智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系與關(guān)鍵技術(shù)分析論文
一、智能電網(wǎng)簡述
伴隨著市場的需求不斷加深、信息技術(shù)與通信技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的不斷普及，對電力的需求與供給也提出了更快更有效率更能反映市場價(jià)值的要求。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)，利用高效的信息技術(shù)與通信技術(shù)，綜合展現(xiàn)、處理、分析與管理各位生產(chǎn)與運(yùn)營數(shù)據(jù)，將不同時(shí)間不同地點(diǎn)不同類型的情況匯聚到一起。智能電網(wǎng)綜合了最新發(fā)展的通信與信息技術(shù)，在智能生產(chǎn)系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)、智能保護(hù)系統(tǒng)、智能通信系統(tǒng)等多個(gè)信息系統(tǒng)的支撐下完成電力生產(chǎn)活動，并能夠形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源池，將電能生產(chǎn)、傳輸、供電、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息融合在一起，也就將電能的供給與消費(fèi)全過程呈現(xiàn)出來。在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，智能電網(wǎng)也是在利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)與模式，為電網(wǎng)生產(chǎn)與運(yùn)營實(shí)現(xiàn)更加智能化與高效化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
智能電網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展是信息與通信技術(shù)在電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)營方面的一個(gè)集中而深度的體現(xiàn)，智能電網(wǎng)利用不斷發(fā)展的信息技術(shù)，將所有不同環(huán)節(jié)不同時(shí)間不同性質(zhì)的電能生產(chǎn)與經(jīng)營環(huán)節(jié)通過數(shù)據(jù)化的方式呈現(xiàn)出來，能夠讓經(jīng)營者進(jìn)行集中分析與處理，更準(zhǔn)確、更高效、更科學(xué)合理的安排電網(wǎng)的生產(chǎn)與經(jīng)營活動。在英美等發(fā)達(dá)國家，智能電網(wǎng)已經(jīng)在一些地方開始推行并發(fā)展起來，從企業(yè)到用戶，都能更精準(zhǔn)的通過數(shù)據(jù)來了解電網(wǎng)的運(yùn)行情況與用電信息，推動企業(yè)合理有效的使用資源來獲得更好的效益。信息系統(tǒng)是支撐智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容。一方面，信息系統(tǒng)是各類監(jiān)控采集數(shù)據(jù)的匯總點(diǎn)，也是分析處理的重要手段，能夠合理有效的反映生產(chǎn)運(yùn)行情況，并且輔助支持相關(guān)人員做好處理工作;另一方面，信息系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)，將原有較難同步的信息實(shí)現(xiàn)快速有效的合理關(guān)聯(lián)，將生產(chǎn)與經(jīng)營的各個(gè)環(huán)節(jié)融合成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)平臺化、數(shù)據(jù)化、智能化。
“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出，對智能電網(wǎng)發(fā)展提出了新的變革。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，傳統(tǒng)方式對電能供給與需求的處理越來越力不從心。結(jié)合各類信息系統(tǒng)，才能更有效的分享信息、處理數(shù)據(jù)、監(jiān)控問題、調(diào)度資源從而獲取更好的效益。
這些突出的特點(diǎn)，使得“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的智能電網(wǎng)能夠滿足更好的企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營需求，更龐大的信息存儲體系和更多樣的業(yè)務(wù)發(fā)展要求，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，給用戶提供更全面、更優(yōu)質(zhì)、更快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
1)提供更全面更準(zhǔn)確的信息：由于有了各類信息系統(tǒng)提供的各項(xiàng)保障，一個(gè)統(tǒng)一有效的數(shù)據(jù)資源池成為了可能，大量的數(shù)據(jù)作為信息可以提供以作生產(chǎn)與經(jīng)營分析所需。
2)提供更快速更高效的處理過程：信息數(shù)據(jù)的普及以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)本身的高效率，使得生產(chǎn)運(yùn)行方式和營銷管理能夠得到更快更準(zhǔn)確的響應(yīng)，確保用戶能夠更高效的獲得結(jié)果。
3)提供更多樣化的服務(wù)：有了IT 技術(shù)的高效支持，不僅能夠通過傳統(tǒng)的電話與上門服務(wù)，還能夠通過網(wǎng)廳、微信、APP 等多種渠道多種支付方式為客戶提供服務(wù)。
