能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信架構(gòu)體系研究

劉星+傅元君

【摘要】：目前在我國新能源的發(fā)展中，對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的促進(jìn)作用。能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)理論和部分范圍內(nèi)的實(shí)現(xiàn)為社會(huì)發(fā)展提供了新的思路，由于全球能源存在的分布不均的問題，建設(shè)涵蓋全球的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)被相關(guān)人員提出，由于各地實(shí)際情況各有差異，長距離的電能傳輸又需要信息通信技術(shù)的支撐，網(wǎng)絡(luò)信息安全就成為了非常重要的問題，本文針對(duì)以上問題，就全球能源互聯(lián)網(wǎng)信息安全架構(gòu)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵字】：能源互聯(lián)網(wǎng)；信息通訊；結(jié)構(gòu)體系；研究

引言

為滿足全球能源互聯(lián)網(wǎng)的能源網(wǎng)互聯(lián)，需要為極地、荒漠、海洋等復(fù)雜環(huán)境下的大規(guī)模新能源開發(fā)提供可靠的通信手段，需要為大尺度、大范圍、高動(dòng)態(tài)的分布式能源提供實(shí)時(shí)的信息傳遞，支持分布式能源的信息互聯(lián)、互動(dòng)，形成集廣域通信與數(shù)據(jù)分發(fā)、超遠(yuǎn)距離測(cè)量和控制、跨地域跨行業(yè)的信息獲取等功能為一體的綜合通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電力通信的覆蓋面、靈活性、可靠性提出了更高的要求。特別在“一極一道”地區(qū)，因?yàn)閺?fù)雜的自然環(huán)境等原因，現(xiàn)有的通信手段難以完全滿足清潔能源接入的需求，需要開展全球能源互聯(lián)的通信業(yè)務(wù)分析和新型融合通信體系架構(gòu)研究。面向全球能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信技術(shù)需要能夠有效承載能源互聯(lián)網(wǎng)下復(fù)雜的業(yè)務(wù)體系，需要實(shí)現(xiàn)信息流與能量流的深度耦合，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)能源接入、能源傳輸、能源管理的可靠支撐。

1、信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)

信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)通過信息系統(tǒng)技術(shù)、檢索與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等手段實(shí)現(xiàn)了全流程管理和風(fēng)險(xiǎn)質(zhì)量點(diǎn)控制。信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以集中故障管理系統(tǒng)為核心平臺(tái)，以故障實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)、電子運(yùn)維系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行態(tài)勢(shì)可視化監(jiān)控平臺(tái)為功能平臺(tái)，并輔以APP掌上運(yùn)維、互動(dòng)式語音應(yīng)答為外延支撐的立體式層次結(jié)構(gòu)。集中故障管理系統(tǒng)通過接收全專業(yè)、多形式的故障告警、性能指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)，通過內(nèi)存計(jì)算、增量處理環(huán)節(jié)對(duì)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理形成分級(jí)化的性能告警，經(jīng)過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化解析、告警挖掘分析、全專業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而完善補(bǔ)充告警數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生歸一化、標(biāo)準(zhǔn)化告警數(shù)據(jù)。在重要告警和重大故障等突發(fā)情況發(fā)生時(shí)，集中故障管理系統(tǒng)將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)接收到超量的告警數(shù)據(jù)，集中故障管理系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)控告警量接收處理速率，當(dāng)告警量處理速率超出預(yù)設(shè)門限值時(shí)，將實(shí)時(shí)通知監(jiān)控人員，并開啟告警風(fēng)暴處理模式，同時(shí)通過負(fù)載均衡分配機(jī)制，采用增加多進(jìn)程、多線程手段，提升告警處理能力；告警種類差異化優(yōu)先處理，對(duì)重要故障告警進(jìn)行正常解析流轉(zhuǎn)，而對(duì)于非重要故障告警進(jìn)行緩存，待告警風(fēng)暴處理完成后再進(jìn)行延時(shí)排隊(duì)后處理（告警抑制；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化告警數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行跨專業(yè)告警關(guān)聯(lián)，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)挖掘形成故障源點(diǎn)定位與原因分析。由于設(shè)備線路等網(wǎng)絡(luò)資源的軟硬件升級(jí)、老化更換等日常維護(hù)工作將產(chǎn)生工程類告警，此類告警通過工程預(yù)約形成告警的工程標(biāo)識(shí)（工程告警），對(duì)于此類工程告警仍需實(shí)時(shí)監(jiān)控但無需派發(fā)故障工單。

