| 1、 自控设备能够识别和执行供应商提供的动力设备中监控系统的特定代码和其他符合编码指令规定的程序； 它 的外界接口兼容 IP协议， 以满足其与辨机、 公用网络直接连接的需要； 电子监控器是能够对被控制对象执行自动化监控和管理的微处理器； 自控设备结构一般由电子监控器、 工业可编程序控制器、 动力伺服系统、 驱动装置和被监控的动力设备等组成； 自控设备利用专用功能硬件， 配合电子监控器的处理软件， 以实现自控设备的功能， 并使其自动化、 智能化等； 它适用于需要计算机辅助进行数据存储、处理、传输的一切监控场合； 自控设备对现场动力设备中数据的拾取、存储、 处理、 分析是自动、 快捷、 方便的； 在自动控制领域， 自控设备可以代替一切现有的自动化控制的设备和仪器； 自控设备的内部可以釆用不同的计算机操作系统和连接线路等； 其外界接口电路与网际协议（IP)兼容， 可以直 接与公用网络、 优机、 辨机等的标准接口电路相连接； 1. 1电子监控器用于连续不断地监测、控制动力设备的运行； 它还可以是柔性化的控制； 具有对于任务的变化和 改进可以通过改变程序来实现的特点； 1.2中间件 （Middleware)是自控设备的应用软件和系统操作软件之间相互沟通、交互的软件接口； 它为系统操 作软件和应用软件之间提供标准接口； 1.3工业可编程序控制器（PLC)接受电子监控器发出的辅助功能监控命令， 主要实现各个动力设备运行任务的 次序及其顺序的监控； 它由中央处理器（CPU) 、 存储器、 输入 /输出接口电路、 编程器、 电源和外部设备等组成； 1.4动力伺服系统由驱动控制电路和伺服硬件 域软件）构成； 它通过接口电路与驱动装置相连接； 接受电子监 控器和可编程序控制器的控制指令； 釆用标准化、 通用化的驱动装置接口， 可以灵活选用伺服系统； 1.5驱动装置是动力伺服系统与动力设备之间的传递和过渡系统； 它是被执行电器的强电线圈或者被执行机械的 、轴承等； 驱动装置的基本要求是反应灵活、 精确度高以及动态响应性好； 选用相关的标准化、 通用化的驱动接口， 可 以提高其技术附加值； 1.6传感器是获得信号的仪器； 它将被测参量转换成相应的可用输出信号； 传感器对外的输入 /输出的信号都要 经过外界接口进行处理， 以匹配其外界线路的接口需要； 1.6. 1能够完成对多点、 多种随时间变化参量的快速、 实时测量， 并能排除噪声干扰， 进行数据处理、 信号分析， 由测得的信号求出与被控制对象有关的量值或给出其状态的判别的智能传感器， 就是开放传感器； 1.6.2由若干个按规定标准的对外接口模块的传感器组合成的智能传感器， 就是标准传感器； 1.6.3应用于闭环控制系统中的智能传感器， 就是闭环传感器； 1.6.4与传统检测器件一样，传感器同样分为数据采集、数据分析处理、结果显示等三大功能模块；智能电网和热 网不但要求检测仪器品种多、 功能强、 精度高、 自动化程度高， 而且要求监控速度快、 实时性好； 1.7将一个或多个转换元件， 与微处理器、 信号处理电路集成在同一个硅片的传感器， 就是集成智能传感器。 2电热工控机具有编程和编译等数据处理功能； 用于自控设备的建模和高效仿真试验过程： 主要实现人机交互界 面、 数据处理和存储、 动态显示等； 由电热工控机和若干个自控设备中的电子监控器、 动力设备的监控组件等， 按照物理拓扑结构 （星形、 环形、树 形或总线形等） ， 通过传输介质短距离互相联接所形成的系统， 就是自治单元； 采用自治单元技术， 只要电热工控机既满足 IP协议，又具有与现有动力设备的监控组件相匹配的接口； 自治单元 就既能够继承现有的动力系统的宝贵资源， 保证现有自动化动力设备资源的利用； 同时又能够制定其动力设备运行软」 件的统一标准， 确保软件、 硬件、 通信的标准化， 容易组网， 为企业将来的拓展留有余地； 2. 1电热工控机通过软件将电子监控器硬件资源与伺服控制硬件有机融合为一体，将电子监控器强大的处理能力 和仪器的测量、控制能力相结合， 通过软件实现对数据的显示、 存储以及分析处理； 2.2自治单元包括电子监控器、 智能传感器、 伺服系统等； 它构成实用的监控系统， 可以提高生产效率和共享信 息资源； 电热工控机的不少于一个的处理器结构， 能对自治单元实时控制和管理； 2.3自治单元可以采用面向对象的模块化设计，使得自治单元的功能覆盖面大，可裁减性增强，便于满足不同动力 设备的需求； 它建立以动力设备运行的物理参数等为支撑的、 具有智能化的专家系统来指导动力设备运行： 2.4自治单元的智能化还表现在自控设备故障自诊断功能和模式识别技术， 使自治单元能够自己辨识图形和工艺， 按照自然语言命令进行动力设备运行； 自治单元具有质量跟踪体系、 仿真模拟体系和自动控制体系； 2. 5自治单元具有质量跟踪和质量保证等体系；它们能够保证自治单元中各个动力设备安全可靠运行，确保所输出 电力或所利用热水的质量不因自治单元而引起变差； 稳定的质量（或性能卓越）是动力领域第一个核心技术； 2.6仿真技术通过电热工控机对自控设备或动力设备运行进行静态或动态模拟，从而预测或者评价该动力设备的行 为效果， 为决策提供信息和依据； 高效建模（或虚拟工作）是动力领域第二个核心技术； 2. 7自动控制-一-反馈贯彻于动力设备运行每个环节： 精确运行（或及时处理）是动力领域第三个核心技术。 3、将一台优机、若干个电热工控机、动力设备的监控组件或自控设备的电子监控器等，采用网络物理拓扑结构技 术， 通过传输介质 （可以是有线的和 /或无线的）相连接而组成的信息网络， 就是优机网络； 优机网络具有互操作性、 可移植性、 可扩展性、 可縮放性和即捅即用特征； 它一般是以分布式控制为原则， 釆用 系统、 子系统和模块分级式的控制结构； 其构造是可移植的和透明的； 利用优机网络对自治单元的可重构性和数据通信的兼容性， 可以为大批动力设备开发各种电子监控器； 对各种动 力设备通过优机， 进行计算机联网控制， 并对动力设备的自动线的关键设备进行配套开发； 3. 1优机网络极大地满足动力系统对信息集成的需求，是实现新的动力设备运行模式的基础；它提供一种不依赖于 具体动力设备的中性机制平台， 是一种崭新理念； 3.2为了在动力主控站或外地进行监控某台动力设备的运行状况，可在该台设备上安装摄像头；釆用辨机和多媒体 技术， 可以实现优机网络之间的视频实时发布； 3.3低压电力线通信网是在低压电力输送线上实现通信网络结点之间,或者该网络与其他通信网络之间互操作的系 统： 它将用户端的电力线既作为电力网中的低压输电线路， 又作为通信网络的信息线路； 3.4电力线通信网可采用数字用户线技术，包括先进的数字信号自适应均衡技术、回波抵消技术和高效的编码调制 技术； 在不同程度上提高双绞电力线对的传输能力， 为用户提供低成本的综合业务接入方式。 4、若干个优机网络分别通过辨机，与同一个公用网络的路由器相连，构建安全和可靠互操作的系统，就是专有网； 辨机设置的原理为： 最小服务原则、 监控预防原则、 系统安全原则、 功能灵活原则、 配置方便原则； 辨机上安装 支持路由协议接口， 实现路由器的功能； 可以直接与公用网络相连； 它还有可扩展功能的模块插槽； 辨机可以有多个计算机接口和网络接口， 分别与多个不同的单重或多重优机网络中的优机或信息网络相连接； 对于小型优机网络， 优机的程序模块可以直接插在辨机的扩展功能槽上； 辨机与优机合并为同一台； 专有网中计算机和智能组件共享信息并可实现即插即用； 它具有可扩展、 可剪裁、 高可靠、 高可信和复杂适应的 功能； 专有网中优机网络的信息交换设备对帧的逻辑构造的定义一致， 但与如何具体实现帧的功能无关； 4. 1智能专有网不仅能在信息网络环境下，实现外地控制动力设备运行和视频监控；而且能通过信息网络对电热工 控机或自控设备进行外地软件修改、 故障诊断， 实现群控； 4.2电力信息主干网分为多层 （一般为三层）； 它的主干光缆， 与互联网的光缆不同； 是以架设在 220kV高压输 电线上的特殊 OPGW光缆为主， 兼有对输电线路起保护的地线作用； 它可以作为智能专有网的线路； 4.3将现有的电力信息主干网作为电力专用网络， 通过辨机互联于公用网络； 就能够充分利用现有的电力信息网 络资源， 并且将该网络由封闭式的信息网络改造成为开放式的信息网络； 4.4本地优机网络中的电热工控机，可以进行自动编程，并控制自控设备运行；同时在运行中一般还需要对自控设 备的各个运行参数进行测试和各种开关进行控制； 电热工控机可以采用其他的网络协议；对外接口必须兼容 IP协议。 5、同一个动力企业集团的各个优机网络中的优机； 原料采购和物流运输等辅助专用网络的优机； 电表或热水表的 抄写、 电费或热水费的计算和售后服务等专用网络的优机； 合作伙伴内部网络的优机等； 分别通过辨机， 与同一个公 用网络连接起来， 就是综合网； 综合网可以实现用电户、 用热水户， 主动参与智能电网和热网的管理和决策； 它可提供一个用户接口电路， 支持 用户的参与； 这个接口可以是多种形式的； 可以是一些简单的指示和警告灯， 也可以是具体的信息网络互联的接口。 6、'智能电网和热网采用计算机仿真方法， 可以分析各种多输入、 多输出的非线性系统和各种复杂系统， 可以在 时域里模拟出任何输入作用下系统的动态响应和系统中参数变化情况， 具有周期短、 费用低、 结果准确可靠等； 智能专有网的高级控制方法可支持输配电和消费者层面的控制， 也可管理有功功率和无功功率； 它可处理系统分 析所需要的大量数据； 综合网可以用于支持分布式智能体、 分析工具和操作应用软件； 综合网的控制技术可以分析、 诊断和预测智能电网和热网中动力设备的状况； 并决策和采取正确的动作去排除、 缓解或避免电量短缺和电能质量问 题； 智能专有网可与其他非控制信息网络， 通过辨机与公用网络组成综合网； 获得其他网络信息， 为其他网络提供其 检测或控制信息； 智能专有网的关键技术： 高级配电自动化和配热水自动化的体系、 高级量测体系、 自动控制设备体系的网格， 使 网络通信和自动决策等发生根本性的变化。 7、智能专有网中的高级量测体系是自控设备所配置的基础设施，并且必须集成于动力系统中；它是一个计量系统： 能够每小时或以更高频率记录用户的用电行为或者其他参数， 并通过智能专有网将测量的数据传送到重要优机网络； 智能表计是一种可编程的电表或水表，具有功能：分时电价或分段水价；为用户和企业提供耗电或热水量；停电、 停水以及供电、 供水的通知； 外地关、 开功能； 防止高额电价或者为需求响应服务的负荷峰值限制； 电能或热水的质 量监测； 防窃电（或热水） 的监视等； 利用智能专有网可以设施外地抄表； 基于开放式智能专有网， 允许数据在其上 可靠传输：智能表计接口与优机网络兼容，并连接在优机网络中；依赖于辨机 TCP/IP兼容的技术，互联于任何综合网； 自控设备的现场检测仪器和控制器件的接口电路连接成优机网络， 通过辨机与公用网络， 以 TCP/IP协议实现互 操作；构成分布式监控网络；将专用的微处理器嵌入检测仪器和伺服系统，可使它们具有数学运算和数字通信的能力—丄 家庭网络 （HAN)和优机网络的用户接口电路相连，通过辨机与公用网络， 以 TCP/IP协议实现互操作；这就将家 庭网络和综合网联系在一起； 家庭网络 /用户接口电路为智能电网和热网提供了一个面向市场的接口电路。 