智能电网概念模型.docx
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智能电网概念模型.docx
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智能电网概念模型
1NIST智能电网参考架构(概念)
2NIST智能电网参考架构(描述)
3IEEEP2030电力角度
Figure1.P2030PS-IAP
(1)从电力系统角度看,用户侧领域分为5个实体:
customerpoint(s)ofinterface,customersubstation,customerDER,DCloads,ACloads.
实体
描述
备注
交流负荷
使用交流电的用户侧负荷
用户侧分布式电源
DER包括需求响应、分布式发电、储能。
连接到输电网的用户发电和储能在大规模发电域考虑。
用户侧DER可能包括电动汽车PHV。
用户端接口
用户侧设备与外部通信的公共点。
可以是物理接口盒、电表、EMS电能管理系统,发电控制器、负荷控制器、或者直接连接装置。
一个用户可以不止一个接口点。
用户变电站
位于用户侧输电或者配电变电站,可以将电压转换为配电电压,再在用户侧进行配电,包括用于监测、控制、保护配电系统的基础设施。
设施包括等变压器、母线、断路器、电容器组。
用户侧变电站可以是输电、配电电压等级的,取决于用户大小。
直流负荷
使用直流电的用户负荷
(2)用户领域实体和智能电网其他领域实体之间的接口:
接口
实体1
实体2
备注
PS68
用户端接口
电力服务提供商
提供监测信息,控制用户发电、储能和负荷。
包括用于监视和控制的接口。
PS52
用户端接口
市场
优化用户领域分布式发电、储能与负荷控制(如需求响应)。
包括用于监视、控制和事件报告的接口。
PS13
用户端接口
配电运行与控制
通过配电运行与控制支持信息交换和用电设备控制。
接口包括控制与监视接口。
PS6
用户端接口
配电变电站
协调保护并提供变电站所需的用户信息。
接口包括保护、控制与监视接口。
PS9
用户端接口
配电保护与控制设备
为保护和控制设备提供用户信息、为用户装置提供保护和控制信息,接口包括保护、控制和监测接口。
PS12
用户端接口
配网DER
直接为用户提供综合用户信息和配电系统DER控制。
提供平衡本地发电和负荷的方法。
接口包括控制和监测接口。
PS20
用户变电站
配电变电站
协调配电变电站和用户变电站。
接口包括保护和监测接口。
PS29
用户变电站
输电变电站
协调输电变电站和用户变电站。
包括保护系统,特殊保护系统,电话。
接口包括保护、控制、监视。
PS34
用户变电站
输电传感与测量设备
为用户变电站提供信息,包括动态线路容量信息,输电线路维护信息等。
接口包括监视接口。
PS18
用户变电站
配电运行与控制
通过用户电站为配电运行和控制提供监视与控制。
包括控制、监视和SCADA接口。
PS37
用户变电站
输电运行与控制
通过用户电站为输电运行提供监视与控制。
包括控制、监视和SCADA、报告和电话接口。
PS67
用户变电站
电力服务提供商
提供监测信息和用户侧发电、储能、负荷控制。
接口包括控制和监测接口。
PS19
用户DER
配网DER
协调配电DER和用户DER。
接口包括监视与控制接口。
(3)内部实体之间的接口
接口
实体1
实体2
备注
PS57
用户变电站
AC负荷
设备内部监视和AC负荷控制。
接口包括保护、控制和监视。
PS58
用户变电站
DC负荷
设备内部监视和DC负荷控制。
接口包括保护、控制和监视。
PS61
用户变电站
用户DER
信息交换和变电站DER控制。
接口包括保护、控制和监视。
PS59
用户变端接口
ACLoads
外部实体和用户的信息交换和AC负荷控制。
接口包括保护、控制和监视。
PS60
用户变端接口
DCLoads
外部实体和用户的信息交换和DC负荷控制。
接口包括保护、控制和监视。
PS62
用户变端接口
用户DER
外部实体和用户的信息交换和用户DER控制。
接口包括保护、控制和监视。
PS69
用户DER
用户DER
用户DER之间的接口,包括保护、控制、监视、报告和SCADA.
4IEEEP2030通信角度
Figure2.P2030CT-IAP
(1)从通信角度看,用户侧领域(customerdomain)分为5个实体:
SmartMeter/EnergyServicesInterfaces,EnergyServicesInterfaces/CustomerPremisesNetwork,DistributedEnergyResourcesNetwork,Plug-inElectricVehicle,Loads
实体
描述
注明
智能电表/能源服务接口
智能电表/能源服务接口执行各种智能量测任务,.智能电表是AMI的主要部分.ESI(可选择安装在智能电表中相当于领域网NAN和用户侧网络CPN之间的通信网关,包括家庭楼宇电子系统HBES,负荷,电动汽车,用户侧DER网络.
