数字电网标准国际化战略分析

南方电网数字电网集团有限公司 马赟 陈浩敏

数字电网标准国际化背景及国内外现状简要分析。由于数字电网技术发展不均衡以及数字电网标准体系不完善，促使电网标准国际化面临巨大的挑战。最终通过加强数字电网标准修订及管理的方式打下基础，同时，建设数字电网标准国际化技术组织，设定数字电网标准统一平台，并逐步实现国际化标准全覆盖，完成数字电网标准国际化战略的制定与执行，进一步推动我国电力标准国际化的进程。

最近几年，在我国信息技术与实体经济的深度融合背景之下，部分领域行业均得到了充分的发展与升级，为我国市场的转型以及内部结构的完善奠定了更为坚实的基础条件[1]。电网数字化、智能化便是一个典型。我国传统的电力系统，一般是以单执行结构为主要的目标型供电程序，人工辅助，逐步形成稳定的运行环节。这种方式虽然可以完成预期地供电、调度任务，但是在实际应用的过程中，耗时耗力，日常的电力成本也极难控制，加大内部结构消耗的同时，也形成了阻碍因素[2]。

不仅如此，传统的电力体系在特殊的控电区域中稳定性相对较弱，再加上外部因素的影响，常常会出现电力事故或者设备故障等问题，严重的甚至会产生关联性的损坏，造成大面积的经济损失，因此，对数字电网标准国际化战略进行研究与分析。考虑到分析结果的真实性和可靠性，本文会以较为真实的电力调控系统为主要的研究目标，遵循国际化的电网标准，结合数字化、智能化以及互联网技术，提取数字电网标准国际化过程中存在的问题，同时，制定具有针对性的实施方案，营造更加稳定、安全的数字化电网处理架构，为后续的电网建设以及维护施工提供科学的理论依据。

1 数字电网标准国际化背景及国内外战略现状分析

1.1 数字电网标准国际化背景

新基建背景下，电网企业要不断地适应政策，加大新技术的运用，提升企业的发展质量。特高压和数字化都是新基建的基础，所以，在电网基础建设中，电网信息化和特高压是两条主要发展线，其中，电网信息化已成为电网长远发展方向。电网信息化建设与国家提出的“数字基础设施”理念高度契合。同时，这也是电力改革压力下电网在传统盈利模式压力下的一次新的尝试和探索，它代表了电网的长远发展方向。其核心是当前电网的信息化建设，包括信息感知、信息传输、信息处理等信息设备的开发和建设。

1.2 数字电网体系结构技术

数字化电网技术的整体框架如图1所示。

图1 数字化电网的整体框架Fig.1 The overall framework of the digital power grid

（1）设备层：先进电力设备和新型智能装置。数字化电网物理设备都在设备层。主要包括：一次设备（比如：架空线路、变压器、断路器、母线等）；二次设备（比如：继电保护装置、智能仪器、安全稳定装置、数据采集监测装置、统称为智能电子设备IED 等）；网络通信设备（如SDH 光收发器、IP 路由器、以太网交换机等）；以综合体形式存在的配电所。设备层中，利用数字传感器、多动能数据采集终端、功角测量装置、在线状态监测、数字抄表装置等各种IED 装置，完成电网多种信息的采集，以及控制信号的分析与执行。它从设备层面采集电网运行、设备状态、用户测量、地理气象等方面的实时数据，扩大了当前电网SCADA 系统的数据采集范围和数量，为设备管理、电网运行、经济调度和优质服务提供了更加丰富的信息支持，提高了设备、电网和用户的监测程度和服务能力。

（2）传输层：集成宽带数据通信系统。数字电网的功能要求信息传输快速准确。电网和设备数据采集控制室通过传输层完成。在传输层，数字化电网的数据传输主要包括三个方面，分别为：数字化变电站内部通信、IED 设备间通信、调度中心与数字变电站间的通信。其中，发生在变电站的通信，可以按照IEC61850 标准中定义的框架进行分析和设计。

（3）数据层：统一数据建模。数字电网的数据层对应于图1中的信息集成平台（数据中心），主要实现数字电网海量数据的汇聚、存储和共享。电网数据中心的数据源可以是各个数字化变配站和用户侧智能系统在线采集的信息，也可以是各个后台应用系统生成的信息（如用户信息、拓扑信息等）。因此，从对象的角度看，电网数据中心主要包括：图形信息、设备信息、拓扑信息、电网信息、用户信息等；从时间维度包括：实时数据、准实时数据、历史数据等角度；从应用的角度包括：营销管理信息、调度运行信息、电网规划信息、资产管理信息等。在数据层拥有全电网的模型中心是跨系统数据中心建设数字电网实现信息高度共享的关键。

（4）应用层：信息集成和应用集成。应用层的基础是建立一个应用集成平台，在应用集成平台中，对数据层中的信息实现整合和使用，比如：抽取信息、集成信息。在应用层中，对应用模块使用数据进行抽取和集成，还可以对应用层中的模块进行功能协调和结果的显示。对不同层次的电网实时数据和历史数据进行分析和优化是数字电网提高系统安全性、经济性和稳定性的关键。

（5）展现层：可视化和决策支持。展现层就是利用可视化技术，实现与使用者之间的交互。使用者可以通过展现层中的交互界面，实时地进行操作和监控，比如：仿真培训、电网运行状态查看、电网的规划等。利用数字化对电力系统信息进行全面的分析与处理，基于二维和3D 的展现形式，能够高度还原电网中的各种元件、位置、环境状况、实时状态等内容，还能够检测状态、状态变量等操作。还能查阅自动控制装置的属性。检测特殊环境下电力系统的安全性。真实地描绘整个电网系统的内部运行、健康状态和外部环境等内容。