8、 智能专有网中的高级配电自动化或配热水自动化体系， 采用公用网络的开放式通信系统， 能兼容集成所有的 供电商、 供热水商和用户的计算机类设备以及综合网 （或智能专有网） 中的电子监控器和伺服系统监控组件； 它实现 故障区自动隔离、 非故障区段的恢复， 并可采取多种方法； 它取决于智能专有网的特点和整体方案； 控制模式为分布 式控制网络； 分布式配电高效地利用发电产生的废能生成热和电； 可以利用沼气、焦炉煤气等资源和风能、太阳能、水能等可 再生能源； 就近供电减少了大容量远距离高电压输电线路的建设和电能传输的损失； 分布式配电实现优质能源梯度合 理利用， 能效可达 80%以上， 二氧化碳排放大量减少： 固体废弃物排放几乎为零； 智能专有网通过 FIU的测量， 实现配电网的 SCADA功能， 并通过对各个 FIU的控制， 实现配电网的故障识别、 故 障隔离、 网络重构以及配电网的无功 /电压控制和优化运行等功能。 9、 智能专有网中的高级输电运行监测， 采用广域测量系统： 它是以同步相量测量技术为基础， 以动力系统动态 监测、分析和控制为目标的实时监控系统； 其核心是： 高精度 （微秒级）同步采集电力广域系统的实时运行参数一相 量， 通过智能专有网将分散的相量数据集中， 获得时空坐标下动力系统全局的动态信息； 系统利用网络通信协议， 分 别通过辨机和公用网络， 构成分布式监控网络： 智能电网和热网的继电保护以及安全自动控制是基于整个系统的相量构成的；能够反映智能电网和热网的整个区 域或较大区域的安全运行水平； 各个自控设备之间能够相互协调和配合， 进行优化控制和配置。 10、 智能电网和热网包含有许多大型的发电容量大的、 集中的发电厂； 还可以兼容后来不断增加的分布式能源 (DER) ； 这些分布式能源是多样的和分散的， 包括可再生能源等； 它们利用通信协议， 分别通过辨机和公用网络，构 成分布式监控网络； 智能电网和热网中分布式能源是与动力系统互连的； 它可以在不同点接入动力系统；如输电端、配电端、交流电 或直流电的电力网、 本地动力系统的电网中； 分布式能源的多样化包括容量相对较小的发电资源：光电、风能、燃料电池、即插即用的柴油发电机和储能设备 等; 它们一般接入智能电网和热网中的低压电力网或者通过本地动力系统接入； 可再生能源可以是分布式的， 也可以是集中式的， 可以是个人的风轮机， 也可以是集中的风电场； 配电自动化能够高效集成和利用各种分布式能源；这种集成系统基于实时的系统控制和双向通信能力，可提高智 能电网和热网的可靠性， 并为智能电网和热网的效率和运行提供了新的选项； 分布式能源可以成为配电管理中的一个 组成部分， 并融入智能电网和热网中； 分布式能源可以增强智能电网和热网的安全因素； 使用不同类型的发电厂和燃料会增强智能电网和热网的弹性： 非集中的发电增加了地理上的分散性； 智能电网和热网兼容分布式可再生能源和其他分布式低排放的清洁能源， 可减 少对环境的影响； 分布式能源的通信设施，采用智能专有网； 它是一个标准的、普遍的、集成的通信平台，可以用于所有的动力系 统电子监控器或伺服系统之间的相互操作信： 智能传感器和控制器可以相互操作信； 分布式能源接近于负荷区域（如 居民小区和商业中心等） ， 是一种可选择的或者提高质量的电源。 |
智能电网和热网也称为网络电网和热网、数字 电网和热网、绿色电网和热网、可控电网和热 网、自动电网和热网等。 智 能电网和热网将计算机通信网络、电力设备自 动化、热力设备自动化和量测控制等现代先进 技术高度融合集成。
智能电网和热网将广泛应用于动力、电能、热 能等工业和能源领域；应用于远距离流体的输 送；应用于测试领域：应用 于控制领域等。智能电网和热网技术，可以应 用于所有需要将监控信息通过公用网络进行传 输的各行各业。
背景技术 将电力设备、热力设备等通过输电线路、输热 管道，与用户用电、用热设备相连的系统，称 为动力系统。 发电、输电、配电、供电以及蓄电等各个电力 设备，与用户的用电设备等，通过输电线路相 连接的系统，称为电网。 将发电锅炉的发热装置、冷凝器的热源、换热 器、与用户的用热装置等，通过输热管道相连 接的系统，称为热网。 电力系统中各种各样装置及其连接线路（包括 发电机、变压器、输电线路和用电设备等）， 称为电力设备。
热力系统中各种各样装置及其连接线路（包括 锅炉、换热器、输热管道和用热设备等），称 为热力设备。
各种电力设备和热力设备，统称为动力设备。 对信号监视、传感和采集以及对信息检测、操 纵和控制，称为监控。 用来使热量从热流体传递到冷流体以满足工艺 需要或工艺要求的装置，统称为换热器。例如 ，火力发电厂中的回热加热 器、凝汽器、冷油器；锅炉中的过热器、再热 器、省煤器和空气预热器等。
用于动力或者发电方面的锅炉，称为动力锅炉 。火电厂的蒸气动力循环装置、地热电站、核 能电站、太阳能电站以及余 热利用等用以产生动力的许多装置，都是以蒸 气作为工质的动力循环装置。
输电线路动态额定（Dyriamk Line Rating, DLR)技术是在输电线路上安装在线监测装置， 导线的温度、张力、弧垂 等状态和环境温度、日照、风速等气象条件进 行监测，在不突破现行技术规程规定的前提下 ，根据数学模型计算出导线允许的 最大载流量，调控电力网的运行。
自动控制过程有三个环节：实时数据采集、实 时判断决策、实时控制。自动控制种类有机械 、液压、气动和电动等系统。 为了实现安全高效供电，火电厂除了实时监测 电网的电压、电流、功率因数、频率、谐波分 量等电气量之外，还要实时 监测发电机各部位的振动 幅、速度、加速度）以及锅炉中压力、温度、 流量、液位等多种非电气量，并实时由计算机 进行 分析处理、判断决策、然后计算机实时地对伺 服系统给出控制调节指令， 以使发电厂系统处于最佳工作状态。
个人计算机（personal computer, PC机）是自动控制系统的核心，其硬件和软件 实现各种动力设备的控制功能。其中 应用最广泛是工业个人计算机 (industry personal computer, IPC)，也称为工业控制计算机。
工业控制计算机能够在自动控制的恶劣工业环 境中可靠运行；能够与传感器、采集器、检测 器、执行机构或设施等接口 直接连接；是完成各个自动化设备的测控和管 理任务的工业系统的个人计算机系列。它可用 于工业生产现场，完成生产过程的 实时数据釆集、实时处理及实时控制任务，也 可作为生产过程的一个有机组成部分，完成该 生产过程的控制任务。
传感器一般由敏感元件、转换元件（变换器） 、转换电路和其他辅助元件组成。它分为热工 量传感器、机械量传感器、 物性传感器和成分量传感器、状态传感器等。 、 电力宽频通信（Broadband over Power Line, BPL)技术聚焦于因特网访问、语音服务等。
热力工程中使用不同的工质，进行不同的热力 过程和循环，所釆用的热力设备也不同；工质 ί不同的设备中所进行的热- 力过程也不一定相同。
配电自动化 (Distribution Automation, DA)包括配电网架配置、监控与数据采集（Superv isory Control and Data Acquisition, SCADA)、通信网络和配电分析、馈线自动化（Fee der Automation, FA)等。
馈线自动化指故障定位、隔离、非故障区域的 供电、供热水的恢复实施等。
配电自动化提供了各种监测和控制的自控设备 ，能够进行实时监控动力设备与数据采集；可 以优化局部负载和响应的供 应，能够监测设备健康状态， 以提供快速重新配置配电网或热水分配的特定 部分。
变电站 SCAM属于变电站自动化的一部分：可以故障定 。变电站的详细的监测信息可用来定位故障 配电网 SCADA涉 及电容器组和调压器的监测和控制。它集成综 合的监测和双向通信，可提供优化的电压控制 。
配变终端单元用于采集配电网变压器低压侧的 运行数据，控制低压电容器投切以实现无功补 偿。
实现故障的自动隔离、非故障区段的恢复，有 本地控制和主站控制两种方式：本地控制以 FTO之间的配合为主，不需要 通信通道，通过对线路过流或失压的监测以及 对开关分合闸的逻辑控制，实现故障区段的隔 离和非故障区段的供电恢复；主站 控制需要可靠的通信通道，通过主站软件对 πυ传送的信息的分析判断，根据合理的隔离 略和网络重构策略，通过远方控制 配电开关，实现故障区段的隔离和非故障区段 的供电恢复。智能电网和热网具有高速的通信 体系和集成功能。
单位必需通过租用昂贵的专线或者采用虚拟专 用网（Virtual Private Network, VPN)技术，建立其专用广域网。 发明内容 本发明任务是利用电网技术、热网技术和信息 网络互联技术等，将电网、热网、监控网组成 智能电网和热网. 小型监控系统以微处理器为主机； 中、大型监控系统以 PC机为主机；网络监控技术，可在任何地点、 何时间获取任何监控 信息。监控网功能是分散化和层次化的；各个 被监控对象位置分散、监控动作分散；同时监 控功能又分层相对集中、统筹兼顾。
采用物理网络拓扑结构， 由监控生产设备或服务设备（包括承担其配套 的辅助设备）的监控组件、计算机类通用监控 组 件等组成的安全可靠的信息网络，称为监控网 。它可以是有线的或无线（包括光）的网络； 可以是局域网、城域网或广域网。
电网及其监控网所共同组成的系统，称为智能 电网。热网及其监控网所共同组成的系统，称 为智能热网。
智能电网和智能热网联合组成的系统，称为智 能电网和热网。
单位采用物理网络拓扑结构，将网络的硬件和 软件组成一个其拥有完全支配权的互操作的互 联网络（Internetwork)， 称为该单位的一个独立信息网络。它可以是局 域网、城域网或广域网；可以是有线的、无线 泡括光）的或者它们组合的网络。
在独立网络中，含有网络地址转换（Network Address Translation, NAT)程序的并且功能配备最佳的或者人为指定 —台通用计算机，称为该网络中优势功能计算 机，简称优机。
有并且只有一个优机的独立网络，称为优机网 络。它可以是局域网、城域网或广域网；是有 线或无线（包括光）网络。 优机网络可以只有一台通用计算机，则该台计 算机就是优机。它是优机网络的特例。单位可 以同时拥有若干优机网络。 以下所指的公用网络：是指因特网（Internet)和 /或公用无线网络（包括公用光网络）及它们 合的系统。
