美国智能电网的标准及优先计划.docx

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美国智能电网的标准及优先计划

关于美国智能电网标准的草案

序号

标准名称

应用范围

1.

AMI-SEC系统安全要求

先进计量设施及SG端口到端口的安全性

2.

ANSIC12.19/MC1219

收益计量信息模式

3.

BACnetANSIASHRAE135-2008/ISO16484-5

楼宇自动化

4.

DNP3

变电站与馈线设备自动化

5.

IEC60870-6/TASE.2

控制中心间的通讯

6.

IEC61850

变电站自动化和保护

7.

IEC61968/61970

能量管理系统的应用接口

8.

IEC62351Part1-8

电力系统控制操作的信息安全

9.

IEEEC37.118

同步相量测量终端（PMU）的通讯

10.

IEEE1547

分布式电源与电力企业间的物理与电气互联标准

11.

IEEE1686-2007

智能电子设备的安全性（IEDs）

12.

NERCCIP002-009

大电力系统的网络安全标准

13.

NIST特别报告书（SP）800-53，NISTSP800-82

网络安全标准和联邦信息系统准则，包括大电力系统部分

14.

开放式自动需求响应（OpenADR）

价格响应和直接负荷控制

15.

开放式本地区网络（OpenHAN）

家庭网络（ＨＡＮ）装置的通讯、测量和控制

16.

无线通信/电力线技术智能能线图

ＨＡＮ装置的通讯和信息模式

17.

AEIC准则v2.0

效用生成结构和测试标准（适用于先进计量系统（ＡＭＩ）

18

ANSIC12系列：

ANSIC12.1

电费仪表的性能和安全性测量

ANSIC12.18/IEEEP1701/MC1218

测量装置的规约和光纤接口

ANSIC12.20

电费仪表的校准和型号测试

ANSIC12.21/IEEEP1702/MC1221

通过电话网络测量装置的数据传输

ANSIC12.22-2008/IEEEP1703/MC1222

网络终端通讯表

ANSIC12.24

草案（尚未通过）

一种预估算法目录，应用于：

测量装置、传感器、MDMS、企业应用

19.

ANSI/CEA709和CEA852.1LON协议系列：

ANSI/CEA709.1-B-2002控制网络协议规范

通用的网络协议规范，应用于多种用途，包括电力计量、路灯、家庭自动化、楼宇自动化等。

ANSI/CEA709.2-AR-2006控制网络电力线路规范

ANSI/CEA709.1-B-2002的具体操作协议规范

ANSI/CEA709.3-R-2004自由拓扑双绞线通道规范

ANSI/CEA709.1-B-2002的具体操作协议规范

ANSI/CEA709.4:

1999光纤通道规范

ANSI/CEA709.1-B-2002的具体操作协议规范

CEA-852.1:

2009基于互联网通道协议的增强型隧道器件领域网络协议

本协议提供一种方法，通过一个IP地址，用用户数据协议（UDP）由网络下层通道操作网络信息。

本协议是网络易于扩展。

20

电缆实验室电缆安全自动监测（SMA）

广域应用，包括电能管理

21

FIXML金融信息交换标示语言

市场信息交换

22

IEEE1588

通过智能电网的时间管理和时钟同步，仪器装备需要持续的时间管理。

23

20.互联网协议系列（包括且不限于）：

IETFRFC791（IPv4）

网络协议（IPv4）保证从开始地址到目标地址传送被称作数据程序的数据包，起始地址和目标地址都被主机用固定长度的地址识别，网络协议还可以在需要的时候，将过长的数据程序拆分，通过小包网络传送，然后再装配。

IETFRFC769（UDP）

用户程序协议（UDP），本协议提供一个步骤使应用程序通过最少的协议途径向其他程序发送信息。

IETFRFC2460（IPv6）

网络协议第6版说明书

24

ISO/IEC15045,“家庭电力系统的住宅网关模型”

联接户内网与户外网络的住宅网关的说明书

25

ISO/IEC15067-3,“家庭电力系统的能量管理系统模型”

