智能化信息分析論文

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編者按：本文主要從引言；智能電網信息化概述；智能電網的信息集成；智能電網信息集成平臺框架；結語進行論述。其中，主要包括：智能電網是當今世界電力系統發展變革的最新動向、智能電網(SmartGrid)目前雖無明確統一的定義、信息流不再是電力流和業務流的輔助工具、智能電網信息集成、智能電網信息集成目標、分別安裝和開發了實現不同功能的應用系統、智能電網數據主要是生產數據和管理數據、異構數據集成的目的是為了將不同的數據源數據整合在一起、信息模型是描述特定實物的數據結構、智能電網信息集成平臺中形成CIM語義層進行模型統一化、信息應用層包含的是集成后的數據應用的業務流程等，具體請詳見。

論文摘要:智能電網是當今世界電力系統發展方向，也是我國電網升級改造的目標。針對我國現有電網管理的應用程序及系統呈現分布式和異構等特點，從國內外智能電網信息集成技術的研究現狀出發，分析現有電網信息集成的不足以及智能電網信息集成的要求，提出智能電網異構信息集成框架的方案。

論文關鍵詞:智能電網;信息集成;公共信息模型:CLS;平臺

0引言

智能電網是當今世界電力系統發展變革的最新動向，是節能減排、可持續和諧發展的必然要求。依托信息技術徹底改造現有的能源利用體系，改變電網的發展模式，提升電網的控制管理能力，密切電網與社會的關系，對于我國來說，具有重要的戰略意義。信息化是發展建設統一堅強智能電網的基礎和保障。對于智能電網而言，信息不僅是電網控制和電網企業管理的手段，而且更是引領了新的電網發展方向和發展模式，而信息集成是智能電網信息建設的主要基礎工作和關鍵技術。

1智能電網信息化概述

1．1智能電網

智能電網(SmartGrid)目前雖無明確統一的定義，但卻都有一個共通的基本思想，即智能電網是電網技術和智能信息網絡系統相結合的產物。智能電網需要在創建開放的系統和建立共享的信息模式的基礎上，整合系統中的數據，利用強大、高效的信息管理系統，提高電網的抗沖擊能力和自愈功能，優化電網的運行和管理，做到供用電工作的安全、經濟、可靠，進一步促進電網與社會的和諧、友好。

1．2智能電網信息技術特點

對電網企業而盲，信息流不再是電力流和業務流的輔助工具，而是電網企業的控制中樞和神經系統，是電力企業最有價值的資源。智能電網通過信息網絡采集和傳輸電網狀態信息和調度人員的命令信息，完成對電網的監控；通過及時連接的網絡互動，實現智能電網調度決策的智能化和調度指令執行的自動化，使電網具有較強的抵御風險能力和自愈功能，整體提高電網的綜合效率。

2智能電網的信息集成

2．1智能電網信息集成

信息集成需要解決的是企業經營活動所覆蓋區域內復雜的、分布的、異構的信息資源的交換、轉換、集成與共享。智能電網作為大型應用系統，進一步地對電網的各種生產運行信息和管理信息進行整合，并加強對電力業務的分析和優化，改變了傳統的基于有限的、時間滯后的信息進行電網管理的方式，對于信息集成的需求非常強烈。

2．2智能電網信息集成目標

電力企業在不同的發展時期，根據各業務部門的特定需要，分別安裝和開發了實現不同功能的應用系統。由于這些系統開發的時期和提供商不同，同時系統關心電力對象的不同方面、建模方法不同，使得這些應用系統成為相對孤立的“信息孤島”，不能與其他系統交換數據或在電網范圍內實現信息共享和集成。我國智能電網的實現不是要完全推翻當前電網的運行模式，而是在傳統電網基礎上進行改進、發展和創新，因此，有必要分析當前電網信息集成存在的問題以及需要解決的問題(見表1)。

3智能電網信息集成平臺框架

智能電網中信息描述和信息共享都應通過統一的標準來實現。對整個系統的信息描述與訪問方法進行全面的定義和規范，滿足通信規約的統一和電網設備的互操作性特性，這是實現信息集成的基礎。要建設我國智能電網信息集成平臺，需要從以下幾個方面來研究。

3．1數據來源

智能電網數據主要是生產數據和管理數據。在技術層次上應重點關注生產運行相關數據采集和信息集成／共享，這些數據大多是實時的，變化頻率快；在集成層次上應建設調度綜合數據平臺，實現調度業務相關信息的共享，然后與生產業務數據集成，為數據分析和優化打下基礎，其中信息模型和數據標準的建立十分關鍵。

3．2信息集成架構

根據我國電網建設和發展情況，智能電網信息集成方式可在現有的結構方向上進行集成，即通過通信網絡實現國家級信息調度平臺、省級調度信息平臺、地市級調度信息平臺等的信息縱向集成，同時，在橫向上大中型區域電網可分層分區通過網絡連接，跨越地域，實現數據的統一建設、調用和分析。

3.2.1異構數據集成的目的是為了將不同的數據源數據整合在一起，給用戶提供一個透明的統一視圖。數據集成的核心是對不同的數據源數據的抽取、轉換和裝載(Extract、Transform、Load)。目前，比較主流的信息集成架構主要有以下幾種方式。

(1)基于傳統數據倉庫的集成架構。利用數據倉庫集成電力信息并實現數據挖掘，對于提高電網的服務水平有重要意義，同時對電網的規劃發展也提供了決策支持。但是，這種架構數據更新不頻繁，在反映實時信息的能力上存在不足。