无线网络中无线终端、访问台（access point, AP)、智能设备、无线交换机或无线路由器等， 都自含有无线收发装置。 分别与优机（或其网络）和同一个公用网络互 相连接的并且能控制它们之间安全和可靠地互 操作（ Interoperability) 的通用计算机，称为辨别身份的通用计算机， 简称为辨机（图 5)。该公用网络称为辨机网络（不包括辨机） 借助某些辅助部件与被监控对象相联系的并可 以对其获得一定监控目的和特定监控功能的微 处理器針算机通用硬件), 称为电子监控器。这里的辅助部件主要指输入 和输出接口、采集器和执行装置等;与被控制 象之间的联系和部件之间的联系, 可以是有线方式，如模拟信号或数字信号通过 电缆进行联系；也可以是无线方式，如无线电 波、微波、光波等。控制目的和功 能，可以是使被控制对象的状态或运动达到某 种要求，也可以是达到某种最优化的目标。
监控网可以在供电商、供热商和用电户之间建 立可靠的广泛联系；可以实施需求响应 （Demand Response, DR)、分布式 能源 (Distributed Energy Resources, DER)、分布式换热器， 以及电价和热水价的市场化运作；可直接向大 户供电供热水。
1、电子监控器及其所监控的动力设备，称为 控设备。自控设备 2)能够识别和执行供应商提供的动力设备中监 系统的特定代码和其他符合编码指令规定的程 序；它的外界接口兼容 IP协议， 以满足其与辨机、公用网络直接连接的需要。
电子监控器是能够对被控制对象执行自动化监 控和管理的微处理器。例如单片微型计算机 iingle chipmicrocomputer) 数字信号处理器 (digital signal processor, DSP)、可编程控制器 (Programmable Controller, PLC)等。
自控设备结构一般由电子监控器、工业可编程 序控制器、动力伺服系统、驱动装置和被监控 的动力设备等组成 <@3) . 它们分别通过接口，与电缆相连接；与相关的 动力设备相匹配。
自控设备的工作流程是： 电子监控器首先输入和存储经过编译完好的某 些电力（或热力）任务的汇编程序和数据等； 然 后对该任务的汇编程序进行相关处理。即将该 任务中的各个运行过程的执行顺序交给工业可 编程序控制器进行处理；得出的结 果，输出到动力伺服系统，经过驱动装置，使 动力设备执行相关的控制指令或任务。对动力 设备运行的信息通过传感器传输到 计算机，经过程序进行判断和计算等处理，从 而对执行装置（伺服系统）按其任务目的进行 恰当的控制。
利用电子监控器硬件的通用性和软件的柔性化 ，可以集成不同供应商提供的软件并且适合于 电子监控器的联网需要，而 且具有与硬件无关的优点。它可以实现自控设 备微型化、集成化、数值化、智能化；并具有 多维、多功能、阵列化功能。
自控设备可以完成对被测试量的采集、判断和 对动力设备控制等。自控设备获得的数据，可 以实时、直接地通过总线， 传输到计算机的内存或硬盘。当用户的测试或 控制要求变化时，只要增减软件模块或者硬件 芯片，就可以满足变化的测试和控 制要求。自控设备是灵活开放性的；可以将自 控设备的功能软件化，封装形成模块以供调用 ，实现软件的即插即用。用户只要 将具有一种或多种功能的通用模块相组合，并 且调用这些模块的软件，就能组成不同的监控 功能。
自控设备利用专用功能硬件，配合电子监控器 的处理软件， 以实现自控设备的功能，并使其自动化、智能 化等。它适用 于需要计算机辅助进行数据存储、处理、传输 的一切监控场合。自控设备对现场动力设备中 数据的拾取、存储、处理、分析是 自动、快捷、方便的。在自动控制领域， 自控设备可以代替一切现有的自动化控制的设 备和仪器。
自控设备的内部可以采用不同的计算机操作系 统和连接线路等；如果其外界接口电路与网际 协议（ IP)兼容，则可以直 接与公用网络、优机、辨机等的标准接口电路 相连接。自控设备的外界接口电路，一般采用 兼容网际协议（IP)的协议。
电子监控器对外的信号都要经过外界接口进行 处理，以匹配其外界线路的接口需要。它还可 以备有键盘和信息显示装置。 现有的监控仪器关键是硬件，开发维护费用高 。自控设备关键是软件，费用低、技术更新周 期短。 自控设备可以用于连 续不断地监测、控制电力和热力运行过程。例 如，在火电厂可以通过电力传感器隨时收集有 关气体、液体等的流量、压力、温 度等参数信息，并实时传输到电子监控器；一 旦某些运行参数值偏离了预定的标准，电子监 控器就会立即通过动力伺服系统， 控制气泵、液泵、阀门、动力设备等作出相应 的调整，使运行的参数值达到预定的标准值， 使运行过程得到及时的控制。
自控设备可以利用现有的电力 PLC、动力伺服系统、驱动装置和动力设备等。 只要这些动力设备所配备的相应硬件和软 件相同，则电子监控器可以控制它们的电力和 热力运行；它们具有的功能也就相同。 自控设备（图 3)的硬件具有模块化结构特点，如果需要增加 减少自控设备的功能时，只需增加或减少功 模块。
1. 1电子监控器用于连续不断地监测、控制动力 备的运行。电子监控器的硬件结构可以含有 少于一个的微处理器。 每个微处理器既能运行独立程序，承担自控设 备的一部分功能;又能通过连接线路或共享的 储器，与其他微处理器交换信息, 协调步骤，共同执行多功能的任务。它还可以 是柔性化的控制；具有对于任务的变化和改进 可以通过改变程序来实现的特点。
1.2中间件（Middleware)是自控设备的应用软件和 统操作软件之间相互沟通、交互的软件接口 它为系统操作软件 和应用软件之间提供标准接口；无论电子监控 器和自控设备的监控组件的底层怎样更新，只 要接口 （中间件）不变，应用软件 也不必大幅修改，就能传输跨平台应用资源， 实现共享的效果。
1.3工业可编程序控制器（PLC)接受电子监控器 出的辅助功能监控命令，主要实现各个动力 备运行任务的次序及其 顺序的监控。它具有逻辑运算、计数、计时、 模拟监控、数据处理等监控功能和处理能力， 是各种高性能自控设备等不可缺少 的硬件。它由中央处理器 CPU)、存储器、输入 /输出接口电路、编程器、电源和外部设备等 成，其内部一般通过总线连接. 其中输入 /输出接口电路是电子监控器和监控组件之间 连接平台。每一个连接的接口电路组件，被 为一点。
可编程序控制器的程序由程序段（Block)组成。 其中每一个指令都有固定格式。不同的动力设 备，其指令格式也可能不 同； 需要按该设备的指令格式编写指令。编程要参 照动力设备的编程说明书。
PLC可用于动力设备的程序编制、编辑、调试检 査和运行的监视。它是单独的专用芯片，通过 通信接口与 CPU模块连接. 在电子监控器正常工作时，不一定需要 PLC。为了便于检査 PLC,每个接口电路都有指示灯。当接口电路接 时，相应的指示 灯发亮；断开时，指示灯熄灭。管理员可以核 对各点的续断状态。选用相关的标准化、通用 化的 PLC,可以提高其技术附加值。
1.4动力伺服系统由驱动控制电路和伺服硬件（ 或软件）构成。它通过接口电路与驱动装置相 连接；接受电子监控器和 可编程序控制器的控制指令。伺服系统根据电 子监控器输出的参量指令和伺服控制程序，监 控动力设备的各种参数及其误差， 并转化成该参数的修改指令，反馈给电子监控 器，再通过伺服系统纠正所产生误差。
伺服系统按其控制方式分为开环伺服系统、闭 环伺服系统和半闭环伺服系统。在闭环伺服系 统和半闭环伺服系统中，还 装有检测仪器。伺服系统的基本要求是稳定性 好、精确度高以及快速响应性。其伺服系统或 者驱动控制电路，是先将电子监控 器和可编程序控制器发出的指令脉冲进行功率 放大，然后转化为伺服系统 域者驱动控制电路）所需的控制信号形式。这 种控 制信号传输给驱动装置的伺服系统域者机械传 动部件电路）；驱动相关动力设备做出相应的 运行及辅助动作，实施程序段规 定的运行或工序任务。
每个伺服系统或者相应的驱动控制电路，都配 有一套驱动装置；再由驱动装置带动动力设备 的相关部件进行运行。驱动 装置在不同自控设备的运行过程中，控制的动 力设备的部件或者对象，可以是不同的；接口 也可能是不同的。
采用标准化、通用化的驱动装置接口，可以灵 活选用伺服系统。
1.5驱动装置是动力伺服系统与动力设备之间的 传递和过渡系统。它是被执行电器的强电线圈 或者被执行机械的轴承等. 驱动装置的基本要求是反应灵活、精确度高以 及动态响应性好。
动力设备中的驱动装置，可根据环境改变或升 级要求，选用相关的标准化、通用化的驱动接 口， 以提高其技术附加值。 1.6传感器是获得信号的仪器；它将被测参量转 换成相应的可用输出信号。传感器对外的输入 /输出的信号都要经过外界 接口进行处理， 以匹配其外界线路的接口需要。
被测参量可以是各种非电气参量，也可以是电 气参量。如电力输电线路高电压、锅炉的气压 、温度等。
具有拾取信息功能和微处理器的信息处理功能 的传感器，称为智能传感器 (Intelligent Sensor)。它由传感器、集成 电路芯片域微处理器）以及相关电路组成。微 处理器能够按照给定的程序对传感器实施软件 控制；把传感器从单功能变成多 功能，包括自补偿、自校正、自诊断、远处设 定、状态组合、信息存储和记忆等功能。其原 理为框图（图 4)所示。
传感器由敏感元件、转换元件和转换电路三部 分组成。敏感元件和转换元件之间并无严格的 界限。如热电偶传感器中热 电偶是感知温度变化的敏感元件， 又能直接将温度转换为电量。
1.6. 1能够完成对多点、多种随时间变化参量的快 、实时测量，并能排除噪声干扰，进行数据 理、信号分析，由测得 的信号求出与被控制对象有关的量值或给出其 状态的判别的智能传感器，称为开放传感器（ 图 1) 。
开放传感器在数据采集过程一般都具有 "实时"特性，其标准是能够满足实际需要；通 的开放传感器，能够有尽可能 高的速度， 以满足更多的应用环境。开放传感器包含硬件 和软件两大部分。其中硬件部分又可以分为模 拟部分和数字部分。开 放传感器对外的输入 /输出的信号都要经过其外界接口进行处理， 以匹配其外界线路的接口需要。
1.6.2由若干个按规定标准的对外接口模块（如 式仪器或插件版）的传感器组合成的智能传 器，称为标准传感器。 在组合成标准传感器时，若模块是台式仪器， 用标准的无源电缆将各个模块接插连接起来， 就构成标准传感器。若模块是插件 板仪器， 只要将各个插件板插入标准机箱即可构成标准 传感器。
1.6.3应用于闭环控制系统中的智能传感器，称 闭环传感器。它通过对关键参数的实时在线 控这些参数按预定的规 律变化，来达到维持生产的优质进行.
