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智能電網(wǎng)信息系統體系與關(guān)鍵技術(shù)分析論文
一、智能電網(wǎng)簡(jiǎn)述
伴隨著(zhù)市場(chǎng)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(chǎng)價(jià)值的要求。智能電網(wǎng)的出現,利用高效的信息技術(shù)與通信技術(shù),綜合展現、處理、分析與管理各位生產(chǎn)與運營(yíng)數據,將不同時(shí)間不同地點(diǎn)不同類(lèi)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、智能管理系統、智能保護系統、智能通信系統等多個(gè)信息系統的支撐下完成電力生產(chǎn)活動(dòng),并能夠形成一個(gè)統一的數據資源池,將電能生產(chǎn)、傳輸、供電、銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節的信息融合在一起,也就將電能的供給與消費全過(guò)程呈現出來(lái)。在當今互聯(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)與運營(yíng)實(shí)現更加智能化與高效化打下了堅實(shí)的基礎。
智能電網(wǎng)的出現與發(fā)展是信息與通信技術(shù)在電網(wǎng)生產(chǎn)運營(yíng)方面的一個(gè)集中而深度的體現,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)節不同時(shí)間不同性質(zhì)的電能生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)環(huán)節通過(guò)數據化的方式呈現出來(lái),能夠讓經(jīng)營(yíng)者進(jìn)行集中分析與處理,更準確、更高效、更科學(xué)合理的安排電網(wǎng)的生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。在英美等發(fā)達國家,智能電網(wǎng)已經(jīng)在一些地方開(kāi)始推行并發(fā)展起來(lái),從企業(yè)到用戶(hù),都能更精準的通過(guò)數據來(lái)了解電網(wǎng)的運行情況與用電信息,推動(dòng)企業(yè)合理有效的使用資源來(lái)獲得更好的效益。信息系統是支撐智能電網(wǎng)的重要內容。一方面,信息系統是各類(lèi)監控采集數據的匯總點(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,信息系統之間相互關(guān)聯(lián),將原有較難同步的信息實(shí)現快速有效的合理關(guān)聯(lián),將生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節融合成一個(gè)整體,實(shí)現平臺化、數據化、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,傳統方式對電能供給與需求的處理越來(lái)越力不從心。結合各類(lèi)信息系統,才能更有效的分享信息、處理數據、監控問(wèn)題、調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(mǎn)足更好的企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)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(hù)提供更全面、更優(yōu)質(zhì)、更快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。
1)提供更全面更準確的信息:由于有了各類(lèi)信息系統提供的各項保障,一個(gè)統一有效的數據資源池成為了可能,大量的數據作為信息可以提供以作生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)分析所需。
2)提供更快速更高效的處理過(guò)程:信息數據的普及以及數據處理技術(shù)本身的高效率,使得生產(chǎn)運行方式和營(yíng)銷(xiāo)管理能夠得到更快更準確的響應,確保用戶(hù)能夠更高效的獲得結果。
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(guò)傳統的電話(huà)與上門(mén)服務(wù),還能夠通過(guò)網(wǎng)廳、微信、APP 等多種渠道多種支付方式為客戶(hù)提供服務(wù)。
4)提供更全面的服務(wù)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(wù)在移動(dòng)終端上成為可能,為現場(chǎng)作業(yè)人員提供了更高效的移動(dòng)終端接入與查詢(xún),便于在外場(chǎng)的工作。
二、智能電網(wǎng)下的信息系統體系
智能電網(wǎng)的發(fā)展,既依賴(lài)于信息系統的支撐,也推動(dòng)了信息系統的建設。電網(wǎng)企業(yè)對信息系統的傳統分類(lèi),一般是分為生產(chǎn)、管理兩個(gè)大區來(lái)進(jìn)行。在智能電網(wǎng)的發(fā)展下,信息系統從發(fā)電、輸電、配電、電力保護、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、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),信息系統彼此之間的鴻溝不再明顯,數據之間的交互、系統相互之間的影響也越來(lái)越大。
智能生產(chǎn)系統:生產(chǎn)系統,在美國等地也稱(chēng)為基礎設施系統(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(yíng)活動(dòng)的信息系統,體現了電能從生產(chǎn)到消費的全過(guò)程。利用傳感器、無(wú)線(xiàn)數據采集器等終端感應與采集裝置,實(shí)現對主網(wǎng)、配網(wǎng)各個(gè)環(huán)節的設備以及節點(diǎn)全方位系統化的監控與數據采集,全景式的展現電能從生產(chǎn)到傳輸的過(guò)程;同時(shí),在供電與售電側,結合智能電表、計量計費系統,能夠實(shí)現對供電可靠性、售電量與售電信息的全過(guò)程數據化管理。
智能管理系統:主要面向企業(yè)內部,實(shí)現對人力資源、財務(wù)、物資采購、資產(chǎn)設備等的管理,利用管理信息系統(MIS),實(shí)現資產(chǎn)設備的賬、卡、物一致,結合生產(chǎn)系統反饋的需求,建立物資采購的電子化,并且能夠將人、財等結合在一起,實(shí)現對企業(yè)內部資源統一調配管理,支撐電網(wǎng)生產(chǎn)運行與企業(yè)經(jīng)營(yíng)。
