數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略分析

南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)集團有限公司 馬赟 陳浩敏

數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化背景及國內(nèi)外現(xiàn)狀簡要分析。由于數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展不均衡以及數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，促使電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化面臨巨大的挑戰(zhàn)。最終通過加強數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)修訂及管理的方式打下基礎(chǔ)，同時，建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化技術(shù)組織，設(shè)定數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一平臺，并逐步實現(xiàn)國際化標(biāo)準(zhǔn)全覆蓋，完成數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略的制定與執(zhí)行，進一步推動我國電力標(biāo)準(zhǔn)國際化的進程。

最近幾年，在我國信息技術(shù)與實體經(jīng)濟的深度融合背景之下，部分領(lǐng)域行業(yè)均得到了充分的發(fā)展與升級，為我國市場的轉(zhuǎn)型以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完善奠定了更為堅實的基礎(chǔ)條件[1]。電網(wǎng)數(shù)字化、智能化便是一個典型。我國傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，一般是以單執(zhí)行結(jié)構(gòu)為主要的目標(biāo)型供電程序，人工輔助，逐步形成穩(wěn)定的運行環(huán)節(jié)。這種方式雖然可以完成預(yù)期地供電、調(diào)度任務(wù)，但是在實際應(yīng)用的過程中，耗時耗力，日常的電力成本也極難控制，加大內(nèi)部結(jié)構(gòu)消耗的同時，也形成了阻礙因素[2]。

不僅如此，傳統(tǒng)的電力體系在特殊的控電區(qū)域中穩(wěn)定性相對較弱，再加上外部因素的影響，常常會出現(xiàn)電力事故或者設(shè)備故障等問題，嚴(yán)重的甚至?xí)a(chǎn)生關(guān)聯(lián)性的損壞，造成大面積的經(jīng)濟損失，因此，對數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略進行研究與分析。考慮到分析結(jié)果的真實性和可靠性，本文會以較為真實的電力調(diào)控系統(tǒng)為主要的研究目標(biāo)，遵循國際化的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合數(shù)字化、智能化以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提取數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化過程中存在的問題，同時，制定具有針對性的實施方案，營造更加穩(wěn)定、安全的數(shù)字化電網(wǎng)處理架構(gòu)，為后續(xù)的電網(wǎng)建設(shè)以及維護施工提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化背景及國內(nèi)外戰(zhàn)略現(xiàn)狀分析

1.1 數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化背景

新基建背景下，電網(wǎng)企業(yè)要不斷地適應(yīng)政策，加大新技術(shù)的運用，提升企業(yè)的發(fā)展質(zhì)量。特高壓和數(shù)字化都是新基建的基礎(chǔ)，所以，在電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)中，電網(wǎng)信息化和特高壓是兩條主要發(fā)展線，其中，電網(wǎng)信息化已成為電網(wǎng)長遠發(fā)展方向。電網(wǎng)信息化建設(shè)與國家提出的“數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施”理念高度契合。同時，這也是電力改革壓力下電網(wǎng)在傳統(tǒng)盈利模式壓力下的一次新的嘗試和探索，它代表了電網(wǎng)的長遠發(fā)展方向。其核心是當(dāng)前電網(wǎng)的信息化建設(shè)，包括信息感知、信息傳輸、信息處理等信息設(shè)備的開發(fā)和建設(shè)。

1.2 數(shù)字電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)