1.6.4与传统检测器件一样，传感器同样分为数 采集、数据分析处理、结果显示等三大功能 块。智能电网和热网不 但要求检测仪器品种多、功能强、精度高、 自动化程度高，而且要求监控速度快、实时性 好。
1.7将一个或多个转换元件域者转换器)与微处 器、信号处理电路集成在同一个硅片的传感 ,称为集成智能传感器. 它有多个与各个相应敏感元件匹配的接口；通 过这些接口，可以与不同的敏感元件相连接。 它能够完成对多点、多种随时间变 化参量的快速、实时测量，并能排除噪声干扰 ，进行数据处理、信号分析， 由测得的信号获得与被测对象有关的量值或状 态。
现有的动力系统中控制设备的硬件和软件，大 都是专用的和封闭的；很难对其进行升级换代 的改造。
2、能够控制若干个自控设备或动力设备自动 产或运行的工业个人计算机，称为电热工控 。它具有编程和编译等数据 处理功能；用于自控设备的建模和高效仿真试 验过程： 主要实现人机交互界面、数据处理和存储、动 态显示等。
由电热工控机和若干个自控设备中的电子监控 器、动力设备的监控组件等，按照物理拓扑结 构（星形、环形、树形或总 线形等），通过传输介质短距离互相联接所形 成的系统，称为电热自治单元，简称自治单元 （图 5) 。
自治单元中每台动力设备分别承担一种，或者 一种以上的动力任务；它们共同构成动力设备 组的系统功能，称为自治单 元功能。自治单元可以具有几种不同的功能。 电热工控机存放自治单元的操作系统软件等， 控制自治单元的功能。
自治单元具有体系结构的开放性，文本资料和 监控编程工具丰富，且便于移植。电热工控机 与自控设备之间一般采用星 型拓扑结构，用接口电路和电缆连接。
采用自治单元技术，只要电热工控机既满足 IP协议，又具有与现有动力设备的监控组件相 配的接口。自治单元就既能 够继承现有的动力系统的宝贵资源，保证现有 自动化动力设备资源的利用； 同时又能够制定其动力设备运行软件的统一标 准， 确保软件、硬件、通信的标准化，容易组网， 为企业将来的拓展留有余地。
采用自治单元可以使系统软件开发者、设备制 造商和设备使用者均能适应当地电力环境改变 ，或者新技术出现而要求的 修改、扩充或设计新的自治单元。这种方案能 够使这三方面人员都最大限度地受益。
现有的动力领域中计算机监控程序一般都集中 在单个计算机上， 由于不同的生产厂家采用不同的标准， 所以很难进行联 网或者升级换代改造。它采用专用硬件和专用 网络的通信方式，组网成本高。
2. 1电热工控机通过软件将电子监控器硬件资源 伺服控制硬件有机融合为一体，将电子监控 强大的处理能力和仪器 的测量、控制能力相结合，大大减少仪器硬件 的成本和体积；并通过软件实现对数据的显示 、存储以及分析处理。它可以实现 示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器、 伺服系统等多种普通仪器的全部功能。电热工 控机将计算机资源，与仪器硬件、 数字信号处理器 <DSP)技术结合，在系统内共享软件硬件资源 用户可以根据测试和控制功能的需要，定义 控设备的功能。
2.2将若干个功能化的电子监控器，通过应用程 序与电热工控机相结合的系统，就是自治单元 。它包括电子监控器、智 能传感器、伺服系统等。它构成实用的监控系 统，可以提高生产效率和共享信息资源。
电热工控机系统软件，含有自治单元的操作系 统软件、数据库及其管理软件、语言处理（编 程和编译程序）软件等。电 热工控机同时支持电子监控器程序的数据格式 ，能及时传输和处理具体任务，并驱动自控设 备自动化工作。它采用电热工控机 本身的实时操作系统，或者由工控机扩展成的 实时操作系统。这一类操作系统有 DOS、 UNIX/Linux, Windows等。它是一种独 立于硬件平台、与制造商无关的自治单元操作 系统。电热工控机的不少于一个的处理器结构 ，能对自治单元实时控制和管理。
2.3自治单元可以釆用面向对象的模块化设计， 使得自治单元的功能覆盖面大，可裁减性増强 ，便于满足不同动力设备的 需求。这是自治单元的柔性化表现。它是一种 现代化的动力设备运行和控制模式。自治单元 带有自适应控制和工艺参数自动生 成功能；可以在动力系统中根据各个参数的变 化，自动优化动力设备运行过程，从而达到提 高动力设备运行率、增加自控设备 的寿命和保证动力的质量。它建立以动力设备 运行的物理参数等为支撑的、具有智能化的专 家系统来指导动力设备运行。
2.4自治单元的智能化还表现在自控设备故障自 诊断功能和模式识别技术，使自治单元能够自 己辨识图形和工艺，按照自 然语言命令进行动力设备运行。只要能描述某 个动力设备运行周期内的数学模型， 自治单元就能控制动力设备运行的质量，并 实现标准化。自治单元具有质量跟踪体系、仿 真模拟体系和自动控制体系。
2.5自治单元具有质量跟踪和质量保证等体系。 它们能够保证自治单元中各个动力设备安全可 靠运行，确保所输出电力或 所利用热水的质量不因自治单元而引起变差。 稳定的质量 (或性能卓越）是动力领域第一个核心技术。
2.6仿真技术通过电热工控机对自控设备或动力 设备运行进行静态或动态模拟，从而预测或者 评价该动力设备的行为效 果，为决策提供信息和依据。高效建模（或虚 拟工作）是动力领域第二个核心技术。
2.7自动控制 -一反馈贯彻于动力设备运行每个环节。精确 行（或及时处理）是动力领域第三个核心技 。
现有动力设备供应厂家自行设计生产各种功能 的硬件和软件，使动力设备的监控网具有不同 的软件和硬件模块、不同的 编程语言、多种实时操作系统、非标准化接口 等，带来使用上和维修上的复杂性。
3、将一台优机、若干个电热工控机、动力设 的监控组件或自控设备的电子监控器等，采 网络物理拓扑结构技术，通 过传输介质何以是有线的和 /或无线的）相连接而组成的信息网络，称为 能电网和热网的优机网络，简称优机网络 ®5)。
优机网络的网络操作系统（Network Operating Sestem, N0S)是在优机和每个电热工控机原有操作系统 增加信息网络 所需要的功能。 N0S运行在服务器类计算机上。优机网络具有互 操作性（iiiteraperability)、可移植性（portability) 、可 扩展性 （Expandability)、可縮放性（kalability)和即插即 （lug&play)特征。它一般是以分布式控制为 则，采用 系统、子系统和模块分级式的控制结构；其构 造是可移植的和透明的。
利用优机网络对自治单元的可重构性和数据通 信的兼容性，可以为大批动力设备开发各种电 子监控器；对各种动力设备 通过优机，进行计算机联网控制，并对动力设 备的自动线的关键设备进行配套开发。
优机网络可以充分实现动力企业内部的资源和 信息共享，完全适应控制动力设备功能的运行 模式。 3. 1优机网络极大地满足动力系统对信息集成的 求，是实现新的动力设备运行模式（如虚拟 厂和高级配电自动化等) 的基础。它提供一种不依赖于具体动力设备的 中性机制平台，是一种崭新理念。它可以通过 信息网络传递动力领域中的运行代 码，到电热工控机，再由其分配传送到相应的 自控设备，最后由动力设备执行任务。
3.2为了在动力主控站或外地进行监控某台动力 设备的运行状况，可在该台设备上安装摄像头 。采用辨机和多媒体技术, 可以实现优机网络之间的视频实时发布。
3.3低压电力线通信网是在低压电力输送线上实 现通信网络结点之间，或者该网络与其他通信 网络之间互操作的系统。它 将用户端的电力线既作为电力网中的低压输电 线路，又作为通信网络的信息线路。各种家用 电器均可作为信息网络终端。
电力线通信网的物理结构采用正交频分复用（ OFDM)调制 /解调技术的可编程序控制器专用传输芯片， 支持 100MBit/s 的传输速率。其主要由多路选择路由器、电力 线通信网接口、跨度变压器等硬件装置和专用 PLC应用软件所组成。电力线通信 网的网络接口电路，通过跨度变压器接入优机 网络。
3.4电力线通信网存在信号衰减大、线路阻抗变 化大 ΦΤ变性）、噪声源繁多并且干扰强等诸多不 因素。它可采用数字 用户线 （xDSL)技术，包括先进的数字信号自适应均衡 术、回波抵消技术和高效的编码调制技术； 不同程度上提高双绞电 力线对的传输能力，为用户提供低成本的综合 业务接入方式。
现有的动力系统的电力信息专用网络， 由于在专用网的资金和技术上存在难以克服的 问题，并且还缺乏很多电力智能组 件和伺服系统互联于专用网络中，包括用电户 的接入装置，它们通常是用来检测动力设备并 获得所需要的数据。
4、若干个优机网络分别通过辨机，与同一个 用网络的路由器相连，构建安全和可靠互操 的系统，称为专有 <¾有) 互联网络（ Internetwork) ,简称专有网（Private Network)。专有网（图 5)中优机网络之间，安全和可靠的通信： 从优机网络中的源端电子监控器或者电热工控 机发送的信息；经源端优机，到达装有《源端 加密程序》等的源端辨机； 经过加密之后；通过公用网络；到装有《宿端 解密程序》和《检査程序的程序》等的宿端辨 机；信息经过解密和检查病毒后； 转到宿端优机；最后到达宿端接收计算机。辨 机可以对进出优机网络的信息监控，并拒绝非 法对优机网络的访问。
辨机设置的原理为：最小服务原则、监控预防 原则、系统安全原则、功能灵活原则、配置方 便原则。辨机上安装支持路 由协议接口，实现路由器的功能；可以直接与 公用网络相连。它还有可扩展功能的模块插槽 。
辨机可以有多个计算机接口和网络接口，分别 与多个不同的单重或多重优机网络中的优机或 信息网络相连接。
对于小型优机网络，优机的程序模块可以直接 插在辨机的扩展功能槽上。辨机与优机合并为 同一台。
专有网中计算机和智能组件共享信息并可实现 即插即用。它具有可扩展、可剪裁、高可靠、 高可信和复杂适应的功能。 专有网技术使辨机处于优机网络和公用网络的 唯一通道上。通过辨机控制功能，既实现与其 相连接的优机网络和公用网络之间 的逻辑隔离；又实现优机网络之间进行信息互 操作。专有网中优机网络的信息交换设备对帧 的逻辑构造的定义一致，但与如何 具体实现帧的功能无关。
专有网综合了优机网络的安全和服务质量， 以及公用网络结构简单和成本低廉等优点，建 立安全的信息通道。该系统在 公用网络上传输的信息是经过辨机加密处理、 完整检查和身份认证的。这就保证信息的保密 性、完整性和真实性。专有网具有 抵抗黑客通过公用网络攻击该网的能力；在专 有网的反病毒、加密处理、完整检验和身份认 证中，辨机可采用各种各样的方法。
专有网的备份系统 5)，可由备份客户端、备份服务器、介质服务 、备份存储单元和备份管理软件等组成（@10) 。 电网的监控组件等所组成的专有网，称为电网 专有网。热网的监控组件等所组成的专有网， 称为热网专有网。
由网告有网、 执网专有网、 以及它们的组合， 都称为智能专有网。 4. 1智能专有网不仅能在信息网络环境下，实现 地控制动力设备运行和视频监控；而且能通 信息网络对电热工控机或 自控设备进行外地软件修改、故障诊断，实现 群控。
4.2电力信息主干网分为多层（一般为三层）； 它的主干光缆，与互联网的光缆不同；是以架 设在 220kV高压输电线上 的特殊 OPffl光缇为主，兼有对输电线路起保护的地线 用。它可以作为智能专有网的线路。
4.3将现有的电力信息主干网作为电力专用网络 ，通过辨机互联于公用网络；就能够充分利用 现有的电力信息网络资源, 并且将该网络由封闭式的信息网络改造成为开 放式的信息网络。
44本地优机网络中的电热工控机，可以进行自 编程，并控制自控设备运行。同时在运行中 本地优机网络一般还需 要对自控设备的各个运行参数进行测试和各种 开关进 ίΐ控制。只要控制本地优机网络中电子监控 之间进行高速度、高可靠性、 标准化、数字化通信，就能满足本地动力系统 自动化需求。电热工控机可以采用其他的网络 协议；对外接口必须兼容 IP协议。
