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編者按：本文主要從引言；智能電網(wǎng)信息化概述；智能電網(wǎng)的信息集成；智能電網(wǎng)信息集成平臺框架；結(jié)語進(jìn)行論述。其中，主要包括：智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向、智能電網(wǎng)(SmartGrid)目前雖無明確統(tǒng)一的定義、信息流不再是電力流和業(yè)務(wù)流的輔助工具、智能電網(wǎng)信息集成、智能電網(wǎng)信息集成目標(biāo)、分別安裝和開發(fā)了實現(xiàn)不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)、智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)主要是生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的目的是為了將不同的數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)整合在一起、信息模型是描述特定實物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、智能電網(wǎng)信息集成平臺中形成CIM語義層進(jìn)行模型統(tǒng)一化、信息應(yīng)用層包含的是集成后的數(shù)據(jù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)流程等，具體請詳見。

論文摘要:智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展方向，也是我國電網(wǎng)升級改造的目標(biāo)。針對我國現(xiàn)有電網(wǎng)管理的應(yīng)用程序及系統(tǒng)呈現(xiàn)分布式和異構(gòu)等特點，從國內(nèi)外智能電網(wǎng)信息集成技術(shù)的研究現(xiàn)狀出發(fā)，分析現(xiàn)有電網(wǎng)信息集成的不足以及智能電網(wǎng)信息集成的要求，提出智能電網(wǎng)異構(gòu)信息集成框架的方案。

論文關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng);信息集成;公共信息模型:CLS;平臺

0引言

智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動向，是節(jié)能減排、可持續(xù)和諧發(fā)展的必然要求。依托信息技術(shù)徹底改造現(xiàn)有的能源利用體系，改變電網(wǎng)的發(fā)展模式，提升電網(wǎng)的控制管理能力，密切電網(wǎng)與社會的關(guān)系，對于我國來說，具有重要的戰(zhàn)略意義。信息化是發(fā)展建設(shè)統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)和保障。對于智能電網(wǎng)而言，信息不僅是電網(wǎng)控制和電網(wǎng)企業(yè)管理的手段，而且更是引領(lǐng)了新的電網(wǎng)發(fā)展方向和發(fā)展模式，而信息集成是智能電網(wǎng)信息建設(shè)的主要基礎(chǔ)工作和關(guān)鍵技術(shù)。

1智能電網(wǎng)信息化概述

1．1智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)(SmartGrid)目前雖無明確統(tǒng)一的定義，但卻都有一個共通的基本思想，即智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)和智能信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。智能電網(wǎng)需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎(chǔ)上，整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，利用強(qiáng)大、高效的信息管理系統(tǒng)，提高電網(wǎng)的抗沖擊能力和自愈功能，優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行和管理，做到供用電工作的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠，進(jìn)一步促進(jìn)電網(wǎng)與社會的和諧、友好。

1．2智能電網(wǎng)信息技術(shù)特點

對電網(wǎng)企業(yè)而盲，信息流不再是電力流和業(yè)務(wù)流的輔助工具，而是電網(wǎng)企業(yè)的控制中樞和神經(jīng)系統(tǒng)，是電力企業(yè)最有價值的資源。智能電網(wǎng)通過信息網(wǎng)絡(luò)采集和傳輸電網(wǎng)狀態(tài)信息和調(diào)度人員的命令信息，完成對電網(wǎng)的監(jiān)控；通過及時連接的網(wǎng)絡(luò)互動，實現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)度決策的智能化和調(diào)度指令執(zhí)行的自動化，使電網(wǎng)具有較強(qiáng)的抵御風(fēng)險能力和自愈功能，整體提高電網(wǎng)的綜合效率。