4)提供更全面的服務(wù)使用體驗(yàn)：“互聯(lián)網(wǎng)+”下的發(fā)展，使得一些原本必須由寬帶、光纖等固網(wǎng)接入享受的服務(wù)在移動終端上成為可能，為現(xiàn)場作業(yè)人員提供了更高效的移動終端接入與查詢，便于在外場的工作。
二、智能電網(wǎng)下的信息系統(tǒng)體系
智能電網(wǎng)的發(fā)展，既依賴于信息系統(tǒng)的支撐，也推動了信息系統(tǒng)的建設(shè)。電網(wǎng)企業(yè)對信息系統(tǒng)的傳統(tǒng)分類，一般是分為生產(chǎn)、管理兩個(gè)大區(qū)來進(jìn)行。在智能電網(wǎng)的發(fā)展下，信息系統(tǒng)從發(fā)電、輸電、配電、電力保護(hù)、市場營銷、通訊保障、企業(yè)管理等各方面進(jìn)行了支撐與發(fā)展，同時(shí)，信息系統(tǒng)彼此之間的鴻溝不再明顯，數(shù)據(jù)之間的交互、系統(tǒng)相互之間的影響也越來越大。
智能生產(chǎn)系統(tǒng)：生產(chǎn)系統(tǒng)，在美國等地也稱為基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)(Infrastructure System)，主要是面向發(fā)電、輸電、配電、配電和售電的以支撐電網(wǎng)企業(yè)主要生產(chǎn)經(jīng)營活動的信息系統(tǒng)，體現(xiàn)了電能從生產(chǎn)到消費(fèi)的全過程。利用傳感器、無線數(shù)據(jù)采集器等終端感應(yīng)與采集裝置，實(shí)現(xiàn)對主網(wǎng)、配網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備以及節(jié)點(diǎn)全方位系統(tǒng)化的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，全景式的展現(xiàn)電能從生產(chǎn)到傳輸?shù)倪^程;同時(shí)，在供電與售電側(cè)，結(jié)合智能電表、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對供電可靠性、售電量與售電信息的全過程數(shù)據(jù)化管理。
智能管理系統(tǒng)：主要面向企業(yè)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對人力資源、財(cái)務(wù)、物資采購、資產(chǎn)設(shè)備等的管理，利用管理信息系統(tǒng)(MIS)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)設(shè)備的賬、卡、物一致，結(jié)合生產(chǎn)系統(tǒng)反饋的需求，建立物資采購的電子化，并且能夠?qū)⑷恕⒇?cái)?shù)冉Y(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部資源統(tǒng)一調(diào)配管理，支撐電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行與企業(yè)經(jīng)營。
智能保護(hù)系統(tǒng)：電網(wǎng)企業(yè)與其他一般工業(yè)企業(yè)不同之處，在于對電力設(shè)施以及供電可靠性有著很高的要求，這就使得在一次系統(tǒng)上還要有很強(qiáng)大的二次系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的領(lǐng)域，也將這類系統(tǒng)歸為保護(hù)系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)監(jiān)測、人工智能(Artificial Intelligence)以及機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Learning)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)繼保、潮流分析等的自動化，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行方式數(shù)據(jù)化從而更加精準(zhǔn)有效的進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的可靠運(yùn)行進(jìn)行精細(xì)的量化。
智能通信系統(tǒng)：智能信息系統(tǒng)不能成為一個(gè)“孤島”，大量的數(shù)據(jù)與信息傳輸、交互和同步都需要有強(qiáng)大的通信系統(tǒng)進(jìn)行支撐，通過4G(LTE、MIMO、OFDM)等技術(shù)，結(jié)合電網(wǎng)無線專用網(wǎng)的建設(shè)，通過WDM 等光纖技術(shù)，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的傳輸與共享。同時(shí)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件自定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通技術(shù)(BGP 等)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)平面與控制平面的分離管理，加強(qiáng)了通信本身的智能化。
以上所述是智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)的主要分類，他們既作為一個(gè)方面的支撐，又相互關(guān)聯(lián)。智能電網(wǎng)正是由各類的信息系統(tǒng)相結(jié)合來支撐實(shí)現(xiàn)智能化的。
三、智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵信息技術(shù)分析
我們可以看到，智能電網(wǎng)的發(fā)展有賴于信息系統(tǒng)的支撐，信息系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展又由不同的技術(shù)在推動，一系列關(guān)鍵新技術(shù)的應(yīng)用也推動了智能電網(wǎng)的.發(fā)展。
