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1、智能电网标准评估及应用发展建议由Erich W. GuntherAaron SnyderGrant GilchristDarren Reece Highfill为加利福尼亚能源委员会制定EnerNex公司2009.2草稿0.831. 经营摘要本文解决与建造加利福尼亚智能电网标准和技术相关的四个基本问题：l 我们即将面临哪些能够影响未来智能电网的创新技术。l 如何具有前瞻性地避免建造不兼容系统，替换这些系统时耗资巨大。l 如何培养新技术的开放式接入，竞争以及商业增长，这些新技术不仅能够给能源消费者带来新的方式满足其能源需求，并且同时能够节省费用。l 划分清楚政府是否应该介入的界限。解决智能电网问
2、题的一个关键因素是将电力系统和基础标准及技术分解成为一些连贯的部分，从而进行有针对性的研究，同时发现妨碍最终方案开发的问题，并且预先将解决方案开发的问题暴露出来。首先，对正在应用的和仍在开发的标准和技术进行高水平的概括，将有助于列出互操作系统的需求以及标准开发的需要。标准开发机构和技术联盟的区别用于解释为什么虽然实现了标准化，却仍然不能实现互操作性。本文中将给出一个关于政策法规，司法权限和标准与技术开发者如何塑造现代电网解决方案的讨论。接下来，智能电网问题被分解为四个关键部分：发电系统，输电系统，配电系统及用户。本文将清晰地描述相关部分的作用区域，并指出其相互关系，暴露系统间的接缝，指出需要追
3、加投资来发展的标准以及需要投资来建设的与智能电网相关的项目。通信设施的横向分解对于如上所述的四个应用设施区域间元件的连接非常必要，这些分解包括宅域网，场局域网络，变电站域网络，广域网，公用事业局域网以及企业集成网。然后将给出与加州智能电网部署策略相关的关键领域中的一个详细清单，这个清单包括关于现有或发展中的详细标准，最佳做法，立法及管制。需要特别注意的是，根据加州智能电网发展蓝图，这些标准如何长期投入使用。最后，从什么标准和技术应该被推广，或者研究以满足实现现代电网的目标的角度，提出了解决措施来解决上面的四个问题。本文中一个非常重要的发现是，现今很多成熟的标准和做法都可以被应用以协助智能电网的
4、开展，智能电网的高层决策者缺乏对这些标准的认识，缺乏对这些做法和规程的应用指导方针，以及应用它们时的清晰的最佳实践以及管制的指导方针。关键建议包括：政策制定者应该采用美国国家能源部（DOE）“电网智能化结构互操作备忘录”来评估包含设备采购建议。应该制定法规以鼓励设备和产品生产商支持基于标准的技术而不是专有的解决方案。法规要避免制定可能的强制的特殊标准或技术，而这些标准的制定是为了得到某些特定的结果。需要开展研究来加速那些能够填补这些空白的标准的发展，这些空白包括安全方面，智能电网及设备管理，信息隐私管理，以及场局域网络和互用性。标准及技术介绍世界范围内的标准发展机构（SDOs）均在相同的法规下
5、实施职能。大体上，参与实际开发工作的委员会成员受到反信任条例或者法案的约束，被禁止参与反竞争行为，如市场划分，价格讨论等。而且，知识产权被视为标准语言的潜在资源，要求对所有人公开。投票时，对于候选投票者的平衡利益有严格的控制，从而实现公平公正。例如，美国国家标准协会（ANSI）有三个类别，生产者，使用者及大众，对于投票团体来说，没有一个类别能够超过合格投票者人数的40%。标准通常以实际的标准开始，即在足够的生产者中具有共性，才称产品/方法/协议为“标准”。除此之外，SDOs实际上制定法律上的标准，即将一些行为译成与法规相似的法典。鉴于对投票平衡性，公开条例，公开参与的谨慎关注，在特定的管辖区内
