面向智能电网通信中间件的关键技术研究

朱文生（国网安徽省电力公司舒城县供电公司，安徽 舒城 231300）



面向智能电网通信中间件的关键技术研究

朱文生（国网安徽省电力公司舒城县供电公司，安徽 舒城 231300）

我国电力企业为了应对激烈的竞争环境，纷纷关注智能电网的建设，为了保证电能的质量，对先进的、现代化的技术给予了高度的关注。但目前，我国智能电网建设受技术问题的影响，特别是在通信中间件方面，仍未掌握关键技术。因此，本文分析了智能电网建设中的通信技术，重点探讨了其通信中间件的关键技术，旨在充分发挥通信中间件技术的作用，使我国智能电网的功能更加丰富、服务更加优质。

智能电网；通信中间件；关键技术

引言

随着社会经济的稳定发展，生活与生产各个方面对电能质量的要求不断提高，对于现代电力通信网络而言，其应用具备实时性、稳定性与高效性。在先进技术支持下，智能网络随之出现，但在其发展过程中，面对一系列的技术问题，为了推动其实现健康与持续发展，本文探讨了智能电网的通信中间件的关键技术，旨在为其发展提供可靠的技术保障。

1　面向智能电网的通信技术研究

在科学技术快速发展环境下，各国均十分注重国家电网建设，美国总统提出应积极利用信息化、自动化及数字化技术，同时，通过自主创新，以此促进电网的协调发展，进而逐渐构建完善的智能电网。在国内外学者研究过程中，涉及的相关技术如下：

目前，在智能电网研究方面，成绩最为突出的便是美国与欧洲，前者提出了复杂交互式网络，后者提出了电力网络，同时相关公司，如：IBM、ABB及Google等也设计了不同的智能配网技术。根据相关研究可知，智能电网的信息系统是由基础设施层、支撑平台层及应用体系层构成的，在各层相互融合与互动基础上，从而为客户提供了一体化的信息与服务。对于智能电网而言，其最为关键的技术便是信息与通信技术，此项技术为电力系统发展奠定了坚实的基础，使其发电、输电、配电及用电具有了高效性与节能性［1］。

在我国电网建设过程中，也对智能电网给予了高度关注，旨在通过创新与研发，从而构建具有中国特色的智能电网，其构建方案中涉及的技术有通信、信息及控制技术等，为了使我国电网具有信息化、数字化与信息化特点，应对其进行全面的规划、建设与完善。与国外智能电网建设相比，我国建设水平偏低，其成因主要为相关的技术匮乏，因此，相关学者应对通信技术进行积极的探索与研究。

2　面向智能电网的通信中间件的关键技术研究

根据国内外研究可知，智能电网通信技术虽然在不断发展，但其中存在的诸多问题不容忽视，如：偏低的设备互操作性、复杂的结构等，为了有效解决上述问题，本文探讨了通信中间件的关键技术，具体内容如下：

2.1通信中间件模型

当前，计算机技术、网络技术在各个领域均扮演着重要的角色，将其用于通信系统，提高了数据传输的质量，使其具备的实时性与灵活性。但对于我国电网而言，由于其中涉及大量的分布式系统，使其呈现出了明显的复杂性，在此情况下，为了保证系统服务质量，数据信息的准确获取得到了广泛的关注。现阶段，我国电网架构模型主要有两种：①客户端/服务器结构；②发布/订阅结构，由于前者难以满足分布式系统的实时性需求，因此，分布式系统中普遍采用发布/订阅结构作为网络通信中间件，其优点主要表现为保证了数据的共享性，提高了通信系统开发的效率，使其具有了实时性与可靠性［2］。

在电网发展过程中，常见以对象为中心的通信架构，由于其结合了不同的模型，导致其运行机制具有复杂性。在先进技术的支持下，智能电网随之出现，其对通信模型及网络架构提出了更好的要求。根据实践可知，发布/订阅结构具有较强的适应性、可靠性、实时性等特点，同时其采用了命名式发布、匿名式通讯、驱动式数据传送及多节点同时通信。为了使其更加适应智能电网建设的需求，相关学者提出了基于DDS的中间件数据通信模型。DDS即数据分布服务规范，它作为设计新规范，具有专门性，同时其中间件的体现形式，屏蔽了网络底层设计、减轻了开发人员的编程工作量。DDS最为显著的特点便是以数据为中心的数据分发服务，将其用于分布式智能电网建设，借助中间件技术，提高了电力系统开发与通信效率，基于发布/订阅的DDS通信模型如图1所示。

