電力系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)iecsa的研究

電力系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)iecsa的研究

0電力系統(tǒng)架構(gòu)隨著我國(guó)能源專(zhuān)業(yè)改革的深入，能源行業(yè)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行條件信息的需求越來(lái)越大，信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展也為這些需求的滿(mǎn)足提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。但是,如果沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的關(guān)于電力系統(tǒng)的描述,那么電力公司、政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)及電網(wǎng)公司將從各自的關(guān)注點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行理解并參與電力系統(tǒng)的運(yùn)行,從而使得系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行受到遺留系統(tǒng)、私有協(xié)議和特殊接口的困擾,阻礙了新應(yīng)用和新設(shè)備的使用和升級(jí)。直接的后果是電力系統(tǒng)受到“信息孤島”的困擾,不能確保在大的區(qū)域內(nèi)高效和安全地運(yùn)行。進(jìn)行電力系統(tǒng)架構(gòu)的開(kāi)發(fā)是解決上述問(wèn)題的有效方法。綜合能源及通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)(IECSA——IntegratedEnergyandCommunicationSystemsArchitecture)就是一個(gè)關(guān)于電力系統(tǒng)架構(gòu)的研究項(xiàng)目,它為我們描述的未來(lái)電力系統(tǒng)可以概括為:電力系統(tǒng)包含大量自動(dòng)輸電和配電系統(tǒng),它們運(yùn)行在一個(gè)高效、可靠且相互協(xié)調(diào)的模式下;系統(tǒng)能夠以自愈的方式處理緊急狀況,同時(shí)對(duì)能量市場(chǎng)和電力公司的業(yè)務(wù)需求能夠給予快速響應(yīng);系統(tǒng)能夠服務(wù)于數(shù)量巨大的用戶(hù),同時(shí)具備一個(gè)智能的通信基礎(chǔ)設(shè)施以實(shí)現(xiàn)及時(shí)、安全、自適應(yīng)的信息交換,從而保證為社會(huì)提供可靠而經(jīng)濟(jì)的能源。1企業(yè)架構(gòu)框架的重要性架構(gòu)(architecture)是關(guān)于一個(gè)系統(tǒng)的規(guī)范而正式的描述。根據(jù)IEEE的定義,架構(gòu)是“對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)在組件級(jí)別的規(guī)劃,該規(guī)劃可以用來(lái)具體指導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。它通常包含組件的總體構(gòu)成結(jié)構(gòu)、組件之間的關(guān)系,以及用來(lái)指導(dǎo)組件設(shè)計(jì)和組件在一段時(shí)間內(nèi)演化的原則”。通俗地講,企業(yè)架構(gòu)從企業(yè)的營(yíng)運(yùn)策略和發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā),從不同方面給出了一個(gè)企業(yè)的全局視圖(也就是企業(yè)的藍(lán)圖),使得與該企業(yè)有關(guān)的人員都能夠從自己的角度對(duì)企業(yè)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。更重要的是,架構(gòu)從基本技術(shù)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程上提供了對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的支持,也給出了實(shí)現(xiàn)這個(gè)藍(lán)圖的途徑,可以協(xié)助參與企業(yè)建設(shè)的人員按照這個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)建設(shè)目標(biāo)。架構(gòu)框架(architectureframework)是一個(gè)用來(lái)指導(dǎo)架構(gòu)開(kāi)發(fā)的工具。