專利名稱：智能電網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)(Modern Grid Initiative Technology)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(NetworkTechnology)、電能技術(shù)(Power Technology)、信息技術(shù)(Information Technology, IT)、計算機技術(shù)(Computer Technology)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)(Database Technology)、互聯(lián)網(wǎng)(Internet)、人工智能(Artif iciallntelligence, Al)等。智能電網(wǎng)將通信、信息、設(shè)備自動化和量測等現(xiàn)代先進技術(shù)高度融合集成，應(yīng)用于 發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等各個環(huán)節(jié)以及電力信息系統(tǒng)。它也可稱為數(shù)字電網(wǎng)、綠 色電網(wǎng)、可控電網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)電網(wǎng)。
背景技術(shù)：
將發(fā)電設(shè)備、熱力設(shè)備、變電設(shè)備等通過輸電線路、輸熱管道，與用戶 的用電、用熱設(shè)備連接起來的系統(tǒng)，稱為動力系統(tǒng)。將發(fā)電裝置、變電裝置、用戶的用電(包括用熱)裝置等通過輸電線路相連接的系 統(tǒng)，稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中各種各樣裝置及其連接線路(包括變壓器、輸電線路和輸熱管道等)， 稱為電力設(shè)備。各種不同電壓等級的輸電線路和變壓器互連組成的輸送電能的線路網(wǎng)絡(luò)，稱為電 力網(wǎng)。電力網(wǎng)分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。按它的結(jié)構(gòu)方式又分為閉式電力網(wǎng)和開式電力網(wǎng)。不少于35kV高電壓電力線路，稱為高壓配電網(wǎng)；不少于IOkV中電壓電力線路，稱 為中壓配電網(wǎng)；380/220V電壓的線路則屬于低電壓配電網(wǎng)。IOOOkV交流和800kV直流及其 以上線路，稱為特高壓電網(wǎng)。IlOkV電壓及其以下電力線路，都稱為配電網(wǎng)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)與分散的用戶直 接相連的部分。將IOkV高壓線路的電壓降為380/220V后供給低壓線路，稱為一次降壓供電方式。 將不少于35kV高壓線路的電壓降為6-10kV，再由該電壓降到380/220V后供給低壓線路，稱 為二次降壓供電方式。變壓器的調(diào)壓方式有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓。為了經(jīng)濟運行，可利用靜電電容器調(diào) 壓法。當(dāng)前的高級控制技術(shù)都是以局部為系統(tǒng)的，例如一個變電站收集接近于實時的必 要數(shù)據(jù)，而不依賴于全系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。這些控制算法是在本地變電站層面自動實現(xiàn) 的，并沒有使全系統(tǒng)獲益。在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，配電設(shè)備包括一次設(shè)備-配電開關(guān)、二次設(shè)備-饋線終端 (FeederTerminal Unit,FTU)(Transformer Terminal Unit,TTU)等，
以及為一、二次設(shè)備提供操作電源和工作電源的設(shè)備。信號回路是用來監(jiān)視和控制本地的一次、二次設(shè)備運行狀態(tài)的。電子電力變壓器(Electronic Power Transformer, EPT)是一種含有電子變換器 并通過高頻變壓器實現(xiàn)磁耦合的輸變電裝置。它可將一種頻率、電壓、波形的電能變換為另 一種頻率、電壓、波形的電能。
斷路器的控制回路是能控制或操作斷路器的分閘、合閘的回路。信號回路是用來 監(jiān)視和控制該一次設(shè)備運行狀態(tài)的專用信息回路。分布式發(fā)電(Distributed Generation, DG)通常是在66kV以下電壓等級范圍并 網(wǎng)。它對電力系統(tǒng)的影響大量DG在電力網(wǎng)隨機連接和退出運行，使配電系統(tǒng)難于適應(yīng)；不 同類型的DG (基于逆交器的DG和旋轉(zhuǎn)型的DG)、不同的DG聯(lián)網(wǎng)方式可造成不同程度諧波畸 變，以及可能造成系統(tǒng)電壓升高或降低的現(xiàn)象等。配電網(wǎng)本身節(jié)點數(shù)很多，大量分布式發(fā)電設(shè)備增加了許多節(jié)點，使得在所有可能 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案更加困難。特高壓輸電包括交流特高壓(UHC)和高壓直流(High Voltage Direct Current, HVDC)兩種。輸電線路動態(tài)額定(Dynamic Line Rating，DLR)技術(shù)是在輸電線路上安裝在線監(jiān) 測裝置，對導(dǎo)線的溫度、張力、弧垂等狀態(tài)和環(huán)境溫度、日照、風(fēng)速等氣象條件進行監(jiān)測，在 不突破現(xiàn)行技術(shù)規(guī)程規(guī)定的前提下，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出導(dǎo)線允許的最大載流量，調(diào)控電 力網(wǎng)的運行。自動控制是指應(yīng)用控制裝置，使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程等被控制對象能自動地按 照預(yù)定方案進行工作。開環(huán)控制系統(tǒng)是指輸出量對起控制作用的輸入量沒有影響的系統(tǒng)。其作用信號是 單方向傳遞的。閉環(huán)控制系統(tǒng)是指輸出量對起控制作用的輸入量直接影響(負(fù)反饋)的系統(tǒng)。其 作用信號按閉環(huán)傳遞。可編程序控制器(Programmable Controlle,PLC)與其他控制系統(tǒng)類似，由輸入部 分、邏輯部分和輸出部分組成。它的輸入部分是用來收集和存儲被控制對象實際運行的數(shù) 據(jù)和信號；邏輯部分是處理輸入的信息，參照被控制對象的要求動作而作出相應(yīng)的反應(yīng)并 將該反應(yīng)送至輸出部分；輸出部分是向被控制對象提供其所需的執(zhí)行信息，使其完成相應(yīng) 的動作。PLC具有邏輯運算、計數(shù)、計時、模擬控制、數(shù)據(jù)處理和存儲等功能，是智能電網(wǎng)不 可缺少的控制裝置；通過編程可改變其控制程序。程序是由編程器完成后送入PLC微處理 器的存儲器內(nèi)，可從存儲器中讀出、檢查和修改。編程器用來輸入、檢查、修改用戶程序和監(jiān) 視PLC的運行狀態(tài)。能傳輸信號的物質(zhì)，稱為傳輸介質(zhì)。它包括電纜、光纖、無線、微波和激光等；主要 指電纜或者光纖。能將計算機及其控制裝置連接到計算機網(wǎng)絡(luò)的并且具有處理信息流、包 (packet)或者幀(frame)等在網(wǎng)絡(luò)傳輸與接收中所有各種功能的集成電路芯片，稱為接口 電路。它也適用于計算機、數(shù)字裝置或者網(wǎng)絡(luò)之間的相互連接。通用計算機一般包含有與 相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)相連接的接口電路。計算機是電力系統(tǒng)的控制核心，其用硬件和軟件實現(xiàn)各種電力設(shè)備的控制功能。 其中應(yīng)用最廣泛是工業(yè)個人計算機(industry personal computer，IPC)，也稱為工業(yè)控制 計算機。這種個人計算機(PersonalComputenPC)的最大特點是改善了人機接口界面。它 不僅具有性能穩(wěn)定、運算速度快等優(yōu)點，而且還具有高可靠性、環(huán)境適應(yīng)性強的特點。 工業(yè)控制計算機能夠在電力系統(tǒng)環(huán)境中可靠運行；能夠與電力設(shè)備的傳感器、電力設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)等直接接口 ；是完成電力系統(tǒng)各個自動化設(shè)備(以下稱為數(shù)控裝備)的 測控和管理任務(wù)的微型計算機系列。它可用于電力運行現(xiàn)場，完成行過程的實時數(shù)據(jù)采集、 實時處理及實時控制任務(wù)，也可作為電力設(shè)備的一個有機組成部分，完成電力設(shè)備的控制 任務(wù)。電力線載波可利用電力線通信；在用戶和電力公司之間提供低成本、可靠、中低 速、雙向通信；支持電網(wǎng)控制功能。它可利用數(shù)據(jù)傳輸信道組成一個傳輸數(shù)據(jù)信息的電力遠 程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可實時采集電力用戶的電流、電壓、有功功率、無功功率和告警信息，通 過電力線傳送到主控站計算機，通過數(shù)據(jù)處理后可對遠程用戶的用電進行抄表及其控制。電力寬頻通信(Broadband over Power Line, BPL)技術(shù)聚焦于因特網(wǎng)訪問、語音 服務(wù)等。靜止無功補償器(Static VAr Compensators, SVC)是柔性交流輸電系統(tǒng) (Flexible Alternating CurrentTransmission System, FACTS)中重要的器件；提供高質(zhì) 量的穩(wěn)定和暫態(tài)電壓控制；通過提供無功功率優(yōu)化控制，減少電源的電壓變化，改進暫態(tài)穩(wěn) 定性和降低系統(tǒng)損耗量^iJit / ^iJlt (Alternating Current/Direct Current, AC/DC) ^ ^^Ι (inverter) 為各種分布式電源提供了電力網(wǎng)接口 ；在高功率半導(dǎo)體上的進一步改進，能使大面積電力 網(wǎng)轉(zhuǎn)換成直流操作，在經(jīng)濟上可行。電力單位必需通過租用昂貴的專線或者采用虛擬專用網(wǎng)(Virtual Private Network, VPN)技術(shù)，建立其內(nèi)部專用廣域網(wǎng)。安全性是VPN另一個重大問題。每個連接到因特網(wǎng)的用戶邊緣路由器，都必須采 取諸如防火墻這樣的安全措施，以便確保每個站點的安全。但每個防火墻必須對因特網(wǎng)服 務(wù)供應(yīng)商(Internet Service Provider, ISP)開放，以便訪問有關(guān)設(shè)備，這是安全隱患。當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時，管理防火墻也很困難。安全套接字層(Secure Socket Layer，SSL) VPN只 適合站點對網(wǎng)絡(luò)的連接，無法實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)之間的安全互操作。防火墻無法抵抗計算機病毒的侵犯和攻擊?，F(xiàn)有電力網(wǎng)已經(jīng)跟不上時代進步的要求和技術(shù)變革的步伐。工業(yè)控制計算機、可編程制器、可編程調(diào)節(jié)器、電力設(shè)備中控制器、傳感器等，稱為 電力智能組件。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明任務(wù)是利用電力監(jiān)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)等，將發(fā)電、輸電、配 電、供電以及蓄電等各個電力設(shè)備，通過輸電線路，與電能終端用戶的各種用電設(shè)備和電動 設(shè)備相連接而構(gòu)成電能系統(tǒng)；將監(jiān)視、測量、操縱、控制電力設(shè)備(包括承擔(dān)其他電力工作 的輔助設(shè)備)中的電力智能組件和執(zhí)行元件等，通過傳輸介質(zhì)相連接而組成智能信息系 統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)(電能系統(tǒng)和智能信息系統(tǒng))組成智能電網(wǎng)。智能信息系統(tǒng)的電力智能組 件和執(zhí)行元件反映和控制電能系統(tǒng)中的電力設(shè)備。控制電力系統(tǒng)的各個電力設(shè)備能自動、優(yōu)化地聯(lián)合運行的電力智能組件和執(zhí)行元 件所組成的共享信息、分工協(xié)調(diào)的安全的智能信息網(wǎng)絡(luò)以及該電力系統(tǒng)，稱為智能信息網(wǎng) 絡(luò)及其電力系統(tǒng)，簡稱智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)包含電力系統(tǒng)和智能信息網(wǎng)絡(luò)兩個體系。智能信息網(wǎng)絡(luò)對電力系統(tǒng)的控 制功能是分散化和層次化的；即各個控制對象位置分散、控制動作分散；同時控制功能又分層相對集中、統(tǒng)籌兼顧。在發(fā)電機、輸電塔、電線桿、用電設(shè)備等電力設(shè)備上安裝的傳感器和控制器等，通 過因特網(wǎng)組成計算機網(wǎng)絡(luò)，能產(chǎn)生、流通和處理各種電力設(shè)備的信息，并使電力設(shè)備安全可 靠運行的系統(tǒng)，就是智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)能夠在供電商和用電戶之間建立可靠的廣泛聯(lián)系。 需求響應(yīng)(Demand Response,DR)和分布式能源(Distributed Energy Resources,DER)項 目以及市場化供電運作，可以對用電戶具有更大的吸引力。智能電網(wǎng)將電力技術(shù)領(lǐng)域和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域牢固地融合在一起。它使電力系統(tǒng)依 賴于計算機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；并集成為自動恢復(fù)功能的、網(wǎng)絡(luò)化的、滿足廣泛需求響應(yīng)等的系 統(tǒng)。智能信息網(wǎng)絡(luò)將電力設(shè)備控制技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和管理技術(shù)有機結(jié)合，實現(xiàn)從 發(fā)電到用電的所有環(huán)節(jié)中信息的智能交互，使電力的生產(chǎn)、輸送和使用獲得優(yōu)化控制。計算 機控制技術(shù)，尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，同電力設(shè)備技術(shù)的融合，可以實時監(jiān)控電力設(shè)備的需 求和運行。電力系統(tǒng)通過智能信息網(wǎng)絡(luò)(即電力系統(tǒng)數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò))的實時控制，使整個 電力系統(tǒng)的投資效益明顯提高，并且可充分利用各種各樣可再生能源、核能、廢棄的能源 等，令污染達到最低，使電能利用效率和供應(yīng)安全提高到一個全新的水平。智能電網(wǎng)在開放式網(wǎng)絡(luò)和自動化控制的基礎(chǔ)上，覆蓋了分布式發(fā)電和供電的整個 電力系統(tǒng)及其相關(guān)環(huán)節(jié)，并保證信息流、電能流和業(yè)務(wù)流的高度融合和統(tǒng)一。它是在智能網(wǎng) 絡(luò)的基礎(chǔ)上建造的高效能、低投資、安全可靠、靈活應(yīng)變的電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)本質(zhì)上是利 用計算機專有網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)、自動控制技術(shù)和其他信息技術(shù)，實現(xiàn)以特高壓電網(wǎng)為主干 網(wǎng)架、各級電壓網(wǎng)為基礎(chǔ)網(wǎng)架的自動化電力系統(tǒng)。它通過自身內(nèi)部自動調(diào)節(jié)維持電能供需 平衡，達到了整個電力系統(tǒng)運行更加可靠、經(jīng)濟、環(huán)保的根本目標(biāo)。智能電網(wǎng)可以實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀況，在故障發(fā)生之前盡量消除可疑隱患；在事故發(fā)生時也可以隔離故障線路，阻止事故擴散。智能電網(wǎng)對每一個器件或元素都從安全性需求考慮，從整個系統(tǒng)的集成和平衡考慮；并確保系統(tǒng)安全和可靠。智能電網(wǎng)能根據(jù)不同價格提供不同等級的電能；能夠減小因 輸配電的元件所引起的電能質(zhì)量問題。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的某個計算機網(wǎng)絡(luò)，其中功能最優(yōu)的或者人為指定的一臺服務(wù)器類計算機(或通用計算機)，稱為該網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢功能計算機，簡稱優(yōu)機。該網(wǎng)絡(luò)稱為優(yōu) 機網(wǎng)絡(luò)。某個單位分散于不同地理位置的各個單獨的計算機網(wǎng)絡(luò)，都稱為優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)。它們可以是局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。利用局域網(wǎng)技術(shù)將計算機、電力智能組件或執(zhí)行元件等， 組成電力系統(tǒng)安全可靠的局域網(wǎng)，就是優(yōu)機局域網(wǎng)。分別與一臺優(yōu)機(或該優(yōu)機網(wǎng)絡(luò))和同一個公用網(wǎng)絡(luò)(一般是因特網(wǎng))互相連接 的并且能控制這兩個網(wǎng)絡(luò)之間安全和精確地互操作(Interoperability)的通用計算機， 稱為在公用網(wǎng)絡(luò)中能夠辨別和認(rèn)識身份的通用計算機，簡稱為辨機(圖1)。它能夠控制在 同一個公用網(wǎng)絡(luò)上的不同優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的計算機之間，通過公用網(wǎng)絡(luò)安全和精確地進行互操 作。這個公用網(wǎng)絡(luò)也可稱為辨機網(wǎng)絡(luò)。但它不包括辨機。某個單位的各個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)通過辨機，與同一個公用網(wǎng)絡(luò)的路由器相連接所組成的系統(tǒng)，稱為該單位的專用(私有)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(Internetwork)，簡稱專有網(wǎng)(Private Network)(圖 1)。這種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，使辨機處于優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng)絡(luò)的唯一通道上。通過辨機控制輸入/輸出(I/O)接口的分開功能，實現(xiàn)與其相連接的優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)和公用網(wǎng)絡(luò)之間的物理 隔離；又通過辨機控制其輸入/輸出接口的連接功能，實現(xiàn)兩個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)之間進行信息互 操作。將某個電力企業(yè)分散于不同地理位置的各個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)(一般是局域網(wǎng))，分別通 過辨機(包含路由器)，與因特網(wǎng)相連接，形成該電力企業(yè)的信息專有網(wǎng)(圖1)，稱為電力 系統(tǒng)的信息專有網(wǎng)，也簡稱專有網(wǎng)。