基于IEB的智能配电网信息集成研究

侯新叶 ，刘 艳，花新乐，曹新宇，池丽钧

(1.华北电力大学，河北 保定 071003；2.河北省电力公司，石家庄 050021)

随着经济的发展、社会的进步和人民生活水平的提高，社会对电网安全稳定运行、电能质量及供电优质服务工作提出了更高要求。配电网自动化是提高供电可靠性和供电质量，实现配电网高效经济运行的重要手段，也是智能电网的重要组成部分。传统电网系统内部存在多个信息孤岛，缺乏信息共享，虽然局部的自动化水平不断提高，但是由于信息共享能力薄弱，使多个系统不能构成一个实时的有机统一整体，所以智能化程度较低，而智能配电网从功能上应该具有自愈、兼容、优化、互动、集成五大特征，信息集成则是实现其它4个特征的基础[1-2]。以下以智能电网配电自动化建设为依托，研究基于信息交互总线(information exchange bus，IEB)的电力企业信息的集成。

1 配电网自动化管理系统数据源

配电网自动化涉及面很广，不但有其实时信息采集的部分，还有相当多的实时、非实时和准时实时信息需要从其他应用系统中去获取。因此，配电自动化管理系统不再是单一的实时监控系统，而是将多个与配电有关的应用系统集成起来形成综合应用的系统。为了实现配电网自动化管理系统和各个电网系统之间的信息共享，建设一个遵循统一国际标准的信息交互平台是必然趋势。IEB遵循IEC 61970、IEC 61968的公共信息模型，将电网资源数据进行一体化设计和统一建模，实现数据的统一表达和信息共享，配电网自动化管理系统、调度自动化系统、地理信息系统、生产管理系统、营销系统、95598系统、用电信息采集系统等可以实现各类实时数据、静态数据、图形数据的交互。各系统之间信息交互示意见图1。

图1 各系统之间的信息交互示意

2 IEB系统架构

2.1 IEB平台参考架构

IEB的平台参考架构分为数据服务层、业务服务整合层和复合应用层，并由服务基础环境支持系统的运行。

a. 数据服务层。建立统一的业务数据模型，为整个信息数据提供一个统一的数据视图，隔离应用与底层数据源，以标准存取方式提供服务给其它层服务或用户调用，使得应用界面与各数据源是松耦合的。需要的统一业务数据包括：电网模型数据、量测采集数据、图形数据等，一般以XML数据形式建立业务数据模型。

b. 业务服务整合层。根据业务逻辑，对核心业务进行梳理和整合，为上层应用提供相对独立的业务服务，同时从业务活动分离抽象可共享的、基于标准的服务。业务服务整合层中包括工作流、规则引擎服务、可共享的服务构件库。

c. 复合应用层。根据业务流程的变化，面向客户需要和业务过程组成较高层次的复合应用，通过调用下层提供的业务服务，最后展示给用户。

d. 服务基础环境。提供服务交互所需的消息传输、转换和路由，对服务进行集中管理和监控，包括服务的目录、版本、配置等。

2.2 IEB软件体系架构

IEB的软件体系由应用层、应用服务层、接口组件/系统服务层、消息层和跨平台操作系统组成。这5个层次和IEC 61968的逻辑框架的对应关系见表1。

表1 IEB系统与IEC 61968逻辑框架对应关系

IEC 61968逻辑框架IEB软件体系结构组件组件适配器应用层接口规范应用服务层中间件适配器中间件服务接口组件层/系统服务层通信服务消息层平台环境跨平台的操作系统层

2.3 IEB硬件体系架构

IEB跨越2个安全区，分别为安全区Ⅰ和安全区Ⅲ，在2个安全区内的配置是完全对等的。安全区Ⅰ与安全区Ⅲ之间设置正向与反向专用物理隔离装置，其硬件体系架构见图2。

图2 IEB硬件体系结构示意

3 IEB关键技术实现

3.1 标准依据

IEB根据IEC 61968和IEC 61970的系统集成标准，针对电力行业的实际需求，从元模型体系管理、元模型动态自适应转换、消息管理、交换模型语义校验等方面,准确、完整地实现了IEC 61968、IEC 61970标准和服务总线所要求的系统功能和性能。

