新一代信息技術在電力行業(yè)的應用

電力行業(yè)是技術密集和裝備密集型產(chǎn)業(yè)，其獨特的生產(chǎn)與經(jīng)營方式?jīng)Q定了其信息化發(fā)展的模式。中國電力系統(tǒng)的信息化從20世紀60年代起步，最初主要集中在發(fā)電廠和變電站自動監(jiān)測/監(jiān)制方面，20世紀80—90年代開始進入電力系統(tǒng)專項業(yè)務應用，涉及電網(wǎng)調度自動化、電力負荷控制、計算機輔助設計、計算機仿真系統(tǒng)等的使用。20世紀末，電力信息技術進一步發(fā)展到綜合應用，由操作層向管理層延伸，各級電力企業(yè)建立管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)管理信息化。

信息化應用現(xiàn)狀

當前，中國能源供給及能源消費結構的不平衡，大型煤炭能源基地與能源消費地之間的輸送距離越來越遠，催生智能電網(wǎng)的發(fā)展?！赌茉窗l(fā)展“十二五”規(guī)劃》中，我國明確把特高壓、智能電網(wǎng)納入其中，成為國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。因此，電力行業(yè)信息化建設應著眼于“十二五”大型電力央企集約化管控的要求，提升電力集團企業(yè)全球競爭力，支撐國家清潔能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)建設的信息化要求，構建涵蓋發(fā)電、輸電、配電、用電等各個環(huán)節(jié)的智能化管理平臺。

智能電網(wǎng)代表了未來電網(wǎng)發(fā)展的方向，智能電網(wǎng)的建設不僅僅是傳統(tǒng)電網(wǎng)設施、設備的升級和改造，而是更全面、更深入的電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務革新。同時，智能電網(wǎng)業(yè)務的變革和創(chuàng)新對新一代信息技術的應用提出了更高的要求，新一代信息技術不僅需要為電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和各業(yè)務領域提供支撐，更需要作為企業(yè)業(yè)務創(chuàng)新的重要引擎，引領電網(wǎng)傳統(tǒng)業(yè)務向智能化、信息化方向邁進。

電力行業(yè)中兩家大型電網(wǎng)公司正向服務轉型，強調以客戶為中心，提供優(yōu)質服務。其企業(yè)運作和經(jīng)營管理模式都發(fā)生了相應的變化，信息化建設也呈現(xiàn)新的應用變化；建設的重點從調度自動化系統(tǒng)轉向了電力營銷系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和資產(chǎn)管理系統(tǒng)。強調系統(tǒng)性和全局性，辦公自動化系統(tǒng)和電力營銷系統(tǒng)建設走向縣級應用。方便了用戶繳費，加大了營銷管理系統(tǒng)的覆蓋范圍和豐富繳費手段，這些都對營銷管理系統(tǒng)提出了新的要求；通過加大需求側信息化的進程，給用戶提供更好的服務，增加用戶的滿意度，把生產(chǎn)調度信息融入營銷系統(tǒng)中，以便及時地將停電信息利用多種手段通知用戶。同時采用集抄系統(tǒng)實現(xiàn)營銷數(shù)據(jù)的自動采集，并實現(xiàn)與財務、電力市場的集成。

當前，信息化應用是推進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級、促進資源整合、促進經(jīng)濟快速發(fā)展的一支重要力量。推進信息技術應用已得到中國各行業(yè)的高度關注。在電力行業(yè)，信息化建設與信息技術應用為電力企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理提供了有力支撐，成為電力企業(yè)運營不可缺少的部分。電力行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品是電力，電力生產(chǎn)和分配要經(jīng)歷發(fā)、輸、配、售的環(huán)節(jié)，在每個環(huán)節(jié)都有信息技術的應用。信息技術的應用將主要在技術進步和管理優(yōu)化方面促進電力行業(yè)節(jié)能減排。

在輸電環(huán)節(jié)，信息技術應用促進電網(wǎng)優(yōu)化運行，促進網(wǎng)損下降。生產(chǎn)控制系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)化運行的重要支撐，是電力企業(yè)應用最廣泛，技術發(fā)展最成熟的信息平臺。生產(chǎn)控制系統(tǒng)的應用有助于正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等，已經(jīng)成為電力調度生產(chǎn)不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性，降低電網(wǎng)運行損耗，減輕生產(chǎn)運營成本，實現(xiàn)電力調度自動化與現(xiàn)代化，提高調度的效率和水平都有著不可替代的作用。