它需要給出采用組件進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和描述組件之間協(xié)同工作的方法。除了提供一組工具外,它還必須提供實(shí)現(xiàn)各組件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)產(chǎn)品的推薦。由于架構(gòu)處于一個(gè)不斷演化完善的過(guò)程,架構(gòu)框架還需要提供對(duì)于這個(gè)過(guò)程的控制策略。通過(guò)架構(gòu)的建立,至少可以在以下幾個(gè)方面獲得好處:1)因?yàn)榧軜?gòu)是站在全局的高度提出的,它可以有效地指導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),避免系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè);同時(shí),還可避免在以后的建設(shè)中采用不必要的私有系統(tǒng)和非標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。2)從全局的高層角度去看整個(gè)系統(tǒng),可以引入一些新的協(xié)作程序,打破原有系統(tǒng)之間的界限,從而實(shí)現(xiàn)高度的信息共享和互操作性;同時(shí),架構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按照統(tǒng)一的方式開(kāi)發(fā),從而能實(shí)現(xiàn)一些目前還處于設(shè)想中的系統(tǒng)管理功能。3)企業(yè)級(jí)的架構(gòu)能夠協(xié)調(diào)不同的標(biāo)準(zhǔn),它對(duì)于將來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)和集成非常關(guān)鍵。4)架構(gòu)的開(kāi)發(fā)同時(shí)考慮了企業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境,因此,能夠系統(tǒng)地對(duì)可能出現(xiàn)的新需求做出適當(dāng)?shù)念A(yù)期,并制定出應(yīng)對(duì)需求變化的合理的應(yīng)對(duì)措施。2國(guó)內(nèi)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究IECSA項(xiàng)目是由美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)資助的一項(xiàng)研究,從2003年初開(kāi)始到2004年中期結(jié)束,歷時(shí)18個(gè)月。項(xiàng)目由GE公司的開(kāi)發(fā)中心主持,參與的公司除GE外,還包括Lucent,UCI(UtilitiesConsultingInternational),EnerNex,SISCO和Hypertek。項(xiàng)目的研究人員包括2類(lèi):一類(lèi)是電力行業(yè)的業(yè)務(wù)專(zhuān)家,另外一類(lèi)則是架構(gòu)專(zhuān)家。除了來(lái)自上述公司的研究人員以外,在獲取電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的過(guò)程中,還有許多電力行業(yè)的專(zhuān)家提供了有價(jià)值的意見(jiàn)和需求。IECSA項(xiàng)目組將他們的工作成果定義為參考架構(gòu)框架(referencearchitectureframework),是一個(gè)面向電力行業(yè)信息基礎(chǔ)設(shè)施需求的架構(gòu)框架,并進(jìn)一步確定了其范圍包括:業(yè)務(wù)需求、基于高層概念的策略視圖、基于“與具體技術(shù)無(wú)關(guān)的技術(shù)”的戰(zhàn)略途徑、可用于電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)及最佳實(shí)踐、不同人員使用該框架的方法。IECSA的主要工作是研究電力行業(yè)建設(shè)中可重用的組件,它是在UCA(utilitycommunicationarchitecture)和UCA2.0基礎(chǔ)上的后續(xù)性研究。UCA項(xiàng)目始于1986年,在對(duì)電力行業(yè)的專(zhuān)家進(jìn)行咨詢(xún)并將他們的意見(jiàn)進(jìn)行綜合的基礎(chǔ)上形成了電力系統(tǒng)通信架構(gòu)。在UCA的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,進(jìn)行了許多改進(jìn)和澄清,并最終形成了UCA2.0,該版本被提交給IEC并以此為基礎(chǔ)形成了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。