能源互联网中的软件基本设施可由四层组成：物理层、通信协议层、中间设备层和应用层，如图1.15所示。这种分层软件架构与能源互联网中不同设备的功能相关，并非所有设备都会实现四层，如能源接口的软件设计便不需要实现应用层。

物理层主要实现不同的驱动功能，居于架构的最底层；第二层是通信协议层，负责数据、指令的传输与接收，以及多协议标签交换（MPLS）；通常情况下所有设备都会实现中间设备层；应用层定义了能源互联网中大量常见的应用。作为独立的能源互联网，仅仅简单地引入前沿信息技术是不够的，在功率平衡控制、系统运行优化、故障监测与保护等方面都依靠自身的监测控制及管理功能实现，系统中包含的电源种类和智能设备较多，独立性及随机性较强。因此，为了确保系统的安全可靠运行，系统的通信和检测控制系统除了具备运行控制、数据采集和运行操作等基本功能，还应包括可再生电源发电预测、功率平衡控制、经济调度和优化运行、对现场设备智能接入式的识别和管理等。

能源互联网要求其通信具有可靠性、实时响应性、可扩展性和安全性。能源互联网中信息的可靠性具有至关重要的作用，如果在传输过程中路由器的命令出现差错，那么会给能源互联网的运作带来巨大灾难。实时响应要求信息的实时性，要求能源互联网中的物理设备和控制单元可以在规定时限内获得其所需要的信息。若信息未被及时送达指定目的地，可能会来不及执行投切负载等操作。许多情况下，能源互联网中会出现有不可预知的事件引起的通信需求剧增，这就要求能源互联网的通信网络具有可扩展型。在未来，能源互联网网络的安全操作与整个社会网络的健康状况有着直接关系，因控制电网的很多参数都是从能源互联网络中获取的，若其通信网络不安全或极易受到攻击，会削弱整个能源互联网的能力，最坏情况可能造成整个社会的瘫痪。所以在未来研究中信息物理安全将会是研究的热点，在今后的

研究过程中有以下几点是我们需要关注的：

1）网络攻击和信息系统故障对于系统动态安全的影响。

2）物理系统故障和信息系统故障同时发生时产生的交互影响机理。

3）量化信息物理安全性。

4）不同类型的网络攻击手段和信息系统故障所对应的信息物理安全防护手段，以及防护手段之间的相互协调。

5）信息系统故障对能源互联网的影响。

图1.15 能源互联网的软件架构(www.daowen.com)

实际应用中，能量互联网的通信和检测控制系统可采用冗余双光纤环形网络架构的模块总线RS485现场总线，传统电网连接使用的电力变压器将由智能能量管理功率变换器（In⁃telligent Energy Management Power Converter，IEMPC）代替。就地控制单元可以分为电压源（Voltage Source，V-S）和负载（Power Quality，P-Q）两种工作模式，工作于P-Q模式的控制单元的主要功能是协调能源流动，而工作于V-S模式的控制单元则要求在进入孤岛后，稳定环网的能源质量。系统主站采用冗余单主系统结构，与分布式智能从站组成总线网络，实现现场设备和监控单元的通信。该系统的特点是拥有可升级、安全可靠的通信和检测网络，为核心设备IEMPC、网络数据采集装置和各实验设备的标准化接口，实现分布式能源、储能装置和负荷的智能接入，如图1.16所示。

网络控制层实现的功能如下：

1）监控中心上位机通过安全可靠信息通道对IEMPC、分布式能源、负荷和分布式储能设备的运行状态进行监控。根据电网运行状态对能源互联网内的各种智能电子装置的状态和动作信息进行实时处理，实现所有设备的安全运行。

2)运行人员根据能源互联网的运行需要和大电网的调度要求，通过对断路器、隔离开关的投切操作，实现能源互联网和大电网的协调控制。

3)通信和检测系统根据能源互联网的实时运行状态，自动协调所有IEMPC以及分布式能源、储能装置和负荷的运行状况，实现分布式能源的最大能效和供能可靠性。

现场总线控制层实现的功能如下：

1)采集和上传IEMPC自身运行状态和所配置分布式能源、储能装置和负荷的运行状态，还可以与能源互联系统网络监控中心和其他分布式就地控制单元之间通信，根据预先的控制策略，实现对分布式能源、储能装置和负荷的智能化管理。

2)协调分布式能源、储能装置和负荷之间的功率流动，向负荷提供高质量的供能，同时实现分布式能源的最大功率利用和能源互联网的经济运行。

图1.16 现场总线采用冗余双光纤环形网络架构