1.3 数字电网标准国内外战略现状分析

国内现如今，专注于基础设施的建设，对于各个区域的电力系统也实行了重大战略部署[3]。在构建中，融入最新的智能技术，并着重加强对基础数字电网构建与关联。在上述政策的推动之下，前期取得了较好的改革效果，但是中后期的发展现状却并不乐观。我国的数字电网供电、调度的结构较为特殊，是区域模块式的方式。每一个区域的电力调配标准也均是不同的，存在一定的差异，而要想做到数字电网标准国际化、统一化的难度也是较大的。

国外的数字电网标准易于统一是因为内部的架构和程序本身便是相似的，不需要做出大面积的修改，关联性、区域性的电力结构连接问题也较少。而国内这一问题便十分严重，我国的人口基数较大，电力区域性的问题较为严重，所以，电网标准国际化的难度也会更大一些，改革现状较为糟糕。

2 面临的挑战

2.1 数字电网技术发展不均衡

我国的数字电网规模是十分庞大的，日常覆盖面积也较为广泛，这也就导致部分地区数字基础建设以及处理技术相对滞后，长时间延伸，出现数字电网标准不一致以及技术发展不均衡现象。首先是地域发展的影响。我国东西部在经济、文化、科技等方面的发展一直处于不平衡的状态，而位于沿海地区的东南区域，由于接触面较为广泛，数字电网的基础性建设标准相对一致，发展的方向也是正确的，国际化效果更佳。其次是专业发展不平衡。新时代背景之下，人们的需求和标准也在不断变化创新，对于传统数字电网的标准和应用模式并不满足。而不同地区标准的设定以及调整存在差距，致使两方的合作不充分，产生发展矛盾。

2.2 数字电网标准体系不完善

部分区域由于经济发展欠缺导致科技落后，在这样的背景之下，急需对数字电网运行程序以及执行标准做出转型与升级。但是在这个过程中却发生了阻碍。主要是因为数字电网标准体系的不完善导致的。部分偏远区域，对于这一环节工作并不重视，仅仅专注于日常的供电调配。健全的数字电网标准体系不仅可以提升工作的效率和质量，同时，还可以进一步优化原本的内部结构，将标准升级为国际化。而目前结构更加重视日常工作完成，对于电网维护、定期核查等选择忽略，逐渐形成不可控的发展状态。

3 数字电网标准国际化战略

3.1 加强数字电网标准修订及管理

国家数字电网标准的修订是一项漫长且严谨的工作，在实施的过程中，会涉及不关联领域的调整和更改。其实，国际化的电网标准，一定程度上可以帮助我国数字电网内部结构的进一步延伸和优化，对于细节性的电力问题，也可以更好地做出解决，形成更加稳定、安全的发展环境。可以在合理的范围之内，结合国家化的执行标准，贴合实际，设定具体的电网执行动态目标。

3.2 数字电网标准国际化技术组织建设

与其他行业不同的是，电网建设以及标准调整的专业性质相对较高，所以在执行的过程中，需要专业人士以及组织的指导。标准国际化建设是一个漫长的过程，需要制定、训练、试验、执行等各个环节，每一个程序必须由专业组织人员把控监管，并赋予专业的检测设备，与国际化的程序相接轨。但是需要注意的是，技术组织建设还应该配备监督小组作为平衡，内部形成完整的评估检测体系，对于技术组织的日常工作评价、修正，一定程度上可以确保工作的效率与质量，为后续的数字电网标准国际化建设奠定更为坚实的基础条件。

3.3 设定数字电网标准统一平台

电子平台是目前最为便捷、可靠的一种关联工具，可以在合理的环境之下，更好、更快地将人们的生活关联在一起，同时还能够加强数据信息的传播，是现代化发展的优秀产物。在数字电网标准国际化建设的工作之中，可以先实现标准的统一。我国由于地广人密，所以，不同区域的电力调配供应标准均存在较大的差异，而国家化的基础便是需要标准统一。可以利用电网平台，发布统一化的标准，各个区域需要划定统一的周期，对于周期内的电力情况进行上报，便于政府汇总整合，提取存在问题，并制定可以缓解的措施，提升国际化的执行效果。

3.4 实现国际化标准全覆盖

所谓国际化标准全覆盖，主要指的是在相同的电网建设环境之下，依据国家化的发展执行标准来替代原本的执行标准，实现全网覆盖的建设模式。这部分的执行一般是需要具备上述基础的，在完成日常、基础的电力结构、标准的改革与升级之后，具备特定的覆盖条件。通过执行平台，将我国数字电网的执行指标参数修改为统一的标准，设定核验周期，每一个周期需要对实际情况作出观测和记录，利用平台进行上报，而国家电网会根据得到的数据信息，以及区域性的特征，经过专业组织的研讨，做出合理统一调整。依据上述方式，逐步完善、优化我国数字电网的执行标准，促使其逐步趋于国际化，推动电网建设迈入新的层级。

4 结语

综上所述，便是对数字电网标准国际化战略制定的研究与分析。在传统的电网系统背景环境之下，现代化的电力调度需求已经无法满足，还常常会形成电力故障或者事故等问题，一定程度上影响了人们的正常生产生活。而数字化电网标准国际化可以帮助我国电力结构进一步完善，优化整体的供电调配效果，自成一套完整、系统的标准体系，这也促使我国的电力标准不断升级、完善，为日常的工作提供更大的便利条件，实现电力标准科学化、国际化，推动我国电力行业逐步迈入新的发展台阶。