6、采用某些特定标准而不采用法律。在北美洲，公用事业有如下相关的SDOs：IEC：国际电工委员会()IEEE：电子电气工程师协会()ISO：国际标准化组织()ITU：国际电信联盟()上述例子之一的德国标准协会看来有些不合适，但是，在许多领域，诸如电力测量方面，DIN标准非常具有影响力。与SDOs不同的是所谓的“联盟”。他们是一些认可一项特殊技术价值的实体或个体，并且他们建立一个利益群体来促进这项技术的编撰设计及市场推广等。联盟和标准群体的差异在于二者的规程及工作成果。由于任何数目的利益群体都可以形成一个联盟，其运行规程非常宽泛。其中一个例子就是Zigbee联盟，它包括15个成员（“推广员”），由技
7、术厂商，参与者及采用者组成。Zigbee联盟的工作成效以“档案资料”或协定性能规范而闻名。由于联盟并未被要求必须有一个平衡的会员机制，或者从某种意义上必须遵从一定的反信任规程，他们的工作成果必须提交给一个SDO，目的是使其能够变成一个法律上的标准。下列为一些知名的宅域网市场的与公用事业相关的联盟：家庭电力线组网联盟()Z波联盟()Zigbee联盟()每个技术联盟都包含来自工业界的不同厂商来实现他们的既定目标。通常在某些规范写进SDOs成为标准之前，联盟以类似于推广标准的方式来推广这些规范。大多数联盟的目标也是实现互操作性，联盟通过一系列的认证程序来保证互操作性的实现。在2008年8月，Zigb
8、ee联盟和家庭电力线组网联盟共同宣布了一项标准的实施。该举措在计算工业界的例子包括Wi-Fi联盟和USB制定论坛。如何超越标准化制定标准是为了给出人们对某项技术的能够达成共识的基本理解。除非标准的界限包括互通性测试或指导方针，一项技术最好要遵从标准。与物理技术（型号）不同，在电力工业技术中，互通性至多是发展某标准的委员会的一个愿望。这就突出表明，对专门的用户组织，其主要任务就是发现互操作性的要求，并编制测试方案对产品是否符合互操作性进行测试，同时对结果进行认证。除了SDOs及联盟外，还有另一种重要的实体“用户团体”。用户团体，标准化组织及联盟之间的区别在于，相对于一些标准发展组织，用户团体允许
9、其成员对标准应用于技术规范进行自由的讨论。一个例子能够体现这种关系，即IEC61750标准发展委员会（技术委员会57，工作组10）和UCA国际用户团体（UCAlug）ICE61850委员会。IEC技术委员会由国内专家组成，被ICE任命。在产生IEC标准时，每个委员会均遵从一个规定的流程，如IEC61850的一套标准。这套标准的第10部分是互通性测试。UCAlug IEC61850委员会由一些专家组成，这些专家每半年就产品如何符合IEC61850标准这一问题进行一次讨论。产品测试在该委员会认可的一致、公开和公正的环境中进行，保证产品满足标准的要求。在UCA中还有如OpenHAN（HAN-宅域网）
10、及AMI-SEC（高级测量基础设施保障）这样的公布了系统需求规格的工作组。这些规范允许用户采用普通文档的方式进行交流，以理解满足最终商业目标的复杂性。规范也可以通过标准组织以法律标准的形式来撰写，以保证产品符合需求。并且以标准团体协助工作的形式撰写，来发展法律性的标准以生产出符合期望需求的产品。另一个为真正的互操作性奠定基础的工作组是GridWise Architecture(GWAC)。与NIST（国家标准技术协会）合作，GWAC赞助Grid-Interop会议，这个会议的目标是实现系统间的互操作、业务流程的互操作、建立可持续发展的电力系统、发展一体化智能电网政策以及全面审视发电和用电过程。
11、超越用户和厂商导向的标准和技术一个方法是利用政府机关的规章制度，最好的规章制度就是具有适当的奖励和惩罚措施，而没有太多硬性规定的准则和目标。另一业界的一个例子是美国法律中为汽车生产商制定的公司平均节约燃料标准（CAFE），作为行业的目标，并没有指定特别的模型。需要哪些交通工具，需要什么样的容量，允许制造厂家发展自己的技术（引擎，燃烧技术等）来满足政府标准。为了打破某一地区标准的限制，IEC和IEEE，ANSI和IEEE可以联合制定一些标准，并在更广范围内推广，这是真正互联互通的重要步骤。2. 方法论电力系统设施为了便于分析，电力系统被分为三个部分，按照惯例，沿着传统线路分别是发电系统，输电系统