UCA項(xiàng)目的實(shí)踐在很大程度上奠定了電力行業(yè)的發(fā)展方向,并引發(fā)了抽象建模和互操作性的需求。從UCA項(xiàng)目開(kāi)始到現(xiàn)在,通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)生了巨大的變化(這種變化還在繼續(xù)),而且自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度都已經(jīng)超過(guò)了原有的電力行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),因此,需要對(duì)這些新領(lǐng)域(例如信息技術(shù)、樓宇自動(dòng)化乃至電子商務(wù)等)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范在電力行業(yè)的框架內(nèi)進(jìn)行整合,這也就是IECSA希望解決的問(wèn)題。按照IECSA項(xiàng)目組的提法,設(shè)計(jì)該架構(gòu)的高層目標(biāo)包括4個(gè)方面:1)開(kāi)發(fā)出一個(gè)完整的電力行業(yè)的系統(tǒng)需求和企業(yè)架構(gòu)文檔,該架構(gòu)能夠支持自愈的電網(wǎng)和集成化的用戶(hù)通信接口的實(shí)現(xiàn)。2)將項(xiàng)目的工作成果提交給相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織和行業(yè)協(xié)會(huì),以推動(dòng)關(guān)于行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的魯棒而開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)的建立。3)將系統(tǒng)工程的觀念引入到架構(gòu)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,并將它貫穿于系統(tǒng)需求的提取和管理、需求的分析、架構(gòu)的開(kāi)發(fā)以及架構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)估等過(guò)程。同時(shí),采用標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)符號(hào)來(lái)表示架構(gòu)視圖。4)探索電力系統(tǒng)和其他應(yīng)用領(lǐng)域共享基礎(chǔ)設(shè)施以及進(jìn)行協(xié)作的可能性。針對(duì)上述高層目標(biāo),項(xiàng)目組進(jìn)行了以下7個(gè)方面的工作:1)確定項(xiàng)目需求涉及的范圍(70個(gè)高層業(yè)務(wù)活動(dòng)和400個(gè)支撐業(yè)務(wù)活動(dòng))和相關(guān)人員。2)對(duì)行業(yè)及技術(shù)進(jìn)行評(píng)估,列出為了滿(mǎn)足需求可能需要采用的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),找出差距、矛盾及欠缺。3)進(jìn)行需求收集,并按照RM-ODP工程化方法進(jìn)行整理。4)對(duì)需求進(jìn)行共性分析,抽象出數(shù)據(jù)對(duì)象、公用服務(wù)和通用接口。5)對(duì)業(yè)務(wù)用例進(jìn)行提煉,確定可用的技術(shù),采用規(guī)范的方式定義架構(gòu)并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析。6)評(píng)估現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。7)形成建議。最終形成的結(jié)果就是4卷本的報(bào)告材料,同時(shí)還提供了對(duì)應(yīng)的統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)形式的電子文檔。其研究成果包括以下內(nèi)容:1)業(yè)務(wù)需求。主要?dú)w納了電力系統(tǒng)的一些核心業(yè)務(wù)需求,并給出了這些需求的詳細(xì)描述;同時(shí),通過(guò)對(duì)需求進(jìn)行分析,抽象出20種電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的通信環(huán)境。2)策略視圖。IECSA的策略視圖反映了架構(gòu)針對(duì)分布式計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的根本的目標(biāo)。