TheNAN,CPN,HBES,andDERnetworksmayeachbeassociatedwithdifferentphysicaltransmissionmediums,andconsequently,inordertomaximizeinteroperability,standardsinvolvingcommunicationwiththesmartmetershouldnotberestrictivetoaparticulartransmissionmedium(e.g.,onlyRForonlypowerline).Standardsallowavarietyofphysicaltransmissionmediums(e.g.,twistedpair,powerline,andRF)and,ingeneral,anystandardizedprotocolandinterface.
能源服务接口/用户驻地网络
能源服务接口(ESI)是一类特殊设备,是网络中心,也可以是逻辑服务网关,用户驻地网(CPN)包括HAN,BAN,IAN.
Itpermitsapplicationssuchasremoteloadcontrol,monitoringandcontrolofDER,inhomedisplayofcustomerusage,readingofnon-energymeters,andintegrationwithbuildingmanagementsystems.Italsoprovidesauditing/loggingfunctionsthatrecordtransactionstoandfromhomeareanetworkingdevices.
DER网络
用户侧发电和储能系统可以使用有线或者无线网络,通过能源服务接口ESI或者电表sub-meters连接到HAN,BAN,IAN.
Customer‘energyresourcescanbeusedtobalancetheutility‘selectricityload.Energycanbesuppliedbycustomersbacktothegrid.Itisexpectedthatcustomerswillhaveabalancedportfolioofenergygeneratedlocally(intheirpremises)andsuppliedbytheutility,withanenergysupplyratiothatcanbedynamicallychanged
Plug-inElectricVehicle
电动汽车既可以是负荷,也可以是电源/储能,电能反馈电网提供平衡
PEVsareconsideredaloadwhenthevehicleisstationaryandenergyisdrawnfromthegridtochargetheirbatteries.ProperdimensioningoftheutilitiesdistributionnetworkswithPEVadoptionforecastisimportanttoavoidunexpectedpeaksofenergyconsumptionwhenchargingPEVs.Themobile/roamingcaseisalsoconsideredwhenPEVsneedtoaccesscharging,billing,andpositioninginformation.
负荷
通过各种不同技术的本地网络通信,这些网络具有信息交换功能,也支持负荷管理。
Loadscanbeappliances,pumpcontrols,HVACs,PEVs,etc.Loads
canbelocatedinindustrialfacilities,commercialfacilities,orhomes.
(2)用户领域实体和智能电网其他领域实体之间的接口:
Interface
实体1
实体2
备注
CT12
智能电表/能源服务接口
领域网NAN
ConnectsthesmartmetersthroughwirelineorwirelessNAN.Smartmeterscouldberesidential(includingbuilding/business)orindustrial-grade.
CT29
智能电表/能源服务接口
移动作业网络
WorkforcemobilenetworkscanaccesssmartmetersandtheESItoretrieveESIloggingdatatobeabletoperformmaintenanceandrepairwork.
CT19
能源服务接口/用户驻地网络
移动作业网络
WorkforcemobilenetworkscanaccesstheESIviatheHAN,IAN,orBANtoretrieveESIloggingdatatobeabletoperformmaintenanceandrepairwork.
CT52
能源服务接口/用户驻地网络
领域网NAN
ThisprovidesconnectivitybetweentheESI(whichmaybeastand-alonedeviceorcouldbeintegratedintothesmartmeteritself)andWANs(e.g.,GSM,EDGE,UMTS,GPRS,LTE,WiMAX,WCDMA,CDMA,microwave,satellite,etc.)inordertoenablewide-area
connectivityintothecustomerpremisesnetwork(typicallytheESI/EMSistheentrypoint)fromavarietyofotherend-points(e.g.,theutilitydistributioncontrol/operationscenter,mobilePEV,andmanyothers).Thislinkcouldbeassociatedwiththefollowingapplications:
AMI/NAN,DA,workforceautomation,outagemanagement,PEV(mobilecharging,billing,localization,etc.),DERmanagement/control,andvariousotherapplications.
CT53
能源服务接口/用户驻地网络
其他网络
ThisprovidesconnectivitybetweentheESI(whichmaybeastand-alonedeviceorcouldbeintegratedintothesmartmeteritself)andWANs(e.g.,GSM,EDGE,UMTS,GPRS,LTE,WiMAX,WCDMA,CDMA,microwave,satellite,etc.)inordertoenablewide-areaconnectivityintothecustomerpremisesnetwork(typicallytheESI/EMSistheentrypoint)fromavarietyofotherend-points(e.g.,theutilitydistributioncontrol/operationscenter,mobilePEV,andmanyothers).Thislinkcouldbeassociatedwiththefollowingapplications:
AMI/NAN,DA,workforceautomation,outagemanagement,PEV(mobilecharging,billing,localization,etc.),DERmanagement/control,andvariousotherapplications.