12、及配电系统。所有不同的负荷类别，包括工业，商用及居民都被纳入“用户”范畴。发电系统为了便于讨论，发电系统指容量在250MVA以上的高容量中央发电机组，通过输电和配电网络与用户连接，这其中可能包括容量大于这一最小门限的风电场。为了便于分析，这些风电场将被视为一个简单的发电站。图1a：NERC互联系统 图1b：NERC区域输电系统输电系统与配电系统一起，有时被称为“大电网”。北美的电网分为四个互联的同步电网：魁北克互联系统，东部互联系统，西部互联系统（亦称西部电力系统，或WECC）以及德克萨斯互联系统电力可靠性协会（亦称ERCOT及德克萨斯区域实体，或TRE），如图1a所示。东部互联系统包括如下的
13、区域：佛罗里达可靠性协调委员会（FRCC），中西部可靠性组织（MRC），东北部电力协调协会（NPCC），可靠性第一公司（RFC），SERC可靠性公司（SERC），以及西南部联合电网（SPP）。这里所说的“互联同步”的定义为该区域的电力生产如何去满足负荷需求，并且定义了如大停电的灾难性问题边界。输电系统运行在最高的电压等级，一般为138-1000kV。配电系统配电系统是大电网中设备密度及维护需求最大的部分，配电系统并不是一个真正的“电网”，例如，对于一个负荷存在多条供电路径，而是每个负荷都能够清晰地与一个输电电源对应配对，尤其是变电站节点。有些工业用电企业有带有切换装置的多电源馈电系统来保证其具
14、有更高的可靠性。现在也可以在配电系统中接入发电机，这一技术被称为分布式发电或分布式电源。这一发电系统的容量在5到500MVA之间，包括风电机组，太阳能阵列，太阳能热电，小型水电机组，燃料电池以及涡轮机组等。在考虑分布式电源的定义时，电池能量存储技术超导磁能存储技术以及其他一些技术将会被划分到发电系统中。配电系统的操作与维护同系统中设备的数量有关。每： 250000个用户需要多达有60000个配电变压器，多达227条馈线以及45个变电站。在变电站，每条馈线可能还会有一个变压器，将输电网或输电子网的电压级别转换为配电网电压级别。配电网通常运行在13.8-138kV，尽管有些系统运行者认为34.5-
15、138kV应被成为输电子网，并且配电系统应该包括240V-34.5kV。用户过去，用户仅仅被视作一个收入来源，但在不久的将来（甚至在现在的某些情况下），用户会被视作一个“合伙人”。一旦一个能够将所有用户及公用设备进行适当连接并且能够实现其之间交流的通信系统成为可能，管理和控制每个负荷将会变得非常简单。通过费率政策和奖励，用户将会被鼓励以调整他们对于能源的消费（及需求），从而避免在尖峰时段购买电能。这些所谓的“需求响应”程序能够使电力公司延长其对于基础设施的投资，相反将这些钱投入改善长期经营的工作中。需求响应的一个方案确实包括一些对于基础设施的投资，但是，这些投资将用于通信设施方面，以使得架设输
16、电线路更加容易一些。更加先进的设备如带双向通信功能的表计，带双向通信功能的表计，以及家用自动化设备如可编程通信出口控制器将帮助用户管理其能源需求。对于商业及工业用户来说，一种可能是安装链接在内部传感器和控制器系统上的能量管理系统，它能够起到杠杆作用平衡持续负荷和税率结构，允许需求响应操作和需求竞价操作。3. 通信设备智能电网是通过在电力系统基础设施中覆盖通信设备来实现的，智能电网对通信设备的划分是按照其所实现的功能来进行的，与电力系统的设备并不具有一一对应的关系。宅域网（HAN）有时也被称为房域网（PAN）或楼域网（BAN），该网络是一个单独房间中的网络，例如工业厂房、商业大楼或者家庭，其与一
