數字電網標準國際化戰略分析

南方電網數字電網集團有限公司 馬赟 陳浩敏

數字電網標準國際化背景及國內外現狀簡要分析。由于數字電網技術發展不均衡以及數字電網標準體系不完善，促使電網標準國際化面臨巨大的挑戰。最終通過加強數字電網標準修訂及管理的方式打下基礎，同時，建設數字電網標準國際化技術組織，設定數字電網標準統一平臺，并逐步實現國際化標準全覆蓋，完成數字電網標準國際化戰略的制定與執行，進一步推動我國電力標準國際化的進程。

最近幾年，在我國信息技術與實體經濟的深度融合背景之下，部分領域行業均得到了充分的發展與升級，為我國市場的轉型以及內部結構的完善奠定了更為堅實的基礎條件[1]。電網數字化、智能化便是一個典型。我國傳統的電力系統，一般是以單執行結構為主要的目標型供電程序，人工輔助，逐步形成穩定的運行環節。這種方式雖然可以完成預期地供電、調度任務，但是在實際應用的過程中，耗時耗力，日常的電力成本也極難控制，加大內部結構消耗的同時，也形成了阻礙因素[2]。

不僅如此，傳統的電力體系在特殊的控電區域中穩定性相對較弱，再加上外部因素的影響，常常會出現電力事故或者設備故障等問題，嚴重的甚至會產生關聯性的損壞，造成大面積的經濟損失，因此，對數字電網標準國際化戰略進行研究與分析。考慮到分析結果的真實性和可靠性，本文會以較為真實的電力調控系統為主要的研究目標，遵循國際化的電網標準，結合數字化、智能化以及互聯網技術，提取數字電網標準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，營造更加穩定、安全的數字化電網處理架構，為后續的電網建設以及維護施工提供科學的理論依據。

1 數字電網標準國際化背景及國內外戰略現狀分析

1.1 數字電網標準國際化背景

新基建背景下，電網企業要不斷地適應政策，加大新技術的運用，提升企業的發展質量。特高壓和數字化都是新基建的基礎，所以，在電網基礎建設中，電網信息化和特高壓是兩條主要發展線，其中，電網信息化已成為電網長遠發展方向。電網信息化建設與國家提出的“數字基礎設施”理念高度契合。同時，這也是電力改革壓力下電網在傳統盈利模式壓力下的一次新的嘗試和探索，它代表了電網的長遠發展方向。其核心是當前電網的信息化建設，包括信息感知、信息傳輸、信息處理等信息設備的開發和建設。

1.2 數字電網體系結構技術

數字化電網技術的整體框架如圖1所示。

圖1 數字化電網的整體框架Fig.1 The overall framework of the digital power grid

（1）設備層：先進電力設備和新型智能裝置。數字化電網物理設備都在設備層。主要包括：一次設備（比如：架空線路、變壓器、斷路器、母線等）；二次設備（比如：繼電保護裝置、智能儀器、安全穩定裝置、數據采集監測裝置、統稱為智能電子設備IED 等）；網絡通信設備（如SDH 光收發器、IP 路由器、以太網交換機等）；以綜合體形式存在的配電所。設備層中，利用數字傳感器、多動能數據采集終端、功角測量裝置、在線狀態監測、數字抄表裝置等各種IED 裝置，完成電網多種信息的采集，以及控制信號的分析與執行。它從設備層面采集電網運行、設備狀態、用戶測量、地理氣象等方面的實時數據，擴大了當前電網SCADA 系統的數據采集范圍和數量，為設備管理、電網運行、經濟調度和優質服務提供了更加豐富的信息支持，提高了設備、電網和用戶的監測程度和服務能力。

（2）傳輸層：集成寬帶數據通信系統。數字電網的功能要求信息傳輸快速準確。電網和設備數據采集控制室通過傳輸層完成。在傳輸層，數字化電網的數據傳輸主要包括三個方面，分別為：數字化變電站內部通信、IED 設備間通信、調度中心與數字變電站間的通信。其中，發生在變電站的通信，可以按照IEC61850 標準中定義的框架進行分析和設計。

（3）數據層：統一數據建模。數字電網的數據層對應于圖1中的信息集成平臺（數據中心），主要實現數字電網海量數據的匯聚、存儲和共享。電網數據中心的數據源可以是各個數字化變配站和用戶側智能系統在線采集的信息，也可以是各個后臺應用系統生成的信息（如用戶信息、拓撲信息等）。因此，從對象的角度看，電網數據中心主要包括：圖形信息、設備信息、拓撲信息、電網信息、用戶信息等；從時間維度包括：實時數據、準實時數據、歷史數據等角度；從應用的角度包括：營銷管理信息、調度運行信息、電網規劃信息、資產管理信息等。在數據層擁有全電網的模型中心是跨系統數據中心建設數字電網實現信息高度共享的關鍵。

（4）應用層：信息集成和應用集成。應用層的基礎是建立一個應用集成平臺，在應用集成平臺中，對數據層中的信息實現整合和使用，比如：抽取信息、集成信息。在應用層中，對應用模塊使用數據進行抽取和集成，還可以對應用層中的模塊進行功能協調和結果的顯示。對不同層次的電網實時數據和歷史數據進行分析和優化是數字電網提高系統安全性、經濟性和穩定性的關鍵。