(2)基于cORBA／DC0M的技術架構。基于C0RBA／DCoM集成方式的優點是相應規范和服務多。但是基本通信模式是C／S的同步請求／應答通信，系統間耦合程度低，跨平臺能力有限。

(3)基于WebService的數據集成架構。WebService是建立可相互操作的分布式應用程序新平臺，其特點是跨平臺調用和接口可機器識別，使用簡單對象訪問協議(SimpleObjectAccessProtocol，SOAP)作為服務調用協議。各種組件模型都可以將數據包裝成SOAP，通過SOAP進行相互調用。這正是電力信息集成技術未來的發展方向——面向服務的架構。智能電網信息集成中既有對實時信息的要求，也會存在著對歷史數據的再現和分析，所以應當綜合數據集成平臺和數據倉庫的方式形成智能電網的信息集成平臺。

3．2．2信息集成平臺

信息集成平臺在不同的應用系統之間實現信息共享與交換，它提供了分布式計算環境下的多層客戶／服務器模型以及具有跨平臺、跨網絡的透明通信框架的特點，通過軟總線結構，把各種異構的存儲信息、服務信息和界面信息，如同插件一樣插入到信息總線中，以實現互操作及企業應用系統集成運行機制。信息集成平臺目標能夠實現企業級數據語義的統一管理，要實現此目標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據結構，是對數據結構進行總結歸納的描述方式；元數據模型是抽象化的元數據，是一種標準化的、可擴展并支持互操作的模型。智能電網中信息資源豐富，數據來源多樣，建立具有標準意義并可擴展的元數據模型(如公共信息模型CIM)是建立電力調度實時信息集成系統應用的關鍵。

3．3．1CIM

CIM是IEC6l970的一個主要組成部分，提供電力系統的一個標準化定義。遵循這個標準，各個分布在不同地點的應用程序都可以共享信息平臺數據，實現信息集成。它使用統一建模語言(uML—UnifiedModelingLanguage)，將電力系統中的實體對象表示為類和屬性，并以類之間的關聯表示這些實體對象的職責和協作關系，包括普遍化、關聯、聚集關系等。CIM是國際化的通用標準，在建設我國智能電網模型時可對其適當優化，以適應我國電網的需要。

3．3．2源數據模型到CIM的映射

智能電網要實現數據的集成，必須將異構的信息模型轉換為公共信息模型。當源數據模型與CIM存在差異時，可通過映射轉換規則來對源數據模型和CIM進行映射，而源數據模型獲得公共信息平臺的信息，也通過映射轉換規則來獲得公共信息。可以利用元數據來實現這些異構信息資源的組織管理和共享服務以及異構系統數據模型的統一管理。

3．3．3信息

智能電網信息集成平臺中形成CIM語義層進行模型統一化，而公共信息的、訪問和交換則通過定義標準的程序接口來實現。智能電網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。應用集成可通過開放API、適配器工作流工具等技術形式來實現跨系統的功能調用。

3．4信息展示

智能電網應采用門戶系統提供信息的綜合處理和展示服務，以用戶定制的方式提供一站式信息訪問。在門戶系統內部從多個數據源獲取數據，對外實現統一的輸出和展現機制，將經過分析和優化處理后的信息以用戶定制的方式展現和，信息展現方式呈現多樣性，并可擴展。例如用戶可以通過定制展現界面友好的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，可以看出智能電網信息集成的目標是建立統一的信息平臺來集成信息，利用數據平臺的數據中心功能為數據的利用建立統一模型數據，整合異構信息，實現信息的暢通交換；將電網運行歷史數據抽取存儲于數據倉庫中，利用數據挖掘技術提取有效信息，為企業決策提供支持；對于智能電網的應用系統進行跨平臺跨系統的流程集成，提高電網企業的生產效率和管理效率。整個系統可設計為4層的架構來實現，即數據源層、信息集成平臺、信息應用層和信息門戶層。系統框架如圖1所示。

3．5．1數據源層

數據源層主要是分布式的異構數據源，包括智能電網各種應用程序和組件的數據，尤其是遙信、遙測等實時數據。

3．5．2CIM信息集成平臺

信息集成平臺主要負責將適配器轉換的數據經過抽取、清洗、加載等過程進行集成，放人數據庫中；負責公共模型CIM的定義和數據的管理；定義數據對外的方式，如CIS等。數據源適配器是將數據集成的請求轉換為數據源能夠識別的請求，提交執行，并將結果返回給集成平臺，是實現信息集成的關鍵。對于新開發的數據結構，直接采用與公共信息模型一致的模型來管理，對于異構的系統則通過適配器將私有格式的數據轉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為數據載體進行消息交換，無需考慮數據傳輸機制以及數據形式。

3．5．3信息應用層

信息應用層包含的是集成后的數據應用的業務流程，包括智能調度、安全預警等流程，還包括從集成平臺中抽取出歷史數據，通過數據倉庫，進行分析，以實現決策支持功能。

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，各個級別的電網企業可通過信息門戶來訪問集成的信息，不必關心數據來源，實現信息交互和個性化服務等。

4結語

智能電網的信息集成應以信息平臺為中心，在信息集成的過程中，更應考慮信息平臺上決策支持系統的建設，實現智能化的信息分析，為企業提供決策支持，提高電網的應急水平和自愈能力。我國作為用電大國，智能電網內需市場潛力巨大，應該立足我國電力行業發展現狀，以產業轉變升級為契機，汲取國外發達國家對于智能電網發展思路和技術的研究精華，建設有中國特色的智能電網，促進經濟健康、可持續發展。