17、个或者多个网络进行通信。电力公司希望利用这些网络，通过家庭网络或者不同类型的网桥，减轻高负荷时段由于诸如需求相应等因素带来的网络压力。场域网（FAN）该网络主要用于一个或者多个网络中的设备通信，通信主要在用户服务接入点与公共服务网络回程点之间进行。由于其是电力公司所能组建的覆盖最广的通信网，其主要用于高级量测体系。配电自动化和控制设备（DAC）也包括在FAN内。变电站域网（SAN）该网络主要用于同一个变电站内单个或者多个网络间设备的通信，通常是电容器组，继电器以及其他的变电站自动化设备，该网络通常作为SCADA网络的基础网络。一个工作组正在对如何扩展SAN标准（IEC 61850）从而实现变电
18、站间的通信。广域网（WAN）本区域是连接FAN，SAN，公用设施LAN以及后勤办公室间的桥梁，包括从控制中心到变电站间的通信，通常被称为“回程”通信。局域网（LAN）该网络定义了通信设备之间“邻近”的关系。顾名思义，一个楼层，一栋楼或者一个服务器机房往往是一个LAN。HAN，FAN以及SAN均为不同类型的LAN。图2给出了一个智能电网的示意图。理想的情况是，每个域中，为实现商业的、技术的、社会的最终目标，通过鼓励所有成员（公司、用户等）广泛参与的形式，来实现成员间和技术间的相互沟通和影响。从HAN中，消费者能够购买和安装监测和控制设备，利用包括通信和电力系统设备的通信网，数据将在任何需要的时间
19、和地点被转化为有用的信息。在现实生活中，每个区域的水平部分代表互操作区，可能存在着相互竞争和互补的技术与标准，并且在不考虑其他域需求的情况下发展。图2：智能电网高级概观4. 企业整合企业整合确定了不同应用间的连接，这些应用需要被用来驱动公用商业需求。这通常包括具有“系统”在名字中的应用，如停电管理系统（OMS），地理信息系统（GIS），配电管理系统（DMS），能源管理系统（EMS），客户信息系统（CIS），测量数据管理系统（MDMS），甚至是企业资源规划系统（ERP）。通常情况下每一个应用系统均由不同的厂商提供，这就造成了在用于公用业务时数据管理方面的困难。目前，工业界正向通用信息模型这一目标
20、发展，逐步摒弃专用系统的发展。图3所示为上述网络，图中包括部分设备、系统和参与者。人们很容易从HAN，经过LAN和WAN，回溯到公用事业企业。除了这方面，OSI（开放系统互连）有七个层：应用层，表示层，会话层，传输层，网络层，数据链路层和物理层。这是设备和系统间这是对系统和设备间互操作性障碍的一个更全面的描述。要想实现互联互通，两个设备和系统之间必须在上述七层中的每一层都能实现互操作。物理层以“数据位”作为媒介交换信息，数据链路层（媒体访问控制或MAC）是帧（多比特）交换的媒介，网络层为数据包（多帧）决定路径和应用逻辑地址，端到端连接和数据段（多数据包）交换在传输层中实现，会话层处理数据表达和
21、加密，最终，在应用层中实现与用户之间的交互。有时，某些技术使用OSI协议中的不同模型。虽然这些模型可能只用到七层模型中的三层或者四层，但是这些模型通常都具有所有的七层模型的功能。图3：企业系统，通信和层5. 智能电网需求与现行标准的差异及分析在企业中各个不同网络中都存在着大量的可用标准，将这些标准域实际的需求列出通常是有益的，这就是所谓的“差异”分析。明确需求（不符合该需求的技术将被审核）有益于进行差异分析。从实例提取需求的方法是编制需求列表的最好方法。发电系统电力设备本身具有明确的定义，以及非常成熟的标准和规章制度。对于公司运营系统和设备的通信，也同样具有这些标准和制度。但即便如此，技术是不
22、断进步的，随之也会出现新的标准。输电系统电力设备本身具有明确的定义，以及非常成熟的标准和规章制度。对于公司运营系统和设备的通信，也同样具有这些标准和制度。但即便如此，技术是不断进步的，随之也会出现新的标准。根据其应用领域，将具有代表性的标准，规范和技术进行分类，具体如表1所示：表1：输电系统标准和技术领域标准/规格/技术控制中心IEC 61970 公用信息模型 (CIM)IEC 60870-6交互控制中心协议 (ICCP)NRECA 多对话变电站IEEE C37.1 SCADA 和自动化系统IEEE C37.2 设备功能数目IEC 61850 协议, 配置和信息模型IEEE 1646 通信性能