2、能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信架構(gòu)體系研究

2.1數(shù)據(jù)接入、功能應(yīng)用與質(zhì)量管控分析

數(shù)據(jù)接入層信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)采用并行采集、分層集中處理方式，使用動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法實(shí)現(xiàn)任務(wù)負(fù)荷最優(yōu)化調(diào)度分配。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化過程采用計(jì)算分離技術(shù)使底層數(shù)據(jù)的采集過程和計(jì)算過程相分離，引入增量采集方式規(guī)避重復(fù)數(shù)據(jù)的二次計(jì)算過程，提升數(shù)據(jù)采集效能；引入高速緩存技術(shù)規(guī)避傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫反復(fù)調(diào)用過程所造成的資源消耗，以提升資源系統(tǒng)間的高頻調(diào)用效率和定位準(zhǔn)確性。

2.2功能應(yīng)用層

性能指標(biāo)與告警消息。利用大容量高速可恢復(fù)緩存技術(shù)、高性能集群緩存技術(shù)、大容量實(shí)時(shí)復(fù)雜查詢技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)性能指標(biāo)管理和準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，結(jié)合性能告警生成機(jī)制推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控由被動(dòng)通知轉(zhuǎn)向主動(dòng)感知。告警風(fēng)暴抑制。針對(duì)告警風(fēng)暴告警源中的常規(guī)低級(jí)別告警進(jìn)行延時(shí)入庫式的告警抑制，同時(shí)開啟重要高級(jí)別告警優(yōu)先處理機(jī)制，保障重大故障告警故障消息能夠被及時(shí)正常監(jiān)控；告警風(fēng)暴結(jié)束后，對(duì)于告警風(fēng)暴期間抑制的低級(jí)別告警進(jìn)行重新處理，以確保告警數(shù)據(jù)的完整性。工程告警篩選。通過全網(wǎng)設(shè)備智能關(guān)聯(lián)分析提高告警數(shù)據(jù)處理的效率，實(shí)現(xiàn)工程告警及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速過濾，提高故障處理的有效性和準(zhǔn)確性。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘與質(zhì)量評(píng)估。傳統(tǒng)告警關(guān)聯(lián)規(guī)則分析是結(jié)合監(jiān)控工程師、網(wǎng)絡(luò)分析工程師、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師的業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，該方式獲得的關(guān)聯(lián)規(guī)則不僅數(shù)量少且質(zhì)量參差不齊。通過告警關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘分析工具可有效提升挖掘規(guī)則的數(shù)量和質(zhì)量，將上述告警關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行集中故障管理系統(tǒng)固化，實(shí)現(xiàn)了規(guī)則配置、規(guī)則分析能力，同時(shí)利用多模字符串匹配算法進(jìn)行告警關(guān)聯(lián)規(guī)則模糊匹配，將匹配后的告警消息合并成一張故障消息通過電子運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)EOMS形成故障工單派發(fā)至維護(hù)人員。電子運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)EOMS通過自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生效規(guī)則數(shù)量及其壓縮的工單數(shù)量實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)規(guī)則的質(zhì)量評(píng)估。

2.3信息處理技術(shù)：大數(shù)據(jù)分析

能源互聯(lián)網(wǎng)中由于許多新型負(fù)荷的接入，數(shù)據(jù)種類多樣廣泛，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)量較以往大得多，面臨數(shù)據(jù)多源異構(gòu)、海量復(fù)雜等難題。過往的分析方法已無法處理如此海量的數(shù)據(jù)，需要采用基于分布式并行計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算、流計(jì)算等高性能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能處理，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。大數(shù)據(jù)技術(shù)具有數(shù)據(jù)容量大、數(shù)據(jù)類型繁多、處理速度快等特點(diǎn)，是能源互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的基本技術(shù)。大數(shù)據(jù)分析的核心是建立數(shù)據(jù)模型和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘算法，通過對(duì)各種不同類型和頻度的海量數(shù)據(jù)挖掘處理，發(fā)現(xiàn)電力生產(chǎn)和經(jīng)營管理中存在的問題，從而更好地指導(dǎo)能源互聯(lián)網(wǎng)有序穩(wěn)定運(yùn)行。從處理過程看，大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)包括大數(shù)據(jù)采集處理、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、大數(shù)據(jù)檢索分析、大數(shù)據(jù)可視化與應(yīng)用、大數(shù)據(jù)安全等。

結(jié)語

能源互聯(lián)網(wǎng)作為第三次工業(yè)革命的代表受到廣泛關(guān)注，將推動(dòng)能源行業(yè)技術(shù)更新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，改變公眾生活，提升社會(huì)發(fā)展水平，以清潔和綠色方式滿足未來社會(huì)的電力需求。本文從能源互聯(lián)網(wǎng)的特征和技術(shù)架構(gòu)出發(fā)，重點(diǎn)探討了面向能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信關(guān)鍵技術(shù)，分析了可能面臨的信息通信可靠性和安全性問題，為未來能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]劉振亞.構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展[J].中國電力企業(yè)管理，2014（23）：14-17.endprint