數(shù)字化電網(wǎng)技術(shù)的整體框架如圖1所示。

圖1 數(shù)字化電網(wǎng)的整體框架Fig.1 The overall framework of the digital power grid

（1）設(shè)備層：先進電力設(shè)備和新型智能裝置。數(shù)字化電網(wǎng)物理設(shè)備都在設(shè)備層。主要包括：一次設(shè)備（比如：架空線路、變壓器、斷路器、母線等）；二次設(shè)備（比如：繼電保護裝置、智能儀器、安全穩(wěn)定裝置、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測裝置、統(tǒng)稱為智能電子設(shè)備IED 等）；網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（如SDH 光收發(fā)器、IP 路由器、以太網(wǎng)交換機等）；以綜合體形式存在的配電所。設(shè)備層中，利用數(shù)字傳感器、多動能數(shù)據(jù)采集終端、功角測量裝置、在線狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)字抄表裝置等各種IED 裝置，完成電網(wǎng)多種信息的采集，以及控制信號的分析與執(zhí)行。它從設(shè)備層面采集電網(wǎng)運行、設(shè)備狀態(tài)、用戶測量、地理氣象等方面的實時數(shù)據(jù)，擴大了當(dāng)前電網(wǎng)SCADA 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集范圍和數(shù)量，為設(shè)備管理、電網(wǎng)運行、經(jīng)濟調(diào)度和優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供了更加豐富的信息支持，提高了設(shè)備、電網(wǎng)和用戶的監(jiān)測程度和服務(wù)能力。

（2）傳輸層：集成寬帶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。數(shù)字電網(wǎng)的功能要求信息傳輸快速準(zhǔn)確。電網(wǎng)和設(shè)備數(shù)據(jù)采集控制室通過傳輸層完成。在傳輸層，數(shù)字化電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸主要包括三個方面，分別為：數(shù)字化變電站內(nèi)部通信、IED 設(shè)備間通信、調(diào)度中心與數(shù)字變電站間的通信。其中，發(fā)生在變電站的通信，可以按照IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)中定義的框架進行分析和設(shè)計。

（3）數(shù)據(jù)層：統(tǒng)一數(shù)據(jù)建模。數(shù)字電網(wǎng)的數(shù)據(jù)層對應(yīng)于圖1中的信息集成平臺（數(shù)據(jù)中心），主要實現(xiàn)數(shù)字電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)的匯聚、存儲和共享。電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)源可以是各個數(shù)字化變配站和用戶側(cè)智能系統(tǒng)在線采集的信息，也可以是各個后臺應(yīng)用系統(tǒng)生成的信息（如用戶信息、拓?fù)湫畔⒌龋?。因此，從對象的角度看，電網(wǎng)數(shù)據(jù)中心主要包括：圖形信息、設(shè)備信息、拓?fù)湫畔?、電網(wǎng)信息、用戶信息等；從時間維度包括：實時數(shù)據(jù)、準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等角度；從應(yīng)用的角度包括：營銷管理信息、調(diào)度運行信息、電網(wǎng)規(guī)劃信息、資產(chǎn)管理信息等。在數(shù)據(jù)層擁有全電網(wǎng)的模型中心是跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)數(shù)字電網(wǎng)實現(xiàn)信息高度共享的關(guān)鍵。

（4）應(yīng)用層：信息集成和應(yīng)用集成。應(yīng)用層的基礎(chǔ)是建立一個應(yīng)用集成平臺，在應(yīng)用集成平臺中，對數(shù)據(jù)層中的信息實現(xiàn)整合和使用，比如：抽取信息、集成信息。在應(yīng)用層中，對應(yīng)用模塊使用數(shù)據(jù)進行抽取和集成，還可以對應(yīng)用層中的模塊進行功能協(xié)調(diào)和結(jié)果的顯示。對不同層次的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化是數(shù)字電網(wǎng)提高系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

（5）展現(xiàn)層：可視化和決策支持。展現(xiàn)層就是利用可視化技術(shù)，實現(xiàn)與使用者之間的交互。使用者可以通過展現(xiàn)層中的交互界面，實時地進行操作和監(jiān)控，比如：仿真培訓(xùn)、電網(wǎng)運行狀態(tài)查看、電網(wǎng)的規(guī)劃等。利用數(shù)字化對電力系統(tǒng)信息進行全面的分析與處理，基于二維和3D 的展現(xiàn)形式，能夠高度還原電網(wǎng)中的各種元件、位置、環(huán)境狀況、實時狀態(tài)等內(nèi)容，還能夠檢測狀態(tài)、狀態(tài)變量等操作。還能查閱自動控制裝置的屬性。檢測特殊環(huán)境下電力系統(tǒng)的安全性。真實地描繪整個電網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)部運行、健康狀態(tài)和外部環(huán)境等內(nèi)容。

