智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系與關鍵技術分析論文
一、智能電網(wǎng)簡述
伴隨著市場的需求不斷加深、信息技術與通信技術的不斷發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術與應用的不斷普及，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值的要求。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)，利用高效的信息技術與通信技術，綜合展現(xiàn)、處理、分析與管理各位生產(chǎn)與運營數(shù)據(jù)，將不同時間不同地點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，在智能生產(chǎn)系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)、智能保護系統(tǒng)、智能通信系統(tǒng)等多個信息系統(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、銷售等各個環(huán)節(jié)的信息融合在一起，也就將電能的供給與消費全過程呈現(xiàn)出來。在當今互聯(lián)網(wǎng)時代下，智能電網(wǎng)也是在利用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術與模式，為電網(wǎng)生產(chǎn)與運營實現(xiàn)更加智能化與高效化打下了堅實的基礎。
智能電網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展是信息與通信技術在電網(wǎng)生產(chǎn)運營方面的一個集中而深度的體現(xiàn)，智能電網(wǎng)利用不斷發(fā)展的信息技術，將所有不同環(huán)節(jié)不同時間不同性質的電能生產(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)營者進行集中分析與處理，更準確、更高效、更科學合理的安排電網(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，都能更精準的通過數(shù)據(jù)來了解電網(wǎng)的運行情況與用電信息，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，也是分析處理的重要手段，能夠合理有效的反映生產(chǎn)運行情況，并且輔助支持相關人員做好處理工作;另一方面，信息系統(tǒng)之間相互關聯(lián)，將原有較難同步的信息實現(xiàn)快速有效的合理關聯(lián)，將生產(chǎn)與經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)融合成一個整體，實現(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、調度資源從而獲取更好的效益。
這些突出的特點，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)務發(fā)展要求，互聯(lián)網(wǎng)時代下，給用戶提供更全面、更優(yōu)質、更快捷的優(yōu)質服務。
1)提供更全面更準確的信息：由于有了各類信息系統(tǒng)提供的各項保障，一個統(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)處理技術本身的高效率，使得生產(chǎn)運行方式和營銷管理能夠得到更快更準確的響應，確保用戶能夠更高效的獲得結果。
3)提供更多樣化的服務：有了IT 技術的高效支持，不僅能夠通過傳統(tǒng)的電話與上門服務，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。
4)提供更全面的服務使用體驗：“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。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)、管理兩個大區(qū)來進行。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、市場營銷、通訊保障、企業(yè)管理等各方面進行了支撐與發(fā)展，同時，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設施系統(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)到消費的全過程。利用傳感器、無線數(shù)據(jù)采集器等終端感應與采集裝置，實現(xiàn)對主網(wǎng)、配網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的設備以及節(jié)點全方位系統(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，在供電與售電側，結合智能電表、計量計費系統(tǒng)，能夠實現(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，實現(xiàn)對人力資源、財務、物資采購、資產(chǎn)設備等的管理，利用管理信息系統(tǒng)(MIS)，實現(xiàn)資產(chǎn)設備的賬、卡、物一致，結合生產(chǎn)系統(tǒng)反饋的需求，建立物資采購的電子化，并且能夠將人、財?shù)冉Y合在一起，實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)部資源統(tǒng)一調配管理，支撐電網(wǎng)生產(chǎn)運行與企業(yè)經(jīng)營。
智能保護系統(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)上還要有很強大的二次系統(tǒng)。智能電網(wǎng)的領域，也將這類系統(tǒng)歸為保護系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)監(jiān)測、人工智能(Artificial Intelligence)以及機器學習(Machine Learning)等技術，實現(xiàn)繼保、潮流分析等的自動化，實現(xiàn)對運行方式數(shù)據(jù)化從而更加精準有效的進行管理，實現(xiàn)對電網(wǎng)的可靠運行進行精細的量化。
智能通信系統(tǒng)：智能信息系統(tǒng)不能成為一個“孤島”，大量的數(shù)據(jù)與信息傳輸、交互和同步都需要有強大的通信系統(tǒng)進行支撐，通過4G(LTE、MIMO、OFDM)等技術，結合電網(wǎng)無線專用網(wǎng)的建設，通過WDM 等光纖技術，進一步的實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的傳輸與共享。同時在傳統(tǒng)網(wǎng)絡的基礎上，結合軟件自定義網(wǎng)絡(Software Defined Network)和網(wǎng)絡互聯(lián)互通技術(BGP 等)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)平面與控制平面的分離管理，加強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，他們既作為一個方面的支撐，又相互關聯(lián)。智能電網(wǎng)正是由各類的信息系統(tǒng)相結合來支撐實現(xiàn)智能化的。
三、智能電網(wǎng)中的關鍵信息技術分析
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)的建設與發(fā)展又由不同的技術在推動，一系列關鍵新技術的應用也推動了智能電網(wǎng)的.發(fā)展。
云計算與虛擬化：近些年云計算的發(fā)展使得IT 系統(tǒng)的應用更加靈活與快捷，也提高了IT 資源的利用率。云計算的核心是虛擬化，一般分為計算虛擬化(包括x86virtualization)、存儲虛擬化和網(wǎng)絡虛擬化。利用計算虛擬化，很好的提到了對單一服務器的資源使用，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)化備份結構與策略(包括邏輯機架等功能)，提高存儲資源利用率;利用網(wǎng)絡虛擬化，不僅能管理傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡，還能管理物理機內(nèi)部每個系統(tǒng)的虛擬機網(wǎng)絡情況，能夠將監(jiān)控、流量優(yōu)化、ACL 策略等深入到每個系統(tǒng)的節(jié)點，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)應用的天然沃土。利用Spark 內(nèi)存計算等技術，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，能夠為生產(chǎn)經(jīng)營的各項活動提供有效的數(shù)據(jù)支撐，提升營銷精準度，降低故障對業(yè)務的影響度;利用HBase 以及相關NoSQL 存儲技術，能夠把視頻、圖片等非關系型數(shù)據(jù)進行存儲，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，能夠更好地結合數(shù)據(jù)分析技術，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)不遺失的進行處理。
傳感器與集群技術：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，能夠將變壓器、接頭、傳輸線路等關鍵設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行有效傳輸，以提供系統(tǒng)進行分析。信息系統(tǒng)可以利用集群技術，以應對高并發(fā)(比如數(shù)據(jù)庫的RAC、網(wǎng)絡層面的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)自身也可復用應用節(jié)點，利用keepalived 等相關方式，實現(xiàn)節(jié)點之間在進程級別的高可用與高并發(fā)的處理。
信息安全技術：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)的應用與數(shù)據(jù)安全要求也很高。安全是一個體系。信息系統(tǒng)不僅在網(wǎng)絡方面利用防火墻、入侵檢測等工具與技術，也會在操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等層面開展防護工作。同時，利用PKI 等，也可以進一步對終端的使用進行安全管理與審計。利用信息安全審計系統(tǒng)中的Agent 與探針方式，也可以全面無遺漏的對信息系統(tǒng)進行保護。
智能電網(wǎng)中涉及的通信與信息技術十分廣泛，也正是這些關鍵技術的涌現(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
隨著信息技術與通信技術的發(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相融合，用IT 技術手段提升電網(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)時代的條件下，實現(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)展的基礎上，從信息系統(tǒng)結合電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營活動的角度入手，分析智能電網(wǎng)建設下的信息系統(tǒng)體系建設，并就主要的關鍵IT 技術進行分析，探索智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。
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