现有的电力信息主干网是电力宽带专用信息网 络。它是基于网络化的动力设备运行、电力控 制、电力市场的信息网络； 集成动力系统的办公、语音、生产等信息服务 于一体； 由全国和各省、市区的主干网组成。但它不是 开放式的信息网络。
5、同一个动力企业集团的各个优机网络中的 机；原料釆购和物流运输等辅助专用网络的 机； 电表或热水表的抄写、 电费或热水费的计算和售后服务等专用网络的 优机;合作伙伴内部网络的优机等;分别通过辨 ，与同一个公用网络连接起来, 构建一个安全可靠的生产和商务综合专有网， 称为动力系统综合网，简称综合网（图 5)。
综合网可以实现用电户、用热水户，主动参与 智能电网和热网的管理和决策。它可提供一个 用户接口电路，支持用户的 参与。这个接口可以是多种形式的；可以是一 些简单的指示和警告灯，也可以是具体的信息 网络互联的接口。
智能电网和热网中实时控制可以分为 "硬"实时和 "软"实时两种。两者的差别在于是否使用专门 硬件来确保综合网 对特定事件产生准确无误的响应。综合网可以 实时监控动力系统的运行状况，在故障发生之 前尽量消除可疑隐患；在事故发生 时也可以隔离故障线路，阻止事故扩散。智能 电网和热网对每一个元素都从安全性需求考虑 ，从整个系统的集成和平衡考虑； 确保信息的安全和可靠。综合网能够根据不同 的电力价格提供不同等级的电能；能够减小因 输配电元件引起的电能质量问题。
现有虚拟外联网络技术，对于通过伪装外联网 络或者专用网络的地址进行非法的企业内部信 息资源访问和欺骗，无能为 力；也无法避免黑客绕开身份认证和鉴别机制 ，伪装身份，破坏己有内部计算机连接。
6、对一个特定的输入信号，通过拉普拉斯变 ，求取系统的输出响应，称为系统的时域分 。智能电网和热网采用计算 机仿真方法，可以分析各种多输入、多输出的 非线性系统和各种复杂系统，可以在时域里模 拟出任何输入作用下系统的动态响 应和系统中参数变化情况，具有周期短、费用 低、结果准确可靠等。
自动系统动态特性计算机仿真的步骤可以用框 图表示（图 6)。
自动控制可以有各种不同的形式，但一般都是 由以下基本元素构成（图 7)：
给定值组件、比较组件、校正组件、放大组件 、伺服系统、控制对象、检测环节。
智能专有网的高级控制方法可支持输配电和消 费者层面的控制，也可管理有功功率和无功功 率。它可处理系统分析所需 要的大量数据。综合网可以用于支持分布式智 能体、分析工具和操作应用软件。综合网的控 制技术可以分析、诊断和预测智能 电网和热网中动力设备的状况；并决策和采取 正确的动作去排除、缓解或避免电量短缺和电 能质量问题。智能专有网可与其他 非控制信息网络，通过辨机与公用网络组成综 合网；获得其他网络信息，为其他网络提供其 检测或控制信息。
智能专有网的关键技术：高级配电自动化（Adv anced Distributed Automation, ADA)和配热水自动化的体系、高级量 测（Advanced Metering Infrastructure, AMI)体系、自动控制设备体系的网格，使网络 信和自动决策等发生根本性的变 化。它们的各种处理或控制单元，利用网络通 信协议，分别通过辨机和公用网络，构成分布 式监控的信息网络。其中计算机类 设备或仪器，成为一个可以存取的节点，在智 能专有网上可以对仪器的信息互操作和对仪器 功能的在线编辑。
这些优机网络（控制单元），实现分散使用与 大范围联网使用。当不需要使用整个监控系统 工作，而仅仅需要进行某个 项目的监控吋，可以令某个监控组件工作； 当监控项目多时，则可将许多的监控组件，通 过辨机与公用网络组成智能专有网。
现有的高级控制技术都是以局部为系统的，而 不依赖于全系统的通信网络设施。
7、智能专有网中的高级量测体系（AMI)是自控 备所配置的基础设施，并且必须集成于动力 统中。它是一个计量系 统；能够每小时或以更高频率记录用户的用电 行为或者其他参数，并通过智能专有网将测量 的数据传送到重要优机网络；是实 现智能电网和热网的 4个主要里程碑技术中的第一个。
高级量测体系是由计量技术和应用组成的；包 括智能表计、优机网络、智能专有网、表计数 据管理系统和接口电路等。 智能表计是一种可编程的电表或水表，具有功 能：分时电价或分段水价：为用户和企业提供 耗电或热水量；停电、停水 以及供电、供水的通知；外地关、开功能；防 止高额电价或者为需求响应服务的负荷峰值限 制；电能或热水的质量监测；防窃 电域热水）的监视等。利用智能专有网可以设 施外地抄表。基于开放式智能专有网，允许数 据在其上可靠传输。智能表计接 口与优机网络兼容，并连接在优机网络中。依 赖于辨机 TCP/IP兼容的技术，就可以互联于任何综合网。
自控设备的现场检测仪器和控制器件的接口电 路连接成优机网络，通过辨机与公用网络， 以 TCP/IP协议实现互操作;构 成分布式监控网络。将专用的微处理器嵌入检 测仪器和伺服系统，可以使它们具有数学运算 和数字通信的能力。
家庭网络（HA )和优机网络的用户接口电路相连，通过辨机 公用网络， 以 TCP/IP协议实现互操作。这就将家庭网络 和综合网联系在一起。家庭网络的电能管理功 能主要包括：实时显示给用户査看电能的使用 情况和价格信息；根据用户的意见 对电价信息反馈；根据用户需求，设置能耗或 负荷控制峰值；在用户不参与的情况下能自动 调节负荷；用户主动人控功能。家 庭网络的热水管理功能主要包括：实时显示给 用户查看热水的使用情况和价格信息；根据用 户的意见对热水价格的信息反馈。
家庭网络 /用户接口电路为智能电网和热网提供了一个 向市场的接口电路。它相当于用户的 '智能体"。它还能添加新 的服务，如安全监控。家庭网络能够通过多种 方法实现，如用户接口电路可以装在任何设备 <¾计本体、临近的收集器等）中。
现有的电力宽频通信（BPL)技术还没有融入到 力系统的通信体系中，也没有在用户侧得到 分地应用。
8、智能专有网中的高级配电自动化（ADA)或配 水自动化体系，采用公用网络的开放式通信 统，能兼容集成所有的 供电商、供热水商和用户的计算机类设备以及 综合网 域智能专有网）中的电子监控器和伺服系统监 控组件。它实现故障区自 动隔离、非故障区段的恢复，并可釆取多种方 法。它取决于智能专有网的特点和整体方案； 控制模式为分布式控制网络。
智能专有网中分布式配电自动化（Distributed Distributed Automation, DDA) ,简称分布式配电，是一种建在用户端 的分布能源供应方式，既可以独立运行，也可 以并网运行。利用分布式配电，可以更好实现 无功补偿控制。
分布式配电高效地利用发电产生的废能生成热 和电；可以利用沼气、焦炉煤气等资源和风能 、太阳能、水能等可再生能 源；就近供电减少了大容量远距离高电压输电 线路的建设和电能传输的损失。分布式配电实 现优质能源梯度合理利用，能效可 达 80%以上，二氧化碳排放大量减少；固体废弃物 排放几乎为零。
由本地优机网络控制的能够对当地用户提供电 能和热水的独立动力系统，称为本地动力系统 。它是由小型负载和电源组 成的可控电力回路，并与优机网络共同构成的 系统。本地动力系统是智能电网和热网中一个 可控的单元，可以在数秒之内反应 以满足智能电网和热网的输配电需求；可以增 加本地用电的可靠性、降低馈线损失等。
当本地动力系统检测到故障时，可以及时与智 能电网和热网断开而运行于孤岛模式，通过切 换本地动力系统内各个分布 式电源的控制策略，继续为本地的关键负载供 电，提高可靠性；当故障消失，重新切换至并 网模式。
智能专有网实施分布式配电， 以重合器、分段器、负荷开关等具有机电一体 化特性的自动配电开关设备为基础，在架空 线路上作为分段和隔离故障用的开关具有操作 可靠、体积小、免维护和安装方便的特点。
智能专有网的馈线终端单元（Feeder Terminal Unit, FTU)和配变终端单元（Transformer Terminal Unit, TTU)用于 采集开关的运行数据、控制开关的分合。它们 具有通信功能。
智能专有网通过 FIU的测量，实现配电网的 SCADA功能，并通过对各个 FIU的控制，实现配电网的故障识别、故障隔离 , 网络重构以及配电网的无功 /电压控制和优化运行等功能。
现有的低速的 SCDAD系统以及能量管理系统（Energy Management Systems, EMS)的应用，成功集成了区域输电组织、 发电厂等部分，但是这些应用还是缺少全面的 系统集成。
9、智能专有网中的高级输电运行监测，采用 域测量系统（Wide Area Measurement System, ffAMS)。它是以同步相量 测量技术为基础，以动力系统动态监测、分析 和控制为目标的实时监控系统。其核心是：高 精度微秒级）同步采集电力广域 系统的实时运行参数 -一相量，通过智能专有网将分散的相量数据 中，获得时空坐标下动力系统全局的动态信 。系统利用 网络通信协议，分别通过辨机和公用网络，构 成分布式监控网络。
智能电网和热网的线路动态增容运行的方法是 建立数学模型（图 8) 。
输电线路动态额定 <DLR)技术可提高输电线路的传输电能、减少 电设备的投入等。它的系统构成图 ®9)主要是由 数据采集终端和设在调度中心的一个监控管理 平台组成的。它们之间的数据传输是通过智能 专有网 域公用网络）的线路完成 的。 技术具有环保、经济和高科技等特点；可以提 高传输系统的稳定性，增加导线的传送能力， 避免不必要的突发事故； 其设备属于电子类产品，对环境的影响小。
智能电网和热网的继电保护以及安全自动控制 是基于整个系统的相量构成的；能够反映智能 电网和热网的整个区域或较 大区域的安全运行水平；各个自控设备之间能 够相互协调和配合，进行优化控制和配置。
现有的动力系统中继电保护以及安全自动控制 是基于本地的局部相量构成的；反映的只是较 小一个区域的运行状态；各 个动力设备之间缺乏相互协调和配合，难以做 到对系统进行优化控制。
10、智能电网和热网包含有许多大型的发电容 大的、集中的发电厂；还可以兼容后来不断 加的分布式能源（DER) , 这些分布式能源是多样的和分散的，包括可再 生能源等。它们利用通信协议，分别通过辨机 和公用网络，构成分布式监控网络。
智能电网和热网中分布式能源是与动力系统互 连的。它可以在不同点接入动力系统；如输电 端、配电端、交流电或直流 电的电力网、本地动力系统的电网中。
分布式能源的多样化包括容量相对较小的发电 资源：光电、风能、燃料电池、即插即用的柴 油发电机和储能设备等。它 们一般接入智能电网和热网中的低压电力网或 者通过本地动力系统接入。
可再生能源，如风能和太阳能等，可以是分布 式的，也可以是集中式的，可以是个人的风轮 机，也可以是集中的风电场。 配电自动化能够高效集成和利用各种分布式能 源。这种集成系统基于实时的系统控制和双向 通信能力，可提高智能电网 和热网的可靠性，并为智能电网和热网的效率 和运行提供了新的选项。分布式能源可以成为 配电管理中的一个组成部分，并融 入智能电网和热网中。
分布式能源可以增强智能电网和热网的安全因 素。使用不同类型的发电厂和燃料会增强智能 电网和热网的弹性；非集中 的发电增加了地理上的分散性。智能电网和热 网兼容分布式可再生能源和其他分布式低排放 的清洁能源，可减少对环境的影响。 分布式能源的通信设施，采用智能专有网。它 是一个标准的、普遍的、集成的通信平台，可 以用于所有的动力系统电子 监控器或伺服系统之间的相互操作信；智能传 感器和控制器可以相互操作信。分布式能源接 近于负荷区域 居民小区和商业 中心等） ,是一种可选择的或者提高质量的电源。