利用公用網(wǎng)絡(luò)(通常指因特網(wǎng))進行安全可靠的業(yè)務(wù)或/和職責(zé)的服務(wù)，就可以 隨時隨地、方便易用、即時交互等。它為各個領(lǐng)域(或單位)的業(yè)務(wù)或職責(zé)的信息流、交易 流、資金流、物流等的交互與共享、全天候跨地區(qū)與低成本的處理和傳輸，提供了很好的技 術(shù)支撐。專有網(wǎng)參照開放系統(tǒng)互連(Open System Interconnection，0SI)參考模型 (Reference Model, RM)；實際采用互聯(lián)網(wǎng)分層模型(Internet Layering Model)。傳輸控 制協(xié)議/ 網(wǎng)際協(xié)議(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol,TCP/IP)系列是 專有網(wǎng)的主機或智能組件之間相互通信而約定和遵守的規(guī)則。計算機或電力智能組件也可 以采用其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。但它們接口電路必須兼容網(wǎng)際協(xié)議(IP)。專有網(wǎng)中優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的信息交換設(shè)備對幀的邏輯構(gòu)造的定義一致，但與如何具體實 現(xiàn)幀的功能無關(guān)。辨機是優(yōu)網(wǎng)絡(luò)中各個計算機及其設(shè)備跟外部計算機之間的第一道隔離屏障(圖 1)。它保護優(yōu)機及其網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)機是其網(wǎng)絡(luò)中除優(yōu)機外的各個計算機與外部計算機之間的第 二道隔離屏障；又是與辨機聯(lián)系的紐帶。辨機的外存只需要安裝操作系統(tǒng)和配置的標(biāo)準(zhǔn)程 序。辨機設(shè)置的原理為最小服務(wù)原則、監(jiān)控預(yù)防原則、系統(tǒng)安全原則、功能靈活原則、 配置方便原則。辨機上安裝支持路由協(xié)議接口，實現(xiàn)路由器的功能；它可直接與互聯(lián)網(wǎng)相連。它還 有可擴展功能的模塊插槽。辨機可以有多個計算機接口和網(wǎng)絡(luò)接口，分別與多個不同的單 重或多重優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)機或網(wǎng)絡(luò)相連接。辨機主要作用是物理或邏輯隔離優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)和公 用網(wǎng)絡(luò)。它的特定功能不允許病毒進入優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有基本結(jié)構(gòu)組件以及它們的組合形態(tài)均運行于同一個網(wǎng)絡(luò)操作系 統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的軟件版本上，并隨著版本的升級在優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)增加業(yè)務(wù)，同時對整個專有 網(wǎng)的業(yè)務(wù)提供新功能。單位的各個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)，無論它們是局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)，都可以分別與同一 個公用網(wǎng)絡(luò)，特別是因特網(wǎng)，共同構(gòu)建該單位專有網(wǎng)；它具有可擴展、可剪裁、高可靠、高可 信和復(fù)雜適應(yīng)的功能。若該單位新增加一些優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)，同樣可以通過辨機接入公用網(wǎng)絡(luò)，擴 充其原來的專有網(wǎng)系統(tǒng)；該單位也可以減少某些優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)，或者變更某個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的 計算機及設(shè)備；都不會影響與其相連接的專有網(wǎng)的性能。專有網(wǎng)中所有計算機和智能組件 共享信息并可實現(xiàn)它們的即插即用。電力系統(tǒng)的專有網(wǎng)也是同樣的。
專有網(wǎng)綜合了優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的安全和服務(wù)質(zhì)量，以及公用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點，建立安全的信息通道。該系統(tǒng)的信息流，在公用網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⑹墙?jīng)過辨機加密處 理、完整檢查和身份認(rèn)證的。這就保證信息的保密性、完整性和真實性。專有網(wǎng)具有抵抗黑 客通過公用網(wǎng)絡(luò)攻擊該網(wǎng)的能力；在專有網(wǎng)的反計算機病毒、加密處理、完整檢驗和身份認(rèn) 證中，辨機可以采用各種各樣的方法。智能信息網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)(一般為局域網(wǎng))的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖2)，可以 由備份客戶端、備份服務(wù)器、介質(zhì)服務(wù)器、備份存儲單元和備份管理軟件等組成。可編程序控制器的程序由程序段(Block)組成。其中每一個指令都有固定格式。 不同的電力數(shù)控裝備，其指令格式也可能不同；需要按該裝備的指令格式編寫指令。編程要 參照電力數(shù)控裝備的編程說明書。智能電網(wǎng)中的智能信息網(wǎng)絡(luò)采用專有網(wǎng)技術(shù)；它是開放式結(jié)構(gòu)；各個組織(發(fā)電、 輸電、配電、用電等)都在同一個專有網(wǎng)體系內(nèi)進行數(shù)據(jù)交換共享信息，并保證各個接入設(shè) 備的電力智能組件實現(xiàn)即插即用。智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)高級配電自動化(Advanced Distributed Automation, ADA)體系、高級量測(Advanced Metering Infrastructure, AMI)體系、自動控制方法、網(wǎng) 絡(luò)通信和自動決策等。1、能夠安全可靠地執(zhí)行電力系統(tǒng)中某個任務(wù)的計算機數(shù)控系統(tǒng)(computer numerical control system)中的控制裝置，稱為電力領(lǐng)域的工業(yè)控制計算機；簡稱工控 機。它能識別和執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)供應(yīng)商特定的代碼和其他符合編碼指令規(guī)定的程序。電力系統(tǒng)中計算機數(shù)控系統(tǒng)能夠執(zhí)行不少于一個任務(wù)或一項工序的電力設(shè)備，稱 為計算機數(shù)控系統(tǒng)的電能生產(chǎn)裝備，簡稱數(shù)控裝備。智能電網(wǎng)中的計算機數(shù)控系統(tǒng)，稱為自 控設(shè)施。它包含工控機和數(shù)控裝備。自控設(shè)施一般由工控機、工業(yè)可編程序控制器、電力伺服系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和受控自 動化電力設(shè)備等組成(圖3)。它們分別通過接口，與電纜、電力智能組件的接口互通；與相 關(guān)的電力設(shè)備相連接。自控設(shè)施的工作流程是工控機首先輸入和存儲經(jīng)過編譯完好的某些電力任務(wù)的 匯編程序和數(shù)據(jù)等；然后對該任務(wù)的匯編程序進行相關(guān)處理。即將該任務(wù)中的各個運行過 程的執(zhí)行順序交給工業(yè)可編程序控制器進行處理；得出的結(jié)果，輸出到電力伺服系統(tǒng)，經(jīng)過 驅(qū)動裝置，使數(shù)控裝備執(zhí)行相關(guān)的數(shù)控指令或任務(wù)。工控機硬件結(jié)構(gòu)如果含有不少于一個的微處理器。每個微處理器既運行獨立程 序，承擔(dān)自控設(shè)施的一部分功能；又能通過連接線路或共享的存儲器，與其他微處理器交換 信息，協(xié)調(diào)步驟，共同執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。中間件(Middleware)是自控設(shè)施的數(shù)控應(yīng)用軟件和系統(tǒng)操作軟件之間相互溝 通、交互的軟件接口。它為系統(tǒng)操作軟件和自控設(shè)施的應(yīng)用軟件之間提供標(biāo)準(zhǔn)接口 ；無論工 控機和自控設(shè)施的底層怎樣更新，只要接口(中間件)不變，應(yīng)用軟件也不必大幅修改，就 能傳輸跨平臺資源，實現(xiàn)共享的效果。自控設(shè)施的硬件具有模塊化結(jié)構(gòu)特點，如果需要提高自控設(shè)施的性能時，只需增 加功能模塊。工控機用于連續(xù)不斷地監(jiān)測、控制電力設(shè)備的運行；或用于電力系統(tǒng)的建模和高效仿真試驗過程。工業(yè)可編程序控制器(PLC)接受工控機發(fā)出的輔助功能控制命令，主要實現(xiàn)自控設(shè)施的各個電力運行任務(wù)的次序及其順序的控制。它具有邏輯運算、計數(shù)、計時、模擬控制、 數(shù)據(jù)處理等控制功能，是各種高性能自控設(shè)施或電力設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備中不可缺少的控制裝 置。它由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出接口電路、編程器、電源和外部設(shè)備等組成， 其內(nèi)部一般通過總線連接。其中輸入/輸出接口電路是工控機和自控設(shè)施或電力設(shè)備之間 的連接平臺。每一個連接的接口電路組件，被稱為一點。電力PLC可用于控制電力設(shè)備的程序編制、編輯、調(diào)試檢查和運行的監(jiān)視。它一般 是單獨的專用芯片，通過通信接口與CPU模塊連接。在工控機正常工作時，不一定需要編程 器。為了便于檢查，每個接口電路都有指示燈。當(dāng)接口電路接通時，相應(yīng)的指示燈發(fā)亮；斷 開時，指示燈熄滅。管理員可以核對各點的續(xù)斷狀態(tài)。圖4為可編程序控制器的工作流程 圖。電力伺服系統(tǒng)由驅(qū)動控制電路和伺服硬件(或軟件)構(gòu)成。它通過接口電路與驅(qū) 動裝置相連接；接受工控機和可編程序控制器的數(shù)控指令。伺服系統(tǒng)根據(jù)工控機輸出的參 量指令和伺服控制程序，監(jiān)控電力設(shè)備的各種參數(shù)及其誤差，并轉(zhuǎn)化成該參數(shù)的修改指令， 反饋給工控機，再通過伺服系統(tǒng)糾正所產(chǎn)生誤差。伺服系統(tǒng)按其控制方式分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。在 閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，還裝有檢測儀器。伺服系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)定性好、精 確度高以及快速響應(yīng)性。其執(zhí)行元件或者驅(qū)動控制電路，是先將工控機和可編程序控制器 發(fā)出的指令脈沖進行功率放大，然后轉(zhuǎn)化為執(zhí)行元件(或者驅(qū)動控制電路)所需的控制信 號形式。這種控制信號傳輸給驅(qū)裝置的執(zhí)行元件(或者機械傳動部件電路)；驅(qū)動相關(guān)數(shù) 控裝備做出相應(yīng)的運行及輔助動作，實施程序段規(guī)定的運行或工序任務(wù)。驅(qū)動裝置是電力伺服系統(tǒng)與數(shù)控裝備之間的傳遞和過渡系統(tǒng)。它是被執(zhí)行電器的 強電線圈或者被執(zhí)行機械的軸承等。驅(qū)動裝置的基本要求是反應(yīng)靈活、精確度高以及動態(tài) 響應(yīng)性好。伺服系統(tǒng)每個執(zhí)行無件或者相應(yīng)的驅(qū)動控制電路，都配有一套驅(qū)動裝置；再由驅(qū) 動裝置帶動數(shù)控裝備的相關(guān)部件進行運行。驅(qū)動裝置在不同自控設(shè)施的運行過程中，控制 的數(shù)控裝備的部件或者對象是不同的；接口也可能是不同的。采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的驅(qū)動裝 置接口，可以靈活選用伺服系統(tǒng)?，F(xiàn)有的電力設(shè)備中的驅(qū)動裝置，也可以根據(jù)環(huán)境改變或者升級要求，選用相關(guān)的 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的驅(qū)動接口，以提高其技術(shù)附加值。本地優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的工控機，可以進行自動編程，并控制相應(yīng)的自控設(shè)施運行。同時 在運行中，本地優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)一般還需要對自控設(shè)施的各個運行參數(shù)進行測試和各種開關(guān)進行 控制。能夠控制本地數(shù)控轉(zhuǎn)備的電力智能組件之間進行高速度、高可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化 通信，就能滿足本地電力系統(tǒng)的自動化需求。利用工控機硬件的通用性和軟件的柔性化，采用工控機的操作系統(tǒng)來實現(xiàn)自控設(shè) 施的控制技術(shù)，可以集成不同供應(yīng)商提供的軟件并且適合電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)需要，而且具有 與硬件無關(guān)的優(yōu)點。自控設(shè)施中除了工控機以外的其他部分，可以統(tǒng)稱為數(shù)控裝備。它是一個具有電力智能組件的電力設(shè)備(或輸電線路設(shè)備)等。數(shù)控轉(zhuǎn)備中的電力智能組件配置有硬件和 軟件，控制該裝備的功能或者電力運行等。各個數(shù)控裝備一般具有其執(zhí)行功能所必需的硬 件和軟件或者其中之一。數(shù)控裝備的電力智能組件中含有的微型處理器、存儲器、總線和顯 示器等；也稱為數(shù)控裝備平臺。自控設(shè)施可以用于連續(xù)不斷地監(jiān)測、控制電力運行過程。例如，在發(fā)電廠可以通 過電力傳感器隨時收集有關(guān)氣體、液體等的流量、壓力、溫度等參數(shù)信息，并實時傳輸?shù)焦?控機；一旦某些運行參數(shù)值偏離了預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，工控機就會立即通過電力伺服系統(tǒng)，控制氣 泵、液泵、閥門、數(shù)控裝備等作出相應(yīng)的調(diào)整，使運行的參數(shù)值達到預(yù)定的際準(zhǔn)值，從而使運 行過程得到及時的控制?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)中自控設(shè)施的硬件和軟件，大都是專用的和封閉的；很難對其進 行升級換代的改造。
數(shù)控裝備可以利用現(xiàn)有的電力PLC、電力伺服系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和電力設(shè)備等。只要 這些數(shù)控裝備所配備的相應(yīng)硬件和軟件相同，則工控機控制它們的電力運行或它們具有的 功能也就相同。2、具有編程和編譯功能并控制和管理若干個自控設(shè)施的通用計算機，稱為電力計 算機。由電力計算機和若干個自控設(shè)施(即工控機和數(shù)控裝備)等，按照網(wǎng)絡(luò)的物理拓 撲結(jié)構(gòu)(星形、環(huán)形、樹形或總線形等)，通過傳輸介質(zhì)短距離互相聯(lián)接，稱為電力自治單 元，簡稱自治單元(圖5)。其中每臺自控設(shè)施分別承擔(dān)一種，或者一種以上的電力任務(wù)；它 們共同構(gòu)成自治單元的功能。自治單元可以具有幾個不同的功能。電力計算機存放自治單 元的操作系統(tǒng)軟件等，控制自治單元的功能。電力計算機系統(tǒng)軟件，含有自治單元的操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫及其管理軟件、語言 處理(編程和編譯程序)軟件等。電力計算機支持工控機程序的數(shù)據(jù)格式，能及時傳輸和 處理具體任務(wù)，并驅(qū)動自控設(shè)施自動化工作。它采用電力計算機本身的實時操作系統(tǒng)，或者 由計算機擴展成的實時操作系統(tǒng)。用于自治單元的操作系統(tǒng)，借助現(xiàn)成的電力計算機操作平臺；實現(xiàn)實時控制。這一 類操作系統(tǒng)有D0S、UNIX/LinUX、WindOWS等。這是一種獨立于硬件平臺、與制造商無關(guān)的自 治單元操作系統(tǒng)。電力計算機的不少于一個的處理器結(jié)構(gòu)，能對自治單元進行實時控制和 管理。電力計算機和工控機之間的通信傳輸介質(zhì)是它們傳輸信息的通道。憑借這個通道， 電力計算機傳送經(jīng)編譯的工控機程序段和指令給自控設(shè)施。而自控設(shè)施回傳電力運行狀態(tài) 及信息給電力計算機。自治單元可以采用面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計，使得自治單元的功能覆蓋面大，可裁 減性增強，便于滿足不同數(shù)控裝備的需求。這是自治單元的柔性化表現(xiàn)。它是一種現(xiàn)代化 的電力運行和控制模式。自治單元帶有自適應(yīng)控制和工藝參數(shù)自動生成功能；可以在電力 系統(tǒng)中根據(jù)各個參數(shù)的變化，自動優(yōu)化電力運行過程，從而達到提高電力運行率、增加自控 設(shè)施的壽命和保證電力質(zhì)量。它可以建立以電力運行的物理參數(shù)等為支撐的、具有智能化 的專家系統(tǒng)來指導(dǎo)電力運行。 自治單元的智能化還表現(xiàn)在自控設(shè)施故障自診斷功能和模式識別技術(shù)，使自治單 元能夠自己辨識圖形和工藝，按照自然語言命令進行電力運行。只要能描述某個設(shè)備整個電力運行周期內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，自治單元就能控制電力運行的質(zhì)量，并實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。自治單元 具有質(zhì)量跟蹤體系、仿真模擬體系和自動控制體系。各個自治單元具有質(zhì)量跟蹤和質(zhì)量保證等體系。它們能夠保證自治單元中各個數(shù) 控轉(zhuǎn)備安全可靠運行，確保所輸出電力質(zhì)量不因自治單元而引起變差。穩(wěn)定的質(zhì)量(或性 能卓越)是電力領(lǐng)域第一個核心技術(shù)。仿真技術(shù)通過電力計算機對對自控設(shè)施及其電力運行進行靜態(tài)或動態(tài)模擬，從而 預(yù)測或者評價該自控設(shè)施的行為效果，為決策提供信息和依據(jù)。高效建模(或虛擬工作) 是電力領(lǐng)域第二個核心技術(shù)。自動控制-反饋可貫徹于電力運行每個環(huán)節(jié)。精確運行(或及時處理)是電力領(lǐng) 域第三個核心技術(shù)。自治單元具有體系結(jié)構(gòu)的開放性，文本資料和數(shù)控編程工具豐富，且便于移植。電力計算機與自控設(shè)施之間一般采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用接口電路和電纜連接?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)或者柔性電力單元，需要開發(fā)專用的軟件來追隨硬件的進步，一 般技術(shù)滯后于電力系統(tǒng)要求的變化。它采用專用硬件和專用網(wǎng)絡(luò)的通信方式，組網(wǎng)成本高?，F(xiàn)有電力設(shè)備供應(yīng)廠家自行設(shè)計生產(chǎn)柔性電力單元的硬件和軟件，使電力單元具 有不同的軟件和硬件模塊、不同的編程語言、多種實時操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)化接口等，帶來使 用上和維修上的復(fù)雜性。