23、分布式网络协议 (DNP3)变频器IEEE C37.111-1999 故障录波数据格式COMTRADEIEEE 1159.3 电力通信协议PQDIF变电站外IEEE C37.118相量测量IEC 61850-90 (开发中)IEEE 1588 精确定时协议网络定时协议安全性IEEE 1686 IED 安全性IEC 62351 公用设施通信安全性NERC 关键性基础设施保护(CIP)标准 硬化 / 码IEEE 1613 变电站传送门硬化IEC 61000-4 电磁兼容性IEC 60870-2 远程控制运行条件IEC 61850-3 常规要求配电系统集中供电和典型的变电站设计具有明确的定义，以及非
24、常成熟的标准和规章制度。对传统设备间的通信亦如此；配电系统具有很大创新空间。非中央供电模式，是将分布式电源通过配电网接入电力系统。目前，有两个标准组织，IEEE SCC21（标准协调委员会）和IEC TC8（技术委员会），都设立了工作组重点研究将电能的生产和存储在一次侧（高压侧，34.5kV）和二次侧（低压侧，240V）都与配电系统相连接的技术标准。这些标准的例子有IEEE 1547，针对风电机组的IEC61400系列，针对建立太阳能发电站的IEC 60364-7-712以及针对农村小型可再生能源和混合发电系统的IEC 62257。对于如何实现这些技术，在定义信息交换标准上面已经开展了大量的工
25、作，其目的在于允许模型交换、负荷潮流计算结果交换、运行数据交换以及控制数据交换。总的来说，该项工作被称为公用信息模型（CIM）标准。在标准方面，IEC在61970，61968和61850系列有许多相关标准。第一个被称为通用接口定义（GID）和CIM，第二个包含了针对业务间信息交换的CIM，第三个则针对变电站设备监控，操作和控制。该领域中的其他协议包括分布式网络协议（DNP3）和针对所谓配电自动化产品的变频器（Modbus），以及针对电力计量产品的ANSI C12.19（基于平台的数据模型）和ANSI C12.22（网络通信）。IEC制定的62056系列中的一系列标准提供了一套有竞争力的计量协议
26、。用户对用户来说，设备标准通常是由产品（尤其是电力消费产品）安全法规来驱动。保险商实验室（UL），加拿大标准协会（CSA）以及负责国家电力法（NFPA 70）的国家消防协会（NFPA）是主要的开发安全标准的机构，其中的版本之一用于判断设施的安全性。另一个安全导向的标准是IEEE C2，称为国家电气安全码（NESC）。针对通信信号和干扰，美国联邦通讯委员会（FCC）根据联邦法规协会（CFR）中第47章第15部分来管理产品。大多数的设备都需要经过检测和认证，以保证其在存在干扰信号的条件下能正常工作，且不会在某一频段内产生干扰信号。由于在通信市场中存在着许多不同类型的产品，通信标准和规范历来都未能获
27、得广泛的应用。以下这些面向工业界的标准正试图改变这一状况，这些表中包括由Zigbee和Homeplug联盟所开发的相应规范，以及如BACnet（楼宇自动化和控制网络通信协议），LONWorks，和X-10等的标准。在某些情况下，技术联盟会围绕一个标准来对符合标准的产品进行认证并处理与市场相关的问题。这方面的一个例子是Wi-Fi（无限高保真技术的缩写）联盟，它的形成是为了解决符合IEEE 802.11系列标准的产品的市场需求。对高耗能产品，EnergyStar是一项由美国政府支持的计划，它量化了这些产品的效率，使消费者能够根据使用效率来选择和购买该产品。该项计划同样也适用于整个家庭以及房屋改建及
