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数字化电网若干关键技术研究

唐跃中  
【摘要】: 近几年来,由于全球气候变暖问题和国际上连续出现的大停电事故,引起了人们对电网安全和新能源开发应用的高度关注。针对目前电网在抵御风险方面的脆弱性,新能源接入和应用方面的局限性,世界电力科研机构和较大的公司都开展了对新一代电网的研究,相继提出了“先进电网”、“智能电网”的蓝图。中国的电力专家们提出了建设数字化电网,最近提出了统一坚强智能电网的概念。 本文介绍了数字化电网国内外研究现状和基本概念,认为构建数字化电网的关键技术是体系结构设计、信息建模、信息集成和安全防护等方面;提出了数字化电网分层体系结构和建立数字化电网统一信息模型的方法;设计了数字化电网的数据集成平台、应用集成平台和纵向数据互联通信结构和信息安全防护方案。介绍了上海市电力公司实际应用情况。全文的内容主要包括以下几个章节: 第一章分析了电力系统当前面临的挑战,介绍了智能电网的基本定义及其目标和功能。分析了数字化电网与智能电网的关系,指出了智能电网是一系列有关技术的总称,而不是一种广泛接受的规范的特定名词。认为数字化电网既是智能电网技术体系的一个重要组成部分,也是电网发展的一个阶段。在介绍当前国内外研究现状的基础上,剖析了建设数字化电网的若干关键技术。 第二章详细阐述了数字化电网的概念和内涵,以信息流为导向,提出了数字化电网的分层体系结构。根据数字化电网的整个信息流向,自下而上将数字化电网按照逻辑分为设备层、传输层、数据层、应用层和展现层。设备层以开发智能化设备为主要特点,数据层以数据中心和数据集成技术为基础,分析应用层以应用集成技术为基础,以支持智能调度和辅助决策为主要优势。本章提出的数字化电网体系结构基于公共标准进行设计,具有系统性和开放性。 第三章把信息建模理论引入数字化电网,设计了数字化电网的全景模型。以IEC61970/968 CIM为基础,提出了对电网相关的信息进行统一建模的方法。以最有代表性的变压器资产模型构建过程与资产管理业务流程构建过程为例,分析了数字化电网的数据建模和业务流程建模方法。提出了对CIM模型进行扩展的原则和技术,建立了数字化电网统一信息模型,为信息集成奠定了基础。 第四章从信息集成层次论的角度分析了数字化电网信息集成的内在规律,提出了数字化电网数据集成和应用集成方案。数据集成方案基于统一信息模型,采用信息总线技术,主要支持数据信息的横向集成,可有效解决数字化电网信息孤岛问题。应用集成方案采用基于面向服务构架(SOA)和企业服务总线技术,解决数字化电网的实时监控系统与生产、营销等经营管理系统间的集成问题。该方案具有开放和灵活的特点,能够全方位地解决数字化电网的信息集成问题。 第五章研究了基于移动智能体(Mobile Agent,MA)技术的数字化电网纵向信息互联的功能需求和技术策略。比较了纵向互联通信网关的三种通信模式,提出了一个基于MA的数字化电网纵向信息互联平台(DPG-VIP)模型,并对其体系结构进行了研究。设计了互联系统与需接入系统的接口方式及API接口。DPG-VIP平台是实现数字化电网全景可观可控的重要基础。 第六章结合数字化电网体系机构,分析了信息安全防护的问题和隐患,归纳了数字化电网在控制安全、信息安全和应用安全方面的三大需求。提出了以安全分区隔离和基于角色的访问控制为基础的信息安全防护体系。基于业务连续性设计原理,分析了数字化电网业务连续性需求,设计了容灾系统的总体方案。展望了数字化电网安全防护体系整体架构、关键技术的发展趋势。 第七章介绍了在数字化电网在上海市电力公司的工程实践。设计开发了上海市电力数字化电网综合数据平台(SP-IDP)。该平台采用统一信息模型,整合了调度、生产、营销等基础业务数据,支持符合CIM/CIS标准的各类数据服务和决策支持。分析了上海公司的典型应用集成需求,建成了基于SOA构架的应用集成平台,实现了生产管理、用电营销和客户服务等核心应用间的集成,建立了灵活敏捷的跨系统业务流程。设计部署实现了上海市电力公司信息安全防御系统。


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