采用自治單元可以使系統(tǒng)軟件開發(fā)者、設(shè)備制造商和設(shè)備使用者均能適應(yīng)當(dāng)?shù)仉?力環(huán)境改變，或者新技術(shù)出現(xiàn)而要求的修改、擴充或設(shè)計新的自治單元。這種方案能夠使這 三方面人員都最大限度地受益?，F(xiàn)有的電力領(lǐng)域中計算機控制程序一般都集中在單個計算機上，由于不同的生產(chǎn) 廠家采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，所以很難進行聯(lián)網(wǎng)或者升級換代改造。采用自治單元技術(shù)，只要電力計算機既滿足IP協(xié)議，又具有與現(xiàn)有電力設(shè)備的控 制組件相匹配的接口。自治單元就既能夠繼承現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的寶貴資源，保證現(xiàn)有自動 化電力設(shè)備資源的利用；同時又能夠制定其電力運行軟件的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確保軟件、硬件、通 信的標(biāo)準(zhǔn)化，容易組網(wǎng)，為企業(yè)將來的拓展留有余地。3、將一臺優(yōu)機、若干電力計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和自控設(shè)施的工控機等，采用局域 網(wǎng)技術(shù)，通過傳輸介質(zhì)相連接而組成的智能電網(wǎng)中的局域網(wǎng)，稱為智能電網(wǎng)的信息局域網(wǎng)， 簡稱智能局域網(wǎng)(圖6)。智能局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Network Operating Sestem, N0S)是在優(yōu)機和 每個電力計算機原有操作系統(tǒng)上增加網(wǎng)絡(luò)所需要的功能。NOS運行在服務(wù)器類計算機 上。智能局域網(wǎng)具有互操作性(interoperability)、可移植性(portability)、可擴展性 (expandability)、可縮放性(scalability)和即插即用(plug&play)特征。它一般是以 分布式控制為原則，采用系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊分級式的控制結(jié)構(gòu)；其構(gòu)造是可移植的和透明 的。優(yōu)機具有微處理器芯片、數(shù)據(jù)存儲器(EEPROM)、工作存儲器(RAM)和程序存儲器 (PROM)，并裝有輸入按鍵、顯示器等。每個優(yōu)機都有輸入和輸出接口電路。智能局域網(wǎng)的電 力計算機或者自控設(shè)施之間也可以直接通過傳輸介質(zhì)進行通信和業(yè)務(wù)信息交流。智能局域網(wǎng)極大地滿足電力系統(tǒng)對信息集成的需求，是實現(xiàn)新的電力運行模式(如虛擬電廠和高級配電自動化等)的基礎(chǔ)單位。它提供一種不依賴于具體電力設(shè)備的中性機制平臺，是一種嶄新理念。它可以通過網(wǎng)絡(luò)傳遞電力運行代碼到電力計算機，再由其分 配傳送到相應(yīng)的自控設(shè)施，最后由數(shù)控裝備完成任務(wù)。為了在電力主控站或遠程進行監(jiān)控某臺電力設(shè)備的運行狀況，可在該臺設(shè)備上安 裝攝像頭。采用多媒體技術(shù)，可以實現(xiàn)智能局域網(wǎng)內(nèi)的視頻實時發(fā)布。低壓電力線通信網(wǎng)是在低壓電力輸送線上實現(xiàn)電力信息通信網(wǎng)絡(luò)各個結(jié)點之間， 或者該網(wǎng)絡(luò)與其他通信網(wǎng)絡(luò)之間互操作的系統(tǒng)。它將用戶端的電力線既作為電力網(wǎng)中的低 壓輸電線路，又作為電力智能通信專用網(wǎng)絡(luò)的信息線路。各種家用電器均可作為網(wǎng)絡(luò)終端。電力線通信網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)采用正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的可編程序 控制器專用傳輸芯片，可支持lOOMBit/s的傳輸速率。其主要由多路選擇路由器、電力線通 信網(wǎng)接口、跨度變壓器等硬件裝置和專用PLC應(yīng)用軟件所組成。電力線通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口 電路，通過跨度變壓器接入智能局域網(wǎng)。電力線通信網(wǎng)存在信號衰減大、線路阻抗變化大(時變性)、噪聲源繁多并且干擾 強等諸多不利因素。它可采用數(shù)字用戶線(xDSL)技術(shù)，包括先進的數(shù)字信號自適應(yīng)均衡技 術(shù)、回波抵消技術(shù)和高效的編碼調(diào)制技術(shù)；在不同程度上提高雙絞電力線對的傳輸能力，為 用戶提供低成本的綜合業(yè)務(wù)接入方式。智能局域網(wǎng)可以充分實現(xiàn)電力企業(yè)內(nèi)部的資源和信息共享，完全適應(yīng)電力控制功 能的運行模式?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)的電力信息專用網(wǎng)絡(luò)，由于在專用網(wǎng)的資金和技術(shù)上存在難以克 服的問題，并且還缺乏很多電力智能組件和執(zhí)行元件互聯(lián)于專用網(wǎng)絡(luò)中，包括用電戶的接 入裝置，它們通常是用來檢測電力設(shè)備并獲得所需要的數(shù)據(jù)，以及提供控制機制去管理電 力系統(tǒng)。利用智能局域網(wǎng)對自治單元的可重構(gòu)性和數(shù)據(jù)通信的兼容性，可以為大批電力設(shè) 備開發(fā)各種工控機；對各種電力設(shè)備進行計算機聯(lián)網(wǎng)控制，并對電力自動線的關(guān)鍵設(shè)備進 行配套開發(fā)。4、若于個智能局域網(wǎng)或者電力專用網(wǎng)絡(luò)中的一臺優(yōu)機，分別與一臺辨機相連接； 各個辨機都通過路由器與因特網(wǎng)連接，組建成智能電網(wǎng)的信息廣域網(wǎng)，稱為智能電網(wǎng)的專 有廣域網(wǎng)，簡稱智能廣域網(wǎng)(圖1)。智能廣域網(wǎng)是智能電網(wǎng)的一種信息運營模式；包含瀏覽器、服務(wù)器、客戶機和數(shù)據(jù) 庫服務(wù)器等。智能廣域網(wǎng)中每一個智能局域網(wǎng)都通過辨機的控制功能，既與因特網(wǎng)相互邏輯隔 離；又使各個智能局域網(wǎng)之間利用因特網(wǎng)互通。對于小型智能局域網(wǎng)，優(yōu)機的程序模塊可以直接插在辨機的擴展功能槽上。辨機 與優(yōu)機合并為同一臺。智能廣域網(wǎng)滿足交互式應(yīng)用和穩(wěn)定性要求；具有互操作性；可以區(qū)分一個具體信 息的各部分不同安全性要求；可以使用公鑰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，進行證和密鑰分配。智能廣域網(wǎng)中的不同局域網(wǎng)之間，兩臺主機通過因特網(wǎng)的安全和精確的通信(圖 1)如下從局域網(wǎng)中的源端自控設(shè)施或者電力計算機發(fā)送的信息；經(jīng)源端優(yōu)機，到達裝有《源端加密程序》等的源端辨機；經(jīng)過加密之后；通過因特網(wǎng)；到裝有《宿端解密程序》和《檢 查程序的程序》等的宿端辨機；經(jīng)過解密和檢查病毒后；轉(zhuǎn)到宿端優(yōu)機；最后到達宿端接收 計算機。辨機對進出智能局域網(wǎng)的信息監(jiān)控，并拒絕非法對智能局域網(wǎng)的訪問。智能廣域網(wǎng)內(nèi)的所有電力設(shè)備的電力智能組件和執(zhí)行元件等，都可以相互通信。 這種開放式大容量雙向通信的網(wǎng)絡(luò)模型，可以在不同的電力設(shè)備之間安全可靠傳送信息； 成為一個信息動態(tài)的、實時交互的、即插即用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；并能快速適用于各種新技術(shù)、應(yīng) 用和服務(wù)等。智能廣域網(wǎng)不僅能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實現(xiàn)遠程控制電力運行和視頻監(jiān)控；而且能通 過網(wǎng)絡(luò)對電力計算機或自控設(shè)施進行遠程軟件修改、故障診斷，實現(xiàn)群控?，F(xiàn)有的電力信息主干網(wǎng)是電力寬帶專用網(wǎng)絡(luò)。它是基于網(wǎng)絡(luò)化的電力運行、電力 控制、電力市場的信息網(wǎng)絡(luò)；集成電力系統(tǒng)的辦公、語音、生產(chǎn)等信息服務(wù)于一體；由全國 和各省、市區(qū)的主干網(wǎng)組成。但它不是開放式的網(wǎng)絡(luò)。電力信息主干網(wǎng)分為多層(一般為三層)；它的主于光纜，與因特網(wǎng)的光纜不同； 是以架設(shè)在220kV高壓輸電線上的特殊OPGW光纜為主，兼有對輸電線路起保護的地線作用。將現(xiàn)有的電力信息主干網(wǎng)作為電力專用網(wǎng)絡(luò)，通過辨機互聯(lián)于因特網(wǎng)；就能夠充 分利用現(xiàn)有的電力信息網(wǎng)絡(luò)資源，并且將該網(wǎng)絡(luò)由封閉式的信息網(wǎng)絡(luò)改造成為開放式的信 息網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的分布于遠距離的某個電力系統(tǒng)的各個網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成的專用網(wǎng)絡(luò)，必須采用 昂貴的專用線路。現(xiàn)有的虛擬專用網(wǎng)(Virtual Private Network, VPN)技術(shù)，容易被黑客(HACK)采 用“反端口”技術(shù)攻克，入侵到防火墻后面的計算機或者數(shù)據(jù)設(shè)備?，F(xiàn)有的防火墻，無法防 御計算機病毒的攻擊。5、同一個電力企業(yè)集團的各個智能局域網(wǎng)中的優(yōu)機；原料采購和物流運輸?shù)容o助 專用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)機；電表抄寫、電費計算和售后服務(wù)等專用局域網(wǎng)的優(yōu)機；合作伙伴內(nèi)部網(wǎng) 絡(luò)的優(yōu)機等；分別通過辨機，與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，構(gòu)建一個安全可靠的電力和商務(wù)綜合專有 廣域網(wǎng)，稱為電力領(lǐng)域綜合網(wǎng)，簡稱綜合網(wǎng)(圖7)。綜合網(wǎng)內(nèi)部的各個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的兩臺主機之間，通過因特網(wǎng)；安全和精確通信(圖 7)如下從綜合網(wǎng)的某個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的源端計算機發(fā)送的信息；經(jīng)源端優(yōu)機，到達源端的 裝有《源端加密程序》等源端辨機；經(jīng)過加密之后；通過因特網(wǎng)；到裝有《宿端解密程序》和 《檢查程序的程序》等的宿端辨機；經(jīng)過解密和檢查病毒后；轉(zhuǎn)到宿端接收優(yōu)機；最后轉(zhuǎn)給 接收計算機。這樣，每臺辨機都會對進出的信息進行監(jiān)控，并且拒絕非法信息的訪問。綜合網(wǎng)中每一個智能局域網(wǎng)都通過辨機的控制功能，既與因特網(wǎng)相互邏輯隔離； 又使各個智能局域網(wǎng)之間利用因特網(wǎng)互通。綜合網(wǎng)能確保信息的安全性和信息的真實性、 可靠性與保密性。綜合網(wǎng)可以實現(xiàn)用電戶主動參與智能電網(wǎng)的管理和決策。它可提供一個用戶接口 電路，支持用戶的參與。這個接口可以是多種形式的；可以是一些簡單的指示和警告燈，也 可以是具體的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的接口。
現(xiàn)有虛擬外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對于通過偽裝外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或者專用網(wǎng)絡(luò)的地址進行非法的 企業(yè)內(nèi)部信息資源訪問和欺騙，無能為力；也無法避免黑客繞開身份認(rèn)證和鑒別機制，偽裝 身份，破壞已有內(nèi)部計算機連接。6、對一個特定的輸入信號，通過拉普拉斯變換，求取系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，稱為系統(tǒng)的 時域分析。智能電網(wǎng)采用計算機仿真方法，可以分析各種多輸入、多輸出的非線性系統(tǒng)和各 種復(fù)雜系統(tǒng)，可在時域里模擬出任何輸入作用下系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和系統(tǒng)中參數(shù)變化情況， 具有周期短、費用低、結(jié)果準(zhǔn)確可靠等。自動系統(tǒng)動態(tài)特性計算機仿真的步驟可以用框圖表示(圖8)。由人工或控制裝置使被控對象按照一定要求狀態(tài)變化的操作，稱為控制；它分為人工控制和自動控制。智能電網(wǎng)中，自動控制可以有各種不同的形式，但一般都是由以下基本元素構(gòu)成 (圖 9)給定值組件、比軟組件、校正組件、放大組件、執(zhí)行機構(gòu)、控制對象、檢測環(huán)節(jié)。在電力系統(tǒng)中，為了正常進行生產(chǎn)，必須按照預(yù)定的要求對電力設(shè)備進行操作；如 必須使供電的電壓和頻率自動維持不變，就是自動控制的結(jié)果。智能電網(wǎng)利用計算機仿真分析，控制系統(tǒng)動態(tài)性能，關(guān)鍵需要建立描述控制系統(tǒng) 動態(tài)性能的數(shù)學(xué)模型(建模)和選擇適當(dāng)?shù)乃惴ň幹品抡娉绦?軟件)。其中建模方法 有傳遞函數(shù)法、狀態(tài)空間法、功率鍵合圖法等；軟件開發(fā)有MATLAB軟件、工具箱TOOLBOX和 Simulik仿真工具。智能電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型就是描述系統(tǒng)I/O變量與內(nèi)部其他變量之間關(guān)系的數(shù)字表 達式，通常有兩種方法一種是I/O描述，如微分方程等；另一種是內(nèi)部描述，適用于多變量 控制系統(tǒng)。建立電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型有兩種方法分析法和實驗法。配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，可以 根據(jù)歐姆定律和基爾霍夫定律；建立各種自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，還要應(yīng)用流體力學(xué)的 相關(guān)定律等。電力系統(tǒng)是一種相當(dāng)多的系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的綜合體，涉及的因素較多，有些需要 通過實驗方法去建立數(shù)學(xué)模型；即根據(jù)試驗數(shù)據(jù)擬合出比較接近實際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。建模包括靜態(tài)建模和動態(tài)建模。在電力系統(tǒng)的仿真體系中主要是動態(tài)建模。電力系統(tǒng)是很龐大的體系。將它按照某種規(guī)則，分為各個小的、易于描述的部分； 每一個小部分又可分為更小的部分，直到每一小部分(元素)都能夠直接描述，分解過程才 結(jié)束。這種方法稱為分解綜合法。由于電力運行是一個具有多變量控制和動態(tài)體系的復(fù)雜過程，要實現(xiàn)智能電網(wǎng)運 行過程的多模式化，應(yīng)當(dāng)采用閉式控制模式，在電力系統(tǒng)運行過程中動態(tài)調(diào)整變量。在這種 模式下，易于將計算機實時技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、伺服控制、自適應(yīng)控 制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理、動態(tài)補償、動態(tài)仿真等技術(shù)融于一體，構(gòu)成電力運行閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn) 智能電網(wǎng)中信息的集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。智能電網(wǎng)中實時控制可以分為“硬”實時和“軟”實時兩種。兩者的差別在于是否 使用專門的硬件來確保智能電網(wǎng)的綜合網(wǎng)對特定的事件產(chǎn)生準(zhǔn)確無誤的響應(yīng)。綜合網(wǎng)可以 實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀況，在故障發(fā)生之前盡量消除可疑隱患；在事故發(fā)生時也可以隔離故障線路，阻止事故擴散。智能電網(wǎng)對每一個元素都從安全性需求考慮，從整個系統(tǒng)的 集成和平衡考慮；確保信息的安全和可靠。綜合網(wǎng)能夠根據(jù)不同的電力價格提供不同等級的電能；能夠減小因輸配電元件引 起的電能質(zhì)量問題。高級控制方法可支持輸配電和消費者層面的控制，也可管理有功功率和無功功 率。它可處理系統(tǒng)分析所需要的大量數(shù)據(jù)；可以用于支持分布式智能體、分析工具和操作應(yīng) 用軟件。控制技術(shù)可以分析、診斷和預(yù)測智能電網(wǎng)中電力設(shè)備的狀況；并決策和采取正確的 動作去排除、緩解或避免電量短缺和電能質(zhì)量問題。電力系統(tǒng)技術(shù)同專有網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，可以促使智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)高級量測體系、高級配電自動化體系、自動控制方法、網(wǎng)絡(luò)通信和自動決策發(fā)生根本性的變化?，F(xiàn)有的電力領(lǐng)域中的計算機控制網(wǎng)絡(luò)，不能支撐高級控制所需要的高速性能和廣 泛的覆蓋功能；同時它還不能提供開放式信息網(wǎng)絡(luò)框架。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的通信設(shè)施是由一系列廣泛的相互補充的技術(shù)組成的。傳感器將 所需要的信息傳送到控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)進行處理，再發(fā)送給控制裝置。根據(jù)具體的情 況，將這些控制通信設(shè)施聯(lián)成智能局域網(wǎng)，或直接作為電力專用網(wǎng)絡(luò)，接入綜合網(wǎng)。這就可 以充分利用現(xiàn)有的電力設(shè)備資源。7、智能電網(wǎng)中的高級量測體系(AMI)是電力設(shè)備所配置的基礎(chǔ)設(shè)施，并且必須集 成于電力系統(tǒng)中。它是一個計量系統(tǒng)；能夠每小時或以更高頻率記錄用戶的用電行為或者 其他參數(shù)，并通過智能廣域網(wǎng)將測量的數(shù)據(jù)傳送到主站中心；是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的4個主要 里程碑技術(shù)中的第一個。高級量測體系是由若干技術(shù)和應(yīng)用組成的；包括智能表計、智能局域網(wǎng)、專有網(wǎng) 絡(luò)、表計數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和接口電路等。智能表計是一種可編程的電表，具有功能分時電價；為用戶和電力企業(yè)提供耗 電量；停電以及供電通知；遠程關(guān)、開功能；防止高額電價或者為需求響應(yīng)服務(wù)的負(fù)荷峰值 限制；電能質(zhì)量監(jiān)測；防竊電監(jiān)視等。利用智能廣域網(wǎng)可以遠程抄表。基于開放式智能廣域 網(wǎng)，允許數(shù)據(jù)在其上可靠傳輸。智能表計接口與ICP/IP兼容并連接在智能局域網(wǎng)中；它依 賴于智能局域網(wǎng)的技術(shù)，就可以互聯(lián)于任何智能電網(wǎng)的綜合網(wǎng)。電力設(shè)備的現(xiàn)場檢測儀器和執(zhí)行器件的接口電路，采用局域網(wǎng)技術(shù)，連接成智能 局域網(wǎng)，通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作。將專用的微處理器嵌入檢測儀器和執(zhí)行元件，使它們具有數(shù)學(xué)運算和數(shù)字通信的 能力。通過綜合網(wǎng)，能夠遠程監(jiān)測并操作它們控制電力設(shè)備的正常運行。家庭網(wǎng)絡(luò)(HAN)和智能局域網(wǎng)的用戶接口電路可以互聯(lián)，這就將智能表計和可控 電力設(shè)備聯(lián)系在一起。家庭網(wǎng)絡(luò)的電能管理功能主要包括實時顯示給用戶查看電能的使 用情況和價格信息；根據(jù)用戶的意見對電價信息反饋；根據(jù)用戶需求，設(shè)置能耗或負(fù)荷控 制峰值；在用戶不參與的情況下能自動調(diào)節(jié)負(fù)荷；用戶主動人控功能。家庭網(wǎng)絡(luò)/用戶接口電路為智能電網(wǎng)提供了一個面向市場的接口電路。它相當(dāng)于 用戶的“智能體”。它還能添加新的服務(wù)，如安全監(jiān)控。家庭網(wǎng)絡(luò)能夠通過多種方法實現(xiàn)，如 用戶接口電路可以裝在任何設(shè)備(表計本體、臨近的收集器、網(wǎng)關(guān)或用戶提供的設(shè)備)中?，F(xiàn)有的電力寬頻通信(BPL)技術(shù)還沒有融入到電力系統(tǒng)的通信體系中，也沒有在用戶側(cè)得到充分地應(yīng)用?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)缺乏各種智能傳感器和能遠距離控制電力設(shè)備的 智能器件。8、智能電網(wǎng)中的高級配電自動化(ADA)體系，采用因特網(wǎng)的開放式通信系統(tǒng)，能 兼容集成所有的供電商和需電用戶的計算機類設(shè)備以及綜合網(wǎng)(或智能廣域網(wǎng))中的互操 作的電力智能組件和執(zhí)行元件。它實現(xiàn)故障的自動隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)，并可采取多種 方法。它取決于自控設(shè)施的特點和整體方案。配電自動化的控制模式一般為集中式控制。