28、商业和工业楼宇。领导能源与环境设计（LEED）是一个由美国绿色建筑委员会制定的计划，侧重于评价和认证高性能绿色建筑。工业和政府团体的例子是OpenHAN（宅域网）工作组，他是UCAIug的开放智能电网小组委员会的一部分。这个由电力公司，供应商和第三方代表组成的跨行业团体建立了一个OpenHAN系统需求规格，旨在促进一个可行的，强有力的且有竞争力的宅域网市场。正如其名称所示，其规格包含了最低系统需求，这些要求被认为是是网络中的电力公司和用户所要求必须开发的功能。在商业应用方面，由劳伦斯伯克利国家实验室所做的关于“关于开发一个低成本通信基础设备以改善商业楼宇中的需求响应的可靠性，可重复性，稳定性及
29、成本效益的可行性”研究结果已经公布，它被称为开放自动化需求响应通信标准（OpenADR或Open Auto-DR）。这些标准描述了应用页面服务来发送需求响应信号给最终用户。图4：域的分解6. 交叉分解如图4所示，网络被分解为离散域，每一个离散域并非包含一切功能。这些域包括：企业（整合），控制中心（局域网），广域网，变电站（域网），场局域网，用户（宅域网）和分布式能源。电力公司运营中所需要的大多数系统都已经完成设计、招标和建设，并已开始独立运行。常见的同时存在于在运行和通信领域的应用系统是SCADA系统，控制中心借助广域网利用SCADA系统对变电站内的设备进行操作。尽管存在内部分层，研究者一直在
30、假定存在高速通信网的前提下致力于高级应用的研发，例如大规模部署的电能指令监控系统和相量测量监视系统。前者往往需要功能丰富的监控设备（大量数据，到示波级）和超高速通信以在电力系统运行中能够正常工作。后者数据量少，但仍需高速通信（少延迟）来保证从系统保护到系统状态计算都能有效应用该系统。正如公司业务仍然有内部仓储操作组成一样，产品域具有相同的特点。一个公司能够同时在两个领域同时提供全面解决方案是十分罕见的。进一步研究这个问题，也会发现那些标准和用户委员会也往往把精力放在一个域，一个集成的解决方案，或者某一（系列）产品。AMI通信技术目前，厂商正在围绕着五个技术建设 “最后一英里”AMI通信解决方案
31、：无线星空，无线网状网，电力线载波（PLC），宽带电力线（BPL）以及光纤。无线星空技术在授权（200MHz，900MHz）和未授权（900MHz，2.4GHz）的频带内均可使用。授权技术的优势包括更大的传输功率（2W vs. 1W）和对干扰源的抵抗。主要缺点是它需要获得经营许可证才能运行。理想的频率也可能已经分配。未授权技术的优势在于其利用“自由”频率从而不存在需要经营许可证的问题，并且其可以使用的频率资源更为丰富。这两个方面通常能够降低干扰，但是传输功率会降低。对有线技术而言，其主要障碍是信号在诸如变压器等的电力系统设备中的传播，由于变压器是天然的无线电频率信号滤波器。另一个困难是将双向通
32、信速率最大化。对电力线宽带技术BPL而言，通过选择频带来解决通信速度的问题，同时，电力线通信往往对其他无线电技术产生干扰。应用光纤技术不存在上述问题。但是，电力公司很难仅仅为了实现单一用途而投资建设“光纤入户”工程。小型电力公司有事会投资建设“光纤入户”工程，以此来为用户优先提供有线电视、电话服务以及互联网服务，之后其仍有足够的带宽来实现其电力业务运营。有线技术的主要缺点是由于他们使用配电线作为传输媒介，往往与水表与煤气表不兼容。这时就产生了对无线技术的需求，因为他们不需要通过电力服务就能够到达所需的设备。有时，电力公司将采取一种混合的方法，利用不同的技术来完成不同功能的目标。NERC CIP
33、标准2008年，北美电力可靠性机构（NERC）重要基础设施保护（CIP）标准通过了美国联邦能源管理委员会（FERC）的批准而获得了法律效力。这些标准规定电力公司必须采取措施明确并且保护重要的网络资产。然而，诸多司法问题却加大了智能配电网（如AMI）的难度。对于争议的焦点问题，即在于AMI是否适用于CIP标准，不得不通过一个标准来明确规定需要审定的重要资产。CIP002中要求电力公司考虑“具备切负荷300MW以上能力的系统中，普通控制系统中与自动切负荷相关的设备和系统”。如果AMI系统在表计中配备集成开断端口，一个含100000家庭的配电网就可以达到上述标准。如果考虑含有大量需求响应程序的更大规
