智能電網(wǎng)信息通信架構(gòu)演進(jìn)研究

牛 軍，牛鵬程

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司烏海電業(yè)局，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

0 引 言

智能電網(wǎng)發(fā)展受到了世界各國(guó)的高度關(guān)注，許多國(guó)家組織已經(jīng)頒布了智能電網(wǎng)架構(gòu)白皮書、路線圖和標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。同時(shí)，我國(guó)也不甘其后，要求電力企業(yè)加強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，制定智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)取得了良好的效果，但依然存在一些不足之處，尤其是通信架構(gòu)方面的問題，遲遲無法得到解決，只是提出了想法，但卻沒有落實(shí)到實(shí)際行動(dòng)。因此，對(duì)智能電網(wǎng)信息通信架構(gòu)演進(jìn)進(jìn)行研究，意義十分重大。

1 智能電網(wǎng)架構(gòu)的目標(biāo)和原則

1.1 智能電網(wǎng)架構(gòu)的目標(biāo)

通過查閱相關(guān)資料得知，智能電網(wǎng)會(huì)在20年之后完全取代傳統(tǒng)電網(wǎng)，在這20年之中，世界各國(guó)會(huì)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)逐漸改進(jìn)。智能電網(wǎng)架構(gòu)包括如下6點(diǎn)目標(biāo)：（1）適應(yīng)新技術(shù)，推動(dòng)傳統(tǒng)電網(wǎng)和信息通信技術(shù)的融合，通過這種方式，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效果；（2）通信技術(shù)和傳統(tǒng)電網(wǎng)在融合過程中，容易受到多種因素的影響，因此需要對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行控制，以促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展；（3）使用與智能電網(wǎng)發(fā)展相契合的通信技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)合適的通信架構(gòu)；（4）對(duì)發(fā)展方案進(jìn)行完善，為智能電網(wǎng)開發(fā)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提供支持，并且保證所開發(fā)的電網(wǎng)架構(gòu)具有可拓展功能；（5）電網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)具備交互性和互操性，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息孤島問題的預(yù)防；（6）增強(qiáng)電網(wǎng)架構(gòu)的合理性[1]。

1.2 智能電網(wǎng)架構(gòu)的原則

在智能電網(wǎng)架構(gòu)開發(fā)目標(biāo)設(shè)置完成后，需要依據(jù)原則，對(duì)電網(wǎng)通信架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)結(jié)合電網(wǎng)建設(shè)需求和未來發(fā)展趨勢(shì)，分析電網(wǎng)架構(gòu)開發(fā)原則所涵蓋的內(nèi)容，本文總結(jié)的智能電網(wǎng)架構(gòu)原則由如下部分構(gòu)成。

（1）對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)完成衡量機(jī)制的創(chuàng)建。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該充分發(fā)揮戰(zhàn)略性資產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，其中企業(yè)內(nèi)部流程是主要簡(jiǎn)化內(nèi)容，有利于提升員工的工作效率。此外，還要將現(xiàn)有架構(gòu)作為基礎(chǔ)，制定技術(shù)決策，從而實(shí)現(xiàn)可衡量機(jī)制的構(gòu)建。該機(jī)制能夠衡量企業(yè)績(jī)效和價(jià)值，并對(duì)當(dāng)前ICT模式進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其是否屬于最佳模式，其目的在于保證企業(yè)的投資回報(bào)效益。

（2）圍繞需求，為后續(xù)開發(fā)創(chuàng)造有利條件。基于業(yè)務(wù)流程，推動(dòng)架構(gòu)開發(fā)轉(zhuǎn)型和ICT的發(fā)展，使其可靠性和服務(wù)效率得到有效提升。同時(shí)，還要進(jìn)行通用數(shù)據(jù)模型的開發(fā)，構(gòu)建一個(gè)易于訪問的數(shù)據(jù)資料，為數(shù)據(jù)交換、集成和共享創(chuàng)造便捷條件。ICT系統(tǒng)應(yīng)具備可重復(fù)適用性，以此來促進(jìn)業(yè)務(wù)交付能力的增強(qiáng)，有利于減少企業(yè)投資，保證系統(tǒng)始終處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)。此外，所應(yīng)用的程序應(yīng)具備可移植性的特點(diǎn)，避免程序和平臺(tái)虛擬化，并且服務(wù)內(nèi)容可以隨時(shí)被更換。