一种包含负荷管理策略的能量管理模式

26

ISO/IEC18012,“产品互用性指南”

详述家庭和楼宇自动化系统产品的互用性要求

27

ITU推荐G.9960（G.hn）

通过电力线、电话线和同轴电缆的家庭内网

28

Multispeak标准

操作范围的应用程序，企业服务器的备选方案

29

OPC-UA工业标准

一种安全高速的系统间数据传输通道，用内部高速数据，通过公开或预定的紧凑结构，为其他系统提供即插即用界面。

可用于多种操作应用程序。

30

开放地理空间协会地理标示语言（GML）

提供智能电网需要的有信息位置标识的地理数据

31

美国运输部门联邦高速公路管理的智能运输系统（ITS）标准NTCIP1213，“电力照明与管理系统（ELMS）”

为基于开放协议的街道、道路、高速公路的远程监控设备赋址，这些设备包括路灯、费率等级仪表、电力质量和安全设备（包括远程通讯的地面和弧形熔断器）

以下标准基于将来考虑：

1

ASN.1（抽象语法表示方法）

数据系列化，如X400

2

普通价格资料与清单模型

交换价格、特点、时间、市场有关信息，包括市场所有人、参加者、报价信息等。

3

控制系统的DHS网络安全获取语言

国土安全部的国家网络安全部门制定的，为努力保护网络安全提供的网络安全技术和控制系统的装置和服务，这本来并不是政策和标准，但是，其算法可以应用于智能电网系统的这些方面。

4

DLMS/COSEM（IEC62056-X）电表——仪表读数、价目及负荷控制的数据交换

电能表装置语言信息的说明书

5

FERC888公用事业开放非歧视性传输服务接入以促进批发市场竞争；公用事业与传输事业的价格标准恢复

批发市场竞争规范文件

6

GPS

地理位置和时间的全球定位系统

7

电源线影音传送器

消费者电子设备的娱乐网络信息分配

8

电源线网络C&C

整个房间内的户内设备的控制和管理，包括能量管理、灯光、家用电器、室内温度气候控制、安全设备等。

9

IEC60929直观荧光灯的交流电子镇流器的性能要求

附录E内容DALI，应用：

能量管理系统中灯光镇流器的接入和断开

10

IECPAS62559

对所有应用的发展方法的要求，这是一个为早期智能电网和ＡＭＩ执行管理部门广泛接受的准标准，

11

IECC37.2

保护电路设备的建模和编号计划，适用于各种开关。

12

IEEEC37.111-1999

电力系统监控器瞬时数据的应用，包括：

电力中继站、电能质量检测领域和工作站装备。

13

IEEEC37.232

变电站设备需要的时间序列数据文件

14

IEEE802系列

包含802.1，802.2，802.3，802.11和下层内容802.15.4，802.15.4g,802.15.6以及802.20.