智能電網(wǎng)中ADA能夠?qū)λ锌煽卦O(shè)備進行完全自動的控制以及優(yōu)化系統(tǒng)的運行。 ADA中各種組件的信息，通過智能廣或網(wǎng)實現(xiàn)互操作。它實現(xiàn)了配電領(lǐng)域的革命性進展。配電自動化(Distribution Automation，DA)包括配電網(wǎng)架配置、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 (Supervisory Controland Data Acquisition, SCADA)、通信網(wǎng)絡(luò)和配電分析、饋線自動化 (Feeder Automation, FA)等。饋線自動化指故障定位、隔離、非故障區(qū)域的供電恢復(fù)的實施等。配電自動化提供了各種監(jiān)測和控制的電力智能組件，能夠進行實時監(jiān)控電力設(shè)備 與數(shù)據(jù)采集；可以優(yōu)化局部負(fù)載和響應(yīng)的供應(yīng)，能夠監(jiān)測設(shè)備健康狀態(tài)，以提供快速重新配 置配電網(wǎng)的特定部分。變電站SCADA屬于變電站自動化的一部分；可以故障定位。變電站的詳細(xì)的監(jiān)測 信息可用來定位故障。配電網(wǎng)SCADA涉及電容器組和調(diào)壓器的監(jiān)測和控制。它集成綜合的 監(jiān)測和雙向通信，可提供優(yōu)化的電壓控制，利用分布式配電，可以更好實現(xiàn)無功補償控制。分布式配電自動化(Distributed Distributed Automation，DDA)，簡稱分布式配 電，是一種建在用戶端的分布能源供應(yīng)方式，既可以獨立運行，也可以并網(wǎng)運行。它高效地 利用發(fā)電產(chǎn)生的廢能生成熱和電；可以利用沼氣、焦?fàn)t煤氣等資源和風(fēng)能、太陽能、水能等 可再生能源；就近供電減少了大容量遠距離高電壓輸電線路的建設(shè)和電能傳輸?shù)膿p失。分 布式配電實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)能源源梯度合理利用，能效可達80 %以上，二氧化碳排放大量減少；固 體廢棄物排放幾乎為零。由智能局域網(wǎng)控制的能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)赜脩籼峁╇娔芎蜔崮艿莫毩㈦娏ο到y(tǒng)，稱為局域 電力網(wǎng)。它是由小型負(fù)載和電源組成的可控電力回路，并與智能局域網(wǎng)共同構(gòu)成的系統(tǒng)。局 域電力網(wǎng)是智能電網(wǎng)中一個可控的單元，可以在數(shù)秒之內(nèi)反應(yīng)以滿足智能電網(wǎng)的輸配電需 求；可以增加本地用電的可靠性、降低饋線損失等。一個局域電力網(wǎng)可以等效成智能電網(wǎng)中的一個可控單元(電源或負(fù)載)；它可以 從智能電網(wǎng)獲得電能(等效負(fù)載)；在需要時也可以向智能電網(wǎng)提供電能(等效電源)。局 域電力網(wǎng)有兩種并網(wǎng)模式向智能電網(wǎng)傳送電能，或獲取智能電網(wǎng)的電能。當(dāng)局域電力網(wǎng)檢測到智能電網(wǎng)故障時，可以及時與智能電網(wǎng)斷開而運行于孤島模 式，通過切換局域電力網(wǎng)內(nèi)各個公布式電源的控制策略，繼續(xù)為局域電力網(wǎng)內(nèi)的關(guān)鍵負(fù)載 供電，提高可靠性。當(dāng)智能電網(wǎng)側(cè)故障消失，重新切換至并網(wǎng)模式。局域電力網(wǎng)的控制器需 要根據(jù)實際運行條件的變化，實現(xiàn)兩種模式之間的平滑切換。實施分布式配電，以重合器、分段器、負(fù)荷開關(guān)等具有機電一體化特性的自動配電 開關(guān)設(shè)備為基礎(chǔ)，在架空線路上作為分段和隔離故障用的開關(guān)具有操作可靠、體積小、免維 護和安裝方便的特點。饋線終端單元(FeederTerminal Unit, FTU)和配變終端單元(TransformerTerminal Unit，TTU)用于采集開關(guān)的運行數(shù)據(jù)、控制開關(guān)的分合。它們具有通信功能。智能電網(wǎng)通過FTU的測量實現(xiàn)配電網(wǎng)的SCADA功能，并通過對各個FTU的控制，實現(xiàn)配電網(wǎng)的故障識別、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以及配電網(wǎng)的無功/電壓控制和優(yōu)化運行等功 能。配變終端單元用于采集配電網(wǎng)變壓器低壓側(cè)的運行數(shù)據(jù)，控制低壓電容器投切以 實現(xiàn)無功補償。實現(xiàn)故障的自動隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)，有本地控制和主站控制兩種方式本地 控制以FTU之間的配合為主，不需要通信通道，通過對線路過流或失壓的監(jiān)測以及對開關(guān) 分合閘的邏輯控制，實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的供電恢復(fù)；主站控制需要可靠的 通信通道，通過主站軟件對FTU傳送的信息的分析判斷，根據(jù)合理的隔離策略和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu) 策略，通過遠方控制配電開關(guān)，實現(xiàn)故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的供電恢復(fù)?，F(xiàn)有的低速的SCDAD系統(tǒng)以及能量管理系統(tǒng)(Energy Management Systems,EMS) 的應(yīng)用，成功集成了區(qū)域輸電組織、發(fā)電廠等部分，但是這些應(yīng)用還是缺少全面的系統(tǒng)集 成。智能電網(wǎng)具有高速的通信體系。智能電網(wǎng)的配電模式可以采用遠方集中控制。它依賴于智能廣域網(wǎng)，適合于建立 一個完整的、可靠的、統(tǒng)一的自動化體系平臺。9、智能電網(wǎng)中的高級輸電運行監(jiān)測采用廣域測量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System,WAMS)。它是以同步相量測量技術(shù)為基礎(chǔ)，以電力系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測、分析和控制為目標(biāo) 的實時監(jiān)控系統(tǒng)。其核心是高精度(微秒級)同步采集電力廣域系統(tǒng)的實時運行參數(shù)一 相量，通過智能廣域網(wǎng)將分散的相量數(shù)據(jù)集中，獲得時空坐標(biāo)下電力系統(tǒng)全局的動態(tài)信息。智能電網(wǎng)的線路動態(tài)增容運行的方法是建立數(shù)學(xué)模型(圖10)。輸電線路動態(tài)額定(DLR)技術(shù)可提高輸電線路的傳輸電能、減少輸電設(shè)備的投入 等。它的系統(tǒng)構(gòu)成圖(圖11)主要是由數(shù)據(jù)采集終端和設(shè)在調(diào)度中心的一個監(jiān)控管理平臺 組成的。它們之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過智能廣域網(wǎng)(或因特網(wǎng))的線路完成的。DLR技術(shù)具 有環(huán)保、經(jīng)濟和高科技等特點；可以提高傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加導(dǎo)線的傳送能力，避免不 必要的突發(fā)事故；其設(shè)備屬于電子類產(chǎn)品，對環(huán)境的影響小。相量測量單元(Phasor Measurement Unit，PMU)可以實現(xiàn)發(fā)電機功角和母線電壓 相量的實時測量，并對相關(guān)聯(lián)支路電流的三相交流采樣；應(yīng)用相量算法計算正負(fù)零序相量、 頻率和功率；然后由全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)接收器提供的高精 度的時鐘信號將測量結(jié)果打上時標(biāo)，將這些相量通過智能廣域網(wǎng)傳送到數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中 心可以對各個子站的數(shù)據(jù)進行同步處理和存儲，并計算電力系統(tǒng)的慣性中心角度和各機組 以及母線的相對相角；再由相關(guān)的應(yīng)用程序?qū)ο嗔繑?shù)據(jù)實時評估，以動態(tài)監(jiān)視智能電網(wǎng)的 安全穩(wěn)定性。故障定位對智能電網(wǎng)正常運行、迅速排除故障非常重要，其有兩種方法阻抗法和 行波法。它們的原理相同，是基于輸電線路雙端測量方法。智能電網(wǎng)中的廣域測量系統(tǒng)可以 在同一時標(biāo)下進行高精度雙端測量。同樣根據(jù)線路兩側(cè)廣域測量系統(tǒng)提供的同步電壓和電 流相量，可以快速計算輸電線路的各種參數(shù)，可以為智能電網(wǎng)的各種系統(tǒng)進行分析和計算， 提供精確的參數(shù)集合。智能電網(wǎng)的繼電保護以及安全自動控制是基于整個系統(tǒng)的相量構(gòu)成的；能夠反映智能電網(wǎng)的整個區(qū)域或較大區(qū)域的安全運行水平；各個電力設(shè)備之間能夠相互協(xié)調(diào)和配 合，進行優(yōu)化控制和配置?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)中繼電保護以及安全自動控制是基于本地的局部相量構(gòu)成的；反 映的只是較小一個區(qū)域的運行狀態(tài)；各個電力設(shè)備之間缺乏相互協(xié)調(diào)和配合，難以做到對 系統(tǒng)進行優(yōu)化控制。10、智能電網(wǎng)包含有大型的發(fā)電容量大的、集中的發(fā)電廠；還可以兼容后來不斷增加的分布式能源(DER)。這些分布式能源是多樣的和分散的，包括可再生能源、核能等。智能電網(wǎng)中分布式能源是與電力網(wǎng)互連的。它可以在不同點接入電力網(wǎng)；如輸電端、配電端、交流電或直流電的電力網(wǎng)、局域電力網(wǎng)中。分布式能源的多樣化包括容量相對較小的發(fā)電資源光電、風(fēng)能、燃料電池、即插 即用的柴油發(fā)電機和儲能設(shè)備等。它們一般接入智能電網(wǎng)中的低壓電力網(wǎng)或者通過局域電 力網(wǎng)接入?？稍偕茉矗顼L(fēng)能和太陽能等，可以是分布式的，也可以是集中式的，可以是個 人的風(fēng)輪機，也可以是集中的風(fēng)電場。配電自動化能夠高效集成和利用各種分布式能源。這種集成系統(tǒng)基于實時的系統(tǒng) 控制和雙向通信能力，可提高智能電網(wǎng)的可靠性，并為智能電網(wǎng)的效率和運行提供了新的 選項。分布式能源可以成為配電管理中的一個組成部分，并融入智能電網(wǎng)中。分布式能源可以增強智能電網(wǎng)的安全因素。使用不同類型的發(fā)電廠和燃料會增強 智能電網(wǎng)的彈性；非集中的發(fā)電增加了地理上的分散性。智能電網(wǎng)兼容分布式可再生能源 和其他分布式低排放的清潔能源，可以減少對環(huán)境的影響。分布式能源的通信設(shè)施，采用智能廣域網(wǎng)。它是一個標(biāo)準(zhǔn)的、普遍的、集成的通信 平臺，可以用于所有的電力系統(tǒng)電力智能組件或執(zhí)行元件之間的相互通信；智能傳感器和 控制器可以相互通信。分布式能源接近于負(fù)荷區(qū)域(如居民小區(qū)和商業(yè)中心等)，是一種可 選擇的或者提高質(zhì)量的電源。智能電網(wǎng)利用智能廣域網(wǎng)，可以協(xié)調(diào)許多小的、分散的和間隙式的電源；并安全可 靠地將它們聯(lián)網(wǎng)。智能電網(wǎng)依托智能廣域網(wǎng)的功能，可以處理電力網(wǎng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)行為以及大量 DER的集成問題。它具有一個完整的各個DER對電力網(wǎng)互聯(lián)和運作的調(diào)制軟件，控制電力系
統(tǒng)安全可靠運行。智能電網(wǎng)運行時，可以進行多個方面的優(yōu)化，例如當(dāng)電力容量過剩時，可以避免高 成本發(fā)電資源的啟用。動態(tài)的實時的數(shù)據(jù)可以告知何時、何地的未使用電量是可用的。智 能電網(wǎng)可以查找并使用這些過剩的電量。禾Ij用智能電網(wǎng)使用過剩的運行電量的方法，也適 用于變壓器、輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)?，F(xiàn)有的電力系統(tǒng)缺少通信的集成和標(biāo)準(zhǔn)化；在電力系統(tǒng)中還沒有將通信延伸到用 戶側(cè)?，F(xiàn)有的電力網(wǎng)運行模式不能可靠地操作許多分布式能源。


圖1專有網(wǎng)(或智能廣域網(wǎng))結(jié)構(gòu)圖。若干個智能局域網(wǎng)或者專用網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu) 機，分別與一臺辨機相連接；各個辨機都通過路由器與因特網(wǎng)連接；組建成專有網(wǎng)(或智能廣域網(wǎng))。圖2網(wǎng)絡(luò)備份自動化方案圖。智能廣域網(wǎng)的系統(tǒng)備份自動化解決方案，可由一些主要的優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的備份系統(tǒng)(備份客戶端、主備份服務(wù)器、介質(zhì)服務(wù)器、備份存儲單元和 備份管理軟件等)承擔(dān)。圖3自控設(shè)施結(jié)構(gòu)圖。一般由工控機、工業(yè)可編程序控制器、電力伺服系統(tǒng)、驅(qū)動 裝置等組成。圖4可編程序控制器的工作流程圖。其主要完成六個模塊的處理。圖5自治單元結(jié)構(gòu)圖。由一臺電力計算機和若干臺自控設(shè)施，按照物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) (星形、環(huán)形、樹形或者總線形等)，通過傳輸介質(zhì)，互相聯(lián)接在一起，分別承擔(dān)電力運行的 一部分工作(或電力運行)。圖6智能局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。它是將一臺優(yōu)機、電力計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)控電力 設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)接口卡和通信電纜直接連接而成的局域網(wǎng)；具有互操作性、可移植性、可擴 展性、可縮放性和即插即用特征。圖7智能電網(wǎng)的綜合網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。電力企業(yè)的總部和其分布于不同地理位置的跨地 區(qū)的若干個分支機構(gòu)等各個內(nèi)部優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)機，分別通過辨機，與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，就構(gòu) 建成為綜合網(wǎng)。圖8計算機仿真過程示意圖。它是智能電網(wǎng)自動系統(tǒng)動態(tài)特征計算機仿真過程框 圖。圖9自動控制系統(tǒng)示意圖。由給定值組件、比較組件、校正組件、放大組件、執(zhí)行機 構(gòu)等組成。圖10線路動態(tài)增容數(shù)學(xué)模型。其主要有7個步驟。圖11輸電線路動態(tài)額定系統(tǒng)構(gòu)成圖。其主要由數(shù)據(jù)采集終端和設(shè)在調(diào)度中心的 一個監(jiān)控管理平臺組成。
具體實施方式