3.2 面向服务架构的设计

IEB采用面向服务架构(service oriented architecture,SOA)的设计，支持各种粒度的服务注册、发布、管理和接入，从而达到整合即开发的目的，实现对电网调度业务需求的快速响应。SOA的基本思想是对分散的系统进行集成，通过构建服务，用统一接口定义方式组合一系列松耦合的服务，来实现各个系统功能。SOA模型主要有服务请求者、服务提供者和服务注册中心3种角色，在统一的数据规范标准下，服务请求者和服务提供者通过服务注册中心进行交互，实现数据共享。SOA的典型特征包括：平台独立性、松耦合性、灵活性、粗粒度服务和良好的封装性。在SOA的架构下，配电网各系统的所有功能都能被精确定义为可调用的、独立的服务，通过有序编排构建业务流程，可以高效、灵活的实现配电网的调度、运行、监控、报警、故障管理等[3]。

3.3 安全区代理服务组件设计

IEB提供了专门的隔离组件，它是一种专门的安全区服务代理组件。传统的基于隔离区的服务访问需要应用程序做大量的工作。从安全区Ⅰ到安全区Ⅲ或者从安全区Ⅲ到安全区Ⅰ实现数据的交换主要存在3个弊端：简单的文件拷贝，主要存在文件的多版本管理，很难支持应用的并发处理等问题；每个应用系统需要做全系统的镜像管理和服务管理，维护量大，常常会造成不一致；采用基于文件的传输方式，例如FTP等方式，在网络或服务器中断的情况下，无法保证消息可靠传输，不会有碎片文件产生。

按照IEB的方式，在安全区Ⅰ或者安全区Ⅲ的应用系统只需要开放合适的应用服务，不需要任何编码工作，就能通过IEB的服务代理组件把消息通过文件的方式传送到安全区Ⅲ或者安全区Ⅰ的相应的请求端。所有的安全区Ⅰ到安全区Ⅲ的传递的数据格式以及安全区Ⅲ到安全区Ⅰ传递的数据格式，都严格遵循电力安全防护要求，都通过安全隔离装置完成信息的传送，IEB在正、反向

的情况下都采用基于IEC 61968标准的XML文件格式，这是一种特殊的支持流程的XML格式文件，它可以支持各种服务接入方式，包括Web Service、CORBA、EJB、JMS等各种主流方式。

4 IEB的应用

IEB提出了以SOA松耦合和即插即用的方式对电力企业自动化系统进行集成的模式，使“信息数据”得到了最大程度的共享和利用，同时以“业务为驱动、技术为支撑”的集成模式，打破了电力企业业务部门之间原先由于信息交互技术的阻碍而造成的“信息壁垒”和“信息孤岛”的情况。目前，IEB已在石家庄供电公司上线应用，该公司利用先进的计算机技术，实现了配电网自动化管理系统通过IEB获取多源数据。例如，生产管理系统的计划检修信息经IEB定时推送至配电网自动化管理系统，其显示界面实时更新，点击配电网自动化管理系统首页的“计划检修”，则会显示出详细的计划检修信息。同理，配电网自动化管理系统可以从生产管理系统获取计划检修信息、停电计划信息等；从上一级调度自动化系统获取高压配电网(包括10 kV出线、110 kV)的网络拓扑、变电站图形、相关设备参数、实时数据和历史数据等信息；从电能量与营销业务系统获取低压配电网(380 V/220 V)的相关设备参数和低压公共变压器和专用变压器用户的运行数据、营销数据、用户信息、用户故障信息等；从95598系统获取用户呼叫信息、故障信息和特殊情况信息等。

5 结束语

结合智能电网配电自动化试点工程建设和电网的现状，对实现信息交互进行了深入的研究，提出通过搭建IEB的方案实现各个系统之间的信息交互与共享，并对IEB系统架构和关键技术做了详细分析。通过IEB的应用，石家庄供电公司配电网自动化管理系统实现了获取多源数据的目标，配电网可以实现数据采集功能、计入系统管理、事件通知服务、数据同步管理、消息运行状态监控等一系列自动化功能。由于地理信息系统的复杂性，目前地理信息系统接入IEB的工作仍在进行中，随着研究工作的进展，将进一步对其进行分析。

参考文献：

[1] 肖世杰．构建中国智能电网技术思考[J]．电力系统自动化，2009，33(9)：1-4．

[2] 顾建炜，周志芳．基于IEC 61968标准智能电网信息集成的应用研究[J].供用电，2010,27(5)：19-22,34.

[3] 袁 鹏，顾建炜，郭创新,等．基于面向服务架构的配网双编码体系设计[J]．电网技术，2012,36(1)：271-276.