802.1地方和都市地区网络标准

媒体接口站点的控制连接和发现

802.2控制逻辑连接

802.3信息冲突觉察物理层对携带感知的多重存储

802.11无线LAN媒体存储控制和物理机构（MAC/PHY），下层内容为不同的网络速度和MAC/PHY的特点

通常称为WiFi,IEEE802.11b数据速率为11Mbps,IEEE802.11bg数据速率为54MbpsIEEE802.11i详述安全性

802.15.1基于蓝牙的个人无线网络

802.15.4基于zigbee或其他的个人无线网络

802.16基于wimax的固定广播无线接入系统

802.16移动广播无线接入

15

IEEE1159.3

分布式电源通讯

16

IEEE1379-2000

变电站自动化—智能电子设备（IEDs）和变电站远程终端（RTUs）

17

IEEE1686-2007

这一标准定义变电站智能电子设备的功能和特征，能够兼容保护程序的主要结构，标准覆盖了ＩＥＤ的安全防护能力，包括：

存储、操作＼配置＼硬件替换＼数据恢复等

18

IEEEP1901

通过电力线的智能电网物理通讯广播

19

IEEEP2030

智能电网的基础结构

20

互联网基础管理标准（DMTE,CIM,WBEM,ANSIINCITS438-2008）

网络数据通讯＼路由器＼地址分配＼多重主机＼故障＼构造＼计量＼执行＼安全和其他管理。

21

互联网基础管理标准（SNMPvX）

网络数据通讯＼路由器＼地址分配＼多重主机＼故障＼构造＼计量＼执行＼安全和其他管理。

22

ISASP99

工业和大电厂的网络安全。

网络安全自动化特别版本９９是一个标准，它解释了建立工业自动化和控制系统安全程序的过程，包括故障分析＼建立预警和检测中心＼检测和改进网络安全管理系统的组织等。

智能电网包含很多控制系统，需要网络安全管理系统。

23

ISASP100

无线通讯标准，特别提供给有需求的工业用户，意图为那些没有关键检测＼报警＼控制应用的用户提供可靠的安全操作。

24

ISO27000

超越多种ＩＴ环境的安全管理结构，可应用于场域系统

25

ISO/IEC24752用户通用接口的远程控制

通过远程控制、可选择界面、和智能代理进行数据操作和电力设备控制。

ISO/IEC24752，1-5系列标准，定义了远程控制结构的各部分，包括能够远程控制的用户界面、能够通过网络执行的远程控制电力设备和服务。

26

NAESBOASIS（开放式通道同时信息系统）

公共商业应用

27

NAESBWEQ015大规模电力需求响应的商业培训

需求相应的公共商业应用

28

NEMA智能电网标准SG-AMI1-2009-智能仪表升级要求

这个标准的使用者为智能电表供应商、公共用户、特种用户如电表校对者等，指导智能电表发展和使智能电表具有升级能力。

29

网络概要标准及协议

电力部门最优先的工作是为适应网络轮廓开放标准。

互联网协议和标准能够广泛应用是因为有大量的文件支撑，没有一个文件能够定义正在使用的网络协议的网络轮廓，进一步说，电力工业需要各种各样的不同文件满足不同需求。

NIST特种版本500-267提供了一个文件范例，用多种互联网协议功能，满足智能电网的应用需求。

30

NISTFIPS140-2

美国政府电脑安全标准，应用于官方密码模块。

31

NISTFIPS197AES

密码标准：

先进的预先密码标准。

32

oBIX

楼宇自动化，存储控制

33

OSI（开放式互联系统）网络概要

网络数据通讯＼路由器＼地址分配＼多重主机＼可移动性和其他功能的网络服务

34

基于OSI的管理标准（CMIP/CMIS）

网络数据通讯＼路由器＼地址分配＼多重主机＼故障＼构造＼计量＼执行＼安全和其他管理。

35

RFC3261SIP会议召集协议

该协议是一个应用控制协议，用于一个和多个参加者召集、修改、结束会议。

36

SAEJ1772PEV与EVSE的电力接口

即插式电动汽车（PEV）和电动汽车充电装置（EVSE）间的电连接器。

37

SAEJ2293PEV与EVSE间的直流电能的信息传输

PEV与EVSE间的直流电流的相关信息传输。

38

SAEJ2836/1-3PEV的交互使用案例

J2836/1电动汽车与公用电网通讯案例；J2836/2，电动汽车与充电装置通讯案例；J2836/3，电动汽车与公用电网间反向供电通讯案例。

39

SAEJ2848/1-3PEV的交互通信

J2848/1电动汽车与公用电网通讯案例；J2848/2，电动汽车与充电装置通讯案例；J2848/3，电动汽车与公用电网间反向供电通讯案例。

40

蜂窝无线通讯与广播的电信网络标准

蜂窝无线通讯与广播的电信网络标准有:

1XRTT,3GPPP/LTE,CDMA,DLS,EDGE,EVDO,GPRS,GSM,HSDPA,RDS,SMS.