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

1.3 數字電網標準國內外戰略現狀分析

國內現如今，專注于基礎設施的建設，對于各個區域的電力系統也實行了重大戰略部署[3]。在構建中，融入最新的智能技術，并著重加強對基礎數字電網構建與關聯。在上述政策的推動之下，前期取得了較好的改革效果，但是中后期的發展現狀卻并不樂觀。我國的數字電網供電、調度的結構較為特殊，是區域模塊式的方式。每一個區域的電力調配標準也均是不同的，存在一定的差異，而要想做到數字電網標準國際化、統一化的難度也是較大的。

國外的數字電網標準易于統一是因為內部的架構和程序本身便是相似的，不需要做出大面積的修改，關聯性、區域性的電力結構連接問題也較少。而國內這一問題便十分嚴重，我國的人口基數較大，電力區域性的問題較為嚴重，所以，電網標準國際化的難度也會更大一些，改革現狀較為糟糕。

2 面臨的挑戰

2.1 數字電網技術發展不均衡

我國的數字電網規模是十分龐大的，日常覆蓋面積也較為廣泛，這也就導致部分地區數字基礎建設以及處理技術相對滯后，長時間延伸，出現數字電網標準不一致以及技術發展不均衡現象。首先是地域發展的影響。我國東西部在經濟、文化、科技等方面的發展一直處于不平衡的狀態，而位于沿海地區的東南區域，由于接觸面較為廣泛，數字電網的基礎性建設標準相對一致，發展的方向也是正確的，國際化效果更佳。其次是專業發展不平衡。新時代背景之下，人們的需求和標準也在不斷變化創新，對于傳統數字電網的標準和應用模式并不滿足。而不同地區標準的設定以及調整存在差距，致使兩方的合作不充分，產生發展矛盾。

2.2 數字電網標準體系不完善

部分區域由于經濟發展欠缺導致科技落后，在這樣的背景之下，急需對數字電網運行程序以及執行標準做出轉型與升級。但是在這個過程中卻發生了阻礙。主要是因為數字電網標準體系的不完善導致的。部分偏遠區域，對于這一環節工作并不重視，僅僅專注于日常的供電調配。健全的數字電網標準體系不僅可以提升工作的效率和質量，同時，還可以進一步優化原本的內部結構，將標準升級為國際化。而目前結構更加重視日常工作完成，對于電網維護、定期核查等選擇忽略，逐漸形成不可控的發展狀態。

3 數字電網標準國際化戰略

3.1 加強數字電網標準修訂及管理

國家數字電網標準的修訂是一項漫長且嚴謹的工作，在實施的過程中，會涉及不關聯領域的調整和更改。其實，國際化的電網標準，一定程度上可以幫助我國數字電網內部結構的進一步延伸和優化，對于細節性的電力問題，也可以更好地做出解決，形成更加穩定、安全的發展環境。可以在合理的范圍之內，結合國家化的執行標準，貼合實際，設定具體的電網執行動態目標。

3.2 數字電網標準國際化技術組織建設

與其他行業不同的是，電網建設以及標準調整的專業性質相對較高，所以在執行的過程中，需要專業人士以及組織的指導。標準國際化建設是一個漫長的過程，需要制定、訓練、試驗、執行等各個環節，每一個程序必須由專業組織人員把控監管，并賦予專業的檢測設備，與國際化的程序相接軌。但是需要注意的是，技術組織建設還應該配備監督小組作為平衡，內部形成完整的評估檢測體系，對于技術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量，為后續的數字電網標準國際化建設奠定更為堅實的基礎條件。

3.3 設定數字電網標準統一平臺

電子平臺是目前最為便捷、可靠的一種關聯工具，可以在合理的環境之下，更好、更快地將人們的生活關聯在一起，同時還能夠加強數據信息的傳播，是現代化發展的優秀產物。在數字電網標準國際化建設的工作之中，可以先實現標準的統一。我國由于地廣人密，所以，不同區域的電力調配供應標準均存在較大的差異，而國家化的基礎便是需要標準統一。可以利用電網平臺，發布統一化的標準，各個區域需要劃定統一的周期，對于周期內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，提升國際化的執行效果。

3.4 實現國際化標準全覆蓋

所謂國際化標準全覆蓋，主要指的是在相同的電網建設環境之下，依據國家化的發展執行標準來替代原本的執行標準，實現全網覆蓋的建設模式。這部分的執行一般是需要具備上述基礎的，在完成日常、基礎的電力結構、標準的改革與升級之后，具備特定的覆蓋條件。通過執行平臺，將我國數字電網的執行指標參數修改為統一的標準，設定核驗周期，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，而國家電網會根據得到的數據信息，以及區域性的特征，經過專業組織的研討，做出合理統一調整。依據上述方式，逐步完善、優化我國數字電網的執行標準，促使其逐步趨于國際化，推動電網建設邁入新的層級。

4 結語

綜上所述，便是對數字電網標準國際化戰略制定的研究與分析。在傳統的電網系統背景環境之下，現代化的電力調度需求已經無法滿足，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生活。而數字化電網標準國際化可以幫助我國電力結構進一步完善，優化整體的供電調配效果，自成一套完整、系統的標準體系，這也促使我國的電力標準不斷升級、完善，為日常的工作提供更大的便利條件，實現電力標準科學化、國際化，推動我國電力行業逐步邁入新的發展臺階。