在配售電環(huán)節(jié)，信息技術應用支持計量管理，可提高電能計量的準確性。電能計量是電力企業(yè)電能供應的度量標準，是電力企業(yè)經(jīng)濟效益的重要體現(xiàn)。電能計量管理系統(tǒng)廣泛應用信息技術，通過電能計量管理系統(tǒng)對電能計量設備進行全生命周期管理，提高電能計量設備的技術監(jiān)督和管理水平，對各計量點的電能計量裝置進行定期輪換、檢驗和技術監(jiān)督，確保設備可靠運行和準確計量，對各關口計量點母線進行電能平衡的在（離）線計算，分析母線電能不平衡率超標原因，提出解決措施和技術改進方案，從面保證電網(wǎng)供電質量和運行效率。

信息化發(fā)展趨勢

智能電網(wǎng)下，新一代信息技術引領與業(yè)務變革促使整個電網(wǎng)業(yè)務實現(xiàn)全面融合創(chuàng)新，相應的信息技術體系也需要根據(jù)電網(wǎng)業(yè)務的重構與創(chuàng)新而轉變和發(fā)展。

■信息化應用引領智能電網(wǎng)深化業(yè)務融合創(chuàng)新 信息化應用已經(jīng)融入電力行業(yè)企業(yè)運營管理過程中的各個環(huán)節(jié)。在電網(wǎng)側，國家電網(wǎng)公司提出了為智能電網(wǎng)提供信息支撐的“SG-ERP”計劃。SG-ERP作為信息化建設工程，將業(yè)務融合作為首要出發(fā)點，著眼于打破先前電力自動化和電力信息化相對獨立、各自發(fā)展的局面，將信息技術應用延伸到了電力生產(chǎn)核心業(yè)務中。在發(fā)電側，從發(fā)電集團層面進行全面規(guī)劃、全面推廣的信息化系統(tǒng)也已深入各個業(yè)務環(huán)節(jié)。可以說，新一代信息技術已經(jīng)融入電力行業(yè)企業(yè)運營管理過程中的各個環(huán)節(jié)。

電力行業(yè)信息化與工業(yè)化的“兩化融合”將會進一步推進。智能電網(wǎng)建設的不斷提速會推進信息化與工業(yè)化的兩化融合，智能電網(wǎng)對電力信息化的整合和集成都提出了更高的要求，極大地推動了電力行業(yè)信息化建設的發(fā)展。與此同時，信息化與電力工業(yè)的深度融合也將隨著智能電網(wǎng)的建設體現(xiàn)得更加充分。此外，云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息通信技術從技術層面也將會推動信息化與電力工業(yè)的持續(xù)深度融合。

■信息化應用將滲透到電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務價值鏈的各環(huán)節(jié) 目前，電網(wǎng)企業(yè)信息技術應用主要關注跨區(qū)電網(wǎng)管理、營銷收費、企業(yè)資源管理以及辦公自動化等領域，在調度管理、電網(wǎng)優(yōu)化、生產(chǎn)管理、需求側管理方面的應用水平相對滯后。智能電網(wǎng)的建設將覆蓋從電源、輸配電、售電到用電管理的各個環(huán)節(jié)，信息技術也將成為各業(yè)務環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化的手段，信息化部門需要為更多的業(yè)務需求提供支撐和服務，如提供基于智能設備的應用功能、為設備安全交互提供可監(jiān)測的數(shù)字寬帶網(wǎng)絡等。信息化部門也需要更加深入業(yè)務，緊跟電網(wǎng)建設與發(fā)展帶來的業(yè)務變革。

■管理信息化與自動化結合將更緊密 在建設智能電網(wǎng)的環(huán)境下，調度自動化與管理信息化的結合將更加緊密。由于大批的智能設備、儀器儀表、傳感器等將被置入各級電網(wǎng)以及終端用戶側，屆時將有大量的設備狀態(tài)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)在各類設備之間、系統(tǒng)之間傳遞，企業(yè)的生產(chǎn)管理和經(jīng)營決策都需要依賴這些數(shù)據(jù)來完成，管理決策信息也需要有效地反饋到電網(wǎng)運行中，并進行調節(jié)。信息化部門將需要提供自動化與管理信息化交互的平臺，為更多實時數(shù)據(jù)的安全傳輸、科學管理和分析應用提供環(huán)境和工具。

■信息資源的集成仍是未來信息技術應用建設的重點 信息資源的集成仍是未來信息化建設的重點。電力企業(yè)信息資源集成建設主要用于開發(fā)利用電力系統(tǒng)內部信息資源，整合電力企業(yè)現(xiàn)有信息資源，積極搜集各類電力信息，完善全國電力信息資源開發(fā)利用的保障體系，形成集中、統(tǒng)一、穩(wěn)定的信息采集渠道，基本形成覆蓋全行業(yè)各門類的信息資源共享機制。