智能电网和热网利用智能专有网，可以协调许 多小的、分散的和间隙式的电源；并安全可靠 地将它们联网。
智能电网和热网依托智能专有网的功能，可以 处理动力系统的瞬态和稳态行为以及大量 DEK的集成问题。它具有一个完 整的各个 DER对动力系统互联和运作的调制软件，控制动 力系统安全可靠运行。
智能电网和热网运行时，可以进行多个方面的 优化，例如当电力容量过剩时，可以避免高成 本发电资源的启用。动态的 实时的数据可以告知何时、何地的未使用电量 是可用的。智能电网和热网可以査找并使用这 些过剩的电量。利用智能电网和热 网使用过剰的运行电量的方法，也适用于变压 器、输电网和配电网。
现有的动力系统缺少通信的集成和标准化；在 动力系统中还没有将通信延伸到用户侧。现有 的电力网运行模式不能可靠 地操作许多分布式能源。
附图说明
图 1开放传感器结构示意图。它是一种能够完成 多点、多种随时间变化参量的快速、实时测 ，并能排除噪声干扰， 进行数据处理、信号分析， 由测得的信号求出与被控制对象有关的量值或 给出其状态的判别的智能传感器。
图 2自控设备原理示意图。它能识别和执行供应 提供的动力设备中控制系统的特定代码和其 符合编码指令规定的程 序。外界接口匹配 IP协议， 以满足其与因特网直接相连接的外界线路的接 口需要。
图 3自控设备结构示意图。它由电子监控器、工 可编程序控制器、动力伺服系统、驱动装置 被控动力设备等组成。 图 4智能传感器示意图。它由传感器、微处理器 及相关电路组成。微处理器能够按照给定的 序对传感器实施软件控 制；把传感器从单功能变成多功能，包括自补 偿、自校正、自诊断、外地设定、状态组合、 信息存储和记忆等功能。
图 5专有网（包括自治单元、优机网络等）、智 专有网或者综合网的结构示意图。若干个优 网络（或其优机）或者 专用网络，分别通过辨机，与公用网络的路由 器连接；组建成优机网络之间可以互操作的专 有网或综合网。
图 6计算机仿真过程示意图。它是智能电网和热 自动系统动态特征计算机仿真过程框图。
图 7自动控制系统示意图。由给定值组件、比较 件、校正组件、放大组件、 伺服系统等组成。
图 8线路动态增容数学模型。其主要有 7个步骤。
图 9输电线路动态额定系统构成图。其主要由数 采集终端和设在调度中心的一个监控管理平 组成。
图 10网络备份自动化方案图。智能专有网的系统 份自动化解决方案，可由一些主要的优机网 中的备份系统（备份客 户端、主备份服务器、介质服务器、备份存储 单元和备份管理软件等）承担。
具体实施方式 智能电网分为两个不同功能和结构的系统：物 理电能输送系统和控制它的监控网。智能热网 也分为两个 不同功能和结构的系统：物理热水输送系统和 控制它的监控网。智能电网和智能热网，可以 融合成智能电网和热网。
监视动力设备（如红外图像等）的智能电子组 件，可以提供该设备的健康状态可视信号。这 种信号可以通过专有网在优 机网络之间传输。智能专有网可以分析高风险 的区域（甚至单个设备）， 以便采取紧急或意外措施。
专有网能够使系统优化和高效运行、可收集和 存储有用的数据并且在需要的地方和时间使用 。这种技术工具，具体包括： ①需要系统优化和高效运行，包括在各种动力 设备上安装传感器 /监控组件，以便对运行状态实时监测和控制 传感器上 获得的各种信息，可以通过智能专有网，传送 到动力设备处理中心，进行收集和自动分析。 对于那些需要维护的设备，安排人 员进行维护；对于那些需要检修的设备，与动 力系统进行隔离并检修。这些处理过程可以在 本地或外地进行；但是优先必须满 足的是几乎实时的询问和评估这些动力设备。
②公共信息模型（Connnon Information Model, CIM)是确定动力系统在正常运行时各个动力设 允许的参数范围值。它 是收集动力设备信息过程中的重要组成部分； 是数据验证的最重要的方法;通过定义，它赋 设备所需要的被测量的性能标准, 然后促使动力设备进行性能参数的验证和控制 。利用公共信息模型和智能专有网，可以随时 测试动力系统的运行状态，及时发 现和警示动力设备存在的隐患， 以便检修或处理。
③变电站自动化（SA)中的智能电子设备（Intell igent Electronic Device, IED)和热力设备，可以通过智能专有网， 外地进行有效监控。变电站自动化功能应当延 伸到配电层。它支持外地视频的使用。这些视 频可以传输动力设备的健康状态， 如温度和红外成像。变电站数裾可以被传送至 更多的控制区域。结果是：增加的测试将减少 评估设备状态的时间。根据预测的 例行维护在变电站自动化方案实现下，也能够 变成现实。应用变电站自动化技术，可以监测 更多的动力设备，并且是扩展电能 质量数据的基础。
④广域通信是指动力系统范围内的动力设备， 与动力设备运行的管理员之间的数据交换。智 能专有网满足于收集来自动 力设备的数据和信息，用于管理员对电能和热 水质量的管理。 智能电网和热网中监控网，用于信息传输、处 理和存储。
智能电网和热网的系统优化级别可以满足动力 系统不同层次的需求， 即：
①系统优化在配电和配热水方面，需要配置电 路和管道的运行能力以最小化损耗。这种软件 解决方案比较容易实现。
②系统优化在运行方面需要对输电线路和输 热管道，实施实时的动态额定管理。采用温度 传感器在适当的位置监测电力 线路和 /或热力管道的温度。当线路有不一致的温度 境时，可以短时应用平均值。变压器和换热 也应当装有温度传感器。 将变压器和换热器运行于接近最优温度极限， 可以节约动力设备运行成本和增加设备利用率 。
③区域输电组织（RTO)和区域输热组织的系统 化，可以综合完整的数据，显示一个全貌图 智能电网和热网可以通过 自动配置，避免电能和热水的回路潮流或者经 过一个区域到另外一个区域的电能或热水流动 ;可以有多种可用的控制区域方案. 这种配置可以节省高代价的更新，促使经济地 利用电能和热水。
④智能电网和热网应用技术的系统优化，最普 通的方法是测量的可靠性和经济性，智能专有 网的安全性。
⑤利用输电线路动态额定技术（39)，可以在输 电线路上安装在线监测装置，对导线的温度、 张力、弧垂等状态和环境 温度、日照、风速等气象条件进行监测，在不 突破现行技术规程规定的前提下，利用智能专 有网，根据数学模型自动计算出导 线允许的最大载流量并且调控电力的优化运行 。
自由、开放式的智能专有网能够整合各种计算 机平台上动力信息，并且能够给智能电网和热 网提供一种统一风格的交互 方式。其他系统的网络通过辨机与互联网连接 ，可以与智能专有网互操作。
优机具有网络地址转换（Network Address Translation, NAT)程序，能识别其网络中各个计算机名称或 计算机的互 联网协议 (Internet Protocol, IP)地址。 NAT将优机网络中计算机的内部地址，转换成 IP地址在互联网上使用；也屏蔽优机 网络的 IP地址，对优机网络起到保护作用。 NAT是优机的标准程序。
1、自控设备由电子监控器、可编程序控制器 伺服系统、驱动装置、动力设备、检测设备 组成 3)。它们之间通 过接口电路或者传动部件互相连接。 电子监控器是一种具有操作系统的微处理器。 它根据存储的动力任务的汇编程序，或者以国 际标准化组织 (International Standard Organization， ISO) C标准等编写的动力设备运行的程序及其数据 控制和操纵自控设备的各种功能，完成该动 力任务。电子监控器采用了微处理器，使许多 难以实现的动力系统的自动化功能，可以通过 软件和硬件来实现，以提高自控设 备的性能和可靠性。
电子监控器含有处理器、内存储器、各种驱动 器和输入 /输出装置等。它具有 UNIX/Linux操作系统；一般采用 CPU16位 以上；主机频率 Mfe以上； 内存 1MB以上和足够容量的外存储器。
自控设备具有实时处理和传输信息的能力，支 持动力任务的数据格式和任务顺序，并驱动动 力设备自动化运行。
数字信号处理器（DSP)专为信号处理而设计， 解决实时处理要求的可编程序处理芯片。目 的 DSP为了提高运算速度, 一般采用不同于通用处理器的哈佛式结构；程 序指令与数据的存储空间分离，各自有自己的 地址和数据总线。这就使得处理指 令和数据可以同时执行，从而大大提高了运算 速度。数字信号处理器中设置硬件乘法器和乘 法累加器，使它在进行乘法和常用 的累加之类的运算时速度更快。它的计算速度 达每秒数千万次甚至数十亿次定点或者浮点运 算。
电子监控器可根据实际应用的具体情况，直接 采用微处理器、 DSP或 PC机等。例如以 8031、 8051等单片机作为微处理器。 根据自控设备的多种不同具体功能， 电子监控器采用相应的多处理器结构系统。一 般情况下每个处理器承担一个功能模 块的处理工作。多个处理器同时工作，共同完 成汇编程序指定给自控设备的相应实时动力任 务。多处理器的电热工控机的运算 和实时处理的能力可以适应复杂的动力任务。
采用这种多处理器的方法， LimK就可以扩展成实时控制系统。同时 Linux还兼容多种硬件平台，并可以得到源代码 电子监控器的诊断程序的功能，是在动力任务 中能及时发现系统的故障，并且指出故障的类 型。也可以在动力设备运行 前或者故障发生后，检查系统主要部件的功能 是否正常，并且指出发生故障的部位。
可编程序控制器是专门为现场开发的微控制器 ;具有更多功能强大的输入^出接口和面向工程 术人员的编程语言。 PLC 基于其不同组成的个人计算机，接口电路的点 数不同。例如 C28P有 8点， 16个输出接口和 12个输入接口。
PLC与电子监控器之间的信息交换分两个方向进 行：一个方向是电子监控器向 PLC发送信息，主要信息有各种功能代码： 准备功能字代码、辅助功能字代码和地址符功 能字代码等的信息，手动 /中断方式信息，各种功能信息等。另一个方 是 PLC 向电子监控器发送信息，主要信息有各种功能 代码的应答信息和被控制动力设备的有关参考 信息等。
PLC与伺服系统之间的信息交换也分为两个方向 进行：一个方向是 PLC向伺服系统发送的信息，主要信息有控制自 动化动 力设备的伺服系统、各种状态指示和故障报警 等。另一个方向是伺服系统向 PLC发送信息，主要信息有伺服系统操作面板输 给 动力设备的输入信息和操作面板上各种开关、 按钮等信息；还有各种动力任务的运动部件的 开关、动力任务状态的监视信号和 伺服系统动力任务的准备信号等。
PLC控制各个设备是通过设计相应的程序来实现 的。当在现场装配和调试过程中需要改变控制 逻辑时，就不必改变外部电 路，只要改写程序重新固化即可。它的程序稍 微修改就可用于不同的控制对象。因此 PLC不仅可以用于单台设备的控制，而且 可以用于多台设备的控制系统之中。
在 Pl」C的输出模块中有直接用于驱动强电线圈的 功能模块，所以具有较强的驱动能力，一般都 能直接驱动伺服系统的执 行电器线圈，接通或者断开强电电路。
伺服系统由执行元件或者驱动控制电路构成。 它通过接口电路与驱动装置相连接；接受电子 监控器和 PLC的控制指令。 在闭环伺服系统和半闭环伺服系统中，还装有 检测仪器。 伺服系统的执行元件或者驱动控制电路是先将 电子监控器和 PLC发出的指令脉冲进行功率放大，然后转化为 执行元件或 者驱动控制电路所需的控制信号形式。这种控 制信号传输给驱动装置的执行元件或者机械传 动部件电路；驱动各种动力设备做 出相应的动作，使动力设备正常运行。
自控设备需要对各种物理参数测量和各种开关 量控制。动力设备运行环节参数值属于动态信 息，不仅数据量大、名目繁 多且形式复杂。这些动力设备运行参数具有对 电能和热水的质量跟踪等功能，必须保证数据 准确和及时更新。所以数据反馈可 由非接触式实时数据采集系统完成； 以保证数据采集的实时、准确和数据反馈的及 时。