智能保護系統: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(zhù)很高的要求,這就使得在一次系統上還要有很強大的二次系統。智能電網(wǎng)的領(lǐng)域,也將這類(lèi)系統歸為保護系統,利用數據監測、人工智能(Artificial Intelligence)以及機器學(xué)習(Machine Learning)等技術(shù),實(shí)現繼保、潮流分析等的自動(dòng)化,實(shí)現對運行方式數據化從而更加精準有效的進(jìn)行管理,實(shí)現對電網(wǎng)的可靠運行進(jìn)行精細的量化。
智能通信系統:智能信息系統不能成為一個(gè)“孤島”,大量的數據與信息傳輸、交互和同步都需要有強大的通信系統進(jìn)行支撐,通過(guò)4G(LTE、MIMO、OFDM)等技術(shù),結合電網(wǎng)無(wú)線(xiàn)專(zhuān)用網(wǎng)的建設,通過(guò)WDM 等光纖技術(shù),進(jìn)一步的實(shí)現對海量數據的傳輸與共享。同時(shí)在傳統網(wǎng)絡(luò )的基礎上,結合軟件自定義網(wǎng)絡(luò )(Software Defined Network)和網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)互通技術(shù)(BGP 等),實(shí)現對數據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)信息系統的主要分類(lèi),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(lèi)的信息系統相結合來(lái)支撐實(shí)現智能化的。
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(lài)于信息系統的支撐,信息系統的建設與發(fā)展又由不同的技術(shù)在推動(dòng),一系列關(guān)鍵新技術(shù)的應用也推動(dòng)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(luò )虛擬化。利用計算虛擬化,很好的提到了對單一服務(wù)器的資源使用,使得系統部署更加靈活,訪(fǎng)問(wèn)更加便捷,管理更加直觀(guān)有效;利用存儲虛擬化,不僅能夠做到系統有效備份,還有動(dòng)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(luò )虛擬化,不僅能管理傳統物理網(wǎng)絡(luò ),還能管理物理機內部每個(gè)系統的虛擬機網(wǎng)絡(luò )情況,能夠將監控、流量?jì)?yōu)化、ACL 策略等深入到每個(gè)系統的節點(diǎn),做到全方位無(wú)遺漏。
大數據與商業(yè)智能:電網(wǎng)企業(yè)從生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)到企業(yè)管理,都產(chǎn)生了大量的數據,是大數據應用的天然沃土。利用Spark 內存計算等技術(shù),能夠有效的提升信息系統分析數據、處理數據的能力,能夠為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的各項活動(dòng)提供有效的數據支撐,提升營(yíng)銷(xiāo)精準度,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)系型數據進(jìn)行存儲,分析,能夠提升營(yíng)業(yè)廳、變電站等生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)場(chǎng)所的安全保障力度,能夠更好地結合數據分析技術(shù),實(shí)現對海量數據不遺失的進(jìn)行處理。
傳感器與集群技術(shù):智能電網(wǎng)的智能化,主要體現在了發(fā)現數據、傳輸數據和處理數據。利用有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)傳感器,能夠將變壓器、接頭、傳輸線(xiàn)路等關(guān)鍵設備的運行狀態(tài)數據進(jìn)行有效傳輸,以提供系統進(jìn)行分析。信息系統可以利用集群技術(shù),以應對高并發(fā)(比如數據庫的RAC、網(wǎng)絡(luò )層面的LVS 等)和高可用的情形(比如操作系統層面的RHCS 等),此外,信息系統自身也可復用應用節點(diǎn),利用keepalived 等相關(guān)方式,實(shí)現節點(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)對信息系統的要求很高,從電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)出發(fā),對信息系統的應用與數據安全要求也很高。安全是一個(gè)體系。信息系統不僅在網(wǎng)絡(luò )方面利用防火墻、入侵檢測等工具與技術(shù),也會(huì )在操作系統、數據庫等層面開(kāi)展防護工作。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。利用信息安全審計系統中的Agent 與探針?lè )绞,也可以全面無(wú)遺漏的對信息系統進(jìn)行保護。
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(zhù)信息技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)智能化與自動(dòng)化的程度越來(lái)越高,智能電網(wǎng)的出現,正是將傳統電網(wǎng)生產(chǎn)管理活動(dòng)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、監控、保障等全方位的效率,提升各環(huán)節與活動(dòng)之間的信息互通,在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的條件下,實(shí)現電網(wǎng)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的高效與可靠。本文在介紹智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎上,從信息系統結合電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的角度入手,分析智能電網(wǎng)建設下的信息系統體系建設,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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