智能电网信息化体系架构研究

智能电网信息化体系架构研究

1

刘国民，宋

12雨，周庆捷

（1．华北电力大学，河北保定071003；2．北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，北京100096）

摘要：智能电网是当今世界电力系统发展变革新动向，被认为是21世纪电力系统重大科技创新和发展趋势。为全面提高电网安全运行水平及供电保障能力，实现电网与经济、社会、环境协调发展，架构智能电网信息化体系奠定基础。总结了近年来信息化结构发展水平及涉及的相关技术，为研究智能电网信息化结构平台提供了参考。关键词：智能电网；信息化结构；电力系统；信息化研究［中图分类号］TM727；TP391

［文献标志码］A

［文章编号］1004－7913（2012）02－0015－03

Research Information System Infrastructure of Smart Grid

LIU Guo-min 1，SONG Yu 1，ZHOU Qing-jie 2

（1．College of Control and Computer Engineering ，North China Electric Power University ，Baoding ，Hebei 071003，China ；

2．Beijing Join Bright Digital Power Technology CO．，Ltd ，Beijing 100096，China ）

Abstract ：Smart Grid is the latest trends in the world electric power system development ，and is considered as the major technology innovation and development trends in the 21st century power system to ensure the safe operation and power protection capabilities of the grid．At the same time ，in order to guarantee economic ，social ，and environmental coordinated development with the grid ，smart grid information system architecture will bear this important responsibility．This article summarizes recent information structure and re-lated technologies involved ；the research on structure of information technology for smart grid platform provides a good reference．Key words ：Smart grid ；Information structure ；Electrical systems ；Information technology research

自进入信息化时代，全球资源环境压力增大，能源需求增加，电力市场化进程加深，用户对电能可靠性和质量要求也不断提升。随着经济发展、社会进步、科技和信息化水平的提高，依靠现代信息、通信和控制技术，提高电网智能化水平，适应未来可持续发展要求是世界电网发展新趋势

［1］

电网控制、信息和管理技术，并将其有机结合，实现从发电到用电所有环节信息智能交流、系统优化电力生产、输送和使用，其最大意义是将不同成分电网整合在一起

［2］

。智能电网需要具有实时监视

和分析系统目前状态、不断整合和集成企业资产管理和电网生产运行管理平台的能力，从而为电网规划、建设、运行管理提供全方位信息服务

［3］

。

信息化作为坚强智能电网内在需求和坚实基础，面临着前所未有的机遇和挑战。要求信息化为坚强智能电网自动化、互动化提供安全可靠的公共平台和实现手段，进一步提升信息化平台信息传输、存储和处理能力，扩展信息平台信息共享广度和深度。增强信息平台交互信息的方式和手段，全面支撑坚强智能电网发展，努力促进国家电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越。

。

21世纪以来，国内外电力企业、研究机构和学者对未来电网发展模式开展了一系列研究与实践，智能电网理念逐步萌发形成。近年来，美国智能电网建设关注于加快电力网络基础架构的升级更新、最大限度利用信息技术、提高系统自动化水平，但普遍存在着对电网建设投入不足、电网设备陈旧及稳定性问题，亟需提高电网运营可靠性。欧洲经济发展水平较高，网架架构、电源布点、电源类型臻于完善，负荷发展趋于平缓，电网新增建设规模有限，因此更加关注可再生能源和分布式电源的接入，以提高供电可靠性和电能质量，完善社会用户增值服务。我国正处于经济建设高速发展时

1智能电网的发展

智能电网以包括发、输、变、配、用、调度和

信息等各个环节的电力系统为对象，不断研发新型

期，电力系统基础设施建设面临巨大压力，同时，各个地区能源分布和经济发展情况极不平衡，只有通过建立坚强输电系统，才利于实现能源合理传输和配置。

2智能电网信息化体系架构

随着电网规模扩大和复杂性提

高，信息系统成为保障电力系统安全稳定运行不可或缺的一部分。现代电力系统已经发展成为传统电力系统、信息通信系统与监控系统组成的一体化网络，其生产自动化和运营管理水平的提高与信息技术发展息息相关。下一代智能电网对电网自动化和运营水平提出了更高要求，实现智能电网，必须将信息技术神经网络贯穿全网，通过传感器网络、智能终端、智能控制中心和

信息网络实现全网可观可控，变革

传统电网控制和运营模式，以兼容新能源和灵活应对用户多样需求。智能电网赋予了电力系统新功能和形态，要求运行控制电网和转变管理模式必须以电力技术、信息技术发展和广泛应用为技术保［4－8］