策略視圖的要素包括:①抽象建模技術(shù),例如用UML表示的RM-ODP參考模型、基于IEC61850和IEC61970的對(duì)象模型和接口模型等,同時(shí)強(qiáng)調(diào)了抽象模型的自描述、自發(fā)現(xiàn)和與技術(shù)無(wú)關(guān)的實(shí)現(xiàn)等特性;②系統(tǒng)安全要素的考慮,主要考慮新的信息共享和控制共享可能帶來(lái)的安全問(wèn)題,從而引入安全評(píng)估等概念;③系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)管理,強(qiáng)調(diào)針對(duì)大的統(tǒng)一的系統(tǒng),這些方面必須統(tǒng)一考慮管理接口和標(biāo)準(zhǔn);④在系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方面,必須考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、有效性和完整性,指出目前沒(méi)有惟一的技術(shù)可以解決所有問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)不同情況采用不同解決方案;⑤在互操作性實(shí)現(xiàn)方面,考慮統(tǒng)一的對(duì)象和服務(wù)建模,采用與平臺(tái)無(wú)關(guān)的模型,綜合利用元數(shù)據(jù)表示、協(xié)議網(wǎng)關(guān)、設(shè)備統(tǒng)一編號(hào)等技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。3)戰(zhàn)術(shù)途徑。IECSA架構(gòu)的戰(zhàn)術(shù)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)對(duì)公用信息模型(CIM)、公用服務(wù)和通用接口進(jìn)行抽象,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)造與平臺(tái)無(wú)關(guān)的模型,然后針對(duì)該模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案和遺留系統(tǒng)遷移方案。4)技術(shù)及最佳實(shí)踐?？捎糜陔娏ο到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)及最佳實(shí)踐。5)IECSA使用的方法論。介紹了不同的人員能夠使用項(xiàng)目成果來(lái)干什么,以及應(yīng)該怎樣使用。例如:對(duì)于系統(tǒng)規(guī)劃人員和項(xiàng)目工程師,可以用它來(lái)幫助定義系統(tǒng)需求;針對(duì)管理層,可以參考它來(lái)制定長(zhǎng)期規(guī)劃和系統(tǒng)遷移計(jì)劃;對(duì)于系統(tǒng)架構(gòu)師,可以依據(jù)它來(lái)制定本公司的架構(gòu)等。需要指出的是,IECSA本身是一個(gè)支撐平臺(tái)的架構(gòu),在這個(gè)平臺(tái)上能夠?qū)嵤┰S多原來(lái)不能采用的控制策略,例如高級(jí)配電自動(dòng)化、廣域的狀態(tài)監(jiān)控和緊急狀態(tài)處理等,從而將電力行業(yè)的自動(dòng)化水平提升到一個(gè)新的水平。但是,IECSA的關(guān)注點(diǎn)并不在于某個(gè)具體的自動(dòng)化應(yīng)用,而在于為實(shí)現(xiàn)所有這些自動(dòng)化應(yīng)用(包括現(xiàn)有的應(yīng)用和將來(lái)可能產(chǎn)生的新的應(yīng)用)的平臺(tái)。其主要好處體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)新的系統(tǒng)應(yīng)用能夠使用已有的基礎(chǔ)設(shè)施,而不需要針對(duì)每個(gè)應(yīng)用配備單獨(dú)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái),從而加快新系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)施,同時(shí)減少費(fèi)用。2)采用可重用的組件來(lái)構(gòu)造系統(tǒng),使系統(tǒng)的可靠性提高,而大批量的采購(gòu)也可以有效降低成本。3)標(biāo)準(zhǔn)化帶來(lái)的維護(hù)成本的降低。4)易于采用增量建設(shè)的方式,以由點(diǎn)到面的形式升級(jí)和建設(shè)系統(tǒng)。在已經(jīng)完成的工作的基礎(chǔ)上,項(xiàng)目組建議進(jìn)一步針對(duì)架構(gòu)進(jìn)行一些后續(xù)性的研究工作,包括:1)利用ISO在RM-ODP的UML符號(hào)表示方面的標(biāo)準(zhǔn)化成果,研制架構(gòu)定義和管理的智能化工具。2)研究通信系統(tǒng)故障對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的影響。3)相對(duì)于電力系統(tǒng)方面的技術(shù),通信技術(shù)的變化要快得多,應(yīng)該采用什么樣的策略應(yīng)對(duì)這些變化。