智能電網(wǎng)分為兩個不同功能和結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)物理能源輸送系統(tǒng)(即 電力系統(tǒng))和控制它的智能信息網(wǎng)絡(luò)(即智能廣域網(wǎng)或者綜合網(wǎng))。信息系統(tǒng)具有能夠能 監(jiān)視電力設(shè)備(如紅外圖像等)的電力智能組件和操作電力設(shè)備的執(zhí)行元件。它可以提供 該設(shè)備的健康狀態(tài)可視信號。這種信號可以通過智能廣域網(wǎng)遠程傳輸?shù)奖O(jiān)視主站中心。智 能電網(wǎng)可以分析高風(fēng)險的區(qū)域(甚至單個設(shè)備)，以便采取緊急或意外措施。智能電網(wǎng)能夠 使系統(tǒng)優(yōu)化和高效運行、可以收集和存儲有用的數(shù)據(jù)并且在需要的地方和時間使用。智能電網(wǎng)收集和配置電力運行數(shù)據(jù)，必須有技術(shù)工具，具體包括1)需要系統(tǒng)優(yōu)化和高效運行，包括在各種電力設(shè)備上安裝傳感器/電力智能組 件，以便對運行狀態(tài)實時監(jiān)測。傳感器上獲得的各種信息，可以通過智能廣域網(wǎng)，傳送到電力處理中心，進行收集 和自動分析。對于那些需要維護的設(shè)備，安排人員進行維護；對于那些需要檢修的設(shè)備，與 電力系統(tǒng)進行隔離并檢修。這些處理過程可以在本地或遠程進行；但是優(yōu)先必須滿足的是 幾乎實時的詢問和評估這些電力設(shè)備。2)公共信息模型(Common Information Model，CIM)是確定電力系統(tǒng)在正常運行 時各個電力設(shè)備允許的參數(shù)范圍值。它是收集電力設(shè)備信息過程中的重要組成部分；是數(shù) 據(jù)驗證的最重要的方法；通過定義，它賦予設(shè)備所需要的被測量的性能標(biāo)準(zhǔn)，然后促使電力設(shè)備進行性能參數(shù)的驗證和控制。利用公共信模型和智能廣域網(wǎng)，可以隨時測試電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和 警示電力設(shè)備存在的隱患，以便檢修或處理。3)變電站自動化(SA)中的智能電子設(shè)備(Intelligent Electronic Device, IED)，可以通過智能廣域網(wǎng)，遠程進行有效監(jiān)控。變電站自動化功能應(yīng)當(dāng)延伸到配電層。它 支持遠程視頻的使用。這些視頻可以傳輸電力設(shè)備的健康狀態(tài)，如溫度和紅外成像。變電站 數(shù)據(jù)可以被傳送至更多的控制區(qū)域。結(jié)果是增加的測試將減少評估設(shè)備狀態(tài)的時間。根 據(jù)預(yù)測的例行維護在變電站自動化方案實現(xiàn)下，也能夠變成現(xiàn)實。應(yīng)用變電站自動化技術(shù)， 可以監(jiān)測更多的電力設(shè)備，并且是擴展電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。4)廣域通信是指電力系統(tǒng)范圍內(nèi)的電力設(shè)備，與電力運行的管理員之間的數(shù)據(jù)交換。智能廣域網(wǎng)可以滿足于收集來自電力設(shè)備的數(shù)據(jù)和信息，用于管理員對電能質(zhì)量的管 理。智能廣域網(wǎng)可以用于智能電網(wǎng)之中的信息傳輸、處理和存儲等。智能電網(wǎng)的系統(tǒng)優(yōu)化級別可以滿足電力系統(tǒng)不同層次的需求，即1)系統(tǒng)優(yōu)化在配電方面需要配置電路和運行能力以最小化損耗。這種軟件解決方 案比較容易實現(xiàn)。2)系統(tǒng)優(yōu)化在運行方面需要對輸電線路和變壓器實施實時的動態(tài)額定管理。采用 溫度傳感器在適當(dāng)?shù)奈恢帽O(jiān)測電力線路的溫度。當(dāng)線路有不一致的溫度環(huán)境時，可以短時 應(yīng)用平均值。變壓器也應(yīng)當(dāng)裝有溫度傳感器。將變壓器運行于接近溫度極限，可以節(jié)約電 力運行成本和增加設(shè)備利用率。3)區(qū)域輸電組織(RTO)的系統(tǒng)優(yōu)化，可以綜合完整的數(shù)據(jù)，顯示一個全貌圖。智能 電網(wǎng)可以通過自動配置，避免電能的回路潮流或者經(jīng)過一個區(qū)域到另外一個區(qū)域的電能流 動。在RTO有多種可用的控制區(qū)域方案。這種配置可以節(jié)省高代價的更新，促使經(jīng)濟地利 用電能。4)智能電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化，最普通的方法是測量可靠性和經(jīng)濟性，智能廣 域網(wǎng)的安全性。利用輸電線路動態(tài)額定技術(shù)(圖11)，可以在輸電線路上安裝在線監(jiān)測裝置，對導(dǎo) 線的溫度、張力、弧垂等狀態(tài)和環(huán)境溫度、日照、風(fēng)速等氣象條件進行監(jiān)測，在不突破現(xiàn)行技 術(shù)規(guī)程規(guī)定的前提一，利用智能廣域網(wǎng)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型自動計算出導(dǎo)線允許的最大載流量 并且調(diào)控電力網(wǎng)的優(yōu)化動行。智能電網(wǎng)可通過不斷的流程優(yōu)化，信息整合，實現(xiàn)電力運行管理的自動化，不斷提 升電力企業(yè)的效率。自由、開放式的智能廣域網(wǎng)能夠整合各種計算機平臺上電力信息，可以與其他系 統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、互通、互操作，并且能夠給電力設(shè)備提供一種統(tǒng)一風(fēng)格的交互方式。優(yōu)機具有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(Network Address Translation, NAT)程序，能識別其網(wǎng) 絡(luò)中各個計算機名稱或者計算機的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol, IP)地址。NAT將優(yōu) 機網(wǎng)絡(luò)中計算機的內(nèi)部地址，轉(zhuǎn)換成IP地址在互聯(lián)網(wǎng)上使用；也屏蔽優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的IP地址， 對優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)起到保護作用。NAT是優(yōu)機的標(biāo)準(zhǔn)程序。優(yōu)機有兩種物理隔離的接口，一種用來連接優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)并處理信息傳輸與接收的細(xì) 節(jié)；另一種用來直接連接另一臺常規(guī)計算機(辨機)的接口。由于優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)不直接與其他網(wǎng)絡(luò)連接，因此可以對優(yōu)機采用先進技術(shù)，以提高該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的效率和可靠性。優(yōu)機也有可 擴展功能的模塊插槽。辨機的標(biāo)準(zhǔn)程序《檢查程序的程序》功能源端或宿端的辨機接收到明文信息后，對信息進行檢查， 發(fā)現(xiàn)其中的任意程序或指令代碼之后，把它們排列在一起，并且暫時存儲在外存儲器中，同 時將第一道程序或指令呈現(xiàn)在指定計算機的顯示屏上。如果它們是允許其訪問的合法程序 或指令；則在第一次出現(xiàn)提示時，選擇“以后都允許”復(fù)選項，辨機以后碰到這些程序時，不 會再次詢問，并允許其訪問。在一定時間內(nèi)沒有答復(fù)或者選擇“不允許，，復(fù)選項，辨機就丟 棄它們。源端和宿端辨機運行該程序；可防止病毒攻擊辨機保護的網(wǎng)絡(luò)?！对炊思用艹绦颉饭δ軉挝辉炊吮鏅C把欲通過公用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的明文信息后面，添加對稱加密的秘鑰；將此組合數(shù)據(jù)輸入單向散列函數(shù)(Message Digest)，得出散列(Hash) 值(稱為源端散列值)；然后將明文信息(不包含密鑰)后面添加源端散列值，用密鑰進行 加密，變成密文；最后將該密文送行宿端辨機?！端薅私饷艹绦颉饭δ芩薅吮鏅C用單位事先約定的共享的密鑰，將接收的密文解 密變成明文，得到明文信息和源端散列值；把明文信息(不包含散列值)后面添加密鑰；將 此組合數(shù)據(jù)，輸入事先約定的單向散列函數(shù)，得到散列值(稱為宿端散列值)；該宿散列值 與接收到的源端散列值相比較；如果這兩個散列值相同；則確認(rèn)該信息是從合法源端辨機 發(fā)出的，接受該信息；否則丟棄該信息。身份驗證(Authentication)最簡單辦法，是在辨機中建立一個用戶名(或服務(wù) 器)的密碼數(shù)據(jù)庫。辨機通過訪問控制列表(Access Control List,ACL)來進行身份驗證。用戶名和 密碼數(shù)據(jù)庫列表簡單地對不同類型的源端被保護網(wǎng)絡(luò)(以其辨機IP地址為代表)身份進 行識別。授權(quán)(Authorization)則規(guī)定了用戶名在獲得訪問該網(wǎng)絡(luò)資格后，能做什么。身份驗證和授權(quán)新辦法，是建立一個用戶名、IP地址、密碼和授權(quán)權(quán)限數(shù)據(jù)庫。辨機訪問控制列表，用來進行用戶名(指其他企業(yè)、合作伙伴企業(yè)或者遠程客戶 或者組織)身份驗證。該列表對不同類型的源端(用戶名)辨機IP地址和用戶名的密碼 進行身份識別。只有用戶名、IP地址和用戶名的密碼，與該訪問控制列表中相同時，基于地 址的身份驗證才能保證生效。辨機具有將一個被保護的局域網(wǎng)中計算機，送往(或者接收)該企業(yè)另一個局域 網(wǎng)計算機的信息，加密(或解密)后，轉(zhuǎn)發(fā)給因特網(wǎng)(或者該局域網(wǎng))的標(biāo)準(zhǔn)程序等；它含 有處理信息流等的程序。專有網(wǎng)(或智能廣域網(wǎng))的兩臺主機，通過公用網(wǎng)絡(luò)的安全(防御計算機病毒) 通信(圖1)如下專有網(wǎng)的一個網(wǎng)絡(luò)中源端計算機信息，要送往另一個網(wǎng)絡(luò)中的宿端計算機時，該 信息先經(jīng)過源端優(yōu)機，到達源端的辨機，轉(zhuǎn)發(fā)到公用網(wǎng)絡(luò)上(一般為互聯(lián)網(wǎng))進行傳輸；到 達宿端的辨機，明文信息在此處經(jīng)過《檢查程序的程序》進行病毒檢查和處理后，明文信息 由宿端辨機轉(zhuǎn)發(fā)給宿端優(yōu)機；經(jīng)宿端優(yōu)機的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換程序，發(fā)送到該宿端優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中 的接收計算機。這種信息傳輸可避免病毒對優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的攻擊和侵害。
兩個被保護優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中兩臺計算機之間，通過Internet進行安全和精確的通信 如下(圖1)源端辨機裝有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等，能夠加密各種信息，并且只 允許該源端被保護網(wǎng)絡(luò)中的計算機的信息，經(jīng)過加密之后，進入互聯(lián)網(wǎng)。宿端辨機裝有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等，能夠解密從互聯(lián)網(wǎng)進來的各種信息，并且只允許該單位或者合作伙伴指定的源端網(wǎng)絡(luò)中的計算機信息，經(jīng)過解密之后， 進入到該宿端的接收計算機?！稒z查程序的程序》、《源端加密程序》和《宿端解密程序》集成在一起，安裝在辨機 上。辨機運行時能夠自動做出相應(yīng)的選擇，即可保證辨機在公用網(wǎng)絡(luò)上安全保密傳輸信息。辨機的隔離域名(Split Domain Name)技術(shù)，將優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的域名服務(wù)器與辨機網(wǎng) 絡(luò)的域名服務(wù)器隔離，以隱蔽優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中各個主機的IP地址；從而更進一步保護優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)。專有網(wǎng)具有抵抗黑客通過公用網(wǎng)絡(luò)攻擊該網(wǎng)的能力；在網(wǎng)絡(luò)的反計算機病毒、力口 密處理、完整檢驗和身份認(rèn)證中，辨機可以采用各種各樣的方法。例如辨機裝有《檢查程序的程序》，可以防止各種各樣計算機病毒的攻擊。裝有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等的辨機，可以在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧的各層， 特別是應(yīng)用層，采用信息加密體制、數(shù)字簽名和訪問控制策略；保證在公用網(wǎng)絡(luò)上信息和數(shù) 據(jù)傳輸?shù)陌踩院途_性。備份軟件提供完整的數(shù)據(jù)保護(圖2)。例如Veritas NetBackup軟件采用四級層 次結(jié)構(gòu)，集中管理，適應(yīng)多種應(yīng)用結(jié)構(gòu)。其技術(shù)特點為靈活設(shè)置、災(zāi)難恢復(fù)、并行處理、數(shù)據(jù) 可靠、使用簡便、有監(jiān)控能力等。1、自控設(shè)施由工控機、可編程序控制器、伺服系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、數(shù)控裝備、檢測設(shè)備 等組成(圖3)。它們之間通過接口電路或者傳動部件互相連接。工控機是自控設(shè)施的控制核心。它根據(jù)存儲的電力任務(wù)的匯編程序，或者以國際 標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Standard Organization, ISO) C標(biāo)誰等編寫的電力運行程序 及其數(shù)據(jù)，控制和操縱自控設(shè)施的各種功能，完成該電力任務(wù)的任務(wù)。由于采用了通用計算 機，使許多難以實現(xiàn)的電力系統(tǒng)功能，可以通過工控機的軟件和硬件來實現(xiàn)，以提高自控設(shè) 施的性能和可靠性。工控機含有微處理器、內(nèi)存儲器、各種驅(qū)動器和輸入/輸出裝置等。它具有計算機 操作系統(tǒng)；一般采用CPU16位以上；主機頻率5MHz以上；內(nèi)存1MB以上和足夠容量的硬盤 存儲器。工控機常用的操作系統(tǒng)是磁盤操作系統(tǒng)(Disk Operation System，DOS)、UNIX/ LiniDuWindows等；它控制自控設(shè)施的各種基本功能。它可以采用多處理器結(jié)構(gòu)，除了承擔(dān) 程序輸入、數(shù)據(jù)處理、控制輔助設(shè)備和伺服系統(tǒng)等任務(wù)，并進行實時控制和管理之外；還要 對時鐘信號和故障信號等引起的中斷進行處理。它可以使多道程序交叉進行，如在控制脈 沖輸出的空閑時間進行數(shù)據(jù)輸入處理，既調(diào)用各種功能子程序，完成下一數(shù)據(jù)段的讀入和 數(shù)據(jù)處理工作，又保證在執(zhí)行電力任務(wù)中將下一個電力任務(wù)的匯編程序輸入和準(zhǔn)備完畢。 一旦當(dāng)前電力任務(wù)完成，就立即開始下一任務(wù)的運算和控制。自控設(shè)施具有實時處理和傳輸能力，支持電力任務(wù)的數(shù)據(jù)格式和電力任務(wù)順序，并驅(qū)動設(shè)備自動化。它一般采用工控機的實時系統(tǒng)或者由該系統(tǒng)擴展成的實時系統(tǒng)，作為 自控設(shè)施的操作系統(tǒng)。數(shù)字信號處理器(digital signal processor，DSP)專為信號處理而設(shè)計，是解決 實時處理要求的單片可編程序處理芯片。目前的DSP為了提高運算速度，一般采用不同于 能用處理器的哈佛式結(jié)構(gòu)；程序指令與數(shù)據(jù)的存儲空間分離，各自有自己的地址和數(shù)據(jù)總 線。這就使得處理指令和數(shù)據(jù)可以同時執(zhí)行，從而大大提高了運算速度。數(shù)字信號處理器中 設(shè)置硬件乘法器和乘法累加器，使它在進行乘法和常用的累加之類的運算時速度更快。它 的計算速度達每秒數(shù)千萬次甚至數(shù)十億次定點或者浮點運算。DSP使用靈活，與一般微控制器相比，其速度更快、效率更高。這種數(shù)字式控制芯片能很好地克服模擬式控制器的缺點，而且具有很多模擬式控制器所沒有的優(yōu)點，如實時產(chǎn) 生平滑的參考信號、對無刷電機和感應(yīng)電機做矢量控制、電力運行高分辨率的PWM輸出、采 用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯控制算法等。工控機可根據(jù)實際應(yīng)用的具體情況，直接采用DSP或PC機等。例如以8031、8051 等單片機作為工控機的微處理器。工控機的只讀存儲器(EPROM)用于存儲操作系統(tǒng)軟件；隨機存儲器(RAM)用于存 儲匯編程序或者按照ISO C標(biāo)準(zhǔn)編寫的電力任務(wù)的功能程序，以及中間結(jié)果等。工控機接 口電路，供其與電力計算機、可編程序控制器、伺服系統(tǒng)和檢測儀器等進行信息交流。它的 輸入鍵盤可以直接將程序或數(shù)據(jù)輸入，并且將輸入的信息顯示在其顯示器上。工控機的硬 件結(jié)構(gòu)根據(jù)CPU的數(shù)量，分為單處理器結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)。根據(jù)自控設(shè)施的多種不同具體功能，工控機采用相應(yīng)的多處理器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。一般 情況下每個處理器承擔(dān)一個功能模塊的處理工作。多個處理器同時工作，共同完成匯編程 序指定給自控設(shè)施的相應(yīng)實時電力任務(wù)。多處理器的電力計算機的運算和實時處理的能力 可以適應(yīng)復(fù)雜的電力任務(wù)。采用這種多處理器的方法，Linux就可以擴展成實時控制系統(tǒng)。同時Linux還能 夠兼容多種硬件平臺，并可以得到源代碼。工控機的診斷程序的功能是在電力任務(wù)中能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并且指出故障 的類型。也可以在電力運行前或者故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)主要部件的功能是否正常，并且指 出發(fā)生故障的部位?？删幊绦蚩刂破魇且环N智能電網(wǎng)的微控制器。它不同于通用計算機的是它是專 門為智能電網(wǎng)的現(xiàn)場領(lǐng)或開發(fā)的，具有更多功能強大的輸入/輸出接口和面向電力領(lǐng)域工 程技術(shù)人員的編程語言。PLC基于其不同組成的微型計算機，接口電路的點數(shù)不同。例如 C28P有28點，16個輸出接口和12個輸入接口。圖4為PLC的工作過程。PLC在工作過程中，主要完成六個模塊的處理。從自診 斷模塊開始執(zhí)行，對軟件和硬件進行校驗和測試。測試結(jié)束后，如果PLC控制開關(guān)已經(jīng)撥向 編程工作方式，則進入編程器處理模塊，這時CPU立即將總線控制權(quán)交給編程器，可以根據(jù) 需要對PLC工作進行在線監(jiān)視和修改數(shù)控設(shè)施運行程序等操作。當(dāng)編程器完成處理工作或 者達到所規(guī)定的信息交換時間后，CPU重新獲得總線控制權(quán)。當(dāng)進行完編程處理器模塊后， 如果PLC配置了信息交換功能模塊，這時開始掃描執(zhí)行此模塊。該模塊主要完成PLC與PLC 之間、PLC與磁帶機、PLC與工控機之間進行信息交換。
