SUN Wei,LIANG Ye,et al.Design andimplementation of inner net security monitoring 
platform inpower secondary systems[J].Automation of Electric PowerSy
stems,2011,35(16):99-104.[12
]刘刚,梁野,李毅松,等.数字证书技术在电力二次系统中的实现及应用[J].电网技术,2006,30(增刊1):71-
75.LIU Gang,LIANG Ye,LI Yisong
,et al.Realization andapplication of certificate in secondary part power system[J].Power System Technology,2006,30(Supp
lement 1):71-75.杨永标(1978—),男,通信作者,工程师,主要研究方向:配电与用电。E-mail:yangyongbiao@sgepri.sg
cc.com周立秋(1980—),男,助理工程师,主要研究方向:变电站综合自动化系统集成。
网页聊天丁孝华(1974—),男,高级工程师,主要研究方向:配电与用电。
Technology 
Integration Scheme of Smart Power Distribution and Utilization ParkYANG Yongbiao,ZHOU Liq
iu,DING Xiaohua,BAI Yichuan(State Grid Electric Power Research Institute,Nanjing 
210003,China)Abstract:Facing new boundary 
conditions such as distributed power,distributed storage,electric automobile scale access,anduser demand side response,the functions and business transaction of the park gradually are developing 
in the direction ofintegration,and technology integration is the basis of achieving the above goals.A description is made of the overall linethought of the smart power distribution and utilization park integrated technology,and the specific integ
ration method aroundthe three aspects,viz.eq
uipment and equipment,equipment and system,and system and system,is given.The park integratedinformation security problems are discussed.The proposed technology integration scheme will be applied in the China-SingaporeTianjin Eco-city
.This work is supported by National High Technology 
Research and Development Program of China(863Program)(No.2011AA05A117).Key 
words:smart power distribution and utilization;technology integration;information security p櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧rotection(上接第60页 continued from pag
e 60)Distribution Network Line Fault Diag
nosis with Model-based MethodHU Fei1,2,LIU Zhigang1,FAN Fuqiang1,GUAN Long
(1.School of Electrical Engineering,Southwest Jiaotong 
University,Chengdu 610031,China;2.Power Supply Company 
of Huangshi,Huangshi 435000,China)Abstract:Most of the existing diagnosis systems used in distribution network are expert systems based on experiences,which isnot able to diagnose the faults beyond experience and is very difficult for system transplanting 
and maintaining.In order toovercome the defe
ct of the traditional expert system,the method of model-based diagnosis(MBD)is applied to the distributionnetwork.Through the introduction of a few basic concepts,a scheme using 
MBD in the fault diagnosis of distribution systemline is proposed.Finally,an example of actual distribution network is adopted to verify the feasibility and validity of the methodthrough modeling,programming 
and testing.This work is supported by 
National Natural Science Foundation of China(No.U1134205,No.51007074),the Programfor New Century 
Excellent Talents in University(No.NECT-08-0
825),and the Fundamental Research Funds for the CentralUniversities(No.SWJTU11CX141).Key 
words:distribution network;fault diagnosis;expert system;model-based diagnosis—
87—2012,36(10

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