4)進(jìn)行不同時(shí)間尺度下的分布式控制策略的研究,驗(yàn)證在IECSA架構(gòu)下的局部和全局優(yōu)化控制是可行、高效及穩(wěn)定的。5)IECSA是基于高度的信息共享,因此需要進(jìn)行高速的認(rèn)證和加密算法的研究。6)詳細(xì)的IECSA用戶(hù)指南的編制。7)開(kāi)發(fā)高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的示范應(yīng)用。此外,項(xiàng)目組還提出了一些事務(wù)性工作,例如網(wǎng)站的維護(hù)、架構(gòu)的更新等。項(xiàng)目組還建議電力系統(tǒng)的廠商和電力公司依據(jù)IECSA的思想建設(shè)示范項(xiàng)目,以利于架構(gòu)的進(jìn)一步完善。3主要工作成果3.1電力系統(tǒng)的構(gòu)成IECSA將對(duì)電力行業(yè)必須支持的業(yè)務(wù)功能(用例)的收集和整理作為整個(gè)架構(gòu)工作的開(kāi)始。通過(guò)與電力行業(yè)業(yè)務(wù)專(zhuān)家的廣泛溝通,項(xiàng)目組得到了超過(guò)400個(gè)用例和這些核心業(yè)務(wù)功能的詳細(xì)描述。通過(guò)對(duì)這些用例的分析,項(xiàng)目組將電力系統(tǒng)抽象為6個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域:1)市場(chǎng)運(yùn)作:包括能量交易、電力系統(tǒng)調(diào)度、競(jìng)爭(zhēng)管理、緊急事件管理、結(jié)算和審計(jì)等。2)輸電:包括正常狀態(tài)下的優(yōu)化運(yùn)行、意外事故的防范、短期運(yùn)行規(guī)劃、緊急控制運(yùn)行、輸電設(shè)備維護(hù)和針對(duì)配電系統(tǒng)的支持等。3)配電:包括無(wú)功(電壓)控制、自動(dòng)配電運(yùn)行分析、故障定位(隔離)、恢復(fù)供電、饋電線路的重新配置、網(wǎng)損的調(diào)度及數(shù)據(jù)維護(hù)等。4)客戶(hù)服務(wù):包括自動(dòng)抄表、實(shí)時(shí)定價(jià)、儀表管理、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、損耗管理等。5)主發(fā)電:包括自動(dòng)發(fā)電控制、發(fā)電設(shè)施維護(hù)調(diào)度及與風(fēng)電的協(xié)調(diào)等。6)分布式能源:包括分布式能源對(duì)市場(chǎng)運(yùn)作的參與、分布式能源的監(jiān)測(cè)與控制、小電網(wǎng)的管理及分布式能源的維護(hù)管理等。這些整理出來(lái)的用例中,有的還只是一些抽象的概念(主要在市場(chǎng)和客戶(hù)服務(wù)領(lǐng)域),但是由于它們代表了企業(yè)發(fā)展的方向,所以還是要給予足夠的重視。這部分工作雖然是最基本的工作,我們卻認(rèn)為它是整個(gè)項(xiàng)目最重要的成果。這部分工作除了可以幫助用戶(hù)深入了解電力系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)的現(xiàn)狀外,還可以作為相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)范制定的參考;對(duì)于規(guī)劃者來(lái)說(shuō),針對(duì)這些用例的分析也是制定規(guī)劃的一個(gè)好的起點(diǎn)(實(shí)際上IECSA也就是以此為起點(diǎn)開(kāi)始工作的)。3.2需求指標(biāo)的抽象用例的數(shù)量是有限的,實(shí)際上也不可能考慮所有的用例,因?yàn)殡S著時(shí)間的推移,不斷地會(huì)有新的需求提出,因此需要對(duì)一些典型的需求進(jìn)行分析,提煉出電力系統(tǒng)中存在共性的需求,這才是架構(gòu)建立的基礎(chǔ)。出于這個(gè)目的,IECSA引入了環(huán)境的概念來(lái)描述這種抽象的需求共性。IECSA將一個(gè)環(huán)境定義為一組具有共性的電力系統(tǒng)需求。IECSA的環(huán)境實(shí)際上是一種信息環(huán)境,它代表用例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)提出的類(lèi)似的要求。需求指標(biāo)從配置需求、服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求、安全需求和數(shù)據(jù)管理需求4個(gè)方面確定。針對(duì)這4類(lèi)需求的分類(lèi)和等級(jí),IECSA給出了嚴(yán)格的語(yǔ)言描述或定量的定義。