經(jīng)過用信息交換模塊和電力任務(wù)處理模塊之后，PLC開始執(zhí)行超進檢查模塊。若 掃描周期時間沒有超過設(shè)定的時間，則繼續(xù)執(zhí)行下一個掃描周期。若超過了，則CPU將停止 電力任務(wù)，復(fù)位至輸入/輸出狀態(tài)，并且在進行報警后轉(zhuǎn)入停機掃描過程。當(dāng)超時或者自診 斷出錯時，PLC進入出錯處理模塊，并進行報警、顯示錯誤，同時作相應(yīng)處理，然后停止掃描 過程。PLC與工控機之間的信息交換分兩個方向進行一個方向是工控機向PLC發(fā)送信息，主要信息有各種功能代碼準(zhǔn)備功能字代碼、輔助功能字代碼和地址符功能字代碼等的 信息，手動/中斷方式信息，各種功能信息等。另一個方向是PLC向工控機發(fā)送信息，主要 信息有各種功能代碼的應(yīng)答信息和被控制電力設(shè)備的有關(guān)參考信息等。PLC與伺服系統(tǒng)之間的信息交換也分為兩個方向進行一個方向是PL C向伺服系 統(tǒng)發(fā)送的信息，主要信息有控制自動化電力設(shè)備的執(zhí)行元件、各種狀態(tài)指示和故障報警等。 另一個方向是伺服系統(tǒng)向PLC發(fā)送信息，主要信息有伺服系統(tǒng)操作面板輸給電力設(shè)備的輸 入信息和操作面板上各種開關(guān)、按鈕等信息；還有各種電力任務(wù)的運動部件的開關(guān)、電力任 務(wù)狀態(tài)的監(jiān)視信號和伺服系統(tǒng)電力任務(wù)的準(zhǔn)備信號等。PLC控制各個設(shè)備是通過設(shè)計相應(yīng)的程序來實現(xiàn)的。當(dāng)在現(xiàn)場裝配和調(diào)試過程中 需要改變控制邏輯時，就不必改變外部電路，只要改寫程序重新固化即可。它的程序稍微修 改就可用于不同的控制對象。因此PLC不僅可以用于單臺設(shè)備的控制，而且可以用于多臺 設(shè)備的控制系統(tǒng)之中。在PLC的輸出模塊中有直接用于驅(qū)動強電線圈的功能模塊，所以具有較強的驅(qū)動 能力，一般都能直接驅(qū)動伺服系統(tǒng)的執(zhí)行電器線圈，接通或都斷開強電電路。伺服系統(tǒng)由執(zhí)行元件或者驅(qū)動控制電路構(gòu)成。它通過接口電路與驅(qū)動裝置相連 接；接受工控機和PLC的數(shù)控指令。伺服系統(tǒng)按其控制方式分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系 統(tǒng)和半閉環(huán)伺系統(tǒng)。在閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，還裝有檢測儀器。伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件或者驅(qū)動控制電路是先將工控機和PLC發(fā)出的指令脈沖進 行功率放大，然后轉(zhuǎn)化為執(zhí)行元件或者驅(qū)動控制電路所需的控制信號形式。這種控制信號 傳輸給驅(qū)動裝置的執(zhí)行元或者機械傳動部件電路；驅(qū)動各種電力運行設(shè)備做出相應(yīng)的動 作，實施電力運行。自控設(shè)施需要對各種物質(zhì)參數(shù)測量和各種開關(guān)量控制。電力運行環(huán)節(jié)參數(shù)值屬于 動態(tài)信息，不僅數(shù)據(jù)量大、名目繁多且形式復(fù)雜。這些電力運行參數(shù)具有對電能質(zhì)量跟蹤等 功能，必須保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和及時更新。所以數(shù)據(jù)反饋可由非接觸式實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成； 以保證數(shù)據(jù)采集的實時、準(zhǔn)確和數(shù)據(jù)反饋的及時。在閉環(huán)伺服統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，檢測儀器對電力運行設(shè)備進行監(jiān)測，間接或 者直接采集數(shù)控裝備中的電力運行實際參數(shù)信息，與該電力運行要求的指令參數(shù)進行比 較，按閉環(huán)原理，將其誤差轉(zhuǎn)換放大后傳輸給執(zhí)行部件，控制實際的電力運行參數(shù)達到預(yù)定 的指令參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值范圍。一旦某些電力運行參數(shù)值偏離了預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，伺服系統(tǒng)將該參數(shù)值反饋給 自動控制裝置，由相關(guān)的執(zhí)行元件對有關(guān)的驅(qū)動控制電路做出相應(yīng)的調(diào)整，使該電力運行 參數(shù)達到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍，從而使電力運行得到及時的控制，使電力運行按照規(guī)定的要 求進行。
數(shù)字伺服系統(tǒng)具有高速度、高精度、抗干擾和無漂移等特點。它使伺服設(shè)備的控 制，實現(xiàn)數(shù)字化。自控設(shè)施一般通過數(shù)字通信接口和通信協(xié)議來控制伺服系統(tǒng)和驅(qū)動電力 運行設(shè)備。驅(qū)動裝置是伺服系統(tǒng)與電力運行設(shè)備之間的傳遞和過渡系統(tǒng)。它是被執(zhí)行電器的 強電線圈或者被執(zhí)行機械的軸承等。驅(qū)動裝置的基本要求主要是反應(yīng)靈活、精確度高以及 動態(tài)響應(yīng)性好。伺服系統(tǒng)每個執(zhí)行元件或者相應(yīng)的驅(qū)動控制電路，都配有一套驅(qū)動轉(zhuǎn)置。由 驅(qū)動裝置帶動電力裝置的相關(guān)組件進行運行。驅(qū)動裝置在電力領(lǐng)域不同的各個部門中，控 制電力設(shè)備的對像是不同的。電力設(shè)備驅(qū)動程序管理數(shù)據(jù)傳輸和控制特定類型的物理設(shè)備的操作，包括開始和 完成輸入/輸出操作，處理中斷和執(zhí)行設(shè)備要求的任何差錯處理等實時性很強、與設(shè)備相 關(guān)聯(lián)的操作。其是根據(jù)具體設(shè)備的具體硬件設(shè)計的，并與工控機兼容。每一個物理設(shè)備對 應(yīng)一個驅(qū)動程序，不同硬件有不同的驅(qū)動程序。自控設(shè)施驅(qū)動程進程同時訪問資源(如內(nèi)存、I/O、中斷源等)，實現(xiàn)多進程實時電 力運行。自控設(shè)施通過輸入的匯編程序等，控制和管理電力設(shè)備的某種電力任務(wù)，執(zhí)行該 電力運行等。工控機系統(tǒng)軟件，含有操作系統(tǒng)、電力運行功能程序(匯編程序、ISO C標(biāo)準(zhǔn) 程序等)和管理系統(tǒng)等。工控機具有實時處理和傳輸能力，支持電力運行的數(shù)據(jù)格式并且 驅(qū)動設(shè)備自動化運行的實施。各個電力系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境改變或者升級要求，通過選用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化 的集成電路接口，將電力設(shè)備改充為自控設(shè)施。則自控設(shè)施的通用軟件硬件資源，可以采 納、吸收和兼容現(xiàn)有電力系統(tǒng)。2、遵守電子工業(yè)協(xié)會(EIA)標(biāo)準(zhǔn)RS-232或者RS-422等，由一臺電力計算機和若 干臺自控設(shè)施，按照物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，短距離(連線在15米之內(nèi))互相聯(lián)接在一起，就構(gòu)成自 治單元(圖5)。自治單元一般采用將所有的自控設(shè)施中的工控機都連接在電力計算機上。這是一 種星形拓?fù)?startopology)結(jié)構(gòu)(圖5)。根據(jù)具體的情況，還可以采用環(huán)形、樹形或者總 線形等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。RS-232定義的連接線上，自治單元信號可以同時在兩個方向上傳輸，就是全雙工傳輸(full duplextransmisson)；如果信號輪流在兩個方向上傳輸，就是半雙工傳輸(half duplex transmisson)。自治單元中的電力計算機軟件，含有磁盤操作系統(tǒng)DOS或者UNIX/Linux或者 Windows等、語言處理(如編譯程序等)和數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)等。自治單元具有實時多 任務(wù)的處理能力，支持電力運行的數(shù)據(jù)格式，能及時傳輸和處理具體任務(wù)，并且驅(qū)動自控設(shè) 施自動化電力運行的實施。電力計算機一般采用CPU16位以上；主機頻率5MHz以上；內(nèi)存2MB以上和足夠容 量的硬盤存儲器，常用于存放計算機所需要的固定信息，如自動編程需要的電力質(zhì)量數(shù)據(jù)、 電力運行數(shù)據(jù)、電力工具數(shù)據(jù)和歸檔的工控機程序等。它和自控設(shè)施之間的通信傳輸介質(zhì) 是它們傳輸信息的通道。憑借這個通道，電力計算機傳送程序和指令給自控設(shè)施。而自控 設(shè)施返回或傳回電力運行狀態(tài)及其他一些信息給電力計算機。它們之間通過接口電路用電纜連接。在自治單元中，電力計算機的硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)所需要的CPU數(shù)量，分為單處理器結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)。單處理器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由中央處理器CPU、內(nèi)存儲器、輸入/輸出接口等三部分以及將 它們連接(一般為總線)起來的信號線組成。該系統(tǒng)中只有一個微處理器，集中控制整個 電力計算機，分時處理非實時的編程、管理和輸入/輸出等任務(wù)。多處理器結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過由某種物理拓?fù)?星型、環(huán)狀、總線等)線路連接在一起 的、不少于一個的微處理器組成。每個處理器承擔(dān)電力計算機的一部分功能。它既能具有 獨立的電力運行程序，又能通過通信介質(zhì)線路或者共享的存儲器與其他處理器交換信息， 仂調(diào)步驟，共同完成自治單元承擔(dān)的任務(wù)。由于多個處理器可同時工作。因此自治單元的 運算和實時處理的能力大大增強，可適應(yīng)電力運行復(fù)雜和特殊的要求。自治單元軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。電力計算機可以采用DOS、UNIX/ Linux或者Windows等的操作系統(tǒng)軟件；一般采用Linux。Linux內(nèi)核采用模塊化的結(jié)構(gòu)，其主要模塊包括存儲管理、CPU和進程管理、文件 系統(tǒng)管理、設(shè)備管理和驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)通信以及系統(tǒng)的引導(dǎo)、系統(tǒng)調(diào)用等。Linux允許電力設(shè)備根 據(jù)自己自治單元的實際配置定制Linux的內(nèi)核，從而有效地簡化Linux內(nèi)核，提高系統(tǒng)啟動 速度，并且釋放更多的內(nèi)存資源。自治單元的軟件平臺，在很大程度上決定了其工作方式、工作效率及其工作結(jié)果。 Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被分為兩個態(tài)用戶態(tài)和核心態(tài)。在核心態(tài)中，操作系統(tǒng)和CPU沒有任何限制。程序可以執(zhí)行所有特權(quán)級指令，代碼 可以訪問所有系統(tǒng)內(nèi)存。操作系統(tǒng)軟件的特權(quán)級別高于應(yīng)用程序軟件。通過這種機制，應(yīng) 用程序的不當(dāng)行為在總體上不會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。Linux提供的圖形用戶界面(⑶I)方案是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)X-Window System。它類似 Windows圖形界面。電力設(shè)備可以使用鼠標(biāo)方便、直觀和快捷地進行操作。Linux在通信和 網(wǎng)絡(luò)功能方面優(yōu)于其他操作系統(tǒng)；是多任務(wù)、多設(shè)備的操作系統(tǒng)，可以支持多個電力設(shè)備同 時使用并共享系統(tǒng)的磁盤、外部設(shè)備等系統(tǒng)資源。X-Window System最重要的特點之一是它與設(shè)備無關(guān)的結(jié)構(gòu)。任何硬件只要和X 協(xié)議兼容，就可以執(zhí)行X程序并顯示一系列包含圖文的窗口，而不需要重新編譯和鏈接。電力計算機軟件是為實現(xiàn)自治單元各項功能所編制的專用軟件，也稱為控制軟 件。其存放在電力計算機的EPROM中。各種自治單元的功能設(shè)置和控制方案各不相同，主 要根據(jù)具體的要求而確定。自治單元的基本功能由多個功能模塊組成；不同的軟件結(jié)構(gòu)對這些功能模塊的安 排與管理方式也不同。它的特點是多任務(wù)和實時性，可以采用的相應(yīng)軟件技術(shù)為多任務(wù)同 時處理和多重實時中斷處理。多任務(wù)同時處理是使電力計算機在同一時刻或者同一時間間 隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不同的工作。多重實時中斷處理系統(tǒng)中，中斷管理主 要由硬件完成，而自治單元的軟件結(jié)構(gòu)則取決于系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)。自治單元各項實時任務(wù) 被安排成不同優(yōu)先級別的中斷服務(wù)程序或在同一個中斷程序中按優(yōu)先級高低順序執(zhí)行。自治單元能控制計算機輔助設(shè)計(computer aided design，CAD)、計算機輔助制 造(computer aidedmanufacturing, CAM)與電力運行管理等自動化電力運行。它對各個自控設(shè)施之間的接口制定協(xié)議。這些協(xié)議從CAD和電力運行管理開始，分為CAM和電力運行 監(jiān)控，綜合成為電力運行調(diào)度，然后利用各個功能模塊進行解釋，形成PLC和伺服系統(tǒng)所需 要的信息和數(shù)據(jù)，對電力設(shè)備的伺服和執(zhí)行機構(gòu)進行控制。
電力計算機的輸入數(shù)據(jù)處理程序功能接收或編制電力運行的程序，將程序用標(biāo) 準(zhǔn)代碼表示的電力運行指令和數(shù)據(jù)進行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并將匯編程序和數(shù)據(jù)按規(guī)定的格 式存放。其中輸入程序主要有兩個任務(wù)，一個是從光電閱讀機或者鍵盤輸入電力運行，編制 程序并將其存放在任務(wù)程序存儲器中；另一個是從任務(wù)程序存儲器中把電力運行程序逐段 逐段往外調(diào)出，送入緩沖區(qū)，以便譯碼使用。應(yīng)用軟件為電力任務(wù)的軟件、自動編程軟件及其輔助軟件，例如CAD/CAM軟件等。 它需要通過自治單元的系統(tǒng)軟件，才能與計算機硬件發(fā)生關(guān)系。在自動編程軟件中，按編程 信息的輸入方式，可分為批處理方式自動編程和人機對話式自動編程。自治單元可以在同一時間或者同一時間間隔內(nèi)完成兩種以上性質(zhì)相同或者不同 的工作。這需要對電力計算機軟件的各個功能模塊實行多任務(wù)并行處理。為此，可以在電 力計算機軟件設(shè)計中，采用資源分時共享并行處理和資源重疊流水并行處理技術(shù)。電力計算機和自控設(shè)施之間的通信傳輸介質(zhì)，是它們傳輸信息的通道。憑借這個 通道，電力計算機傳送經(jīng)編譯的程序和指令給自控設(shè)施。而自控設(shè)施返回或者傳送電力運 行狀態(tài)及其他一些信息給電力計算機。它們之間用接口電路連接。自治單元是電力系統(tǒng)的多元化，適用于電力領(lǐng)域中各個行業(yè)。它將一組不同功能 的自控設(shè)施通過RS-232和RS-422近距離串行接口，組成各種類型的電力運行系列；與電力 計算機進行多種數(shù)據(jù)交換。自治單元使用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，可大幅度降低自治 單元的故障率。同時它還具有人工智能(Al)功能的故障診斷系統(tǒng)，即把專家們所掌握的各 種故障原因及其處置方法作為知識庫儲存到數(shù)據(jù)庫中，以知識庫為依據(jù)來開發(fā)軟件，分析 并查找故障原因，提出排除故障的方法。3、智能局域網(wǎng)(圖6)是局域網(wǎng)技術(shù)和電力設(shè)備技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，并且依賴于局 域網(wǎng)的共享網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。優(yōu)機具有微處理器和存儲器，并裝有輸入按鍵、顯示器等。其 存儲器分為數(shù)據(jù)存儲器(EEPROM)、工作存儲器(RAM)和程序存儲器(EPROM)等集成電路。 優(yōu)機在放網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Network Operating SyStem，N0S)。它控制智能局域網(wǎng)的資源，操 作智能局域網(wǎng)的運行；并可以并發(fā)多個自治單元。優(yōu)機一般采用CPU32位以上；主機頻率20MHz以上；內(nèi)存8MB以上并配有足夠容 量的硬盤存儲器。它是優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的核心，具有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件，管理各個自治單元之間的 通信，管理自治單元的資源和對這些資源的使用。優(yōu)機一般采用波分、時分或者實時控制； 具有多功能、多任務(wù)的處理能力，支持電力運行任務(wù)的數(shù)據(jù)格式，能及時傳輸和處理具體任 務(wù)，并且驅(qū)動自治單元控制的電力設(shè)備運行的實施。各個自治單元的電力計算機通過網(wǎng)絡(luò)接口卡和智能局域網(wǎng)的通信傳輸電纜連接 起來，使任意一臺電力計算機之間都能夠相互通信并且可以共享優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)資源(圖6)。Netffare386充分利用了 Intel微機系列的微處理器性能，是局域網(wǎng)的工業(yè)標(biāo)誰。 它是一個多任務(wù)、多網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；安裝在優(yōu)機上。自治單元內(nèi)存NetWare的外殼(NetWare Sell)程序，截取自治單元的電力設(shè)備的電力智能組件服務(wù)請求，并加以判斷。如果是對該 自治單元的訪問，就把請求交給自治單元的電力計算機處理；如果是對優(yōu)機的請求，則將請求送到優(yōu)機，由優(yōu)機處理，再將結(jié)果送回給電力設(shè)備的電力智能組件。優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的各個電力計算機或者自控設(shè)施也可以直接通過傳輸介質(zhì)進行通信和業(yè)務(wù)信息交流。它還可以對傳輸?shù)母鞣N信息實行安全性等級管理對于一個信息中的某些 部分段落，還可以根據(jù)其不同的安全等級，進行相應(yīng)的安全加密。智能局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(Network File System,NFS)允許應(yīng)用程序打開一個 遠程文件，在文件中移動到一個指定位置，并且在該位置開始讀寫數(shù)據(jù)。4、智能廣域網(wǎng)(圖1)中各個辨機裝有相同的《檢查程序的程序》、《源端加密程序》 和《宿端解密程序》標(biāo)準(zhǔn)程序等。每臺辨機都會對進出優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的信息進行監(jiān)控，并且拒絕 非法對單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問。辨機一般采用CPU32位以上；主機頻率20MHz以上；內(nèi)存4MB以上。各個辨可以 裝有標(biāo)準(zhǔn)程序和相同的《對單位身份認(rèn)證和授權(quán)程序》程序，并且這些辨機中都有各個辨機 的IP地址表和每個優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的各個主機稱(或者地址)的訪問控制列表。每臺辨機都 會對進出因特網(wǎng)的優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的信息進行監(jiān)控，并且拒絕非法對單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的訪問。對于 擁有眾多優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的智能廣域網(wǎng)，滿足交互式應(yīng)用和穩(wěn)定性的要求；具有互操作性；可區(qū) 分一個具體文件的不同安全性要求；可使用公鑰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，進行認(rèn)證和密鑰分配。對于小型智能廣域網(wǎng)，優(yōu)機的程序模塊可以直接插在辨機的擴展功能槽上。即優(yōu) 機和辨機直接合并。智能廣域網(wǎng)滿足交互式應(yīng)用和穩(wěn)定性要求；具有互操作性；可以區(qū)分一個具體文 件的各部分不同安全性要求；可以使用公鑰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，進行認(rèn)證和密鑰分配。萬一智能廣域網(wǎng)遭到因特網(wǎng)上惡意攻擊，也只有辨機癱瘓，并不會影響到其中的 智能局域網(wǎng)正常工作。辨機還會詳細(xì)記錄所有的外部訪問；同時防止因特網(wǎng)上外部信息的非法訪問。它 使外界優(yōu)機或者自治單元對于智能局域網(wǎng)的訪問，只能先集中在辨機上。這就保證智能局 域網(wǎng)上的所有優(yōu)機或者自治單元的可靠和安全。辨機還允許與其相連的優(yōu)機，通過因特網(wǎng)， 傳送和接收本系統(tǒng)的其他智能局域網(wǎng)的加密信息。辨機不但含有工作站的程序，而且還可以采用信息驗證碼(message authentication code, MAC)技術(shù)對傳輸數(shù)據(jù)進行編碼，確保受到惡意攻擊的信息的完整 性。其典型的編碼機制是密碼散列(cryptographichashing)機制。對于智能廣域網(wǎng)之中的智能局域網(wǎng)，目前可能辦理的各種業(yè)務(wù)，放在在線存儲 (OnStore)設(shè)備中，保證隨時讀取這些信息。為防范可能發(fā)生的數(shù)據(jù)災(zāi)難，使用離線存儲 (OffStore)設(shè)備對這些業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)進行備份存儲。使用虛擬存儲(Storage Virtualization)備份管理軟件，可以提供一個透明的存 儲系統(tǒng)。按照智能局域網(wǎng)的指令，自動將歸檔備份目錄下的非活動數(shù)據(jù)自動歸檔備份到近 線存儲(NearStore)設(shè)備中，將歷史數(shù)據(jù)自動歸檔備份到離線存儲設(shè)備中。5、綜合網(wǎng)(圖7)中裝有相同的《檢查程序的程序》、《源端加密程序》和《宿端解密 程序》標(biāo)準(zhǔn)程序以及《對單位身份認(rèn)證和授權(quán)程序》等的合作伙伴的辨機和電力企業(yè)的智能 廣域網(wǎng)的辨機，都會對進出優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的信息進行監(jiān)控，并且拒絕非法對智能廣域網(wǎng)的訪問。在綜合網(wǎng)中各個辨機與合作伙伴指定的網(wǎng)絡(luò)相連接的辨機，裝有相同的《檢查程 序的程序》、《源端加密程序》和《宿端解密程序》標(biāo)準(zhǔn)程序以及《對單位身份認(rèn)證和授權(quán)程序》程序，并且這些辨機中都有各個辨機的IP地址表和優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)與合作伙伴指定的網(wǎng)絡(luò)中 的每個主機名稱(或者地址)的訪問控制列表。每臺辨機都會對進出綜合網(wǎng)的優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)的 信息進行監(jiān)控，并拒絕非法對單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和合作伙伴網(wǎng)絡(luò)的訪問。