41

W3C简单对象访问协议

XML信息传输协议

42

W3CWSDL网络服务定义语言

交互式网络服务定义

43

W3CXML可扩充标示语言

用于表述和传递信息的自诉语言。

44

W3CXSD（XML纲要定义）

XML人工描述，如其他XML应用一样，用于WSDL和网络服务。

45

WS一览表（OASIS）

XML为IETF做的系列化日程表，用于日程表、建筑、定价、市场和其他应用。

46

WS-安全

安全工具箱，可应用于很多方面，扩展应用于电子商务和电子交易。

具有很好的安全性，部分扩展后适用于SAML、XACML，和其他高等级安全标准。

21.

14个优先发展计划

1，仪表升级标准

为了支持智能电网的开发与发展，许多电力公司正在制定他们的高级测量基础设施（AMI），将对智能仪表的投资作为前期投资，并用于发展更多的智能电网应用，如用于能源管理和满足消费者参与的倡议。

这些电力公司及其管理者的关键问题是：

首先，必须确保他们采用的技术具有通用性，并且符合已有的国际标准。

其次，许多电力公司想确认，他们的系统随着智能电网的发展也能够不断的更新和扩展。

为了保证智能电网的迅速发展，对原有电力装置的升级是必须的，如仪表，在某些领域是不能用其他替代也不能直接进行软件升级，必须进行更换升级。

对于现在广泛应用的具有远程下载能力的嵌入式设备，可以在其原来功能基础上升级更新。

为了促进智能仪表的发展，需要一个能够随着智能电网而升级的智能仪表的生产标准，使电力公司减少发展风险，并且能够建立一个灵活的可以随着智能电网的发展和要求而升级的系统。

NIST认为仪表的升级标准应该是第一位的。

此标准的目标是对AMI系统中包括管理者、供应商、电力公司等在内的受益者提供一个智能电表的升级标准。

NEMA接受了这一挑战，他们尽最大努力在最短的时间内制定出一套关于智能电表的升级标准。

在仪表生产商和电力公司的帮助下，这一标准将在90天之内完成。

此标准已经被NEMA’sCodes&Standards委员会通过，并且命名为智能电网标准-SG-AMI1-2009–Requirements（智能仪表升级标准）。