例如:針對(duì)配置需求,分為“支持點(diǎn)-點(diǎn)的交互”、“支持多播或廣播模式”、“支持遠(yuǎn)距離站點(diǎn)之間的交互”等;針對(duì)QoS,有定量的需求指標(biāo),例如“提供小于4ms的超高速消息服務(wù)”、“提供小于1s的高速消息服務(wù)”、“支持高頻率的數(shù)據(jù)交換”、“支持超高的信息流可用性,99.9999”;針對(duì)安全需求,有“提供鑒別機(jī)制(確定你是你所聲稱(chēng)的人)”、“提供對(duì)DOS攻擊的防御”等;針對(duì)數(shù)據(jù)管理,有“提供網(wǎng)絡(luò)管理”、“支持多用戶(hù)的同時(shí)訪問(wèn)”等。依據(jù)這些指標(biāo),IECSA抽象出了20個(gè)基本通信環(huán)境,考慮了變電站、調(diào)度控制中心、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、發(fā)電廠、客戶(hù)、分布式能源控制中心和外部業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)單位之間的通信需求;另一方面,還考慮了變電站、控制中心、發(fā)電廠和客戶(hù)內(nèi)部的通信需求。上述環(huán)境的抽象雖然不一定合理,但是對(duì)于電力系統(tǒng)通信環(huán)境還是給出了一個(gè)比較全面的概括,初步建立了電力系統(tǒng)的信息交換模型。在實(shí)際工作中,可以參照IECSA對(duì)通信模型進(jìn)行抽象分類(lèi)的思路,結(jié)合實(shí)際情況確定系統(tǒng)通信模型,再在該模型的基礎(chǔ)上分析具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。3.3解決平臺(tái)難題IECSA與平臺(tái)無(wú)關(guān)的模型包括公用服務(wù)、CIM和通用接口,它們對(duì)于電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式處理和分布式系統(tǒng)之間的互操作非常關(guān)鍵。服務(wù)是架構(gòu)中的基本構(gòu)件,根據(jù)W3C的定義,服務(wù)其實(shí)就是能夠完成一個(gè)功能的組件。公用服務(wù)就是那些業(yè)務(wù)運(yùn)行中頻繁使用到的功能的抽象,它們具有很高的可重用性。IECSA通過(guò)對(duì)核心用例的抽象和分析,歸納出了以下幾類(lèi)公用服務(wù):1)公用網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)服務(wù),主要考慮企業(yè)管理的基本功能集合。項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)用例進(jìn)行分析,從故障管理、配置管理、計(jì)賬管理、性能管理和安全管理角度出發(fā),抽象出了路由管理、性能調(diào)節(jié)等13項(xiàng)基本公用服務(wù)。2)公用數(shù)據(jù)管理和交換服務(wù),包括遠(yuǎn)程控制、對(duì)象管理、文件傳輸?shù)?0項(xiàng)服務(wù)。3)公用平臺(tái)服務(wù),包括組件注冊(cè)、組件定位、存儲(chǔ)、事務(wù)管理和工作流服務(wù)等9項(xiàng)。這些服務(wù)通常由組件所運(yùn)行的平臺(tái)所確定,因此,IECSA并沒(méi)有具體定義這些服務(wù),而只是指出系統(tǒng)必須提供這些服務(wù),因?yàn)榛ゲ僮鞯膶?shí)現(xiàn)必須有這些服務(wù)的支撐。4)公用安全服務(wù),包括認(rèn)證、完整性服務(wù)、防火墻等25項(xiàng)。單純地使用服務(wù)并不能減少不同系統(tǒng)協(xié)同工作的復(fù)雜性。例如,公用服務(wù)不能解決不同系統(tǒng)平臺(tái)(例如Java和Web服務(wù))帶來(lái)的不一致性,也不能避免不同應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)解釋方式的不同。為了精確描述交換的數(shù)據(jù),可以采用信息模型描述現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象。采用CIM可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)解釋的一致性,CIM代表了服務(wù)所交換的數(shù)據(jù),它解決了“哪些”數(shù)據(jù)被交換的問(wèn)題。IECSA將CIM分為企業(yè)管理信息模型和電力系統(tǒng)CIM。針對(duì)企業(yè)管理信息模型,通常用管理信息結(jié)構(gòu)(SMI)表示數(shù)據(jù)對(duì)象的格式和對(duì)其進(jìn)行的管理操作的語(yǔ)義,而用管理信息庫(kù)(MIB)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象。不同的企業(yè)管理架構(gòu)往往采用不同的企業(yè)管理信息模型。因此,可能需要實(shí)現(xiàn)它們之間的映射。