精益管理 - 183 - （标注：IEM 为智能能源管理； SST 为固态变压器； DGI 为分布式电网智能； IFM 为智能故障管理； FID 为故障隔离装置； DRER 为分布式可再生能源资源； DESD 为分布式储能装置） 图 2-1 中，顶部是交流母线，该条母线上配备 了用以保护线路和系统的 IFM 设备。中间红色方框 表示的是作为能源路由器角色的 IEM 设备。左下角 和右下角分别是交直流即插即用接口，这两个接口 可以连接交直流的 DRER（分布式可再生能源）以及 直流的 DESD（分布式储能装置）等等。 图 2-2 说明了由图 2-1 中的节点所构成的 FREEDM 系统框图 [2]。在整个 FREEDM 系统中有着大脑 地位的是其分布式操作系统，它由在所有 SST（固态 变压器）和 FID（故障隔离装置）中嵌入的 DGI（分 布式电网智能）所构成。分布式操作系统负责控制 整个网络的正常运转，还具有控制整个网络的能源 分配的作用，并且负责调整控制能源市场和能源经 济。图中的绿线即为 RSC（可靠和安全通信）网络， 系统中的 IEM 设备和 IFM 设备即通过这个网络相互 通信。所有的负载、DRER 以及 DESD 都是通过 SST 中 的标准通信协议进行通信的。 图 2-2 FREEDM 系统框图 （标注：RSC 为可靠和安全通信； ESD 为储能装置） FREEDM 系统的控制方式十分复杂，其复杂程度 远超过传统的分布式电网。FREEDM 系统的控制层可 以分为如图 2-3 所示的几个层次 [2]。 图 2-3 FREEDM 系统分层控制图 由图 2-3 可以看出，由每一个 SST 贡献第 2 层 的控制，用以调整低压交流和直流母线电压，并且 提供了一个电网侧端口，此端口可以用于功率控制 和频率控制。 SST 控制的另一个重要好处是可以改善 交流侧的电能质量以及降低谐波，以使其满足诸如 IEEE 519 等标准的实用要求。第 3 层控制所具有的 则是大多数电网公司所重点关注的功能，即对于整 个 FREEDM 系统的全局性控制。这一层的控制由每一 个植入在 IEM 节点和 IFM 节点中的 DGI 系统来提供， 由此，我们自然而然的想到这一层的控制可以分为 两种，即 IEM 控制和 IFM 控制。在 FREEDM 系统中， 节点的数量和功率高低是成比例的，并且可以扩展 到典型住宅社区网络中的数百个节点。第 4 层是最 高级别的控制，用以协调几个 FREEDM 系统来组成大 区域型电网。 图 2-4 为其中一种实现 DGI 系统的架构 [2]。 图的 左侧为图 2-3 介绍过的 FREEDM 系统的分级控制，对 于每一级的控制来说，都规定了不同的时间限制， 例如小到 SST 控制的微秒级控制，大到 IEM 控制的 小时级控制。在图的右上方画出了一个用扁平化的 DGI 代理实现层表示的 DGI 软件架构， 在每个 SST 和 FID 中都有着这样的结构。 然而要让电力工程师使用