为了将智能仪表的制造者和使用者联系起来，这个标准将用于智能仪表供应商，电力公司和管理者等。

最终标准可在www.nema.org上免费下载。

总之，完整确定标准的制定公布还需要90天左右的时间。

2．价格和生产标准的制定

在智能电网中价格的制定是非常重要和复杂的。

现在急切需要一个价格和生产的标准，草案将在2010年4月完成。

这项工作引起了相关利益者和现有工作者的极大重视。

它着重于满足公用事业和计划任务的迫切需要，同时建立一个市场扩展为基础的智能电网。

这个议案将形成一个具有普遍意义的价格制定制度。

这个制度将用于供求的应用，市场交易，分布式能源资源利用，仪表通讯，和许多其他相关领域。

企业，家庭用户，电力交通工具以及电网将会受益于能源价格、产品特性、数量等相关信息的及时准确的自动获取。

价格与很多因素相关，比如：

产品特性，支付时间，质量的可靠性，电能质量，以及环境和监管机制等，价格同时也受供求关系等市场因素的控制。

一个具有普遍意义的价格模式是能够将能源特性、可用性等因素转化为市场上价格的有效调整。

3．制定能源交易的常规调度机制

随着能源的广泛化和可再生资源在电力比重中的增加，供应和需求的协调作用将变的越来越重要。

除了电力设备和仪器，协同作用已经渗入到企业运作、日常使用、家庭计划和市场运作。

对于智能电网和与电网相关的其他部分来说，一个计划的制定是十分必要的。

出于这种要求，NIST和其他部门调查了许多现存的相关资料。

他们对日程和事件信息如何在他们及服务部门之间传递制定了一个标准。

输出将是一个可以被纳入到价格、需求和其他方面的微型规范。

制度的整体性使制定不同领域的统一日程变的十分的方便。

草案预计在2009年底完成，他将包括在另一个PAP中指定的价格和生产标准。

4．制定配电网管理的公共信息模型（CIM）

为了更好地利用风能、太阳能等可再生能源，避免这类能源在电网中到处接入，带来的电网不稳定性，创造更加稳定、高效的电网，这一标准必须抓紧制定。

这一议案为了确保新兴智能电网中目前正在许多不同电网环境中运行的配电网的新老设备的及时交换和信息的及时传递。

这个策略要求：

配电一些基本功能，而他们促使智能电网变电站自动化、集中输电、设备监测、空间定位功能实现；评价现行标准；为了确保新设备通用性的共同标准。

这项工作将使数据和设备的信息与用于企业的配电网系统信息集成。

努力的重点是在北美配电网系统中已经使用的三个标准。

他们由于使用的数据模型不同而不同。

他们的整合不但促使很多新的智能电网的应用，而且减低了实施这些应用的困难。

当今，没有一个支持智能电网技术和发展的完整数据模型，其中包括：

分布式能源、设备设备状态的监控数据、地理位置等。

在议案中的最初计划（尤其是通过智能电网能源示范项目赠款的和受到部门资助的计划）的制定和执行正在迅速的进行中。

5．需求侧响应信号标准

由于传递模式、波形、信息的内容各种各样，所以需求侧响应价值通常被人们理解。

需求侧响应通信由价格（带有有效时间属性），电网信号（例如，包括低，中，高的事件等级），以及外界环境产生的信号（如，空气质量）。

需求侧响应信号的一致性使在智能电网中信号的传递更加准确。

智能仪表的迅速发展和分布式能源整合入网需要需求侧响应的标准。

在这个报告中，反应需求标准的重点是统一OpenADR，OpenSG，IECTC57和NAESB的工作。

和其他受益者一起在2010年一月之前完成标准的制定。

最基本的要求是达到电力企业需求侧响应要求，同时形成一个可扩展的信号框架，允许分布式能源的进一步发展。

6．能源使用信息标准

这个议案将确定数据标准，从而使消费者、消费者主导的第三方服务机构或者软件提供者从智能电网获得能量使用信息成为可能，使消费者对电力能源的使用和节约做出更好的计划。

这个数据标准能够马上实行和推广，并且益处显而易见。

他不但能够支持已经使用的月使用量信息，而且对于智能仪表能够实时显示使用量。

这个标准能够刺激服务产业和软件提供商寻找更好的方式帮助消费者掌握他们能源的使用量。

如果没有这些标准，软件开发商和电力公司将不得不一起共同面对这个不切合实际的问题。

这些标准必须尽快的制定。

加利福尼亚州和得克萨斯州已经规定，消费者在2010年能够获得这些数据。

到2009年8月这个计划将促使一个确定的标准需求，初步规范截止到2010年1月。

7．IEC61850与DNP3（分布式网络协议）间的映射

分布式网络协议是北美电网实际上用于配电和输电的通讯协议。

但分布式网络协议还不能完全满足智能电网的功能。

智能电网必须能兼容并建立在现有的电网之上的，而分布式网络协议是它的必不可少的一部分。

2010年将完成在智能电网的标准下完成分布式网络协议的一体化的指导规范。

这个计划的重点在于在现有的分布式网络的基础上实现智能网络功能的方法。

这个计划实施的第一步是将DNP3的数据整合与新的用于变电站的交换网络和系统的IEC61850标准一致，IEC61850标准更适合满足智能电网的功能。

IEC61850是一个用于变电所自动化的标准，支持监测和控制网格设备以及可再生能源。

这步叫做映射，可以实现不同系统的数据转换。

一个迫切的需求是现有的交换系统的和以DNP3为基础的分布式系统要能支持大容量的数据交换，要达到新的智能电网的容量这是必不可少的。

许多新的部署，包括智能电网部门的补助计划的基金，将需要快的，高带宽的通讯以更好的被IEC61850支持。

2009年这些行动计划的任务包括执行不足分析来识别DNP3支持智能电网设备的程度。

在IEC61850和其他智能电网的标准下完成分布式网络协议的一体化的指导规范将在2010出台。

8．时间同步

统一时间同步是许多智能电网运用的关键，这将导致必要的真实时序运行来使智能电网对扰动有高鲁棒性，扰动可能来自现实中的一些事件，如地震，飓风或太阳能的有效性，或着来自恐怖袭击。