1.3 數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外戰(zhàn)略現(xiàn)狀分析

國內(nèi)現(xiàn)如今，專注于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，對于各個區(qū)域的電力系統(tǒng)也實行了重大戰(zhàn)略部署[3]。在構(gòu)建中，融入最新的智能技術(shù)，并著重加強對基礎(chǔ)數(shù)字電網(wǎng)構(gòu)建與關(guān)聯(lián)。在上述政策的推動之下，前期取得了較好的改革效果，但是中后期的發(fā)展現(xiàn)狀卻并不樂觀。我國的數(shù)字電網(wǎng)供電、調(diào)度的結(jié)構(gòu)較為特殊，是區(qū)域模塊式的方式。每一個區(qū)域的電力調(diào)配標(biāo)準(zhǔn)也均是不同的，存在一定的差異，而要想做到數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化、統(tǒng)一化的難度也是較大的。

國外的數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)易于統(tǒng)一是因為內(nèi)部的架構(gòu)和程序本身便是相似的，不需要做出大面積的修改，關(guān)聯(lián)性、區(qū)域性的電力結(jié)構(gòu)連接問題也較少。而國內(nèi)這一問題便十分嚴(yán)重，我國的人口基數(shù)較大，電力區(qū)域性的問題較為嚴(yán)重，所以，電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化的難度也會更大一些，改革現(xiàn)狀較為糟糕。

2 面臨的挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展不均衡

我國的數(shù)字電網(wǎng)規(guī)模是十分龐大的，日常覆蓋面積也較為廣泛，這也就導(dǎo)致部分地區(qū)數(shù)字基礎(chǔ)建設(shè)以及處理技術(shù)相對滯后，長時間延伸，出現(xiàn)數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不一致以及技術(shù)發(fā)展不均衡現(xiàn)象。首先是地域發(fā)展的影響。我國東西部在經(jīng)濟、文化、科技等方面的發(fā)展一直處于不平衡的狀態(tài)，而位于沿海地區(qū)的東南區(qū)域，由于接觸面較為廣泛，數(shù)字電網(wǎng)的基礎(chǔ)性建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相對一致，發(fā)展的方向也是正確的，國際化效果更佳。其次是專業(yè)發(fā)展不平衡。新時代背景之下，人們的需求和標(biāo)準(zhǔn)也在不斷變化創(chuàng)新，對于傳統(tǒng)數(shù)字電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用模式并不滿足。而不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定以及調(diào)整存在差距，致使兩方的合作不充分，產(chǎn)生發(fā)展矛盾。

2.2 數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善

部分區(qū)域由于經(jīng)濟發(fā)展欠缺導(dǎo)致科技落后，在這樣的背景之下，急需對數(shù)字電網(wǎng)運行程序以及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)做出轉(zhuǎn)型與升級。但是在這個過程中卻發(fā)生了阻礙。主要是因為數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的不完善導(dǎo)致的。部分偏遠區(qū)域，對于這一環(huán)節(jié)工作并不重視，僅僅專注于日常的供電調(diào)配。健全的數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系不僅可以提升工作的效率和質(zhì)量，同時，還可以進一步優(yōu)化原本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將標(biāo)準(zhǔn)升級為國際化。而目前結(jié)構(gòu)更加重視日常工作完成，對于電網(wǎng)維護、定期核查等選擇忽略，逐漸形成不可控的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

3 數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略

3.1 加強數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)修訂及管理

國家數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的修訂是一項漫長且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎趯嵤┑倪^程中，會涉及不關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的調(diào)整和更改。其實，國際化的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上可以幫助我國數(shù)字電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進一步延伸和優(yōu)化，對于細節(jié)性的電力問題，也可以更好地做出解決，形成更加穩(wěn)定、安全的發(fā)展環(huán)境?？梢栽诤侠淼姆秶畠?nèi)，結(jié)合國家化的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，貼合實際，設(shè)定具體的電網(wǎng)執(zhí)行動態(tài)目標(biāo)。