常用的管理信息模型有SNMP-SMI和OSI-SMI。電力系統(tǒng)CIM有一個(gè)很好的實(shí)例,即IEC的CIM,它給出了電力系統(tǒng)運(yùn)行所使用的典型數(shù)據(jù)的描述。CIM的建立可以將數(shù)據(jù)以更容易理解的方式進(jìn)行組織,同時(shí)有利于系統(tǒng)設(shè)置和維護(hù)工作的自動(dòng)進(jìn)行。在公用服務(wù)和CIM的基礎(chǔ)上,還需要定義信息交換的過(guò)程。通用接口代表了公用服務(wù)交換CIM對(duì)象的機(jī)制,它解決的是“怎樣”進(jìn)行交換的問(wèn)題。以往的系統(tǒng)接口往往并不提供CIM,也不告訴其他系統(tǒng)可以提供哪些數(shù)據(jù)對(duì)象,從而使得應(yīng)用之間的集成非常困難。而通用接口則不然,它包括了以下幾類(lèi)接口:在對(duì)象名稱(chēng)與識(shí)別號(hào)(ID)之間相互映射的接口,采用名稱(chēng)可以方便理解,采用ID則可以提高操作處理的效率;基于請(qǐng)求/應(yīng)答模式的接口,用于對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的隨機(jī)訪問(wèn);基于發(fā)布/訂閱方式的接口,用于對(duì)信息的訪問(wèn)。在這些接口的支撐下,不同系統(tǒng)就可以通過(guò)協(xié)商自動(dòng)確定需要交換哪些信息、信息的表示方式怎樣、交換的過(guò)程怎樣,從而自動(dòng)完成這個(gè)信息交換任務(wù)。結(jié)合CIM、公用服務(wù)和通用接口,IECSA就構(gòu)造出了一個(gè)與平臺(tái)無(wú)關(guān)的模型(見(jiàn)圖1)。由圖1可以知道,所有的應(yīng)用通過(guò)公用服務(wù)和通用接口的配合,按照CIM規(guī)定的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)象的交換,從而解決了不同系統(tǒng)的互操作性問(wèn)題。4系統(tǒng)推薦和建議不多IECSA項(xiàng)目進(jìn)行了大量的調(diào)研和分析,得到了一些有意義的成果,但是還是存在不少值得商榷的地方。首先是該項(xiàng)目定位的問(wèn)題,究竟是要得到一個(gè)電力行業(yè)的參考架構(gòu)還是行業(yè)的參考架構(gòu)框架。如果把它當(dāng)成一個(gè)參考架構(gòu)來(lái)看,它給出的行業(yè)遠(yuǎn)景雖然美好,但是其實(shí)現(xiàn)途徑就顯得過(guò)于簡(jiǎn)單而不具備可操作性;而從項(xiàng)目的目標(biāo)來(lái)看,它更傾向于實(shí)現(xiàn)一個(gè)架構(gòu)框架,但是它的工作成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到架構(gòu)框架的要求。它既沒(méi)有給出架構(gòu)建立和維護(hù)的機(jī)制,也沒(méi)有給出足夠的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)支撐架構(gòu)的開(kāi)發(fā)。事實(shí)上,在電力系統(tǒng)還沒(méi)有一個(gè)比較成功的架構(gòu)的情況下就強(qiáng)行去開(kāi)發(fā)一個(gè)架構(gòu)框架,顯然是勉為其難。系統(tǒng)的推薦和建議著重于當(dāng)前技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),對(duì)發(fā)展的指導(dǎo)性不夠。雖然也對(duì)一些技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的制定和開(kāi)發(fā)提出了一些建議,但是其分析顯得不夠充分,例如它建議對(duì)IEC61970的CIM和IEC61850的對(duì)象模型進(jìn)行協(xié)調(diào),在這兩個(gè)模型都沒(méi)有獲得充分使用的情況下,應(yīng)該怎么樣進(jìn)行協(xié)調(diào)呢?該項(xiàng)目考慮的系統(tǒng)功能主要是生產(chǎn)運(yùn)行的功能。但是,無(wú)論是作為參考架構(gòu),還是作為架構(gòu)框架,設(shè)備管理、財(cái)務(wù)、人員管理這些職能性工作,以及組織架構(gòu)的設(shè)置,都不能不加以考慮,因?yàn)檫@些因素同樣會(huì)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行造成很大的影響。項(xiàng)目著重考慮了系統(tǒng)的信息交換模型,但是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型卻沒(méi)有得到足夠的重視。由于電力系統(tǒng)的互操作還是一個(gè)正在發(fā)展的領(lǐng)域,而該項(xiàng)目又將實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的互操作作為其高層目標(biāo)。