面向智能電網通信中間件的關鍵技術研究

朱文生（國網安徽省電力公司舒城縣供電公司，安徽 舒城 231300）

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面向智能電網通信中間件的關鍵技術研究

朱文生（國網安徽省電力公司舒城縣供電公司，安徽 舒城 231300）

我國電力企業為了應對激烈的競爭環境，紛紛關注智能電網的建設，為了保證電能的質量，對先進的、現代化的技術給予了高度的關注。但目前，我國智能電網建設受技術問題的影響，特別是在通信中間件方面，仍未掌握關鍵技術。因此，本文分析了智能電網建設中的通信技術，重點探討了其通信中間件的關鍵技術，旨在充分發揮通信中間件技術的作用，使我國智能電網的功能更加豐富、服務更加優質。

智能電網；通信中間件；關鍵技術

引言

隨著社會經濟的穩定發展，生活與生產各個方面對電能質量的要求不斷提高，對于現代電力通信網絡而言，其應用具備實時性、穩定性與高效性。在先進技術支持下，智能網絡隨之出現，但在其發展過程中，面對一系列的技術問題，為了推動其實現健康與持續發展，本文探討了智能電網的通信中間件的關鍵技術，旨在為其發展提供可靠的技術保障。

1　面向智能電網的通信技術研究

在科學技術快速發展環境下，各國均十分注重國家電網建設，美國總統提出應積極利用信息化、自動化及數字化技術，同時，通過自主創新，以此促進電網的協調發展，進而逐漸構建完善的智能電網。在國內外學者研究過程中，涉及的相關技術如下：

目前，在智能電網研究方面，成績最為突出的便是美國與歐洲，前者提出了復雜交互式網絡，后者提出了電力網絡，同時相關公司，如：IBM、ABB及Google等也設計了不同的智能配網技術。根據相關研究可知，智能電網的信息系統是由基礎設施層、支撐平臺層及應用體系層構成的，在各層相互融合與互動基礎上，從而為客戶提供了一體化的信息與服務。對于智能電網而言，其最為關鍵的技術便是信息與通信技術，此項技術為電力系統發展奠定了堅實的基礎，使其發電、輸電、配電及用電具有了高效性與節能性［1］。

在我國電網建設過程中，也對智能電網給予了高度關注，旨在通過創新與研發，從而構建具有中國特色的智能電網，其構建方案中涉及的技術有通信、信息及控制技術等，為了使我國電網具有信息化、數字化與信息化特點，應對其進行全面的規劃、建設與完善。與國外智能電網建設相比，我國建設水平偏低，其成因主要為相關的技術匱乏，因此，相關學者應對通信技術進行積極的探索與研究。

2　面向智能電網的通信中間件的關鍵技術研究

根據國內外研究可知，智能電網通信技術雖然在不斷發展，但其中存在的諸多問題不容忽視，如：偏低的設備互操作性、復雜的結構等，為了有效解決上述問題，本文探討了通信中間件的關鍵技術，具體內容如下：

2.1通信中間件模型

當前，計算機技術、網絡技術在各個領域均扮演著重要的角色，將其用于通信系統，提高了數據傳輸的質量，使其具備的實時性與靈活性。但對于我國電網而言，由于其中涉及大量的分布式系統，使其呈現出了明顯的復雜性，在此情況下，為了保證系統服務質量，數據信息的準確獲取得到了廣泛的關注?，F階段，我國電網架構模型主要有兩種：①客戶端/服務器結構；②發布/訂閱結構，由于前者難以滿足分布式系統的實時性需求，因此，分布式系統中普遍采用發布/訂閱結構作為網絡通信中間件，其優點主要表現為保證了數據的共享性，提高了通信系統開發的效率，使其具有了實時性與可靠性［2］。

在電網發展過程中，常見以對象為中心的通信架構，由于其結合了不同的模型，導致其運行機制具有復雜性。在先進技術的支持下，智能電網隨之出現，其對通信模型及網絡架構提出了更好的要求。根據實踐可知，發布/訂閱結構具有較強的適應性、可靠性、實時性等特點，同時其采用了命名式發布、匿名式通訊、驅動式數據傳送及多節點同時通信。為了使其更加適應智能電網建設的需求，相關學者提出了基于DDS的中間件數據通信模型。DDS即數據分布服務規范，它作為設計新規范，具有專門性，同時其中間件的體現形式，屏蔽了網絡底層設計、減輕了開發人員的編程工作量。DDS最為顯著的特點便是以數據為中心的數據分發服務，將其用于分布式智能電網建設，借助中間件技術，提高了電力系統開發與通信效率，基于發布/訂閱的DDS通信模型如圖1所示。