34、模的AMI配置，甚至不需要考虑集成开断端口就可以很容易超过这一要求。另一点是，重要的智能电网设施，如配电自动化或高级表计，如果被损害或者使用不当或者被恶意破坏的情况下，对负荷的影响非常大。此外，这些系统的自动化能力可能会引起突然或者快速切负荷，从而影响系统的稳定，包括造成输配电系统的问题，甚至引发连锁停电事故。这是技术的发展超出了规范架构的考虑的一种结果。根据法律规定，NERC拥有对发电和输电系统的管辖权，因为他们经常涉及到州际贸易。另一方面，大多数的分布式技术，包括AMI而不包括州际贸易，因此落入州公用事业委员会的管辖范畴。截至撰写本报告时，NERC CIP标准并不适用于AMI或者其他智能配
35、电网技术。7. 技术列举下面是跨越确定解耦的技术的非详尽列举清单：标准企业局域网广域网变电站域网场域网宅域网Internet协议版本4（IPv4）Internet协议版本6（IPv6）多重标签交换技术（MPLS）X.509关键公用基础设施（MPLS）联邦信息处理标准（FIPS）加密联邦信息处理标准（FIPS）认证Internet协议安全（IPSec）运输层安全（TLS）公共管理信息协议开放式系统互连管理IEC623351安全简单网络管理协议（SNMP）远程网络管理（RMON）IEEE 1588 实时协议（PTP）IEC 61334-4-41DLMS（设备语言信息规范）IEC 62056 COS
36、EM（能量计量对比规范）ANSI C12.18 电力计量光学端口规范ANSI C12.19 公用事业工业数据表ANSI C12.21 电话ANSI C12.22 网络ANSI C12.23 测试楼宇自动化及控制网络（BACNet）HomePlugIEEE 802.15.4含有ZigBeeIEEE 802.11b/g Wi-FiIEEE 802.15.1蓝牙无线射频辨识系统（RFID）IEEE 802.11iWi-Fi保护访问（WPA2）IEEE 802.3以太网LonWoksX106LowPAN（用于低功率无线专用局域网的IPv6）Z-WaveInsteon无线HART（可导址远程传感器数据公
37、路协议）开放服务网关协议（OSGi）IEEE 802.1Q虚拟局域网（VLANs）现场总经现场总线IEEE 1390电话计量阅读蜂窝数字分组数据IEEE 802.16WiMAX多址系统（MAS）/集群调度IEC 60870-5-101/104遥控总线DNP3IEC 61850变电站2G无线（1xRTT，GPRS）HomePlug 读取BPL（电力线路宽带）X-系列网络帧中继同步光纤网（SONET）同步数据链控制（SDH）异步传输模式（ATM）波分复用（WDM）虚拟专用网（VPNs）IEC 60870-6联合控制中心IEC 61970 公用信息模型IEC 61698 分发接口OpenGIS（公开
38、地理信息系统）多对话HTTP/HTML公共对象请求代理结构（CORBA）网络服务结构化查询语言（SQL）进程控制中的对象链接和嵌入网络服务安全HTTPS（超文本传送协议服务器）IEC 62325能量市场ebXML（应用可扩充标示语言的电子商务）点对点微波经授权的单点对多点辐射未授权的单点对多点辐射经授权的辐射网问题：电力工业必须克服以下的挑战来实现智能电网：l 技术的部署仍处于开发阶段。虽然大部分的建设智能电网的必要技术已经存在，它们中的大多数还未被应用到电力领域。电力系统中应用这些技术的高效益产品在过去几年才成为可能。由于产品供应正处于初级阶段，并且部署智能电网有一定压力，电力公司常需要与供