與單位或者組織優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)相連接的辨機，裝有《檢查程序的程序》、《源端加密程 序》和《宿端解密程序》等，能夠解密從互聯(lián)網(wǎng)進來的各種信息，并且只允許該單位或者組織 的其他源端優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)或者合作伙伴指定的源端網(wǎng)絡(luò)中的計算機的信息，經(jīng)過解密之后，進 入到該宿端優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的接收計算機。與合作伙伴指定的網(wǎng)絡(luò)相連接的辨機，裝有《檢查程序的程序》、《源端加密程序》 和《宿端解密程序》功能等，能夠解密從互聯(lián)網(wǎng)進來的各種信息，并且只允許該單位或者組 織的源端優(yōu)機網(wǎng)絡(luò)中的計算機信息，經(jīng)過解密之后，進入到合作伙伴的宿端優(yōu)機，再轉(zhuǎn)發(fā)給 接收計算機。6、將仿真技術(shù)用于電力運行的分析設(shè)計，需要按建模的要求建立模型，并通過對 相應(yīng)模型的狀態(tài)跟蹤或者模擬而得到實際電力運行的行為特性，檢查自治單元在電力運行 中的各種真實過程和危險。仿真法可用于各個自治單元電力運行設(shè)計的各個階段，將數(shù)學(xué) 的和經(jīng)驗的模型結(jié)合在一起，通過模擬電力運行情況，得到仿真電力運行數(shù)據(jù)，以檢驗數(shù)控 代碼的正確性和電力運行的準(zhǔn)確性。在智能電網(wǎng)中，自動控制一般都具有以下基本功能(圖9):給定值組件是設(shè)定被控量的給定值的裝置；比較組件交所檢測的被控量與給定量 比較；由校正組件按某種規(guī)律確定偏差量；放大組件將偏差信號擴大成適用于執(zhí)行機構(gòu)工 作的信號；作用到控制對象。檢測環(huán)節(jié)用于檢測被控量，并將其轉(zhuǎn)換為與給定量統(tǒng)一的物理量。智能電網(wǎng)利用計算機仿真分析，控制系統(tǒng)動態(tài)性能(圖8)；可在時域里模擬出任 何輸入作用下，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和系統(tǒng)中參數(shù)變化情況。其具體步驟建立描述現(xiàn)有系統(tǒng)或 擬用系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型；將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為適合計算機仿真的模型(一階微分方程 或差分方程)；選用適當(dāng)?shù)乃惴?如龍格一庫塔法)編制m文件或用智能電網(wǎng)曾經(jīng)存儲的 m文件；通過計算機仿真，獲得自動控制系統(tǒng)動態(tài)過程參數(shù)變化和響應(yīng)特性的數(shù)據(jù)或曲線； 通過分析自動系統(tǒng)的動態(tài)性能的仿真結(jié)果或進行變參數(shù)仿真，得到提高伺服系統(tǒng)或擬用系 統(tǒng)的動態(tài)性能的改進方案。智能電網(wǎng)將計算機仿真分析與自動控制系統(tǒng)的方法相結(jié)合，實 現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的可視化和自動控制系統(tǒng)參數(shù)的獲得；并控制智能電網(wǎng)中的電力系統(tǒng)安全可靠 運行。實時控制依賴于數(shù)據(jù)傳感器和各種數(shù)據(jù)傳輸格式。能夠測量正在運行的參數(shù)(例 如瓦和瓦時、伏安和伏安時、伏特、安培、功率因數(shù)、相位角、諧波等)的傳感器，都應(yīng)當(dāng)具備 與智能廣域網(wǎng)系統(tǒng)接口的功能。分布式智能體是一咱智能局域網(wǎng)；它可以是自適應(yīng)、自我學(xué)習(xí)、自我修復(fù)和自動控 制的系統(tǒng)；能夠在本局域網(wǎng)內(nèi)快速響應(yīng)，以減輕中心控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。許多這種智能體可以 利用對等機作為辨機，互聯(lián)組成一個多個智能體系統(tǒng)。這種多智能體系統(tǒng)可以完成單個智 能體很難完成的任務(wù)。智能電網(wǎng)中的控制功能，除了考慮智能局域網(wǎng)的本地電力運行情況外，還需要考 慮整個電力網(wǎng)的運行情況。智能電網(wǎng)根據(jù)控制功能的不同，對一些控制采用分布式部署，對另一些控制采用集中式部署。智能電網(wǎng)通過強大的高速計算機處理了各種傳感器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以利用專 家診斷系統(tǒng)提供控制信號給設(shè)備外，還將為運行人員提供信息。自主動作可以持續(xù)在本地 運行；也可以擴展到其他區(qū)域或整個電力系統(tǒng)。智能廣域網(wǎng)可以支撐高級控制所需要的高 速性能和廣泛的覆蓋功能；同時它還能提供安全可靠的開放式信息網(wǎng)絡(luò)框架。7、智能電網(wǎng)中的高級量測體系主要包括家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，智能表計、本地通信網(wǎng)絡(luò) (或智能局域網(wǎng))、智能廣域網(wǎng)、表計數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)集成平臺等。智能表計標(biāo)準(zhǔn)可以是“UtilityIndustry and Device Data Tables”(C12. 19)。 該標(biāo)準(zhǔn)定義了一個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且使用C12. 22標(biāo)準(zhǔn)來傳輸這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。C12. 22基于 開放式智 能廣域網(wǎng)互聯(lián)模型，允許數(shù)據(jù)表在任何可靠的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)上傳輸。自動抄表(Automatic Meter Reading，AMR)系統(tǒng)一般是由電能表、終端、通信線 路、數(shù)據(jù)庫和主站管理系統(tǒng)等組成。低壓電力線載波自動抄表系統(tǒng)是集成電表數(shù)據(jù)采集、載 波傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理以及通斷控制等功能于一體的自動化系統(tǒng)。智能電網(wǎng)可以采用HomePlug支持家庭自動化等應(yīng)用；它是在原有電源線上設(shè)計 了一套低速的感應(yīng)器測量和監(jiān)控用的網(wǎng)絡(luò)(HomePlug CC標(biāo)準(zhǔn))；它還能夠?qū)崿F(xiàn)家庭與外部 網(wǎng)絡(luò)的連接，直接使用電力線接入因特網(wǎng)(HomePlug BPL)，實施寬帶聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。家庭網(wǎng)絡(luò)/用戶接口電路為智能電網(wǎng)提供了一個面向市場的接口電路。家庭網(wǎng)絡(luò) 能夠通過多種方法實現(xiàn)，如用戶接口電路可以裝在任何設(shè)備(表計本體、臨近的收集器、網(wǎng) 關(guān)或用戶提供的設(shè)備)中。用戶接口電路是硬件和軟件的一個組合體，能夠使用戶側(cè)電力設(shè)備和供電企業(yè)的 電力系統(tǒng)之間的雙向通信。用戶接口電路在智能廣域網(wǎng)與用戶的家庭網(wǎng)絡(luò)之間提供了一個 物理和邏輯上的鏈接。它是一個網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換協(xié)議網(wǎng)關(guān)的共同體。用戶接口電路是用戶與電力公司之間的中間件。它可以服務(wù)許多不同的客戶端 居民和商業(yè)用戶；電能服務(wù)供應(yīng)商；獨立的系統(tǒng)運行人員；配電公司等。電能服務(wù)供應(yīng)商能 夠提供服務(wù)自動抄表；從一個站點的多個用戶處收集數(shù)據(jù)，可作累計；傳送新的費率到表 計；實施分時電價，可變的峰值時間，實時費率；給用戶提供刺激方案和工具，鼓勵用戶通 過控制設(shè)備(恒溫器和熱水加熱器等)減小電的負(fù)荷；在緊急狀態(tài)下從參與需求響應(yīng)的用 戶側(cè)迅速減少負(fù)荷。用戶接口還可以提供許多新的服務(wù)。8、智能電網(wǎng)中的高級配電自動化包括配電網(wǎng)架規(guī)劃、饋線自動化的設(shè)施、配電設(shè) 備的選擇、通信系統(tǒng)和配電網(wǎng)的主站等。 合理的配電網(wǎng)架是實施配電自動化的基礎(chǔ)，配電網(wǎng)架規(guī)劃是實施配電自動化第一 步，配電網(wǎng)架原則為既遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，又結(jié)合本地電力網(wǎng)實際情況；主干線路宜采用環(huán)網(wǎng)接線、開放式 運行；導(dǎo)線和電力設(shè)備應(yīng)滿足負(fù)荷轉(zhuǎn)移的要求；主干線路宜分為3-5段，并裝設(shè)分段開關(guān)， 分段主要考慮負(fù)荷密度、負(fù)荷性質(zhì)和線路長度；配電設(shè)備自身可靠，有一定的容量裕度，并 具有遙控和智能控制功能；符合當(dāng)?shù)氐某鞘幸?guī)劃和建設(shè)，以便更有利于配電網(wǎng)自動化的實 施與發(fā)展。配電網(wǎng)的停電包括檢修停電和故障停電兩部分。智能電網(wǎng)可以在正常檢修時，縮 小因檢修造成的停電范圍；在發(fā)生故障時，減小停電范圍，縮短停電時間。它可以控制具有多電源的配電網(wǎng)，在進行檢修時，只對檢修區(qū)段停電，通過倒路操作給非檢修區(qū)段進行供 電；可以在故障時，快速地對故障進行定位隔離，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電。故障區(qū)段的自動隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)可以采用主站控制方式和本地控制相結(jié)合方式。對于本地的胡障，通過智能局域網(wǎng)，可以采用本地控制方式進行處理。如果沒有本 地控制器或者控制器失靈，則通過智能廣域網(wǎng)，采用主站遠程控制方式。饋線終端單元用于采集開關(guān)的運行數(shù)據(jù)、控制開關(guān)的分合。智能電網(wǎng)通過饋線終 端單元的測量，實現(xiàn)配電網(wǎng)的SCADA功能，并能夠通過對各饋線終端單元的控制，實現(xiàn)配電 網(wǎng)的故障識別、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以及配電網(wǎng)的無功/電壓控制和優(yōu)化運行等功能。饋線 終端單元系列因與開關(guān)、變壓器配套，往往安裝在戶外，饋線終端單元的抗震動、抗干擾和 抗高溫的要求比較高。饋線終端單元內(nèi)部必須配置蓄電池。配變終端單元用于采集配電變壓器低壓側(cè)的運行數(shù)據(jù)，控制低壓電容器投切以實 現(xiàn)無功補償。開關(guān)的操作電源和饋線終端單元的工作電源要根據(jù)配電網(wǎng)和設(shè)備的具體情況確 定，可以從380V/220V低壓電力網(wǎng)直接取得，也可以從IOkV線路通過互感器獲得；可從其他 配電線路獲得后備電源，也可采用不間斷電源(Uninterruptible Power Supply,UPS)或蓄 電池作為后備電源。低壓終端單元的通信系統(tǒng)采用智能局域網(wǎng)；實現(xiàn)對各個負(fù)荷結(jié)點的測量與控制， 如終端抄表、負(fù)荷控制；并通過智能廣域網(wǎng)，與自動化中心主站通信。智能廣域網(wǎng)自動化的調(diào)度中心(中心主站)；它由共享同一個數(shù)據(jù)庫、但實現(xiàn)配電 網(wǎng)自動化不同功能的工作站以及服務(wù)器組成。配調(diào)中心(智能局域網(wǎng))硬件設(shè)備及接口符合國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，操作系統(tǒng)可以采用 Linux網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。9、智能電網(wǎng)中的高級輸電運行監(jiān)測處于智能廣域網(wǎng)的覆蓋范圍，可以沿輸電線路 各點，實施關(guān)鍵點的運行狀態(tài)實時監(jiān)測，提高傳輸容量。線路動態(tài)增容數(shù)學(xué)模型(圖10) 監(jiān)測數(shù)據(jù)是與線路動態(tài)增容有關(guān)的關(guān)鍵點的實時運行數(shù)據(jù)，主要為導(dǎo)線的溫度、環(huán)境溫度、 日照強度、運行電流等；基本數(shù)學(xué)公式是依據(jù)技術(shù)規(guī)程的摩爾根公式；導(dǎo)線特性參數(shù)是指 其物理參數(shù)；電力系統(tǒng)運行規(guī)則主要為N-I原則；運行參數(shù)設(shè)置指線路額定運行參數(shù)(如 溫度限額、電流限額等)、線路增容運行的目標(biāo)參數(shù)(如安全時間等)、斷面參數(shù)(如各相關(guān) 線路的潮流轉(zhuǎn)移比)；模型假設(shè)是在確保增容運行安全的條件下的公式化假設(shè)。輸電線路動態(tài)額定技術(shù)(圖11)是在輸電線路桿塔上安裝數(shù)據(jù)采集終端，對導(dǎo)線 的物理參數(shù)進行監(jiān)測，信號通過電力信息主干網(wǎng)或者智能廣域網(wǎng)，傳送到臨控管理平臺，在 不突破現(xiàn)行技術(shù)規(guī)程規(guī)定的前提下，根據(jù)數(shù)學(xué)模型運算，調(diào)控電力網(wǎng)的運行。相量測量單元可以直接測量母線結(jié)點的電壓相量以及相關(guān)聯(lián)支路的電流相量；監(jiān) 控管理平臺以故障后一小段時間窗內(nèi)的軌跡作為初始分析軌跡，通過這些軌跡來改進暫態(tài) 穩(wěn)定分析方法。均勻廣域測量和實時動態(tài)安全分析，使柔性交流輸電系統(tǒng)裝置、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、 高壓直流等設(shè)備協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，以充分利用輸電線路的傳輸容量。智能電網(wǎng)根據(jù)廣域同步相量的實測結(jié)果，分析系統(tǒng)的功角搖擺特征和同調(diào)性質(zhì)， 利用互聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調(diào)解列的優(yōu)化控制方案，可以防止大面積停電事故的發(fā)生。
10、智能電網(wǎng)中分布式能源可以在不同點接入電力網(wǎng)；它使饋線上的電壓幅值發(fā) 生變化。它接入電力系統(tǒng)，可以提供有效的接地，以防止單相接地短路時非故障相出現(xiàn)過電 壓。智能電網(wǎng)通過分布式發(fā)電在接入電力網(wǎng)之前發(fā)給電力調(diào)度中心的信號，對配電系統(tǒng)的 電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電流的分布進行分析，并作出調(diào)整方案。當(dāng)分布式電源接入時，智能電網(wǎng)可以 立即作出反映和控制。智能電網(wǎng)根據(jù)分布式發(fā)電的國際標(biāo)準(zhǔn)(如IEEE 1547標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 519 1992標(biāo)準(zhǔn)， IEC 61400-21等)，可以解決分布式發(fā)電與電力網(wǎng)的互連問題。即智能電網(wǎng)可以仂調(diào)分布 式發(fā)電的并網(wǎng)所產(chǎn)生兩個方面的 題一個是并網(wǎng)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)和性能；另一個是分布式 電源對電力系統(tǒng)運行、控制、保護各個方面產(chǎn)生的影響。智能電網(wǎng)依托智能廣域網(wǎng)(或綜合網(wǎng))，對電力網(wǎng)的容量、并網(wǎng)的接入點、并網(wǎng)電 壓、線路保護、資源等級和市場條件等，對發(fā)電機組、并網(wǎng)設(shè)施、輸電配電網(wǎng)的運行等進行分 析，確定分布式電源的最優(yōu)并網(wǎng)方案并且可以執(zhí)行該方案。
權(quán)利要求