在闭环伺服系统和半闭环伺服系统中，检测仪 器对动力设备进行监测，间接或者直接采集动 力设备运行实际参数信息， 与该动力设备运行要求的指令参数进行比较， 按闭环原理，将其误差转换放大后传输给执行 部件，控制实际的动力设备运行参 数达到预定的指令参数标准值范围。
一旦某些动力设备运行参数值偏离了预定的标 准值范围，伺服系统将该参数值反馈给自控设 备， 由相关的伺服系统对有 关的驱动控制电路做出相应的调整，使该动力 设备运行参数达到预定的标准值范围，从而使 动力设备运行得到及时的控制，使 动力设备运行按照规定的要求进行。
数字伺服系统具有高速度、高精度、抗干扰和 无漂移等特点。它使伺服设备的控制，实现数 字化。 自控设备一般通过数 字通信接口和通信协议来控制伺服系统和驱动 动力设备。
驱动装置是伺服系统与动力设备之间的传递和 过渡系统。它是被执行电器的强电线圈或者被 执行机械的轴承等。驱动装 置的基本要求主要是反应灵活、精确度高以及 动态响应性好。伺服系统每个执行元件或者相 应的驱动控制电路，都配有一套驱 动装置。由驱动装置带动动力装置相关组件运 行。驱动装置在动力领域不同的各个部门中， 控制动力设备的对像是不同的。
动力设备驱动程序管理数据传输和控制特定类 型的物理设备的操作，包括开始和完成输入 /输出操作，处理中断和执行设 备要求的任何差错处理等实时性很强、与设备 相关联的操作。其是根据具体设备的具体硬件 设计的程序，并与电子监控器兼容. 每一个物理设备对应一个驱动程序，不同硬件 有不同的驱动程序。
自控设备驱动程序可使多个进程同时访问资源 （如内存、 1/0、中断源等），实现多进程实时动力设备运 行。
各个动力系统可以根据环境改变或者升级要求 ，通过选用相关的标准化、通用化的集成电路 接口，将动力设备改变为自 控设备。则自控设备的通用软件硬件资源，可 以采纳、吸收和兼容现有动力系统。
2、遵守电子工业协会 （EIA)标准 RS— 232 RS— 422等，由一台电热工控机和若干台自控设备、 动力设备的监控组 件，按照物理拓扑结构，短距离（连线在 15米之内）互相联接在一起，就构成自治单元
自治单元一般采用将所有的自控设备中的电子 监控器都连接在电热工控机上。这是一种星形 拓扑 ar topology)结构。 自治单元中的电热工控机软件，含有 UNIX/Limn操作系统、语言处理（如：编译程序等 ）和数据库及其管理系统等。自 治单元具有实时多任务的处理能力，支持动力 设备运行的数据格式，能及时传输和处理具体 任务，驱动自控设备自动化运行。
电热工控机一般采用 CPU16位以上；主机频率 5MHz以上；内存 2MB以上和足眵容量的外存储器。外存储器常用 于存放计 算机所需要的固定信息，如自动编程需要的动 力设备质量数据、运行数据、工具数据和归档 的电子监控器程序等。它和自控设 备之间的通信传输介质是它们传输信息的通道 。凭借这个通道，电热工控机传送程序和指令 给自控设备。而自控设备返回或传 回动力设备运行状态及其他信息给电热工控机 。它们之间通过接口电路用电缆（或无线电） 连接。
在自治单元中， 电热工控机的硬件结构根据所需要的 CPU数量，分为单处理器结构和多处理器结构。
多处理器结构系统通过由某种物理拓扑（星型 、环状、总线等）线路连接在一起的、不少于 一个的微处理器组成。每个 处理器承担电热工控机的一部分功能。它既能 具有独立的动力设备运行程序，又能通过通信 介质线路或者共享的存储器与其他 微处理器交换信息，协调步骤，共同完成自治 单元承担的任务。由于多个微处理器可同时工 作。因此自治单元的运算和实时处 理的能力大大増强，可适应动力设备运行复杂 和特殊的要求。 电热工控机操作系统一般采用 Linux。
自治单元软件可以分为系统软件和应用软件。 电热工控机软件是为实现自治单元各项功能所 编制的专用软件，也称为控 制软件。其存放在电热工控机的 EPROM中。各种自治单元的功能设置和控制方案 不相同，主要根据具体的要求而确定。
自治单元的基本功能由多个功能模块组成；不 同的软件结构对这些功能模块的安排与管理方 式也不同。它的特点是多任 务和实时性，可以采用的相应软件技术为多任 务实时处理和多重实时中断处理。多任务实时 处理是使电热工控机在同一时刻或 者同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相 同或不同的工作。多重实时中断处理系统中， 中断管理主要由硬件完成，而自治 单元的软件结构则取决于系统的中断结构。自 治单元各项实时任务被安排成不同优先级别的 中断服务程序或在同—个中断程序 中按优先级高低顺序执行。
自治单元能控制计算机辅助设计 6omputer aided design, CAD )、计算机辅助制造 iomputer aided manufacturing, CAM) 与动力设备运行等。它对各个自控设备之间的 接口制定协议。这些协议从 CAD和动力设备运行管理开始，分为 C 与动力运行 监控，综合成为动力运行调度，然后利用各个 功能模块进行解释，形成 PLC和伺服系统所需要的信息和数据，对动力设 备的伺 服和伺服系统进行控制。
应用软件为动力任务的软件、自动编程软件及 其辅助软件，例如 CAD/CAM软件等。它需要通过自治单元的系统软 ，才 能与计算机硬件发生关系。
自治单元可以在同一时间或者同一时间间隔内 完成两种以上性质相同或者不同的工作。这需 要对电热工控机软件的各个 功能模块实行多任务并行处理。在电热工控机 软件设计中，釆用资源分时共享并行处理和资 源重叠流水并行处理技术。
电热工控机和自控设备之间的通信传输介质， 是它们传输信息的通道。凭借这个通道， 电热工控机传送经编译的程序和 指令给自控设备。而自控设备返回或者传送动 力设备运行状态及其他一些信息给电热工控机 。它们之间用接口电路连接。
3、优机网络 5)依赖于网络的拓扑结构。优机采用 PC机，装有输入按键、信息显示器等。其存储 分为数据存储器, 工作存储器和程序存储器等。优机存放其网络 操作系统，控制优机网络的资源，操作优机网 络的运行。
优机一般采用 CPU32位以上；主机频率 20Hz以上； 内存蘭以上并配有足够容量的外存储器。它是 优机网络的核心， 具有网络操作系统软件，管理各个自治单元之 间的通信，管理自治单元的资源和对这些资源 的使用。优机一般采用波分、时分 或者实时控制；具有多功能、多任务的处理能 力，支持动力设备运行任务的数据格式，能及 时传输和处理具体任务，并且驱动 自治单元控制的动力设备实施任务。
各个自治单元的电热工控机通过网络接口卡和 优机网络的通信传输电缆连接起来，使任意一 台电热工控机之间都能够相 互操作信息，并且可以共享优机网络资源。
NetWa re 386充分利用了 Intel微机系列的微处理器性能，是优机网络的 业标准。它是一个多任务、多网络操作系统 自治单元的电热工控机， 内存 NetWare的外壳（NetWare Sell)程序，截取自治单元的动力设备的电子监 器服务请求，并加 以判断。如果是对该自治单元的访问，就把请 求交给自治单元的电热工控机处理；如果是对 优机网络的请求，则将请求送到优 机， 由优机处理，再将结果送回给动力设备的电子 监控器。
优机网络的各个电热工控机或者自控设备，也 可以直接通过传输介质进行通信和业务信息交 流。它还可以对传输的各种 信息实行安全性等级管理：对于一个信息中的 某些部分段落，还可以根据其不同的安全等级 ，进行相应的安全加密。 优机网络的网络文件系统（Network File System, NFS)允许应用程序打开一个远程文件，在文件 移动到一个指定位 置，并且在该位置开始读写数据。
4、智能专有网 （15)中各个辨机装有相同的啦査程序的程序》 、 源端加密程序》和縮端解密程序》标准程序等 . 每台辨机都会对进出优机网络的信息进行监控 ，并且拒绝非法对单位内部网络的访问。
辨机一般采用 CPU32位以上；主机频率 20MHz以上； 内存 4MB以上。各个辨机可以装有标准程序和相同的 《对单位身份 认证和授权程序》程序，并且这些辨机中都有 各个辨机的 IP地址表和每个优机网络中的各个主机名称（ 者地址）的访问控 制列表。对于拥有众多优机网络的智能专有网 ，满足交互式应用和稳定性的要求；具有互操 作性；可区分一个具体文件的不同 安全性要求；可使用公钥基础结构，进行认证 和密钥分配。
对于智能专有网，目前可能办理的各种业务， 放在在线存储 (OnStore)设备中，保证随时读取这些信息。为防 范可能发生 的数据灾难，使用离线存储 (Of f Store)设备对这些业务的数据进行备份存储。
使用虚拟存储（Storage Virtualization)备份管理软件，可以提供一个透明 的存储系统。按照优机网络的指令， 自动 将归档备份目录下的非活动数据自动归档备份 到近线存储 (NearStore)设备中，将历史数据自动归档备份到 线存储设备。
辨机的标准程序：
《检査程序的程序》功能：宿端的辨机接收到 信息后，发现其中的任意程序或指令代码之后 ，把它们排列在一起，并且 暂时存储在外存储器中， 同时将第一道程序或指令呈现在指定计算机的 显示屏上。如果它们是允许其访问的合法程序 或指令； 则在第一次出现提示时，选择 后都允许"复选项，辨机以后碰到这些程序时 不会再次询问，并允许其访问。在一定时间 内没有答复或者选择 "不允许"复选项，辨机就丢弃它们。宿端辨机 行该程序；可防止病毒攻击辨机保护的网络
《源端加密程序》功能：源端辨机把欲通过因 特网发送的明文信息后面，添加对称加密的秘 钥；将此组合数据输入单向 散列函数（Message Digest)，得出散列（Hash)值（称为源端散列值） ：然后将明文信息（不包含密钥）后面添加源 端散列 值，用密钥进行加密，变成密文；最后将该密 文送行宿端辨机。
《宿端解密程序》功能：宿端辨机用事先约定 的共享的密钥，将接收的密文解密，得到明文 信息和源端散列值；把明文 信息坏包含散列值）后面添加密钥；将此组合 数据，输入事先约定的单向散列函数，得到散 列值；该宿端散列值与接收到的 源端散列值相比较；如果这两个散列值相同； 则确认该信息是从合法源端辨机发出的，接受 该信息；否则丢弃该信息。
身份验证（Authentication)最简单办法，是在辨机 中建立一个用户名（或服务器）的密码数据库 。
备份软件提供完整的数据保护（图 10)。例如 Veritas NetBackup软件采用四级层次结构，集中管理，适 应多种应用结 构。其技术特点为灵活设置、灾难恢复、并行 处理、数据可靠、使用简便、有监控能力等。
5、综合网 （S7)中，动力企业的各个辨机以及与合作伙伴 指定的网络相连接的辨机，装有相同的〈检查 程序的程序》、 《源端加密程序》和《宿端解密程序》标准程 序和 /或《对单位身份认证和授权程序》程序，并 这些辨机中都有各个辨机的
IP地址表和优机网络与合作伙伴指定的网络 的每个主机名称域者地址）的访问控制列表 每台辨机都会对进出综合网的优 机网络的信息进行监控，并拒绝非法对单位内 部网络和合作伙伴网络的访问。
6、将仿真技术用于动力设备运行的分析设计 需要按建模的要求建立模型，并通过对相应 型的状态跟踪或者模拟而得 到实际动力设备运行的行为特性，检查自治单 元在动力设备运行中的各种真实过程和危险。 仿真法可用于各个自治单元动力设 备运行设计的各个阶段，将数学的和经验的模 型结合在一起，通过模拟动力设备运行情况， 得到仿真动力设备运行数据，以检 验控制代码的正确性和动力设备运行的准确性 。 在智能电网和热网中， 自动控制一般都具有以下基本功能（图 7) ：