39、应商建立伙伴关系来定义需求，进行设计反馈并评价样机。经过缩编和放宽管制后，许多电力公司已无力进行技术研发工作。迅速发展的智能电网技术以及率先上市的压力，无论是在短期还是在长期，都使得安全性受到特别的关注。如何开发嵌入安全性技术方面的知识是非常稀缺的，而且安全性技术的研发不存在上市压力，不可能很快地取得成果。因此，人们正在开发的许多技术都有诸多漏洞，这些漏洞源于过于仓促以及不成熟的进程。为产品生产过程的安全性建立必要的控制策略对厂商来说需要时间，对电力来说具有压力。AMI-SEC工作小组近期刚完成了AMI系统安全需求文件的第一版。即使厂商开始按照这一导则进行生产，仍需数月才能根据该导则的注释解决
40、所有的问题。在此期间，厂商仍生产产品并且将他们投放入市场，这就建立了一个潜在的需求，即在将来需要替换掉那些具有安全隐患的漏洞。l 小型电力公司缺乏市场力。大型电力公司更容易采用先进的技术主要有两个原因：第一，他们拥有足够的内部资源来应用这一工程；第二，他们必须在更多的地方采用先进技术，才能够提供更强有力的鼓励措施来刺激厂商开发出他们所需要的产品。而小型电力公司没有一定规模的经济水平，不能提供鼓励措施来刺激厂商，因此只能采用现成的技术。这就意味着他们的智能电网工程并不智能，或者将会被延迟，因为他们目前为止并不经济。l 互操作性的弱点。几个关键的智能电网通信标准，特别是ANSI C12，IEC 6
41、1850以及IEC 61698/61970具有类似的形式： 委员会经过了很长时间来开发这些标准，大概十年或者更多，因此这些标准是多个厂商妥协的结果。 标准开发过程中面临对技术的选择，这些技术已被许多厂商应用了很多年。 这些标准中可能含有许多无强制性的执行选项，如果没有非常专业的知识，电力公司很难明确辨别。 电力公司在某一领域的设备往往由一个厂商提供，由于经济方面的原因，即使采用了这些标准，其支配地位并未改变。因此，实际中多厂商互操作性操作性测试往往很难实现。 在某些情况下，如ANSI C12，甚至没有能够提供认证测试的机构。虽然他不如真正的用户互操作性测试高效，它至少代表我们向着互操作性迈出了
42、一大步。 采用这些标准的设备通常能够建立起基本的通信，交换简单信息变得非常容易。然而，当试图采用更先进的功能时，电力公司发现厂商遵循不同的理念而使得而很难实现互操作。电网智能化互通性框架参考认为这些分歧是由于语意理解，业务环境和业务流程方面缺乏互通性所造成。传统的解决方案是等待这些标准变得更成熟。电网建设者发现标准和电力公司的弱点最终引出对更多的强制性条例的需求。业界最终开发出了一些导则，限制了厂商实施这些标准的方法。例如IEC 61850，即将在发布第一个版本的三年后发布第二个版本，它克服了第一版中的许多漏洞。然而，某些电力公司并没有时间来等待这些标准变得成熟。对某些电力公司来说，采用强制互
43、操作性准则是必须的，即使我们还不知道最好的准则是什么。然而，这么做的假定条件是某些人知道什么是最好的导则。l 企业应用集成。这方面代表了一个特殊的互操作性弱点，因为目前的技术发展水平是一个依赖手工操作的手工的劳动密集型的过程，它非常依赖于电力公司现有的信息基础设施以及公用事业的商业惯例。本部分的两大主要标准，IEC 61968/61970 CIM标准和多对话（MultiSpeak），从不同的角度处理这些问题。CIM标准并未试图去提供一个即插即用的互操作性，而是确定一个“工具箱”，它能够被用于开发一套新的协议。这一过程就好比CIM定义了一套通用的词语，电力公司必须建立自己的规则来根据这些词语组成句子。如果两个电力公司之间没有从一开始就进行合作，没有确定相同的规则，两个电力公司的设备就无法进行对话。多对话（MultiSpeak），由没有能力独立开发的小型电力公司合作开发，则采用了相反的做法。它严格界定了一个界面，但是这个界面无法考虑到电力公司信息基础设施的差异性。因此尽管它能够非常迅速的提供供应商之间的互通，其功能有限且不易推广。解决这个问