图1　发布/订阅的DDS通信模型

2.2智能变电站映射方法

在现代电力系统中智能变电站十分重要，同时它也是智能电网的主要构成部分，因此，其安全性与可靠性应不断提高。但目前，智能变电站的设备仍未能实现互操作，因此，相关的通信技术研究应不断深入。在智能变电站系统中采用了以处理数据为中心的分布式应用，此时数据通信服务的成效对系统服务有着直接的影响。当前，在世界范围内，变电站自动化系统所采用的协议均为IEC 61850，与传统通信协议相比，前者优势显著，其提供的通信功能具有通用性，抽象接口具有共同性，但它也存在不足，主要表现在映射现存问题。为了有效解决此问题，国内外学者均对其进行了研究，并提出了ACSI通信服务交换机制，其涉及的方式有两种：①C/S模式，主要提供的服务为控制与读取数值；②对等通信模式，其提供的服务主要为传输周期采样值［3］。

智能电网为了进一步提高自身的实时性与可靠性，应构建基于DDS实时数据通信。在实际构建中可利用发布/订阅模型，它作为以数据为中心的信息交换模型，其包括的元素主要为发布者、订阅者与主题，各节点具有独立性与自主性，同时也保持着对等的关系，因此，可采用多元的通信方式。在数据发布过程中，发布者可采用广播形式，此后订阅者对主题进行比较与判断，从而获取自身所需的数据。在数据传输过程中，为了提高其质量，可利用DDS规范。对于智能变电站而言，IEC 61850将其物理装置划分为两部分，分别为服务器与应用，其中前者主要是借助子网与站网进行连接的，每个智能电子设备均承担着双重的角色，分别为服务器与客户。为了有效解决IEC 61850的映射问题，应明确DDS的发布/订阅模型的特点，同时也要满足IEC 61850的要求，以ACSI为例，其映射规范如表1所示。

表1　IEC61850到DDS的映射规范

在解决映射问题中，利用面向服务的中间件，此优点主要表现为：①简化了底层通信映射的复杂性；②提高了电力系统工程师的工作效率，因此，利于智能电变站系统的有序建设与高效发展。

2.3电力智能调度系统

当前，智能电网研究的焦点之一便是智能调度问题，对于传统电力调度系统而言，其存在的信息孤岛及软件设计问题较为突出，为了适应智能电网发展的需求，提出了基于DDS 或IEC 61850通信中间件的方案，在实际设计过程中，借助面向服务的设计手段，从而保证了设计的独立性与灵活性。面向服务电力系统架构对业务功能与业务逻辑进行了细化，经分解使其转变为更小的独立功能与逻辑单元，同时在聚合技术支持下，重构上述单元使其成为相对较大的单元，进而保证了服务的独立性［4］。

3　总结

综上所述，在智能电网发展过程中，受诸多技术问题的困扰，影响着其发展的速度。为了增强智能电网的信息化、自动化与数字化，本文对其通信中间件的关键技术展开了探讨，分析了其国内外对智能电网通信技术的研究，阐述了通信中间件模型、智能变电站映射方法及电力智能调度系统，相信，在各关键技术的支持下，智能电网的建设成效将更加显著，其将为社会生产与生活提供高质量的电能服务。

［1］徐 毅.面向智能电网的通信中间件的关键技术研究［J］.中国新技术新产品，2016，01：26.

［2］丁耿佳.面向智能仓储的物联网中间件的关键技术研究与应用［D］.华南理工大学，2014.

［3］彭小圣，邓迪元，程时杰，等.面向智能电网应用的电力大数据关键技术［J］.中国电机工程学报，2015，03：503～511.

［4］沈 辉.基于智能电网建设的通信中间件关键技术探讨［J］.电子技术与软件工程，2014，24：45.

2016-3-8

TM73

A

2095-2066（2016）09-0035-02