3.2 數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化技術(shù)組織建設(shè)

與其他行業(yè)不同的是，電網(wǎng)建設(shè)以及標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整的專業(yè)性質(zhì)相對較高，所以在執(zhí)行的過程中，需要專業(yè)人士以及組織的指導(dǎo)。標(biāo)準(zhǔn)國際化建設(shè)是一個漫長的過程，需要制定、訓(xùn)練、試驗、執(zhí)行等各個環(huán)節(jié)，每一個程序必須由專業(yè)組織人員把控監(jiān)管，并賦予專業(yè)的檢測設(shè)備，與國際化的程序相接軌。但是需要注意的是，技術(shù)組織建設(shè)還應(yīng)該配備監(jiān)督小組作為平衡，內(nèi)部形成完整的評估檢測體系，對于技術(shù)組織的日常工作評價、修正，一定程度上可以確保工作的效率與質(zhì)量，為后續(xù)的數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化建設(shè)奠定更為堅實的基礎(chǔ)條件。

3.3 設(shè)定數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一平臺

電子平臺是目前最為便捷、可靠的一種關(guān)聯(lián)工具，可以在合理的環(huán)境之下，更好、更快地將人們的生活關(guān)聯(lián)在一起，同時還能夠加強數(shù)據(jù)信息的傳播，是現(xiàn)代化發(fā)展的優(yōu)秀產(chǎn)物。在數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化建設(shè)的工作之中，可以先實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。我國由于地廣人密，所以，不同區(qū)域的電力調(diào)配供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)均存在較大的差異，而國家化的基礎(chǔ)便是需要標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。可以利用電網(wǎng)平臺，發(fā)布統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)，各個區(qū)域需要劃定統(tǒng)一的周期，對于周期內(nèi)的電力情況進行上報，便于政府匯總整合，提取存在問題，并制定可以緩解的措施，提升國際化的執(zhí)行效果。

3.4 實現(xiàn)國際化標(biāo)準(zhǔn)全覆蓋

所謂國際化標(biāo)準(zhǔn)全覆蓋，主要指的是在相同的電網(wǎng)建設(shè)環(huán)境之下，依據(jù)國家化的發(fā)展執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)來替代原本的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋的建設(shè)模式。這部分的執(zhí)行一般是需要具備上述基礎(chǔ)的，在完成日常、基礎(chǔ)的電力結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)的改革與升級之后，具備特定的覆蓋條件。通過執(zhí)行平臺，將我國數(shù)字電網(wǎng)的執(zhí)行指標(biāo)參數(shù)修改為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定核驗周期，每一個周期需要對實際情況作出觀測和記錄，利用平臺進行上報，而國家電網(wǎng)會根據(jù)得到的數(shù)據(jù)信息，以及區(qū)域性的特征，經(jīng)過專業(yè)組織的研討，做出合理統(tǒng)一調(diào)整。依據(jù)上述方式，逐步完善、優(yōu)化我國數(shù)字電網(wǎng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，促使其逐步趨于國際化，推動電網(wǎng)建設(shè)邁入新的層級。

4 結(jié)語

綜上所述，便是對數(shù)字電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略制定的研究與分析。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)背景環(huán)境之下，現(xiàn)代化的電力調(diào)度需求已經(jīng)無法滿足，還常常會形成電力故障或者事故等問題，一定程度上影響了人們的正常生產(chǎn)生活。而數(shù)字化電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化可以幫助我國電力結(jié)構(gòu)進一步完善，優(yōu)化整體的供電調(diào)配效果，自成一套完整、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，這也促使我國的電力標(biāo)準(zhǔn)不斷升級、完善，為日常的工作提供更大的便利條件，實現(xiàn)電力標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)化、國際化，推動我國電力行業(yè)逐步邁入新的發(fā)展臺階。