2智能電網(wǎng)的信息集成

2．1智能電網(wǎng)信息集成

信息集成需要解決的是企業(yè)經(jīng)營活動所覆蓋區(qū)域內(nèi)復(fù)雜的、分布的、異構(gòu)的信息資源的交換、轉(zhuǎn)換、集成與共享。智能電網(wǎng)作為大型應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)一步地對電網(wǎng)的各種生產(chǎn)運(yùn)行信息和管理信息進(jìn)行整合，并加強(qiáng)對電力業(yè)務(wù)的分析和優(yōu)化，改變了傳統(tǒng)的基于有限的、時間滯后的信息進(jìn)行電網(wǎng)管理的方式，對于信息集成的需求非常強(qiáng)烈。

2．2智能電網(wǎng)信息集成目標(biāo)

電力企業(yè)在不同的發(fā)展時期，根據(jù)各業(yè)務(wù)部門的特定需要，分別安裝和開發(fā)了實現(xiàn)不同功能的應(yīng)用系統(tǒng)。由于這些系統(tǒng)開發(fā)的時期和提供商不同，同時系統(tǒng)關(guān)心電力對象的不同方面、建模方法不同，使得這些應(yīng)用系統(tǒng)成為相對孤立的“信息孤島”，不能與其他系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)或在電網(wǎng)范圍內(nèi)實現(xiàn)信息共享和集成。我國智能電網(wǎng)的實現(xiàn)不是要完全推翻當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行模式，而是在傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)、發(fā)展和創(chuàng)新，因此，有必要分析當(dāng)前電網(wǎng)信息集成存在的問題以及需要解決的問題(見表1)。

3智能電網(wǎng)信息集成平臺框架

智能電網(wǎng)中信息描述和信息共享都應(yīng)通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)。對整個系統(tǒng)的信息描述與訪問方法進(jìn)行全面的定義和規(guī)范，滿足通信規(guī)約的統(tǒng)一和電網(wǎng)設(shè)備的互操作性特性，這是實現(xiàn)信息集成的基礎(chǔ)。要建設(shè)我國智能電網(wǎng)信息集成平臺，需要從以下幾個方面來研究。

3．1數(shù)據(jù)來源

智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)主要是生產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)。在技術(shù)層次上應(yīng)重點關(guān)注生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集和信息集成／共享，這些數(shù)據(jù)大多是實時的，變化頻率快；在集成層次上應(yīng)建設(shè)調(diào)度綜合數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)相關(guān)信息的共享，然后與生產(chǎn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成，為數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化打下基礎(chǔ)，其中信息模型和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立十分關(guān)鍵。

3．2信息集成架構(gòu)

根據(jù)我國電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展情況，智能電網(wǎng)信息集成方式可在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)方向上進(jìn)行集成，即通過通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)國家級信息調(diào)度平臺、省級調(diào)度信息平臺、地市級調(diào)度信息平臺等的信息縱向集成，同時，在橫向上大中型區(qū)域電網(wǎng)可分層分區(qū)通過網(wǎng)絡(luò)連接，跨越地域，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建設(shè)、調(diào)用和分析。

3.2.1異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的目的是為了將不同的數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)整合在一起，給用戶提供一個透明的統(tǒng)一視圖。數(shù)據(jù)集成的核心是對不同的數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換和裝載(Extract、Transform、Load)。目前，比較主流的信息集成架構(gòu)主要有以下幾種方式。

(1)基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的集成架構(gòu)。利用數(shù)據(jù)倉庫集成電力信息并實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘，對于提高電網(wǎng)的服務(wù)水平有重要意義，同時對電網(wǎng)的規(guī)劃發(fā)展也提供了決策支持。但是，這種架構(gòu)數(shù)據(jù)更新不頻繁，在反映實時信息的能力上存在不足。

(2)基于cORBA／DC0M的技術(shù)架構(gòu)。基于C0RBA／DCoM集成方式的優(yōu)點是相應(yīng)規(guī)范和服務(wù)多。但是基本通信模式是C／S的同步請求／應(yīng)答通信，系統(tǒng)間耦合程度低，跨平臺能力有限。