自控設(shè)施一般由工控機、工業(yè)可編程序控制器、電力伺服系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和受控自動化電力設(shè)備等組成；它們分別通過接口，與電纜、電力智能組件的接口互通；與相關(guān)的電力設(shè)備相連系；自控設(shè)施的工作流程是電力工控機首先輸入和存儲經(jīng)過編譯完好的一個運行任務(wù)的匯編程序和數(shù)據(jù)等；然后對該任務(wù)的匯編程序進行相關(guān)處理；即將該任務(wù)中的各個運行過程的執(zhí)行順序交給工業(yè)可編程序控制器進行處理；得出的結(jié)果，輸出到電力伺服系統(tǒng)，經(jīng)過驅(qū)動裝置，使受控電力設(shè)備執(zhí)行相關(guān)的數(shù)控指令或該任務(wù)；自控設(shè)施的硬件具有模塊化結(jié)構(gòu)特點，如果需要提高自控設(shè)施的性能時，只需增加功能模塊；工控機用于連續(xù)不斷地監(jiān)測、控制電力設(shè)備的運行；或用于建模和高效仿真試驗的電力運行過程；工業(yè)可編程序控制器接受工控機發(fā)出的輔助功能控制命令，主要實現(xiàn)自控設(shè)施的各個運行任務(wù)的次序及其順序的控制；它具有邏輯運算、計數(shù)、計時、模擬控制、數(shù)據(jù)處理等控制功能，是各種高性能自控設(shè)施或電力設(shè)備等生產(chǎn)領(lǐng)域中不可缺少的控制裝置；它由中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路、編程器、電源和外部設(shè)備等組成，其內(nèi)部通過總線連接；其中輸入/輸出接口電路是工控機和自控設(shè)施或電力設(shè)備之間的連接平臺；電力伺服系統(tǒng)由驅(qū)動控制電路和伺服硬件(或軟件)構(gòu)成；它通過接口電路與驅(qū)動裝置相連接；接受工控機和可編程序控制器的數(shù)控指令；伺服系統(tǒng)根據(jù)工控機輸出的參量指令和伺服控制程序，監(jiān)控電力設(shè)備運行狀態(tài)的各種參數(shù)及其誤差，并轉(zhuǎn)化成該參數(shù)的修改指令，反饋給工控機，再通過伺服系統(tǒng)糾正所產(chǎn)生誤差；驅(qū)動裝置是電力伺服系統(tǒng)與電力設(shè)備之間的傳遞和過渡系統(tǒng)；它是被執(zhí)行電器的強電線圈或者被執(zhí)行機械的軸承等；伺服系統(tǒng)每個執(zhí)行元件或者相應(yīng)的驅(qū)動控制電路，都配有一套驅(qū)動裝置；再由驅(qū)動裝置帶動電力設(shè)備的相關(guān)部件進行運行；驅(qū)動裝置在不同自控設(shè)施的運行過程中，控制的電力設(shè)備的部件或者對像是不同的；接口也可能是不同的；采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的驅(qū)動裝置接口，可以靈活選用伺服系統(tǒng)；工控機可以進行自動編程，并控制相應(yīng)的自控設(shè)施運行；同時在運行中一般還需要對自控設(shè)施的各個運行參數(shù)進行測試和各種開關(guān)進行控制；利用工控機硬件的通用性和軟件的柔性化，采用工控機的操作系統(tǒng)來實現(xiàn)自控設(shè)施的控制技術(shù)，可以集成不同供應(yīng)商提供的軟件并且適合于電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)需要，而且具有與硬件無關(guān)的優(yōu)點；自控設(shè)施可以用于連續(xù)不斷地監(jiān)測、控制電力設(shè)備的運行過程。
2.由電力計算機和若干個自控設(shè)施(即工控機和數(shù)控裝備)等，按照網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)?結(jié)構(gòu)(星形、環(huán)形、樹形或總線形等)通過傳輸介質(zhì)短距離互相聯(lián)接，就成為電力自治單元； 其中每臺自控設(shè)施分別承擔(dān)一種，或者一種以上的電力任務(wù)；電力計算機存放自治單元的 操作系統(tǒng)軟件等，控制自治單元的功能；電力計算機系統(tǒng)軟件，含有自治單元的操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫及其管理軟件、語言處理 (編程和編譯程序)軟件等；自治單元支持工控機程序的數(shù)據(jù)格式，能及時傳輸和處理具體 任務(wù)，并驅(qū)動自控設(shè)施自動化工作；它采用電力計算機本身的實時操作系統(tǒng)，或者由計算機擴展成的實時操作系統(tǒng)；自治單元可以采用面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計，使得自治單元的功能覆蓋面大，可裁減性 增強，便于滿足不同電力設(shè)備的需求；這是自治單元的柔性化表現(xiàn)；自治單元帶有自適應(yīng)控制和工藝參數(shù)自動生成功能；可以在電力運行中根據(jù)各個參數(shù) 的變化，自動優(yōu)化電力運行過程，從而達到提高電力運行率、增加自控設(shè)施的壽命和保證電 力質(zhì)量；它可以建立以電力運行的物理參數(shù)等為支撐的、具有智能化的專家系統(tǒng)來指導(dǎo)電 力運行；自治單元的智能化還表現(xiàn)在自控設(shè)施故障自診斷功能和模式識別技術(shù)，使自治單元能 夠自己辨識圖形和工藝，按照自然語言命令進行電力運行；只要能夠描述整個電力運行周 期內(nèi)的數(shù)學(xué)模型，自治單元就能控制電力運行的質(zhì)量，并實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；自治單元具有質(zhì)量跟 蹤體系、仿真模擬體系和自動控制體系；自治單元具有質(zhì)量跟蹤和質(zhì)量保證等體系；它能夠保證自治單元中各個電力設(shè)備安全 可靠運行，確保所輸出電力質(zhì)量；穩(wěn)定的質(zhì)量(或性能卓越)是電力領(lǐng)域第一個核心技術(shù)； 仿真技術(shù)通過電力計算機對自控設(shè)施及其電力運行進行靜態(tài)或動態(tài)模擬，從而預(yù)測或 者評價該自控設(shè)施的行為效果，為決策提供信息和依據(jù)；自治單元的高效建模(或虛擬工 作)是電力領(lǐng)域第二個核心技術(shù)；自動控制--反饋可貫徹于電力運行每個環(huán)節(jié)；自治單元的精確運行(或及時處理)是 電力領(lǐng)域第三個核心技術(shù)；自治單元具有體系結(jié)構(gòu)的開放性，文本資料和數(shù)控編程工具豐富，且便于移植；電力計 算機與自控設(shè)施之間一般采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用接口電路和電纜連接；電力領(lǐng)域采用自治單元，只要電力計算機具有與現(xiàn)有電力系統(tǒng)的控制組件相匹配的接 口 ；就既能夠繼承現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的寶貴資源，保證現(xiàn)有自動化電力設(shè)備資源的利用；同 時又能夠制定其電力運行的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確保軟件、硬件、通信的標(biāo)準(zhǔn)化，容易組網(wǎng)，為企業(yè)將 來的拓展留有余地。
3.將一臺優(yōu)機、若干電力計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和自控設(shè)施等，采用局域網(wǎng)技術(shù)，通過 傳輸介質(zhì)相連接而組成的電力領(lǐng)域的局域網(wǎng)，就是智能局域網(wǎng)；智能局域網(wǎng)具有互操作性、可移植性、可擴展性、可縮放性和即插即用特征；它一般是 以分布式控制為原則，采用系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊分級式的控制結(jié)構(gòu)；其構(gòu)造是可移植的和透 明的；為了在智能局域網(wǎng)的電力主控站或遠程進行監(jiān)控某臺電力設(shè)備的運行狀況，可在該臺 設(shè)備上安裝攝像頭；采用多媒體技術(shù)，可以實現(xiàn)智能局域網(wǎng)內(nèi)的視頻實時發(fā)布；利用智能局域網(wǎng)對自治單元的可重構(gòu)性和數(shù)據(jù)通信的兼容性，可以為大批電力設(shè)備開 發(fā)各種控制器；對各種電力系統(tǒng)，進行計算機聯(lián)網(wǎng)控制，并對電力自動線的關(guān)鍵設(shè)備進行配 套開發(fā)。
4.若干個智能局域網(wǎng)或者電力專用網(wǎng)絡(luò)中的一臺優(yōu)機，分別與一臺辨機相連接；各個 辨機都通過路由器與因特網(wǎng)連接，組建成電力領(lǐng)域的信息廣域網(wǎng)，就是智能廣域網(wǎng)；智能廣域網(wǎng)是智能電網(wǎng)一種信息模式；包含瀏覽器、服務(wù)器、客戶機和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器； 智能廣域網(wǎng)中每一個智能局域網(wǎng)都通過辨機的控制功能，既與因特網(wǎng)相互邏輯隔離； 又使各個智能局域網(wǎng)之間利用因特網(wǎng)互通；對于小型智能局域網(wǎng)，優(yōu)機的程序模塊可以直接插在辨機的擴展功能槽上；辨機與優(yōu) 機合并為同一臺；智能廣域網(wǎng)不僅能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實現(xiàn)遠程控制電力運行和視頻監(jiān)控；而且能通過網(wǎng) 絡(luò)對電力計算機或自控設(shè)施進行遠程軟件修改、故障診斷，實現(xiàn)群控。
5.同一個電力企業(yè)集團的各個智能局域網(wǎng)中的優(yōu)機；原料采購和物流運輸?shù)容o助專 用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)機；電表抄寫、電費計算和售后服務(wù)等專用局域網(wǎng)的優(yōu)機；合作伙伴內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 的優(yōu)機等；分別通過辨機，與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，構(gòu)建成綜合網(wǎng)；綜合網(wǎng)中每一個智能局域網(wǎng)都通過辨機的控制功能，既與因特網(wǎng)相互邏輯隔離；又使 各個智能局域網(wǎng)之間利用因特網(wǎng)互通；綜合網(wǎng)能確保電力運行的安全性和信息的真實性、 可靠性與保密性；綜合網(wǎng)可以實現(xiàn)用電戶主動參與智能電網(wǎng)的管理和決策；它可提供一個用戶接口電 路，支持用戶的參與；這個接口可以是多種形式的；可以是一些簡單的指示和警告燈，也可 以是具體的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的接口。
6.綜合網(wǎng)采用計算機仿真方法，可以分析各種多輸入、多輸出的非線性系統(tǒng)和各種復(fù) 雜系統(tǒng)，可在時域里模擬出任何輸入作用下系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和系統(tǒng)中參數(shù)變化情況，具有 周期短、費用低、結(jié)果準(zhǔn)確可靠等；綜合網(wǎng)中自動控制可以有各種不同的形式，但一般都是由以下基本元素構(gòu)成給定值 組件、比較組件、校正組件、放大組件、執(zhí)行機構(gòu)、控制對象、檢測環(huán)節(jié)；綜合網(wǎng)利用計算機仿真分析，控制系統(tǒng)動態(tài)性能，關(guān)鍵需要建立描述控制系統(tǒng)動態(tài)性 能數(shù)學(xué)模型(建模)和選擇適當(dāng)?shù)乃惴ň幹品抡娉绦?軟件)；其中建模方法有傳遞函數(shù) 法、狀態(tài)空間法、功率鍵合圖法等；軟件開發(fā)有MATLAB軟件、工具箱TOOLBOX和Simulik仿 真工具；綜合網(wǎng)中實時控制可以分為“硬”實時和“軟”實時兩種；兩者的差別在于是否使用專 門硬件來確保智能電網(wǎng)對特定的事件產(chǎn)生準(zhǔn)確無誤的響應(yīng)；綜合網(wǎng)可以實時監(jiān)控電力系統(tǒng) 的運行狀況，在故障發(fā)生之前盡量消除可疑隱患；在事故發(fā)生時也可以隔離故障線路，阻止 事故擴散；綜合網(wǎng)能夠根據(jù)不同的電力價格提供不同等級的電能；能夠減小因輸配電元件引起的 電能質(zhì)量問題；綜合網(wǎng)中高級控制方法可以支持輸配電和消費者層面的控制，也可以管理有功功率和 無功功率；它可以處理系統(tǒng)分析所需要的大量數(shù)據(jù)；可以用于支持分布式智能體、分析工 具和操作應(yīng)用軟件；控制技術(shù)可以分析、診斷和預(yù)測智能電網(wǎng)中電力設(shè)備的狀況；并決策 和采取正確的動作去排除、緩解或避免電量短缺和電能質(zhì)量問題。
7.智能電網(wǎng)中的高級量測體系是電力設(shè)備所配置的基礎(chǔ)設(shè)施，并且必須集成于電力系 統(tǒng)中；它是一個計量系統(tǒng)；能夠每小時或以更高頻率記錄用戶的用電行為或者其他參數(shù)， 并通過智能廣域網(wǎng)將測量的數(shù)據(jù)傳送到主站中心；高級量測體系是由若干技術(shù)和應(yīng)用組成的；包括智能表計、智能局域網(wǎng)、電力專有網(wǎng) 絡(luò)、表計數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和接口電路等；智能表計是一種可編程的電表，具有功能分時電價；為用戶和電力企業(yè)提供耗電量； 停電以及供電通知；遠程關(guān)、開功能；防止高額電價或者為需求響應(yīng)服務(wù)的負(fù)荷峰值限制；電能質(zhì)量監(jiān)測；防竊電監(jiān)視等；利用智能廣域網(wǎng)可以進行遠程抄表；基于開放式智能廣域 網(wǎng)，允許數(shù)據(jù)在其上可靠傳輸；智能表計接口與ICP/IP相兼容并連接在智能局域網(wǎng)中；它 依賴于智能局域網(wǎng)的功能，就可以應(yīng)用于任何智能電網(wǎng)；智能單位中電力設(shè)備的現(xiàn)場檢測儀器和執(zhí)行器件的接口電路，采用局域網(wǎng)技術(shù)，連接 成智能局域網(wǎng)，通過TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作；將專用的微處理器嵌入檢測儀器或者執(zhí)行元件，使其具有數(shù)學(xué)運算和數(shù)字通信的能 力；通過綜合網(wǎng)，能夠遠程操作它們控制電力設(shè)備的正常運行；家庭網(wǎng)絡(luò)和智能局域網(wǎng)的用戶接口電路可以進行交互，將智能表計和可控電力設(shè)備聯(lián) 系在一起。家庭網(wǎng)絡(luò)的電能管理功能主要包括實時顯示給用戶查看電能的使用情況和價 格信息；根據(jù)用戶的意見對電價信息反饋；根據(jù)用戶需求設(shè)置能耗或負(fù)荷控制峰值；在用 戶不參與的情況下能自動調(diào)節(jié)負(fù)荷；用戶主動人控功能；家庭網(wǎng)絡(luò)/用戶接口電路為智能電網(wǎng)提供了一個面向市場的接口電路；家庭網(wǎng)絡(luò)能夠 通過多種方法實現(xiàn)，如用戶接口電路可以裝在任何設(shè)備(表計本體、臨近的收集器、網(wǎng)關(guān)或 用戶提供的設(shè)備)中。
8.智能電網(wǎng)中的高級配電自動化體系，采用因特網(wǎng)的開放式通信系統(tǒng)，能兼容集成所 有的供電商和需電用戶的計算機類設(shè)備以及互操作的網(wǎng)絡(luò)智能組件和執(zhí)行元件；它實現(xiàn)故 障的自動隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)，并可采取多種方法；它取決于自動化裝置的特點和整體 方案；配電自動化的控制模式為集中式控制；智能電網(wǎng)中的配電自動化包括配電網(wǎng)架配置、監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)和配電分析、 饋線自動化；配電自動化提供了各種監(jiān)測和操作的智能組件，能夠進行實時監(jiān)控電力設(shè)備 與數(shù)據(jù)采集；可以優(yōu)化局部負(fù)載和響應(yīng)的供應(yīng)，能夠監(jiān)測設(shè)備健康狀態(tài)，以提供快速重新配 置配電網(wǎng)的特定部分；當(dāng)局域電力網(wǎng)檢測到智能電網(wǎng)故障時，及時與智能電網(wǎng)斷開而運行于孤島模式，通過 切換局域電力網(wǎng)內(nèi)各個分布式電源的控制策略，繼續(xù)為局域電力網(wǎng)內(nèi)的關(guān)鍵負(fù)載供電，提 高可靠性；當(dāng)智能電網(wǎng)側(cè)故障消失，重新切換至并網(wǎng)模式；局域電力網(wǎng)的控制器需要根據(jù) 實際運行條件的變化實現(xiàn)兩種模式之間的平滑切換；智能電網(wǎng)通過饋線終端單元的測量實現(xiàn)配電網(wǎng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采功能，并通過對各個饋 線終端單元的控制實現(xiàn)配電網(wǎng)的故障識別、故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)以及配電網(wǎng)的無功/電壓 控制和優(yōu)化運行等功能；智能電網(wǎng)中的配變終端單元用于采集配電網(wǎng)變壓器低壓側(cè)的運行數(shù)據(jù)，控制低壓電容 器投切以實現(xiàn)無功補償；智能電網(wǎng)的配電模式可以采用遠方集中控制；它依賴于智能廣域網(wǎng)，適合于建立一個 完整的、可靠的、統(tǒng)一的自動化體系平臺。
9.智能電網(wǎng)中的高級輸電運行監(jiān)測采用廣域測量系統(tǒng)；它是以同步相量測量技術(shù)為 基礎(chǔ)，以電力系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測、分析和控制為目標(biāo)的實時監(jiān)控系統(tǒng)；其核心是高精度(微秒 級)同步采集電力廣域系統(tǒng)的實時運行參數(shù)一相量，通過智能廣域網(wǎng)將分散的相量數(shù)據(jù)集 中，獲得時空坐標(biāo)下電力系統(tǒng)全局的動態(tài)信息；智能電網(wǎng)的線路動態(tài)增容運行的方法是建 立相關(guān)數(shù)學(xué)模型；智能電網(wǎng)的繼電保護以及安全自動控制是基于整個系統(tǒng)的相量構(gòu)成的；能夠反映智能電網(wǎng)的整個區(qū)域或較大區(qū)域的安全運行水平；各個電力設(shè)備之間能夠相互協(xié)調(diào)和配合，進 行優(yōu)化控制和配置。
10.智能電網(wǎng)中分布式發(fā)電可以在不同點接入電力網(wǎng)；如輸電端、配電端、交流電或直 流電的電力網(wǎng)、局域電力網(wǎng)中；配電自動化能夠高效集成和利用各種分布式能源；這種集成系統(tǒng)基于實時的系統(tǒng)控制 和雙向通信能力，來提高智能電網(wǎng)的可靠性，并為智能電網(wǎng)的效率和運行提供了新的選項； 分布式能源可以成為配電管理中的一個組成部分，并融入智能電網(wǎng)中；分布式能源的通信設(shè)施，采用智能廣域網(wǎng)；它是一個標(biāo)準(zhǔn)的、普遍的、集成的通信平臺， 可以用于所有的電力系統(tǒng)智能組件或執(zhí)行元件之間的相互通信；智能傳感器和控制器可以 相互通信；分布式能源接近于負(fù)荷區(qū)域(如居民小區(qū)和商業(yè)中心等)，是一種可選擇的或者 提高質(zhì)量的電源；智能電網(wǎng)利用智能廣域網(wǎng)，可以協(xié)調(diào)許多小的、分散的和間隙式的電源；并安全可靠地 將它們聯(lián)網(wǎng)；智能電網(wǎng)依托智能廣域網(wǎng)的功能，可以處理電力網(wǎng)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)行為以及大量DER的 集成問題；它具有一個完整的各個DER對電力網(wǎng)互聯(lián)和運作的調(diào)制軟件，控制電力系統(tǒng)安全可靠運行；智能電網(wǎng)運行時，可以進行多個方面的優(yōu)化，例如當(dāng)電力容量過剩時，可以避免高成本 發(fā)電資源的啟用；動態(tài)的實時的數(shù)據(jù)可以告知何時、何地的未使用電量是可用的；智能電 網(wǎng)可以查找并使用這些過剩的電量；使用過剩的電量也適用于變壓器、輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。
全文摘要
智能電網(wǎng)將發(fā)電、輸電、配電、供電以及蓄電等電力設(shè)備，通過輸電線路，與電能終端用戶的各種用電設(shè)備和電動設(shè)備相連接而構(gòu)成電能系統(tǒng)；將監(jiān)視、測量、操縱、控制電能系統(tǒng)中的電力設(shè)備中的電力智能組件和執(zhí)行元件等，通過傳輸介質(zhì)相連接而組成智能信息系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)組成智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)在開放式網(wǎng)絡(luò)和自動化控制的基礎(chǔ)上，覆蓋了分布式發(fā)電和供電的整個電力系統(tǒng)及其相關(guān)環(huán)節(jié)，并保證信息流、電能流和業(yè)務(wù)流的高度融合和統(tǒng)一。它是智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)實現(xiàn)以特高壓電網(wǎng)為主干網(wǎng)架、各級電壓網(wǎng)為基礎(chǔ)網(wǎng)架的自動化系統(tǒng)。它通過自身內(nèi)部自動調(diào)節(jié)維持電能供需平衡，達到了整個電力系統(tǒng)運行更加可靠、經(jīng)濟、環(huán)保的根本目標(biāo)。
文檔編號G05B19/418GK101799681SQ201010127199
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者劉文祥 申請人:劉文祥