准确的时序协议和同步相量快速形成和测试计划在2010中期实行。

这个计划的重点在于确定智能电网的部署使用一种通用的格式和通用的对时间数据的定义以便运用时容易互换并利用信息（兼容性）。

这种方法包括确定对智能电网应用的具体要求，和输电网里用于监测的同步相量测量。

另外，这些任务覆盖协调智能电网标准对时间数据格式定义之间的差异，推进同步相量快快速形成和互用性测试，以及制定怎样达到统一时标遍及整个智能网格的指导规范。

DOE智能网格投资补助计划将资助实施用于测量同步相量的相量测量单元，这能快速的解决同步问题。

这个计划将于2009年完成的任务包括确定同步相量数据传送的要求，基于时序标准如IEEE1588的执行设备互用性的示范，实现同步的关键成分，解决PMU和变电所通讯标准的时间标志不同，实行时间数据互用性的示范。

一个精确的时序协议将在2010初完成，同步相量快速形成和互用性检测计划在2010中期完成。

9．电力系统的输电与配电系统模型映射

要实现智能电网可靠、稳定、灵活的运行，就必须有过硬的保护措施、自动化和控制能力。

要达到这些预期的目标，就必须对现有的信息进行确认定标，已实现彼此的互操作。

这样一来，现有标准下的电力系统的输配电信息模型就必须进行相应的修改。

这些修改计划在2010年底完成。

这项计划中将制定一些策略，用于对不同电力企业环境下的标准进行整合，以此来支持实时的电网操作（继电器、断路器、变压器操作）以及用户服务、仪表数据处理和其他商业运作的后勤保障。

这项任务必须制定一个严格的时间计划，以便可以为智能电网互操作性的继续开展做好准备。

当然，智能电网互操作性的继续开展是需要联邦政府及工业部门资助的。

电力系统的建模、智能电子设备（IEDs）的多功能化以及事件预报和继电器调节标准模型的建立都将能够提高保护、控制、通信、操作和分析的效率。

2009年的任务是制定一个可以协调潜在矛盾的标准文件，同时确定智能电网中继电器调节所需的信息。

10．智能电网中的IP协议包的使用指南

互联网技术在智能电网信息网络中起重要作用。

互联网角色定位、最合适的互联网标准甄别、互联网工程特别工作组“请求注解”等都是很重要的工作，它必须立即开始以及持续进行。

这项行动计划代表了IP协议包的使用方针，IP协议包是通过和的SDO委员会确定智能电网的应用区域和类型以及适用的协议。

在这种行动计划鉴别下的网络框架将会定义明显的智能电网设备以及系统的接口的一部分，在任何内在域名以及相互域名的应用上。

11．无线通讯的使用指导原则

无线技术可以应用在整个带有智能电网的场地环境中，包括发电厂、输电系统、变电站、配电系统以及客户通讯中。

无线和非无线以及无线的类型，必须得在对这项技术具有最充分掌握基础之上做的。

这项工作范围就是调查针对不同智能电网应用的无线通讯的使用，智能电网的应用是通过评估长处、短处、性能、以及基于存在和显现标准的无线通讯技术。

途径就是和SDO委员会去决定针对每个智能电网技术的应用区域和类型的特点。

结果就会用在为智能电网应用的最合适的无线通讯技术的评估上。

12．电能存储指导原则

尽管还在假想阶段，储能技术会在电力网络的演化中起到越来越重要的作用，尤其会提供一种解决方案，使间歇的可再生能源的大量