关于智能电网异构信息集成平台框架方案研究

智能电网是当今世界电力系统发展方向，也是我国电网升级改造的目标。针对我国现有电网管理的应用程序及系统呈现分布式和异构等特点，从国内外智能电网信息集成技术的研究现状出发，分析现有电网信息集成的不足以及智能电网信息集成的要求，提出智能电网异构信息集成框架的方案。

　　论文关键词:智能电网;信息集成;公共信息模型:CLS;平台

　　0引言

　　智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，是节能减排、可持续和谐发展的必然要求。依托信息技术彻底改造现有的能源利用体系，改变电网的发展模式，提升电网的控制管理能力，密切电网与社会的关系，对于我国来说，具有重要的战略意义。信息化是发展建设统一坚强智能电网的基础和保障。对于智能电网而言，信息不仅是电网控制和电网企业管理的手段，而且更是引领了新的电网发展方向和发展模式，而信息集成是智能电网信息建设的主要基础工作和关键技术。

　　1智能电网信息化概述

　　1．1智能电网
　　智能电网(Smart Grid)目前虽无明确统一的定义，但却都有一个共通的基本思想，即智能电网是电网技术和智能信息网络系统相结合的产物。智能电网需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，整合系统中的数据，利用强大、高效的信息管理系统，提高电网的抗冲击能力和自愈功能，优化电网的运行和管理，做到供用电工作的安全、经济、可靠，进一步促进电网与社会的和谐、友好。

　　1．2智能电网信息技术特点
　　对电网企业而盲，信息流不再是电力流和业务流的辅助工具，而是电网企业的控制中枢和神经系统，是电力企业最有价值的资源。智能电网通过信息网络采集和传输电网状态信息和调度人员的命令信息，完成对电网的监控；通过及时连接的网络互动，实现智能电网调度决策的智能化和调度指令执行的自动化，使电网具有较强的抵御风险能力和自愈功能，整体提高电网的综合效率。

　　2智能电网的信息集成

　　2．1智能电网信息集成
　　信息集成需要解决的是企业经营活动所覆盖区域内复杂的、分布的、异构的信息资源的交换、转换、集成与共享。智能电网作为大型应用系统，进一步地对电网的各种生产运行信息和管理信息进行整合，并加强对电力业务的分析和优化，改变了传统的基于有限的、时间滞后的信息进行电网管理的方式，对于信息集成的需求非常强烈。

　　2．2智能电网信息集成目标
　　电力企业在不同的发展时期，根据各业务部门的特定需要，分别安装和开发了实现不同功能的应用系统。由于这些系统开发的时期和提供商不同，同时系统关心电力对象的不同方面、建模方法不同，使得这些应用系统成为相对孤立的“信息孤岛”，不能与其他系统交换数据或在电网范围内实现信息共享和集成。我国智能电网的实现不是要完全推翻当前电网的运行模式，而是在传统电网基础上进行改进、发展和创新，因此，有必要分析当前电网信息集成存在的问题以及需要解决的问题(见表1)。

3智能电网信息集成平台框架

　　智能电网中信息描述和信息共享都应通过统一的标准来实现。对整个系统的信息描述与访问方法进行全面的定义和规范，满足通信规约的统一和电网设备的互操作性特性，这是实现信息集成的基础。要建设我国智能电网信息集成平台，需要从以下几个方面来研究。

　　3．1数据来源
　　智能电网数据主要是生产数据和管理数据。在技术层次上应重点关注生产运行相关数据采集和信息集成／共享，这些数据大多是实时的，变化频率快；在集成层次上应建设调度综合数据平台，实现调度业务相关信息的共享，然后与生产业务数据集成，为数据分析和优化打下基础，其中信息模型和数据标准的建立十分关键。

　　3．2信息集成架构
　　根据我国电网建设和发展情况，智能电网信息集成方式可在现有的结构方向上进行集成，即通过通信网络实现国家级信息调度平台、省级调度信息平台、地市级调度信息平台等的信息纵向集成，同时，在横向上大中型区域电网可分层分区通过网络连接，跨越地域，实现数据的统一建设、调用和分析。
　　3.2.1异构数据集成的目的是为了将不同的数据源数据整合在一起，给用户提供一个透明的统一视图。数据集成的核心是对不同的数据源数据的抽取、转换和装载(Extract、Transform、Load)。目前，比较主流的信息集成架构主要有以下几种方式。
　　(1)基于传统数据仓库的集成架构。利用数据仓库集成电力信息并实现数据挖掘，对于提高电网的服务水平有重要意义，同时对电网的规划发展也提供了决策支持。但是，这种架构数据更新不频繁，在反映实时信息的能力上存在不足。
　　(2)基于cORBA／DC0M的技术架构。基于C0RBA／DCoM集成方式的优点是相应规范和服务多。但是基本通信模式是C／S的同步请求／应答通信，系统间耦合程度低，跨平台能力有限。
　　(3)基于Web Service的数据集成架构。Web Service是建立可相互操作的分布式应用程序新平台，其特点是跨平台调用和接口可机器识别，使用简单对象访问协议(SimpleObjectAccess Protocol，SOAP)作为服务调用协议。各种组件模型都可以将数据包装成SOAP，通过SOAP进行相互调用。这正是电力信息集成技术未来的发展方向——面向服务的架构。智能电网信息集成中既有对实时信息的要求，也会存在着对历史数据的再现和分析，所以应当综合数据集成平台和数据仓库的方式形成智能电网的信息集成平台。
　　3．2．2信息集成平台
　　信息集成平台在不同的应用系统之间实现信息共享与交换，它提供了分布式计算环境下的多层客户／服务器模型以及具有跨平台、跨网络的透明通信框架的特点，通过软总线结构，把各种异构的存储信息、服务信息和界面信息，如同插件一样插入到信息总线中，以实现互操作及企业应用系统集成运行机制。信息集成平台目标能够实现企业级数据语义的统一管理，要实现此目标必须采用公用的信息模型。