（3）提高資源的利用效率。電網(wǎng)企業(yè)在發(fā)展智能電網(wǎng)的過程中，需要將現(xiàn)有電力系統(tǒng)和設(shè)備作為基礎(chǔ)，控制投入成本，同時(shí)還能充分發(fā)揮原有系統(tǒng)和設(shè)備的作用。這樣可以讓市場(chǎng)進(jìn)度進(jìn)一步加快，并且還能使電能電網(wǎng)的互操性得到強(qiáng)化，有助于關(guān)鍵業(yè)務(wù)可管理性的優(yōu)化。因此，電力企業(yè)應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有資源整合方式進(jìn)行研究，并找出其中不足，采取有效的措施解決問題。

（4）對(duì)可信數(shù)據(jù)源加以重視，并制定數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)劃。可信數(shù)據(jù)源可以為決策制定提供可靠的信息，因此電力企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)可信數(shù)據(jù)源的重視，明確和判定可信數(shù)據(jù)源，并在此基礎(chǔ)上，清晰的劃分可信數(shù)據(jù)源應(yīng)用的業(yè)務(wù)領(lǐng)域范圍。此外，還要在其中構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，為可靠信息搜索和調(diào)取創(chuàng)造便捷條件，使信息的可靠性和完整性得到保證，數(shù)據(jù)管理成本也會(huì)因此而降低。針對(duì)業(yè)務(wù)制定數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)劃，是確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要措施，電力企業(yè)需要予以關(guān)注[2]。

2 智能電網(wǎng)演進(jìn)路線

開放標(biāo)準(zhǔn)、高集成分布式混合系統(tǒng)是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，究其原因，主要是分布式混合系統(tǒng)具有非常強(qiáng)的互通性和互操性。智能電網(wǎng)架構(gòu)的發(fā)展和演進(jìn)應(yīng)該與IT架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)相契合，具體表現(xiàn)在如下3個(gè)方面。

2.1 業(yè)務(wù)筒倉(cāng)階段

不同業(yè)務(wù)筒倉(cāng)集合就是所謂的業(yè)務(wù)筒倉(cāng)，從本質(zhì)上看，筒倉(cāng)服務(wù)與業(yè)務(wù)單元大致相同，每個(gè)筒倉(cāng)都具有獨(dú)立的信息系統(tǒng)，電網(wǎng)的運(yùn)行需要筒倉(cāng)間的集成來維持。但是這種筒倉(cāng)集成僅適用于普通電網(wǎng)，卻無法適用于智能電網(wǎng)。究其原因，主要是傳統(tǒng)筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)集成難度較大，會(huì)導(dǎo)致大量的時(shí)間和成本被浪費(fèi)，同時(shí)還潛藏著非常大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在智能電網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)過程中，需要解決筒倉(cāng)間的交互問題。

2.2 總線部分集成階段

總線部分集成階段屬于標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)階段，其原理為使用企業(yè)服務(wù)總線，集成應(yīng)用、服務(wù)和后臺(tái)。開放標(biāo)準(zhǔn)是服務(wù)總線的支撐，可以在整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)中共享業(yè)務(wù)筒倉(cāng)的應(yīng)用程序，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的交互和靈活調(diào)用功能，有利于規(guī)避信息孤島，是解決業(yè)務(wù)筒倉(cāng)階段信息孤島問題的有效措施，但是服務(wù)總線對(duì)開放標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型執(zhí)行提出了嚴(yán)格的要求，如果無法執(zhí)行，服務(wù)總線就會(huì)喪失原有的作用。

服務(wù)總線架構(gòu)屬于一個(gè)集成架構(gòu)，但無法成為集成系統(tǒng)的目標(biāo)架構(gòu)，究其原因，主要是服務(wù)總線架構(gòu)的下層與筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)較為類似，無法滿足智能電網(wǎng)的架構(gòu)需求。

