電網(wǎng)接受來自傳統(tǒng)和綠色（可再生能源，如：太陽能、風能等）等不同能源的電力。然后把這個電力配送到工業(yè)、商業(yè)和住宅的消費者。流入電網(wǎng)的電力必須與流出電網(wǎng)的電力在實時連續(xù)的基礎上，要盡可能相一致 。
當流入電力和流出電力不匹配的時候，會使電網(wǎng)產(chǎn)生電壓波動。超額的需求會使電壓降低，最終會造成故障。電網(wǎng)中的電力存儲能夠暫時提升電力供應，解決部分問題 ，但存儲即有技術上的挑戰(zhàn)，造價也非常昂貴。一個比較好的方法是使用實時信息和控制系統(tǒng)，平衡電網(wǎng)中流入的電力和流出的電力。
這些實時信息和系統(tǒng)必須依靠有線和無線通信網(wǎng)絡，使用事實標準的網(wǎng)絡就是以太網(wǎng)。不同以太網(wǎng)協(xié)議和參與的硬件，包括交換機、路由器和連接器構成了電網(wǎng)的通信骨干。
控制發(fā)電
對發(fā)電廠電力輸出的排產(chǎn)是相對容易的，只需要一點兒或不需要實時的信息。一個配電中心的工作人員可以簡單估算一下幾天周期的客戶需求，然后把這個信息通過電話告訴這個地區(qū)發(fā)電廠的運營者 。
發(fā)電廠會按照預先制定的估算排產(chǎn)發(fā)送電力。某些電廠，典型為大型火力電廠或核電廠，指定為基礎負載供電，通常運行在或接近運行在滿負荷狀態(tài)。天然氣渦輪機常用于尖峰時刻的發(fā)電，而水電單元則用于滿足短期波動的需求。因為發(fā)電可預測和可控制，所以系統(tǒng)能夠很好工作。
發(fā)電情景的主要變化發(fā)生在上世紀80年代，當時美國出現(xiàn)了獨立電力生產(chǎn)者（IPP）。這些IPP不屬于電力公司，但允許他們連接電網(wǎng)。由于各種不同的原因，對這些IPP電力輸出的控制比電力公司完全擁有的發(fā)電廠要困難得多。
IPP希望他們的設施能在最大效率和低發(fā)電成本下運行，以增加利潤。這些目標經(jīng)常與電力公司發(fā)生直接沖突，因為電力公司關心的是控制IPP輸出滿足客戶需求，而不顧效率的多少。為了緩解兩者的沖突，需要在IPP和電力公司之間建立實時的信息通信。電力公司必須告知IPP他需要的電力數(shù)據(jù)，IPP必須讓電力公司知道他是否能提供這些電力或滿足到什么程度。
對于發(fā)電等式另一個大的變化是代用能源的出現(xiàn)，特別是風能和太陽能。與傳統(tǒng)的發(fā)電不同，由太陽和風產(chǎn)生電力，因為太陽、特別是風會在一個很大范圍里以一種不可預測的方式變化，所以破壞了整個電網(wǎng)中電力供給的穩(wěn)定。
在很多實例中，特別是本地區(qū)，太陽能至少對需求具有一些 正相關性。如太陽普照大地時，至少部分電力需求是增加的，主要由于空調負載的增加。但風能與需求幾乎沒有相關性，在一些實例中甚至與需求為負相關。“在加州，當你最需要電的時候風能往往最不給力，”皮特?達比說，他是PG&E 電力公司的首席執(zhí)行官。
“當然，有些風是好事情。但如果風能低于一定的比例時－大概 15％或更?。阋龅氖虑槭鞘褂锰烊粴鈴浹a風能的不足－推動渦輪機，使你為滿足用戶需要的時能更加靠譜，”達比補充道。
最初，太陽能和風能的變化問題還能容忍，因為這些能源對于整個電網(wǎng)的電力供應僅為很小的比例。但是隨著越來越多太陽能和風能電廠的建立，連接到電網(wǎng)的變化電力正在成為一個巨大的問題，特別是風電。
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監(jiān)視和控制需求
發(fā)電在過去是非常容易管理的，僅需要相對小的努力就可以控制電力需求。
整個發(fā)電、輸電和配電系統(tǒng)的設計，電力輸出應能容納尖峰負載。需求的尖峰和波谷相對容易預測，傳統(tǒng)的排產(chǎn)發(fā)電可以維持比較好的發(fā)電和用電匹配 。
通常允許電力公司基于投資回報率來設定電價，所以對建設新電廠和相應的輸電和配電基礎設施具有激勵作用。容許這些設施用數(shù)周或數(shù)月處理公眾關注電廠排放和其他負面問題。
削平尖峰是新建電廠追求的目標，但要進行多種努力。通常這些努力不需要高速實時控制和信息系統(tǒng)。電力對某些最終用戶，特別是大工業(yè)客戶，簡單使用階梯電價的手段就可以取消或減少需求－這都基于與電力公司談判的長期合同。
但今天電力公司的情況有非常大的不同。法規(guī)和公眾輿論都在推行節(jié)能和綠色發(fā)電，而不是傳統(tǒng)發(fā)電和新基礎設施。加上來自太陽能、特別是風能的可變能源，使得發(fā)電－需求等式快速地變化。為了平衡發(fā)電與需求－一個電力公司必須能夠連續(xù)調節(jié)發(fā)電、需求或兩者－所有都以實時為基礎。
通?？刂菩枨蟊容^容易而廉價，甚至在能夠實時快速調節(jié)發(fā)電的時候。 需求的監(jiān)視和控制需要復雜的控制系統(tǒng)，它們依靠大量的實時信息。 電力公司使用這些控制系統(tǒng)做出決定，對他們的客戶發(fā)送信息。