云計(jì)算與虛擬化：近些年云計(jì)算的發(fā)展使得IT 系統(tǒng)的應(yīng)用更加靈活與快捷，也提高了IT 資源的利用率。云計(jì)算的核心是虛擬化，一般分為計(jì)算虛擬化(包括x86virtualization)、存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化。利用計(jì)算虛擬化，很好的提到了對單一服務(wù)器的資源使用，使得系統(tǒng)部署更加靈活，訪問更加便捷，管理更加直觀有效;利用存儲虛擬化，不僅能夠做到系統(tǒng)有效備份，還有動態(tài)優(yōu)化備份結(jié)構(gòu)與策略(包括邏輯機(jī)架等功能)，提高存儲資源利用率;利用網(wǎng)絡(luò)虛擬化，不僅能管理傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)，還能管理物理機(jī)內(nèi)部每個(gè)系統(tǒng)的虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)情況，能夠?qū)⒈O(jiān)控、流量優(yōu)化、ACL 策略等深入到每個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，做到全方位無遺漏。
大數(shù)據(jù)與商業(yè)智能：電網(wǎng)企業(yè)從生產(chǎn)、營銷到企業(yè)管理，都產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的天然沃土。利用Spark 內(nèi)存計(jì)算等技術(shù)，能夠有效的提升信息系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力，能夠?yàn)樯a(chǎn)經(jīng)營的各項(xiàng)活動提供有效的數(shù)據(jù)支撐，提升營銷精準(zhǔn)度，降低故障對業(yè)務(wù)的影響度;利用HBase 以及相關(guān)NoSQL 存儲技術(shù)，能夠把視頻、圖片等非關(guān)系型數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，分析，能夠提升營業(yè)廳、變電站等生產(chǎn)經(jīng)營場所的安全保障力度，能夠更好地結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)不遺失的進(jìn)行處理。
傳感器與集群技術(shù)：智能電網(wǎng)的智能化，主要體現(xiàn)在了發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。利用有線和無線傳感器，能夠?qū)⒆儔浩�、接頭、傳輸線路等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸，以提供系統(tǒng)進(jìn)行分析。信息系統(tǒng)可以利用集群技術(shù)，以應(yīng)對高并發(fā)(比如數(shù)據(jù)庫的RAC、網(wǎng)絡(luò)層面的LVS 等)和高可用的情形(比如操作系統(tǒng)層面的RHCS 等)，此外，信息系統(tǒng)自身也可復(fù)用應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，利用keepalived 等相關(guān)方式，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間在進(jìn)程級別的高可用與高并發(fā)的處理。
信息安全技術(shù)：智能電網(wǎng)對信息系統(tǒng)的要求很高，從電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營活動出發(fā)，對信息系統(tǒng)的應(yīng)用與數(shù)據(jù)安全要求也很高。安全是一個(gè)體系。信息系統(tǒng)不僅在網(wǎng)絡(luò)方面利用防火墻、入侵檢測等工具與技術(shù)，也會在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等層面開展防護(hù)工作。同時(shí)，利用PKI 等，也可以進(jìn)一步對終端的使用進(jìn)行安全管理與審計(jì)。利用信息安全審計(jì)系統(tǒng)中的Agent 與探針方式，也可以全面無遺漏的對信息系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
智能電網(wǎng)中涉及的通信與信息技術(shù)十分廣泛，也正是這些關(guān)鍵技術(shù)的涌現(xiàn)與不斷發(fā)展，促使了智能電網(wǎng)向更高效、更智能、更可靠的方向不斷發(fā)展。
四、總結(jié)
隨著信息技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)智能化與自動化的程度越來越高，智能電網(wǎng)的出現(xiàn)，正是將傳統(tǒng)電網(wǎng)生產(chǎn)管理活動與信息通信技術(shù)相融合，用IT 技術(shù)手段提升電網(wǎng)生產(chǎn)、管理、監(jiān)控、保障等全方位的效率，提升各環(huán)節(jié)與活動之間的信息互通，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的條件下，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)生產(chǎn)與經(jīng)營的高效與可靠。本文在介紹智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，從信息系統(tǒng)結(jié)合電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營活動的角度入手，分析智能電網(wǎng)建設(shè)下的信息系統(tǒng)體系建設(shè)，并就主要的關(guān)鍵IT 技術(shù)進(jìn)行分析，探索智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。
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