(3)基于WebService的數(shù)據(jù)集成架構(gòu)。WebService是建立可相互操作的分布式應(yīng)用程序新平臺，其特點是跨平臺調(diào)用和接口可機(jī)器識別，使用簡單對象訪問協(xié)議(SimpleObjectAccessProtocol，SOAP)作為服務(wù)調(diào)用協(xié)議。各種組件模型都可以將數(shù)據(jù)包裝成SOAP，通過SOAP進(jìn)行相互調(diào)用。這正是電力信息集成技術(shù)未來的發(fā)展方向——面向服務(wù)的架構(gòu)。智能電網(wǎng)信息集成中既有對實時信息的要求，也會存在著對歷史數(shù)據(jù)的再現(xiàn)和分析，所以應(yīng)當(dāng)綜合數(shù)據(jù)集成平臺和數(shù)據(jù)倉庫的方式形成智能電網(wǎng)的信息集成平臺。

3．2．2信息集成平臺

信息集成平臺在不同的應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)信息共享與交換，它提供了分布式計算環(huán)境下的多層客戶／服務(wù)器模型以及具有跨平臺、跨網(wǎng)絡(luò)的透明通信框架的特點，通過軟總線結(jié)構(gòu)，把各種異構(gòu)的存儲信息、服務(wù)信息和界面信息，如同插件一樣插入到信息總線中，以實現(xiàn)互操作及企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成運(yùn)行機(jī)制。信息集成平臺目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)級數(shù)據(jù)語義的統(tǒng)一管理，要實現(xiàn)此目標(biāo)必須采用公用的信息模型。

3．3信息模型

信息模型是描述特定實物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)歸納的描述方式；元數(shù)據(jù)模型是抽象化的元數(shù)據(jù)，是一種標(biāo)準(zhǔn)化的、可擴(kuò)展并支持互操作的模型。智能電網(wǎng)中信息資源豐富，數(shù)據(jù)來源多樣，建立具有標(biāo)準(zhǔn)意義并可擴(kuò)展的元數(shù)據(jù)模型(如公共信息模型CIM)是建立電力調(diào)度實時信息集成系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵。

3．3．1CIM

CIM是IEC6l970的一個主要組成部分，提供電力系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)化定義。遵循這個標(biāo)準(zhǔn)，各個分布在不同地點的應(yīng)用程序都可以共享信息平臺數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息集成。它使用統(tǒng)一建模語言(uML—UnifiedModelingLanguage)，將電力系統(tǒng)中的實體對象表示為類和屬性，并以類之間的關(guān)聯(lián)表示這些實體對象的職責(zé)和協(xié)作關(guān)系，包括普遍化、關(guān)聯(lián)、聚集關(guān)系等。CIM是國際化的通用標(biāo)準(zhǔn)，在建設(shè)我國智能電網(wǎng)模型時可對其適當(dāng)優(yōu)化，以適應(yīng)我國電網(wǎng)的需要。

3．3．2源數(shù)據(jù)模型到CIM的映射

智能電網(wǎng)要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，必須將異構(gòu)的信息模型轉(zhuǎn)換為公共信息模型。當(dāng)源數(shù)據(jù)模型與CIM存在差異時，可通過映射轉(zhuǎn)換規(guī)則來對源數(shù)據(jù)模型和CIM進(jìn)行映射，而源數(shù)據(jù)模型獲得公共信息平臺的信息，也通過映射轉(zhuǎn)換規(guī)則來獲得公共信息。可以利用元數(shù)據(jù)來實現(xiàn)這些異構(gòu)信息資源的組織管理和共享服務(wù)以及異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一管理。

3．3．3信息

智能電網(wǎng)信息集成平臺中形成CIM語義層進(jìn)行模型統(tǒng)一化，而公共信息的、訪問和交換則通過定義標(biāo)準(zhǔn)的程序接口來實現(xiàn)。智能電網(wǎng)信息平臺對外提供方式，如cIS接口方式、文件方式(XML／RDF)以及API方式等。應(yīng)用集成可通過開放API、適配器工作流工具等技術(shù)形式來實現(xiàn)跨系統(tǒng)的功能調(diào)用。