2.3 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合階段

異構(gòu)系統(tǒng)融合是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合階段的側(cè)重點(diǎn)，所謂的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)就是指異構(gòu)系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，并借助連接裝置（適配器）對(duì)與企業(yè)各項(xiàng)業(yè)務(wù)存在關(guān)聯(lián)的異構(gòu)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)源和應(yīng)用進(jìn)行整合，最終構(gòu)成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部信息和應(yīng)用的共享。

3 智能電網(wǎng)架構(gòu)未來發(fā)展的設(shè)想

3.1 以服務(wù)為中心開發(fā)架構(gòu)

想要確保智能電網(wǎng)體系的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，必須要重視架構(gòu)的作用，選擇一個(gè)靈活的架構(gòu)，方能支持智能電網(wǎng)的發(fā)展。智能電網(wǎng)架構(gòu)在發(fā)展過程中應(yīng)遵循以服務(wù)為中心的原則，通過高度集成，解決現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)存在的不足。因此，未來智能電網(wǎng)架構(gòu)發(fā)展的目標(biāo)應(yīng)該是以服務(wù)為中心的架構(gòu)。

3.2 分層服務(wù)器架構(gòu)

分層服務(wù)器架構(gòu)的基礎(chǔ)為開放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)企業(yè)服務(wù)總線ESB集成和適配器體系架構(gòu)中間件融合進(jìn)行了延續(xù)。基于開放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)服務(wù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行集成，促使其轉(zhuǎn)化為業(yè)務(wù)模塊和服務(wù)模塊，實(shí)現(xiàn)了以業(yè)務(wù)為中心架構(gòu)的開發(fā)。這種架構(gòu)基于電網(wǎng)特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需求，將服務(wù)進(jìn)行了分層，最終形成了分層架構(gòu)。該架構(gòu)與系統(tǒng)的特征要求相符，眾多獨(dú)立的分布式系統(tǒng)組成了異構(gòu)完整的系統(tǒng)架構(gòu)，與成員系統(tǒng)運(yùn)行和管理相獨(dú)立，卻與成員系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能存在關(guān)聯(lián)。

服務(wù)是架構(gòu)面向的對(duì)象，該架構(gòu)可以分解和轉(zhuǎn)化應(yīng)用功能，促使其成為一個(gè)可以被訪問的服務(wù)。這些服務(wù)與協(xié)議和服務(wù)之間無法互相影響，簡(jiǎn)言之，每個(gè)業(yè)務(wù)都是獨(dú)立的，在實(shí)現(xiàn)時(shí)無需對(duì)其他服務(wù)的位置和實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行考慮，只需通過協(xié)議即可使用。服務(wù)之間實(shí)現(xiàn)交互和集成的方式為松耦合。這一交互和集成方式使各服務(wù)之間彼此獨(dú)立，不會(huì)對(duì)其他服務(wù)產(chǎn)生影響。依據(jù)不同的方式，對(duì)服務(wù)進(jìn)行組合，所形成的業(yè)務(wù)流程存在顯著的差別，產(chǎn)生的功能也會(huì)因此而發(fā)生變化。松耦合性和重用性的特點(diǎn)，使系統(tǒng)對(duì)底層編程開發(fā)的需求大大降低，提高了系統(tǒng)的靈活性，系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)質(zhì)量也會(huì)得到保證。

該架構(gòu)中具有開放標(biāo)準(zhǔn)定義的接口，接口的存在使服務(wù)描述更容易被理解，為服務(wù)重用性的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件。這種接口與特定功能互相獨(dú)立，能夠?qū)?shí)現(xiàn)技術(shù)和物理位置進(jìn)行屏蔽，只需保持接口不變，接口功能就不會(huì)在其他因素的影響下發(fā)生改變。

4 結(jié) 論

在信息技術(shù)發(fā)展的背景下，電網(wǎng)應(yīng)該依據(jù)架構(gòu)目標(biāo)和原則，在控制投資成本的前提條件下，開發(fā)效益最大化的架構(gòu)。在架構(gòu)開發(fā)過程中，電力企業(yè)應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)資源進(jìn)行充分利用，提升資源的利用率。同時(shí)，采取有效的解決方案，推動(dòng)電網(wǎng)架構(gòu)的發(fā)展，以滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的需求。