　　3．3信息模型
　　信息模型是描述特定实物的数据结构，是对数据结构进行总结归纳的描述方式；元数据模型是抽象化的元数据，是一种标准化的、可扩展并支持互操作的模型。智能电网中信息资源丰富，数据来源多样，建立具有标准意义并可扩展的元数据模型(如公共信息模型CIM)是建立电力调度实时信息集成系统应用的关键。
　　3．3．1 CIM
　　CIM是IEC6l970的一个主要组成部分，提供电力系统的一个标准化定义。遵循这个标准，各个分布在不同地点的应用程序都可以共享信息平台数据，实现信息集成。它使用统一建模语言(uML—UnifiedModeling Language)，将电力系统中的实体对象表示为类和属性，并以类之间的关联表示这些实体对象的职责和协作关系，包括普遍化、关联、聚集关系等。CIM是国际化的通用标准，在建设我国智能电网模型时可对其适当优化，以适应我国电网的需要。
　　3．3．2源数据模型到CIM的映射
　　智能电网要实现数据的集成，必须将异构的信息模型转换为公共信息模型。当源数据模型与CIM存在差异时，可通过映射转换规则来对源数据模型和CIM进行映射，而源数据模型获得公共信息平台的信息，也通过映射转换规则来获得公共信息。可以利用元数据来实现这些异构信息资源的组织管理和共享服务以及异构系统数据模型的统一管理。
　　3．3．3信息发布
　　智能电网信息集成平台中形成CIM语义层进行模型统一化，而公共信息的发布、访问和交换则通过定义标准的程序接口来实现。智能电网信息平台对外提供发布方式，如cIS接口方式、文件方式(XML／RDF)以及API方式等。应用集成可通过开放API、适配器工作流工具等技术形式来实现跨系统的功能调用。

　　3．4信息展示
　　智能电网应采用门户系统提供信息的综合处理和展示服务，以用户定制的方式提供一站式信息访问。在门户系统内部从多个数据源获取数据，对外实现统一的输出和展现机制，将经过分析和优化处理后的信息以用户定制的方式展现和发布，信息展现方式呈现多样性，并可扩展。例如用户可以通过定制展现界面友好的Web方式，那么门户就提供访问Web方式。

　　3.5信息集成框架
　　通过以上分析，可以看出智能电网信息集成的目标是建立统一的信息平台来集成信息，利用数据平台的数据中心功能为数据的利用建立统一模型数据，整合异构信息，实现信息的畅通交换；将电网运行历史数据抽取存储于数据仓库中，利用数据挖掘技术提取有效信息，为企业决策提供支持；对于智能电网的应用系统进行跨平台跨系统的流程集成，提高电网企业的生产效率和管理效率。整个系统可设计为4层的架构来实现，即数据源层、信息集成平台、信息应用层和信息门户层。系统框架如图1所示。
 

　　3．5．1数据源层
　　数据源层主要是分布式的异构数据源，包括智能电网各种应用程序和组件的数据，尤其是遥信、遥测等实时数据。
　　3．5．2 CIM信息集成平台
　　信息集成平台主要负责将适配器转换的数据经过抽取、清洗、加载等过程进行集成，放人数据库中；负责公共模型CIM的定义和数据的管理；定义数据对外的发布方式，如CIS等。数据源适配器是将数据集成的请求转换为数据源能够识别的请求，提交执行，并将结果返回给集成平台，是实现信息集成的关键。对于新开发的数据结构，直接采用与公共信息模型一致的模型来管理，对于异构的系统则通过适配器将私有格式的数据转换成公共信息模型存储于信息平台，并通过适配器获得系统需求的信息。平台可采用XM L作为公共消息交换模式，以XML为数据载体进行消息交换，无需考虑数据传输机制以及数据形式。
　　3．5．3信息应用层
　　信息应用层包含的是集成后的数据应用的业务流程，包括智能调度、安全预警等流程，还包括从集成平台中抽取出历史数据，通过数据仓库，进行分析，以实现决策支持功能。
　　3．5．4信息门户层
　　信息门户层通过Web Service等方式来提供友好界面，各个级别的电网企业可通过信息门户来访问集成的信息，不必关心数据来源，实现信息交互和个性化服务等。

　　4结语

　　智能电网的信息集成应以信息平台为中心，在信息集成的过程中，更应考虑信息平台上决策支持系统的建设，实现智能化的信息分析，为企业提供决策支持，提高电网的应急水平和自愈能力。我国作为用电大国，智能电网内需市场潜力巨大，应该立足我国电力行业发展现状，以产业转变升级为契机，汲取国外发达国家对于智能电网发展思路和技术的研究精华，建设有中国特色的智能电网，促进经济健康、可持续发展。
 

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