圖1　發布/訂閱的DDS通信模型

2.2智能變電站映射方法

在現代電力系統中智能變電站十分重要，同時它也是智能電網的主要構成部分，因此，其安全性與可靠性應不斷提高。但目前，智能變電站的設備仍未能實現互操作，因此，相關的通信技術研究應不斷深入。在智能變電站系統中采用了以處理數據為中心的分布式應用，此時數據通信服務的成效對系統服務有著直接的影響。當前，在世界范圍內，變電站自動化系統所采用的協議均為IEC 61850，與傳統通信協議相比，前者優勢顯著，其提供的通信功能具有通用性，抽象接口具有共同性，但它也存在不足，主要表現在映射現存問題。為了有效解決此問題，國內外學者均對其進行了研究，并提出了ACSI通信服務交換機制，其涉及的方式有兩種：①C/S模式，主要提供的服務為控制與讀取數值；②對等通信模式，其提供的服務主要為傳輸周期采樣值［3］。

智能電網為了進一步提高自身的實時性與可靠性，應構建基于DDS實時數據通信。在實際構建中可利用發布/訂閱模型，它作為以數據為中心的信息交換模型，其包括的元素主要為發布者、訂閱者與主題，各節點具有獨立性與自主性，同時也保持著對等的關系，因此，可采用多元的通信方式。在數據發布過程中，發布者可采用廣播形式，此后訂閱者對主題進行比較與判斷，從而獲取自身所需的數據。在數據傳輸過程中，為了提高其質量，可利用DDS規范。對于智能變電站而言，IEC 61850將其物理裝置劃分為兩部分，分別為服務器與應用，其中前者主要是借助子網與站網進行連接的，每個智能電子設備均承擔著雙重的角色，分別為服務器與客戶。為了有效解決IEC 61850的映射問題，應明確DDS的發布/訂閱模型的特點，同時也要滿足IEC 61850的要求，以ACSI為例，其映射規范如表1所示。

表1　IEC61850到DDS的映射規范

在解決映射問題中，利用面向服務的中間件，此優點主要表現為：①簡化了底層通信映射的復雜性；②提高了電力系統工程師的工作效率，因此，利于智能電變站系統的有序建設與高效發展。

2.3電力智能調度系統

當前，智能電網研究的焦點之一便是智能調度問題，對于傳統電力調度系統而言，其存在的信息孤島及軟件設計問題較為突出，為了適應智能電網發展的需求，提出了基于DDS 或IEC 61850通信中間件的方案，在實際設計過程中，借助面向服務的設計手段，從而保證了設計的獨立性與靈活性。面向服務電力系統架構對業務功能與業務邏輯進行了細化，經分解使其轉變為更小的獨立功能與邏輯單元，同時在聚合技術支持下，重構上述單元使其成為相對較大的單元，進而保證了服務的獨立性［4］。

3　總結

綜上所述，在智能電網發展過程中，受諸多技術問題的困擾，影響著其發展的速度。為了增強智能電網的信息化、自動化與數字化，本文對其通信中間件的關鍵技術展開了探討，分析了其國內外對智能電網通信技術的研究，闡述了通信中間件模型、智能變電站映射方法及電力智能調度系統，相信，在各關鍵技術的支持下，智能電網的建設成效將更加顯著，其將為社會生產與生活提供高質量的電能服務。

［1］徐 毅.面向智能電網的通信中間件的關鍵技術研究［J］.中國新技術新產品，2016，01：26.

［2］丁耿佳.面向智能倉儲的物聯網中間件的關鍵技術研究與應用［D］.華南理工大學，2014.

［3］彭小圣，鄧迪元，程時杰，等.面向智能電網應用的電力大數據關鍵技術［J］.中國電機工程學報，2015，03：503～511.

［4］沈 輝.基于智能電網建設的通信中間件關鍵技術探討［J］.電子技術與軟件工程，2014，24：45.

2016-3-8

TM73

A

2095-2066（2016）09-0035-02