3．4信息展示

智能電網(wǎng)應(yīng)采用門戶系統(tǒng)提供信息的綜合處理和展示服務(wù)，以用戶定制的方式提供一站式信息訪問。在門戶系統(tǒng)內(nèi)部從多個數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，對外實現(xiàn)統(tǒng)一的輸出和展現(xiàn)機(jī)制，將經(jīng)過分析和優(yōu)化處理后的信息以用戶定制的方式展現(xiàn)和，信息展現(xiàn)方式呈現(xiàn)多樣性，并可擴(kuò)展。例如用戶可以通過定制展現(xiàn)界面友好的Web方式，那么門戶就提供訪問Web方式。

3.5信息集成框架

通過以上分析，可以看出智能電網(wǎng)信息集成的目標(biāo)是建立統(tǒng)一的信息平臺來集成信息，利用數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)中心功能為數(shù)據(jù)的利用建立統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)，整合異構(gòu)信息，實現(xiàn)信息的暢通交換；將電網(wǎng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)抽取存儲于數(shù)據(jù)倉庫中，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提取有效信息，為企業(yè)決策提供支持；對于智能電網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行跨平臺跨系統(tǒng)的流程集成，提高電網(wǎng)企業(yè)的生產(chǎn)效率和管理效率。整個系統(tǒng)可設(shè)計為4層的架構(gòu)來實現(xiàn)，即數(shù)據(jù)源層、信息集成平臺、信息應(yīng)用層和信息門戶層。系統(tǒng)框架如圖1所示。

3．5．1數(shù)據(jù)源層

數(shù)據(jù)源層主要是分布式的異構(gòu)數(shù)據(jù)源，包括智能電網(wǎng)各種應(yīng)用程序和組件的數(shù)據(jù)，尤其是遙信、遙測等實時數(shù)據(jù)。

3．5．2CIM信息集成平臺

信息集成平臺主要負(fù)責(zé)將適配器轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過抽取、清洗、加載等過程進(jìn)行集成，放人數(shù)據(jù)庫中；負(fù)責(zé)公共模型CIM的定義和數(shù)據(jù)的管理；定義數(shù)據(jù)對外的方式，如CIS等。數(shù)據(jù)源適配器是將數(shù)據(jù)集成的請求轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)源能夠識別的請求，提交執(zhí)行，并將結(jié)果返回給集成平臺，是實現(xiàn)信息集成的關(guān)鍵。對于新開發(fā)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，直接采用與公共信息模型一致的模型來管理，對于異構(gòu)的系統(tǒng)則通過適配器將私有格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成公共信息模型存儲于信息平臺，并通過適配器獲得系統(tǒng)需求的信息。平臺可采用XML作為公共消息交換模式，以XML為數(shù)據(jù)載體進(jìn)行消息交換，無需考慮數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制以及數(shù)據(jù)形式。

3．5．3信息應(yīng)用層

信息應(yīng)用層包含的是集成后的數(shù)據(jù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)流程，包括智能調(diào)度、安全預(yù)警等流程，還包括從集成平臺中抽取出歷史數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)倉庫，進(jìn)行分析，以實現(xiàn)決策支持功能。

3．5．4信息門戶層

信息門戶層通過WebService等方式來提供友好界面，各個級別的電網(wǎng)企業(yè)可通過信息門戶來訪問集成的信息，不必關(guān)心數(shù)據(jù)來源，實現(xiàn)信息交互和個性化服務(wù)等。

4結(jié)語

智能電網(wǎng)的信息集成應(yīng)以信息平臺為中心，在信息集成的過程中，更應(yīng)考慮信息平臺上決策支持系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)智能化的信息分析，為企業(yè)提供決策支持，提高電網(wǎng)的應(yīng)急水平和自愈能力。我國作為用電大國，智能電網(wǎng)內(nèi)需市場潛力巨大，應(yīng)該立足我國電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變升級為契機(jī)，汲取國外發(fā)達(dá)國家對于智能電網(wǎng)發(fā)展思路和技術(shù)的研究精華，建設(shè)有中國特色的智能電網(wǎng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康、可持續(xù)發(fā)展。