。证2. 1

智能电网信息网络平台结构

智能电网下，业务从传统电网模式下的隔离分

图2

信息网络支撑平台结构示意图

图1

智能电网信息化总体架构图

散向协同创新方向发展，在技术引领与业务融合双重推动下，将产生诸如大规模可再生能源并网、电动汽车充电站/桩管理、互动营销等新业务领域，整个电网业务将呈现出显著融合的创新特征。提出了智能电网信息技术架构，该架构总体上可分为四层两纵，四层分别是指数据采集层、基础设施层、信息集成层、应用展示层，两纵分别是指电网信息安全防护体系和电网信息化标准体系。每个层级体系均根据智能电网特点提出更有针对性的技术内容。

从智能电网信息化总体架构（见图1）中，可以提取并简化信息网络支撑平台总体结构（见图2）。其核心是数据共享平台，由数据交换平台、通用数据访问接口和公共信息模型（CIM ）构成。数据交换平台实现了数据处理与具体位置的无关性；通用数据访问接口实现了数据访问方式与具体应用的无关性；

公共信息模型实现了数据表示与具

体应用的无关性。三者共同提供了一种数据共享机制，为智能电网各种数据处理和业务应用铺平了道路。

实施全面信息网络支撑平台建设，需要遵循以下几方面要求。

在基础设施方面，构建全覆盖、宽带、实

时、具有业务感知能力的信息通信网络。

在体系架构方面，采用SOA 架构，构建

满足电力业务需求的服务体系，建立具有统一接口、统一信息模型的数据共享平台。

c．在业务系统方面，总体规划，制定统一业务标准和服务标准，完善业务信息系统，满足电力企业、用户和第三方业务需求，实现信息和软件资源共享及不同业务系统协同工作能力。

d．在开发维护方面，构建开放统一信息通信

b．a．

管理系统，实现对全网信息通信资源一站式监测和维护，建立电力企业业务应用基础开发平台，以提高软件开发效率和质量。

e．在安全保障方面，健全安全管理规章制度，避免人为造成的信息安全风险，完善信息安全技术保障体系，提供全方位软硬件安全防护。2. 2

智能电网信息化结构的相关技术研究

通过最大限度利用现代信息技术，结合系统

化、层次化架构，统一规划运作、控制、管理，建立先进、开放、安全、可靠、灵活并贯穿生产、运行、经营全价值链的信息高度融合、模型高度统一

的统一信息支撑平台［9］

。从时间、物理管理等多维度及多层次，为各智能应用提供标准化、多元化、完整、一致的坚强智能电网信息，避免信息失真、冗余、阻塞、互斥等问题，实现电源测、电网侧、用户侧信息的集成、交互和共享，支持坚强智能电网新型业务的应用。目前有SOA （Service －O-riented Achitected ）和基于Agent 的系统2种技术。2. 2. 1SOA

新一代智能电网应满足架构可扩展性，SOA 架构很好的保证了这一点。目前面向服务体系结构SOA 的系统应用日益广泛，SOA 是新一代企业应用架构，通过业务、技术与管理这3个维度架构模型，解决业务、技术和管理应用问题，从而带来灵活业务、高效率技术及高水平管理。SOA 系统具有松耦合、便于复用、架构灵活、节约投资及增强业务敏捷性等优点，但在系统智能性、实时性方面还难以满足控制系统要求。2. 2. 2基于Agent 的系统

智能电网应满足系统模块化。基于Agent 的系统具有很多优点，每一个功能或任务（如IED 管理），可封装为一个独立的Agent ，系统高度模块化的Agent 之间是一种松散组合，其通信通过传递消息而不是调用程序（本地或远程）。同时，由于采用目录服务机制，通过添加新的Agent ，系统很容易增加新功能，且这些功能可被其它Agent 所用。对于那些本来就具有分布式结构的控制与自动化系统（如电力系统过程控制等），特别适合采用多Agent 的系统体系结构。较传统控制系统，这种基于Agent 的系统可使系统每个成员具有更大自治性。

智能电网运行管理对通信系统带宽、实时性、可靠性和安全性要求低，现场设备级和厂站级对通信实时性和可靠性要求非常苛刻。互联网物理设备、通信协议等在电力系统很多领域尚不能满足要求，IEC61850等已有工业协议，为电力信息通信提供了解决方案，但仍存在智能电网领域的信息通信需求得不到满足等问题。智能电网为信息产业提供了巨大发展机遇，互联网底层技术的发展为智能电网的实现提供了基础保障。

3结束语

通过剖析智能电网信息化体系结构和所涉及技

术，认为智能电网信息化是发展坚强智能电网的基础和保障，是推进信息化与工业化融合、走新型工业化道路的重要动力。通过信息化，可实现电网规划、设计、建设、生产、运营、服务信息的全面采集、流畅传输和高效处理，提升设备自动化、业务现代化及服务互动化水平，增强电网可视化发展、智能分析和科学决策能力。

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15．

作者简介：

刘国民（1984—），男，硕士在读，主要从事SOA 软件架构研究和智能电网信息化平台研究与应用。

（收稿日期2011－12－01）

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