在新一代信息技術集成信息資源的基礎上，逐步建立多種形式的決策咨詢機制和完善的企業(yè)輔助決策支持系統(tǒng)；研究典型電力企業(yè)的業(yè)務流程重組，塑造科學、合理的電力企業(yè)業(yè)務流程，為順利實施企業(yè)核心信息系統(tǒng)奠定堅實的基礎。

基于新一代信息技術的

電力行業(yè)信息化架構

基于新一代信息技術的電力行業(yè)信息化總體架構可以分為“四層兩縱”，四層分別是指數(shù)據(jù)采集層、基礎設施層、信息集成層、應用層，兩縱分別是指信息安全體系和標準規(guī)范體系。

基于新一代信息技術的電力信息化體系的應用層是基于各類信息高度集成之上，具有非常明顯的跨業(yè)務、跨專業(yè)、跨系統(tǒng)、綜合分析決策等特征。信息化應用層將在當前業(yè)務應用的基礎上，通過對電力行業(yè)生產(chǎn)自動化領域與管理信息化領域進行應用集成，開展更多的高級應用。

電力企業(yè)的主要應用系統(tǒng)包括工程項目管理、安全生產(chǎn)管理、物資管理、人力資源管理、財務管理、營銷管理、綜合管理與企業(yè)資源管理等；還包括在調度管理專業(yè)領域應用的發(fā)電自控系統(tǒng)和電壓自控系統(tǒng)（AGC/AVG）、調度自動化系統(tǒng)（SCADA/EMS）、配電調度自動化系統(tǒng)（DSCADA/DEMS）、計量系統(tǒng)（TMS）等。信息化應用將基于對基礎應用的深度集成，從電源側、電網(wǎng)側和用電側三大領域展現(xiàn)電力行業(yè)新的業(yè)務應用。此外，電力設備的接入安全防護、模擬仿真、廣域測量與電網(wǎng)設備在線監(jiān)測和故障診斷三大應用，則貫穿各個環(huán)節(jié)，為其提供模擬仿真分析工具和電網(wǎng)運行實時狀態(tài)信息。這些應用通過信息展示平臺，實現(xiàn)集成的應用和展示，內容可包括基于多項應用基礎之上的綜合風險控制決策、管理駕駛艙和雙向互動營銷門戶。

在電源側，核心應用主要包括電源/電網(wǎng)規(guī)劃管理、大規(guī)模儲能優(yōu)化管理、可再生能源與分布式能源并網(wǎng)管理。

在電網(wǎng)側，核心應用主要體現(xiàn)對電網(wǎng)運行全過程的監(jiān)測與控制一體化的管理，包括電網(wǎng)風險評估、智能變電站、調度決策支持、綜合停電管理等應用。

在用電側，核心應用基于用戶與電網(wǎng)的雙向互動需求，提供更精細化、更靈活的需求側管理與用電服務。主要應用包括用戶用電信息的采集與管理、客戶智能化用電優(yōu)化分析、家庭智能用電管理、電動汽車充電站/樁管理等。

智能電網(wǎng)是一種高度自動化的電網(wǎng)，大量接入具有通信功能的電力設備，通過對大量設備實時狀態(tài)信息的采集、分析與監(jiān)控，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。

模擬仿真主要是為電網(wǎng)自愈提供數(shù)學支撐和預測能力，為操作人員在復雜電網(wǎng)環(huán)境中提供管理決策支持。

電網(wǎng)集合了大量的電網(wǎng)工程技術、傳感和高級量測技術、計算機與通信技術，能夠通過對廣域電網(wǎng)設備運行狀態(tài)的采集和分析，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行過程實時的監(jiān)測與控制。

基于新一代信息技術的電力行業(yè)信息化體系的信息集成層主要完成對數(shù)據(jù)信息的分析、處理與集成。

經(jīng)過多年的發(fā)展，電力企業(yè)已經(jīng)建立起眾多的自動化系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)，但從業(yè)務分類來看，無論是自動化系統(tǒng)、主營業(yè)務系統(tǒng)，還是資源管理類系統(tǒng)，基本還處于條形分散狀，電網(wǎng)運行環(huán)節(jié)之間、專業(yè)領域之間信息資源共享比較困難，信息流不暢通，難以實現(xiàn)綜合應用和分析。電網(wǎng)強調建立高速的信息通道，使數(shù)據(jù)在業(yè)務流引擎的驅動下，在電網(wǎng)設備運行、電網(wǎng)調度以及各業(yè)務系統(tǒng)間有序流動，包括電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)拓撲結構數(shù)據(jù)、計量數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)以及外部應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，從而實現(xiàn)信息集成，形成跨部門、跨系統(tǒng)、跨應用的業(yè)務協(xié)同環(huán)境。