在技術(shù)還沒(méi)有成型的情況下,其技術(shù)分析和相關(guān)的推薦顯然缺乏足夠的參考性。系統(tǒng)還存在著一些其他問(wèn)題,例如對(duì)于環(huán)境的抽象就不夠系統(tǒng)和科學(xué),對(duì)于公用服務(wù)的抽象工作也顯得與電力系統(tǒng)的聯(lián)系不夠密切。5開(kāi)發(fā)有效的電力系統(tǒng)的需要事實(shí)上,在盧強(qiáng)院士的領(lǐng)導(dǎo)下,清華大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始與企業(yè)合作進(jìn)行該方面的研究工作。由于研究工作是結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行的,所以工作的重點(diǎn)在于架構(gòu)的建立。當(dāng)然,我們希望通過(guò)具體架構(gòu)的開(kāi)發(fā),逐步積累相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)資料和經(jīng)驗(yàn),在技術(shù)發(fā)展基本成熟的情況下,進(jìn)一步進(jìn)行參考架構(gòu)的開(kāi)發(fā),并向國(guó)內(nèi)推廣。我們的主要研究?jī)?nèi)容包括業(yè)務(wù)模型、數(shù)據(jù)模型、通信模型、技術(shù)參考模型。5.1調(diào)研業(yè)務(wù)情況,構(gòu)建業(yè)務(wù)模型業(yè)務(wù)模型(也可以稱(chēng)為功能模型)的目的是明確電力系統(tǒng)涉及的業(yè)務(wù)范圍、人員以及與系統(tǒng)進(jìn)行交互的外部系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)人員進(jìn)行調(diào)研梳理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)狀況。其中對(duì)于系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù),除了目前的操作環(huán)境和實(shí)現(xiàn)方法外,還需要了解用戶(hù)更高層次的需求,例如可以預(yù)見(jiàn)的變化的實(shí)現(xiàn)方法,以及理想的實(shí)現(xiàn)方式。根據(jù)這些調(diào)研結(jié)果,參照已有的作業(yè)規(guī)范和規(guī)定,將這些需求按照業(yè)務(wù)域和需求的迫切程度進(jìn)行分類(lèi),從而形成業(yè)務(wù)模型。這部分工作可以按照已有的工程化方法進(jìn)行,例如基于UML表示的用例分析。5.2高層數(shù)據(jù)實(shí)體數(shù)據(jù)模型的建立首先需要整理出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)元及規(guī)范的數(shù)據(jù)元類(lèi)型,CIM的Domain包給出了一部分?jǐn)?shù)據(jù)元描述,根據(jù)需要還要擴(kuò)充。在確定了數(shù)據(jù)元以后,根據(jù)具體的業(yè)務(wù)模型整理出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)體。確定系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)原始來(lái)源、數(shù)據(jù)的訪問(wèn)特性。形成的數(shù)據(jù)實(shí)體具有層次性,高層的數(shù)據(jù)實(shí)體由低層的數(shù)據(jù)實(shí)體構(gòu)成。利用數(shù)據(jù)邏輯視圖描述與數(shù)據(jù)交換相關(guān)的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的相互關(guān)系,它的詳細(xì)程度應(yīng)由業(yè)務(wù)模型的需要決定。在上面2項(xiàng)工作完成后,就要構(gòu)造數(shù)據(jù)交換模型。數(shù)據(jù)交換模型可以通過(guò)業(yè)務(wù)過(guò)程、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)(包含節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)需求和提供對(duì)象)、信息的流向來(lái)描述。模型需要體現(xiàn)對(duì)性能和安全等交換特性的關(guān)注。模型必須明確誰(shuí)交換了什么信息、交換對(duì)象是誰(shuí)、為什么需要交換。數(shù)據(jù)交換模型可以分為概念層、邏輯層和物理實(shí)現(xiàn)層來(lái)描述。概念層描述那些主要的、高層的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換