CT18
电动汽车
其他网络
ThisconnectivityisusedasadirectcommunicationspathtotheEVandcanbeusedwhenthevehicleisstationary,mobile,and/orroaming.Thiscanreplaceand/orsupplantCT15asanothermeanstoreachthehead-endsoftwareThisconnectivitycanprovidecompletecommunicationstotheEVtosupportfunctionssuchascharging,billing,uploadingrate/tariffs,loadsheddingandstorage,andpositioningusingon-boardenergyinformationsystems.ForthoseEVsemployingonboardsmartchargers,completeEVchargingcontrolandvehicleinformationcanbeaccessed.ThisconnectivityistypicallydescribedastelematicsandiswidelyutilizedbyseveralvehicleequipmentmanufacturersOEMs.Theconnectionisestablishedtypicallybywirelessconnectivitytothetelematicsproviderhead-endsystemwhereinspecificapplicationscanprovideconnectivitytoutilitiesand/orsupplierhead-endsystemThewirelessserviceprovidercoulduse3G/GSM,4G/LTE/WiMAX,orsatellitetranspondertechnologyinsidethevehicleasthemeanstocommunicate.
(3)用户领域实体之间的接口:
接口
实体1
实体2
备注
CT14
智能电表/能源服务接口
能源服务接口/用户驻地网络
Ingeneral,theESIisthegatewaybetweenthesmartmeterandtheend-usedevicesandloads.Bydefinition,thephysicalcommunicationlinksbetweentheESIandtheloadsarepartoftheCPN(seeCT68,CT15,CT16).Inmanycases,theESIisphysicallylocatedwithinthesmartmeter(i.e.,themeterandESIareoneinthesame).However,thismaynotalwaysbethecase.CT14describesthepropertiesofthelinkinthislattercase.
CT15
能源服务接口/用户驻地网络
电动汽车
ThisprovidesconnectivitybetweentheESI(whichmaybeastand-alonedeviceorcouldbeintegratedintothesmartmeteritself)andtheelectricvehicleserviceequipment(EVSE)and/orelectricvehicle(EV)inordertosupportfunctionssuchascharging,billing,loadsheddingandstorage,andpositioninginformation.ItisassumedthattheEVSE(alsoknownasthechargingstation)isapartoftheCPN,andlikelyconnectedtotheEMSorsimilarsystemonthecustomerpremises.Here(CT15),weonlyconsiderthecasewheretheEVisphysicallylocatedatapremisewithanEVSEandiscapableofcommunicationwiththeESI.NotethattheESI/CPNmaycommunicatewiththevehiclenotonlywhenitislocatedonthecustomerpremises(e.g.,parkedorpluggedintoanonsitechargingstation)butalsowhenthevehicleismobile(e.g.,tosupportserviceslikemobilecharging,billing,diagnostics,andpositioninginformation).Thereareotherlinks/pathsinthereferencearchitecturethatdealwiththecaseofcommunicatingwiththevehiclewhileitismobile(e.g.,CT53–CT18).
CT16
能源服务接口/用户驻地网络
DER网络
ThisprovidesconnectivitybetweentheESI(whichmaybeastand-alonedeviceorcouldbeintegratedintothesmartmeteritself)andthedistributedenergyresourcenetworkviatheCPNtotheDERinordertosupportfunctionssuchascharging,billing,loadshedding,generation,andstorageHere(CT1),weonlyconsiderthecasewheretheiscapableofcommunicationwiththeESI.
CT68
能源服务接口/用户驻地网络
负荷
ThisprovidesconnectivitybetweentheESI(whichcouldbephysicallylocatedonthesmartmeteritself)andthevariousloads(possiblythousands)withinthecustomerpremisesinordertosupportfunctionssuchasenergymanagement,lightingcontrol,solarprotection,HVACcontrol,security/accesscontrol,controlofaudio/videoservices.ThephysicallinksassociatedwithCT68aregenerallyconsideredapartoftheHAN/BAN/IAN.Also,notethatsomeofthekey
customerpremisessystemsandcontrolssuchasHBES,BACS(buildingautomationandcontrolsystem),andEMScouldphysicallyresideintheESI,orinaseparatedeviceconnecteddirectlytotheESIviaCT68.
5IEEEP20
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