信息集成平臺建設將從信息集成標準、數(shù)據(jù)交換與共享、應用集成等方面實現(xiàn)企業(yè)信息的高度集成。在信息集成標準方面，接口協(xié)議和通信信息模型（CIM）等標準規(guī)范必不可少，同時搭建面向服務架構（SOA），實行分散式信息系統(tǒng)和集中式信息系統(tǒng)的兼容。

新一代信息技術的電力行業(yè)信息化體系的基礎設施層是傳輸、存儲和展示數(shù)據(jù)的基礎環(huán)境，其規(guī)劃的合理性和建設的安全性直接關系到平臺的可用性、可靠性和延展性?；A設施層主要包括IT基礎設施、軟件系統(tǒng)和通信信息平臺等部分。

基礎設施層是信息大規(guī)模傳輸和處理的基礎環(huán)境，其建設水平影響著應用系統(tǒng)的高可靠性和高可用性，因此基礎設施層的建設旨在為應用系統(tǒng)創(chuàng)造一個良好的軟、硬件支撐環(huán)境?；A設施層一般包括系統(tǒng)硬件平臺、系統(tǒng)軟件、信息通信網(wǎng)絡三部分。其中，硬件平臺包括服務器、存儲設備、IDC機房和容災中心等，軟件平臺包括GIS平臺、云計算平臺、電力商務平臺、操作系統(tǒng)、中間件、實時數(shù)據(jù)庫等。信息通信平臺則由光纖通信網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、電力載波通信等復合通信平臺所構成。

基于新一代信息技術的電力行業(yè)信息化體系的數(shù)據(jù)采集層是數(shù)據(jù)采集的基礎環(huán)境。數(shù)據(jù)采集層主要包括各種傳感器、智能電表和相關視頻監(jiān)控設備等。

數(shù)據(jù)采集層是通過傳感設備、射頻設備、全球定位系統(tǒng)等各種信息采集與傳輸設備，按約定的協(xié)議，對電力系統(tǒng)資源層的設備狀態(tài)和運行信息進行采集、交換，為對電力系統(tǒng)資源狀態(tài)進行更加智能的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理提供支持。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能傳感器技術、MEMS技術、二維碼技術、射頻技術、智能電表等技術可以對電網(wǎng)數(shù)據(jù)、用電信息等進行更為科學與全面的采集；物聯(lián)網(wǎng)技術信息匯聚層的傳感網(wǎng)自組網(wǎng)技術也能幫助實現(xiàn)終端之間的數(shù)據(jù)交換，從而利用建立數(shù)據(jù)預評判體系來消除壞值，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集工作。高性能集成電路設計技術的進步推進了數(shù)字信號處理芯片的更新速度，提高了數(shù)據(jù)采集設備的自動化和智能化程度。同時，高水平的封裝技術可以使終端設備體積更小，散熱性更好，自身能耗水平降低，在實現(xiàn)自身數(shù)據(jù)智能采集的同時，更為數(shù)據(jù)采集層穩(wěn)定地工作。

隨著信息技術的不斷發(fā)展和應用，未來電力數(shù)據(jù)采集的觸角延伸范圍將更加廣泛，數(shù)據(jù)種類將更加多元化，數(shù)據(jù)規(guī)模將呈海量增長。

智能電網(wǎng)下，信息的觸角延伸到最底層的電力設備，大量的實時數(shù)據(jù)、非實時數(shù)據(jù)頻繁地被調用，業(yè)務運營對信息技術的依賴程度更高，因此信息安全防御級別也需要提高。信息安全體系的建設，主要是針對電力數(shù)據(jù)的海量性和安全防御特點，研究各安全防護層級的安全技術，制定和完善電力信息安全管理制度，以實現(xiàn)各業(yè)務運營的安全性。

在電力信息化應用中，涉及大量模型信息的調用和共享，企業(yè)需要在研究國內外現(xiàn)有的一系列電力信息模型標準的基礎上，制定公共信息模型的標準，為電力各環(huán)節(jié)信息集成共享所涉及的模型制定統(tǒng)一的編碼、接口等標準規(guī)范，以保證電力信息的一致性和唯一性。此外，信息標準體系還需要進一步制定和完善包括信息通信網(wǎng)絡標準、各類業(yè)務應用系統(tǒng)建設標準、信息安全主動防御標準等在內的標準。

（本文摘自《新一代信息技術在兩化深度融合中的應用》一書，由電子工業(yè)出版社出版）