智能电网信息通信架构演进探讨

3 未来智能电网架构设想

要建成一个具有很强适应性和健壮性的智能电网体系，需要一个灵活的架构作为支撑[14]。以服务为中心的集成是集成高度异构、分布的各个系统和应用的最有效方案。因此，以服务为中心的架构是未来IT架构的发展目标，也是未来智能电网架构的发展趋势。

基于开放标准的分层服务架构延续了企业服务总线的ESB集成和适配器体系架构的中间件融合，通过开放标准将服务、业务等模块化，以服务为中心，并结合电网系统的特点和业务需要将服务分类分层，形成结合集中式共享服务栈和分布式共享服务栈的分层架构，如图 4所示。这种架构满足“系统的系统”的主要特征，整个系统由关联的多个独立的分布式系统组成，独立在于成员系统的运行和管理相互独立，而关联在于成员系统需要彼此协同实现系统功能，这种协同关系只是暂时的突发行为[15-16]。

该架构面向服务，将每个应用功能分解为可供访问的服务。这些服务具有协议和技术的无关性，每个服务不需要关心其他服务的物理位置和实现技术，并且可以通过不同的协议来调用，服务之间以松耦合方式实现交互与集成，服务的增减和修改也不会影响其他服务。将服务按照不同的方式进行组合会形成不同的业务流程，可以实现不同功能。当某个业务流程发生改变时，一般只需要修改服务组合方式;当有新业务需求时，只需按照业务需求设计相应的服务，并加入到服务栈中，通过与其他服务的组合便可实现新的业务需求。服务的松耦合性和重用性减少了系统对底层编程开发的需要，使得系统可以用更灵活的方式实现更高质量的开发应用。

这一架构中的接口是基于开放标准一致定义的，使服务描述易于理解，是实现服务可重用的保障;这种接口并不与特定功能强制绑定，能屏蔽实现技术和物理位置;只要保证服务的接口不变，服务提供者和使用者的变化也不会影响彼此，从而将变化带来的影响降到最小。

基于开放标准的分层服务架构支持上文提到的演进路线，其优势还在于可以将已有系统功能应用作为服务进行集成，保护了现有的基础建设投资。在架构建设的起初阶段，首先考虑从当前重要的集成需求开始，封装已有系统和应用等，开发必要的新服务为后续集成提供基础;随着集成的服务越来越多，最终，绝大部分新的集成需求会通过已有的服务实现，整个系统的集成会以渐进的方式逐步扩展。由于开放标准带来的松耦合性和灵活性，已有系统迁移到新技术平台或者被替代，都不会影响到相关功能应用，这就使整个系统具有很强的适应性和健壮性。

4 结语

本文根据未来智能电网的需求和发展趋势，提出了架构目标和原则，注重在降低投资成本和实现复杂智能电网架构的基础上达到最大的投资效益和最佳的架构开发，强调现有电网资源的整合利用和程序及服务等的可重用性和系统的易管理性。提出了不同阶段智能电网的演进路线，实现了电网从业务筒仓阶段到利用标准化阶段再到异构网络融合阶段的转变，使电网架构逐步像未来需求的架构目标过渡，避免了电网系统的重建和设备的大量替换，最大限度地保护了现有建设投资，降低了过渡成本;提出了未来智能电网架构的设想，未来智能电网的架构应是基于开放标准的分层服务架构，这种架构充分结合利用了互联网技术的优势，实现了系统向面向服务和业务模块化的转变，基于开放标准的服务和接口使架构变得非常灵活，同时使服务具有很高的可重用性和松耦合性，使得系统在面对新业务的加入和业务更替时具有非常高的适应性和健壮性。（周静 孙媛媛  胡紫巍 卢利锋 刘国军）

参考文献

[1]张岚, 闾海荣, 赵明, 等. 从标准看智能电网的发展[J]. 中外能源, 2011, 16(1): 24-30.

ZHANG Lan, LV Hairong, ZHAO Ming, et al. Look the development of smart grid from standard[J]. Sino-Global Energy, 2011, 16(1): 24-30. (1)

[2]谭闻. 智能电网技术标准体系及其分析工具研究[D]. 北京: 中国电力科学研究院, 2013. (1)

[3]HEILES Jürgen. Smart grid standardization analysis[R]. HELSINKI: Nokia Siemens Networks, 2012. (0)

[4]CEN/CENELEC/ETSI joint working group. final report of the CEN/CENELEC/ETSI joint working group on standards for smart grids[R]. Europe: CEN/CENELEC/ETSI Joint Working Group, 2011. (1)

[5]谷晨. IPv6和IEEE1888:国际智能电网的基础架构和协议[J]. 电信网技术, 2012(9): 19-25.

GU Chen. IPv6 and IEEE1888:the basis architecture and protocol of international smart grid[J]. Telecommunications Network Technology, 2012(9): 19-25. (1)

[6]张晶, 王婷, 李彬. 电力需求响应技术标准化研究[J]. 中国电机工程学报, 2014, 32(22): 3623-3629.

ZHANG Jing, WANG Ting, LI Bin. Research on technical standardization for electric demand response[J]. Proceedings of the CSEE, 2014, 32(22): 3623-3629. (1)

[7]王益民. 坚强智能电网技术标准体系研究框架[J]. 电力系统自动化, 2010, 34(22): 1-6.

WANG Yimin. Research framework of technical standard system of strong & smart grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2010, 34(22): 1-6. (1)

[8]CISCO. Smart grid reference architecture[R]. America: Cisco, International Business Machines Corporation and Southern California Edison Company, 2011. (2)

[9]SMB Smart grid strategic group(SG3). IEC smart grid standardization roadmap[R]. IEC, 2010. (0)

[10]The Grid Wise Architecture Council. trans activeenergy framework[R]. The Grid Wise Architecture Council, 2015. (0)

[11]张毅威, 丁超杰, 闵勇, 等. 欧洲智能电网项目的发展与经验[J]. 电网技术, 2014, 38(7): 1717-1723.

ZHANG Yiwei, DING Chaojie, MIN Yong, et al. Development and experiences of smart grid projects in europe[J]. Power System Technology, 2014, 38(7): 1717-1723. (1)

[12]程彦博. 互联网化变革IT架构[N]. 中国计算机报, 2014-01-06(26). (1)

[13]黄安安, 王丽芳, 蒋泽军, 等. 基于ESB的企业应用集成研究[J]. 微计算机应用, 2007, 28(9): 965-970.

HUANG Anan, WANG Lifang, JIANG Zejun, et al. Research of enterprise application integration based on ESB[J]. Microcomputer Applications, 2007, 28(9): 965-970. (1)

[14]刘振亚. 在2013年国际智能电网论坛上的主旨发言:建设坚强智能电网推动能源安全高效清洁发展[J]. 国家电网, 2013(10): 22-27.

LIU Zhenya. Build a strong smart grid to promote energy security, efficient and clean development, at the 2013 international smart grid, the keynote speech on the BBS[J]. State Grid, 2013(10): 22-27. DOI:10.3969/j.issn.1673-4726.2013.10.008 (1)

[15]MOSTAFAVIA, ABRAHAM D M, LAURENTIS DD, et al. Exploring the dimensions of systems of innovation analysis:a system of systems framework[J]. IEEE System Journal, 2011, 5(2): 256-265. DOI:10.1109/JSYST.2011.2131050 (1)

[16]KAURN, MCLEOD CS, JAIN A. Design and simulation of a SOA-based system of systems for automation in the residential sector[C]//2013 IEEE International Conference on Industrial Technology. Cape Town: IEEE, 2013: 1976-1981. (1)