收集關于當前需求的信息和把信息發(fā)布到發(fā)電機和客戶，兩者都可以通過以太網(wǎng)來傳送。很多這樣的網(wǎng)絡已經(jīng)在一些電力公司的現(xiàn)場存在了， 但還需要建立更多這樣的網(wǎng)絡。
圖1：本圖表示了電力怎樣從發(fā)電廠配送到客戶。實時電力監(jiān)視通常在變電站執(zhí)行。
變電站信息
關注電網(wǎng)電力流入和流出的實時信息由電力公司通過對他們輸電和配電系統(tǒng)的監(jiān)視來測量的，特別是他們的變電站。電力公司先使用變電站把發(fā)出的電壓升高到輸電的等級，然后再用變電站把輸電電壓降低到配電的水平（見圖1）。
靠近電廠的變電站把發(fā)電電壓從11－22kV升高到的輸電電壓138和 765kV。靠近使用點的變電站再把輸電電壓降到配電電壓，范圍從13.2kV到69kV。
在變電站，為不同的目的通常要進行電力測量，包括對變電站設備的控制和保護，諸如電路斷路器和變壓器。這些電力測量使用多種基于以太網(wǎng)的設備，諸如保護繼電器和功率監(jiān)視器。
這些設備通過變電站的以太網(wǎng)連接到變電站控制器，即可以是通用的可編程控制器（PLC），也可以是非常特殊的變電站控制器。在一些變電站，控制器也連接到本地的工業(yè)計算機。
理想的情況是所有這些以太網(wǎng)設備應該遵從IEC 61850標準－用于變電站自動化的標準。 遵從這個標準可以使這些設備的通信標準化和簡單化。
這些以太網(wǎng)設備之間通信的管理通常由安裝在變電站的交換機來完成。雖然這些交換機可以是管理型或非管理型的，但管理型交換機能提供更多功能，這對變電站自動化應用中以太網(wǎng)的可靠性至關重要。
在變電站環(huán)境中的以太網(wǎng)交換機必須能運行在惡劣的條件下，如溫度和濕度有很大變化以及大振動和電噪聲。由于變電站自動化網(wǎng)絡任務的艱巨性，高可靠性是最重要的考量。與電力標準兼容，特別是用于變電站自動化的IEC 61850標準，確?？煽啃砸哂谶\行參數(shù)的范圍。
除了在變電站等級的設備通信管理，交換機還要完成變電站與電力公司管控中心的SCADA系統(tǒng)通信。這些通信通過虛擬私有網(wǎng)絡或一些其他方式，提供關鍵數(shù)據(jù)，使電力公司能夠匹配發(fā)電和需求。
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圖2：變電站設備之間的通信管理通常由以安裝在變電站的以太網(wǎng)交換機完成。雖然這些交換機可以是管理型或非管理型，但管理型交換機能提供更多功能，這對變電站自動化應用中以太網(wǎng)的牢靠性是至關重要的。
平衡發(fā)電和需求
信息在變電站收集，然后通過SCADA系統(tǒng)提供給電力公司的管控中心。這個信息使電力公司能夠連續(xù)監(jiān)視電網(wǎng)中的電力流入和流出。
信息監(jiān)視只是第一步，第二步是使用這個信息控制和平衡發(fā)電與需求。前面已經(jīng)提到，發(fā)電的控制在今天的電力系統(tǒng)要比過去困難得多，主要因為IPP的出現(xiàn)和來自綠色電力資源的發(fā)電變化。
出現(xiàn)的一種趨勢是，對電力公司不僅要提供輸向電網(wǎng)的電力數(shù)量， 還要提供電力的預測性和可靠性。為了與風電做斗爭，一些電力公司正強制性收取一種風能集成附加費，至少部分補貼了電力公司對付變化發(fā)電的費用。
這種收費很有爭議，所以很多電力公司 不得不把原來提出的風能集成附加費率由 2.72美元/每千瓦每月 減少到1.29美元/每千瓦每月。這個附加費減少的部分是由于“當風力不可預測而忽高忽低時，為了發(fā)電的可靠性，對風力發(fā)動機所采取的行動，”但公眾壓力確實起到了作用。
IPP和綠色電力現(xiàn)已存在，所以他跟隨電力公司把更多努力聚焦在發(fā)電－需求等式的需求側。 控制需求的最佳方法要依靠基本經(jīng)濟學，也就是提高價格減小消耗。
一種粗放式管理是在整個時間都提高價格，而一種精細式管理是僅在高峰用電時間提高價格?；趤碜宰冸娬疽蕴W(wǎng)收集的信息，電力公司現(xiàn)在具有實時高保真圖像。
可以用兩種辦法對需求削峰。第一種，對個別客戶需求可以按電力公司事先與該客戶簽訂的協(xié)議進行削減。這種協(xié)議是一種與大型工業(yè)客戶簽訂的長期協(xié)議， 新技術使它更為實際，可以擴展到小型工業(yè)、商業(yè)建筑、甚至到住宅客戶的協(xié)議 。
因為有基于變電站的SCADA系統(tǒng)，以太網(wǎng)技術使?jié)M足這些客戶的需求更為可行。使用有線和無線以太網(wǎng)將通過廣域以太網(wǎng)收集來自智能電表的數(shù)據(jù)。
一旦收集了數(shù)據(jù)，有兩種方法傳遞給客戶。對于已經(jīng)具有寬帶因特網(wǎng)連接PC的客戶，可以用瀏覽器在線實時訪問他們的用電和價格情況。對于沒有這種訪問的客戶或對于喜歡用一種分開顯示用電的客戶，現(xiàn)在有一種設備可以提供，顯示實時用電和價格。通過價格調節(jié)，電力公司希望客戶來控制需求。