给定值组件是设定被控量的给定值的装置； 比较组件将所检测的被控量与给定量比较； 由校正组件按某种规律确定偏差 量；放大组件将偏差信号扩大成适用于伺服系 统工作的信号；作用到控制对象。检测环节用 于检测被控量，并将其转换为与给 定量统一的物理量。
智能电网和热网利用计算机仿真分析，控制系 统动态性能 ®6) ; 可在时域里模拟出任何输入作用下，系统 的动态响应 和系统中参数变化情况。其具体步骤：建立描 述现有系统或拟用系统动态特性的数学模型； 将数学模型转化为适合计算机仿真 的模型（一阶微分方程或差分方程）；选用适 当的算法（如龙格一库塔法）编制 m文件或采用智能电网和热网曾经存储的 m 文件；通过计算机仿真，获得自动控制系统动 态过程参数变化和响应特性的数据或曲线；通 过分析自动系统的动态性能的仿真 结果或进行变参数仿真，得到提高伺服系统或 拟用系统的动态性能的改进方案。智能电网和 热网将计算机仿真分析与自动控制 系统的方法相结合，实现数据分析的可视化和 自动控制系统参数的获得；并控制智能电网和 热网中的动力系统安全可靠运行。
实时控制依赖于数据传感器和各种数据传输格 式。能够测量正在运行的参数（例如瓦和瓦时 、伏安和伏安时、伏特、安 培、功率因数、相位角、谐波等）的传感器， 都应当具备与智能专有网系统接口的功能。
智能电网和热网利用计算机仿真分析，控制系 统动态性能，关键需要：建立描述控制系统动 态性能的数学模型（建模） 和选择适当的算法编制仿真程序（软件）。其 中建模方法有传递函数法、状态空间法、功率 键合图法等；软件开发有 MATUB 软件、工具箱 TOOLBOX和 Siraulik仿真工具。
智能电网和热网的数学模型就是描述系统 I/O变量与内部其他变量之间关系的数学表达式 ，通常有两种方法:一种是 I/O 描述，如微分方程等；另一种是内部描述，适 用于多变量控制系统。
建立动力系统的数学模型有两种方法：分析法 和实验法。电网的数学模型，可以根据欧姆定 律和基尔霍夫定律；建立各 种自动控制系统的数学模型，热网的数学模型 还要应用流体力学的相关定律等。
动力系统一般是一种相当多的系统和复杂系统 的综合体，涉及的因素较多，有些需要通过实 验方法去建立数学模型； 即 根据试验数据拟合出比较接近实际系统的数学 模型。建模包括静态建模和动态建模。在动力 系统的仿真体系中主要是动态建模。
动力系统是很庞大的体系。将它按照某种规则 ，分为各个小的、易于描述的部分；每一个小 部分又可分为更小的部分， 直到每一小部分（元素）都能够直接描述，分 解过程才结束。这种方法称为分解综合法。
由于动力设备运行是一个具有多变量控制和动 态体系的复杂过程，要实现智能电网和热网运 行过程的多模式化，应当釆 用闭式控制模式，在动力系统运行过程中动态 调整变量。在这种模式下，易于将计算机实时 技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM 技术、伺服控制、自适应控制、动态数据管理 、动态补偿、动态仿真等技术融于一体，构成 动力设备运行闭环控制系统，实现 智能电网和热网中信息的集成化、智能化和网 络化。
分布式智能体是一种优机网络；它可以是自适 应、 自我学习、 自我修复和自动控制的系统；能够在本优机网 络内快速响 应。许多智能体可以利用对等机作为辨机，互 联组成智能体系统。这种智能体系统可以完成 单个智能体很难完成的任务。
智能电网和热网中的控制功能，除了考虑优机 网络的本地动力设备运行情况外，还需要考虑 整个电力网和热力网的运行 情况。智能电网和热网根据控制功能的不同， 对一些控制采用分布式部署，对另一些控制采 用集中式部署。
智能电网和热网通过强大的高速计算机处理了 各种传感器的实时监测数据，可以利用专家诊 断系统提供控制信号给设备 外，还将为运行人员提供信息。自主动作可以 持续在本地运行；也可以扩展到其他区域或整 个动力系统。智能专有网可以支撑 高级控制所需要的高速性能和广泛的覆盖功能 ； 同时它还能提供安全可靠的开放式信息网络框 架。 7、智能专有网中的高级量测体系主要包括家 网络系统，智能表计、本地通信网络 域优机网络）、表计数据管理系统 以及数据集成平台等。
智能表计标准可以是 "Utility Industry and Device Data Tables" (C12. 19)。该标准定义了一个标准数据结构，并 且使用 C12.22标准来传输这个数据结构。 C12.22基于开放式专有网互联模型，允许数据表 在任何可靠的网络通信系统上传输。
自动抄表 (Automatic Meter Reading, AMR)系统一般是由电能表、终端、通信线路、 据库和主站管理系统等组成。 低压电力线载波自动抄表系统是集成电表数据 采集、载波传输、数据存储、数据通信、数据 处理以及通断控制等功能于一体的 自动化系统。
HomePlug可以支持家庭自动化等应用；它是在原 电源线上设计了一套低速的感应器测量和监 网络 HomePlugCC 标准）；它还能够实现家庭网络与外部网络的 连接，直接使用电力线接入因特网（HomePhg BPL)，可实施宽带联网的应用。
家庭网络 /用户接口电路为智能专有网提供了一个面向 场的接口电路。家庭网络能够通过多种方法 现，如用户接口电 路可以装在在何设备（表计本体、临近的收集 器、网关或用户提供的设备）中。
用户接口电路是硬件和软件的一个组合体，能 够使用户侧的智能组件和动力系统的监控组件 之间双向通信。用户接口电 路，在优机网络与用户的家庭网络之间提供了 一个物理和逻辑上的链接。它是一个网络地址 转换器和转换协议网关的共同体。
8、智能专有网的高级配电自动化，包括配电 架规划、馈线自动化的设施、配电设备的选 、通信系统和配电网主站等。 合理的配电网架是实施配电自动化的基础，配 电网架规划是实施配电自动化第一步，配电网 架原则为：
既遵循相关标准，又结合本地电力实际情况； 主干线路宜采用环网接线、开放式运行；导线 和动力设备应满足负荷转移 的要求；主干线路宜分为 3— 5段，并装设分段开关，分段主要考虑负荷密 、负荷性质和线路长度；配电设备自身可靠 有 一定的容量裕度，并具有遥控和智能控制功能 ；符合当地的城市规划和建设， 以便更有利于配电网自动化的实施与发展。
配电网的停电包括检修停电和故障停电两部分 。智能专有网可以在正常检修时，縮小因检修 造成的停电范围；在发生故 障时，减小停电范围，縮短停电时间。它可以 控制具有多电源的配电网，在进行检修时，只 对检修区段停电，通过倒路操作给 非检修区段进行供电；可以在故障时，快速地 对故障进行定位隔离，恢复非故障区段的供电 。
故障区段的自动隔离、非故障区段的恢复可以 采用主站控制方式和本地控制相结合方式。对 于本地的故障，通过优机网 络，可以采用本地控制方式进行处理。如果没 有本地控制器或者控制器失灵，则通过智能专 有网，采用主站外地控制方式。
馈线终端单元用于采集开关的运行数据、控制 开关的分合。智能专有网通过馈线终端单元的 测量，实现配电网的 SCADA 功能，并能够通过对各馈线终端单元的控制， 实现配电网的故障识别、故障隔离、网络重构 以及配电网的无功 /电压控制和优 化运行等功能。馈线终端单元系列因与开关、 变压器配套，往往安装在户外，馈线终端单元 的抗震动、抗干扰和抗高温的要求 比较高。馈线终端单元内部必须配置蓄电池。
配变终端单元用于采集配电变压器低压侧的运 行数据，控制低压电容器投切以实现无功补偿 。
开关的操作电源和馈线终端单元的工作电源要 根据配电网和设备的具体情况确定，可以从 380V/220V低压动力网直接取 得，也可以从 1( 线路通过互感器获得；可从其他配电线路获得 后备电源，也可采用不间断电源（Uninterruptible Power Supply, UPS)或蓄电池作为后备电源。
低压终端单元的通信系统采用优机网络；实现 对各个负荷结点的测量与控制，如终端抄表、 负荷控制；并通过智能专有 网，与自动化中心主站通信。
智能专有网自动化的调度中心;它由共享同一 教抿库、 fB 现配电网自动化不同功能的工作站以及服各器 组成。 配调中心（优机网络）硬件设备及接口符合国 际工业标准，操作系统可以采用 Linux网络操作系统。
9、智能专有网中的高级输电运行监测处于智 专有网的覆盖范围，可以沿输电线路各点， 施关键点的运行状态实时监 测,提高传输容量。线路动态增容数学模型 ®8) : 监测数据是与线路动态增容有关的关键点 的实时运行数据，主要为导线的 温度、环境温度、日照强度、运行电流等；基 本数学公式是依据技术规程的摩尔根公式：导 线特性参数是指其物理参数；动力 系统运行规则主要为 "- 1原则；运行参数设置指线路额定运行参数（ 温度限额、电流限额等）、线路增容运行的 标参数
(如安全时间等）、断面参数（如各相关线 的潮流转移比）；模型假设是在确保增容运 安全的条件下的公式化假设。
输电线路动态额定技术 9)是在输电线路杆塔上安装数据釆集终端，对 线的物理参数进行监测，信号通过动力信息 主干网或者智能专有网，传送到监控管理平台 ，在不突破现行技术规程规定的前提下，根据 数学模型运算，调控动力网的运行。
相量测量单元（Phasor Measurement Unit, PMU)可以实现发电机功角和母线电压相量的实 测量，并对相关联支路电 流的三相交流采样：应用相量算法计算正负零 序相量、频率和功率；然后由全球定位系统 Global Positioning System, GPS) 接收器提供的高精度的时钟信号将测量结果打 上时标，将这些相量通过智能专有网传送到数 据中心；数据中心可以对各个子站 的数据进行同步处理和存储，并计算动力系统 的惯性中心角度和各机组以及母线的相对相角 ；再由相关的应用程序对相量数据 实时评估， 以动态监视智能专有网的安全稳定性。
故障定位对智能专有网正常运行、迅速排除故 障非常重要，其有两种方法：阻抗法和行波法 。它们的原理相同，是基于 输电线路双端测量方法。智能专有网中的广域 测量系统可以在同一时标下进行高精度双端测 量。同样根据线路两侧广域测量系 统提供的同步电压和电流相量，可以快速计算 输电线路的各种参数，可以为智能专有网的各 种系统进行分析和计算，提供精确 的参数集合。
相量测量单元可以直接测量母线结点的电压相 量以及相关联支路的电流相量；监控管理平台 以故障后一小段时间窗内的 轨迹作为初始分析轨迹，通过这些轨迹来改进 暂态稳定分析方法。
均匀广域测量和实时动态安全分析，使柔性交 流输电系统装置、发电机励磁系统、高压直流 等设备协调优化运行， 以充 分利用输电线路的传输容量。
智能专有网根据广域同步相量的实测结果，分 析系统的功角摇摆特征和同调性质，利用互联 系统协调解列的优化控制方 案，可以防止大面积停电事故的发生。
10、智能电网和热网中分布式能源可以在不同 接入动力网；它使馈线上的电压幅值发生变 。它接入动力系统，可以 提供有效的接地，以防止单相接地短路时非故 障相出现过电压。智能电网和热网通过分布式 发电在接入动力网之前发给动力调 度中心的信号，对配电系统的动力网结构和电 流的分布进行分析，并作出调整方案。当分布 式电源接入时，智能电网和热网可 以立即作出反映和控制。
智能电网和热网根据分布式发电的国际标准（ 如 IEEE 1547标准， IEEE 519: 1992标准， IEC 61400-21等），可以解决 分布式发电与动力网的互连问题。即智能电网 和热网可以协调分布式发电的并网所产生两个 方面的问题：一个是并网系统本身 结构和性能；另一个是分布式电源对动力系统 运行、控制、保护各个方面产生的影响。
智能电网和热网依托智能专有网 域综合网），对动力网的容量、并网的接入点 、并网电压、线路保护、资源等级和市场条件 等，对发电机组、并网设施、输电配电网的运 行等进行分析，确定分布式电源的最优并网方 案并且可以执行该方案。