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数字化电网若干关键技术研究

作　者: 唐跃中
导　师: 韩桢祥；曹一家
学　校: 浙江大学
专　业: 电气工程
关键词: 数字化电网信息集成数据建模信息安全移动智能体(MA) 面向服务构架(SOA) CIM模型
分类号: TM76
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 1621次
引　用: 8次
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内容摘要

近几年来,由于全球气候变暖问题和国际上连续出现的大停电事故,引起了人们对电网安全和新能源开发应用的高度关注。针对目前电网在抵御风险方面的脆弱性,新能源接入和应用方面的局限性,世界电力科研机构和较大的公司都开展了对新一代电网的研究,相继提出了“先进电网”、“智能电网”的蓝图。中国的电力专家们提出了建设数字化电网,最近提出了统一坚强智能电网的概念。本文介绍了数字化电网国内外研究现状和基本概念,认为构建数字化电网的关键技术是体系结构设计、信息建模、信息集成和安全防护等方面;提出了数字化电网分层体系结构和建立数字化电网统一信息模型的方法;设计了数字化电网的数据集成平台、应用集成平台和纵向数据互联通信结构和信息安全防护方案。介绍了上海市电力公司实际应用情况。全文的内容主要包括以下几个章节:第一章分析了电力系统当前面临的挑战,介绍了智能电网的基本定义及其目标和功能。分析了数字化电网与智能电网的关系,指出了智能电网是一系列有关技术的总称,而不是一种广泛接受的规范的特定名词。认为数字化电网既是智能电网技术体系的一个重要组成部分,也是电网发展的一个阶段。在介绍当前国内外研究现状的基础上,剖析了建设数字化电网的若干关键技术。第二章详细阐述了数字化电网的概念和内涵,以信息流为导向,提出了数字化电网的分层体系结构。根据数字化电网的整个信息流向,自下而上将数字化电网按照逻辑分为设备层、传输层、数据层、应用层和展现层。设备层以开发智能化设备为主要特点,数据层以数据中心和数据集成技术为基础,分析应用层以应用集成技术为基础,以支持智能调度和辅助决策为主要优势。本章提出的数字化电网体系结构基于公共标准进行设计,具有系统性和开放性。第三章把信息建模理论引入数字化电网,设计了数字化电网的全景模型。以IEC61970/968 CIM为基础,提出了对电网相关的信息进行统一建模的方法。以最有代表性的变压器资产模型构建过程与资产管理业务流程构建过程为例,分析了数字化电网的数据建模和业务流程建模方法。提出了对CIM模型进行扩展的原则和技术,建立了数字化电网统一信息模型,为信息集成奠定了基础。第四章从信息集成层次论的角度分析了数字化电网信息集成的内在规律,提出了数字化电网数据集成和应用集成方案。数据集成方案基于统一信息模型,采用信息总线技术,主要支持数据信息的横向集成,可有效解决数字化电网信息孤岛问题。应用集成方案采用基于面向服务构架(SOA)和企业服务总线技术,解决数字化电网的实时监控系统与生产、营销等经营管理系统间的集成问题。该方案具有开放和灵活的特点,能够全方位地解决数字化电网的信息集成问题。第五章研究了基于移动智能体(Mobile Agent,MA)技术的数字化电网纵向信息互联的功能需求和技术策略。比较了纵向互联通信网关的三种通信模式,提出了一个基于MA的数字化电网纵向信息互联平台(DPG-VIP)模型,并对其体系结构进行了研究。设计了互联系统与需接入系统的接口方式及API接口。DPG-VIP平台是实现数字化电网全景可观可控的重要基础。第六章结合数字化电网体系机构,分析了信息安全防护的问题和隐患,归纳了数字化电网在控制安全、信息安全和应用安全方面的三大需求。提出了以安全分区隔离和基于角色的访问控制为基础的信息安全防护体系。基于业务连续性设计原理,分析了数字化电网业务连续性需求,设计了容灾系统的总体方案。展望了数字化电网安全防护体系整体架构、关键技术的发展趋势。第七章介绍了在数字化电网在上海市电力公司的工程实践。设计开发了上海市电力数字化电网综合数据平台(SP-IDP)。该平台采用统一信息模型,整合了调度、生产、营销等基础业务数据,支持符合CIM/CIS标准的各类数据服务和决策支持。分析了上海公司的典型应用集成需求,建成了基于SOA构架的应用集成平台,实现了生产管理、用电营销和客户服务等核心应用间的集成,建立了灵活敏捷的跨系统业务流程。设计部署实现了上海市电力公司信息安全防御系统。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-39
  1.0 引言  13-15
  1.1 数字化电网与智能电网的关系  15-25
    1.1.1 智能电网  15-24
    1.1.2 数字化电网与智能电网的关系  24-25
  1.2 数字化电网关键技术  25-28
    1.2.1 数字化电网的体系结构  25-26
    1.2.2 信息建模  26-27
    1.2.3 信息集成  27
    1.2.4 应用集成  27-28
    1.2.5 信息安全  28
  1.3 论文过程所参加的工程项目  28-29
  1.4 论文主要工作  29-30
    1.4.1 论文的主要创新点  29-30
  1.5 章节安排  30-33
  参考文献  33-39
第二章数字化电网的体系结构研究  39-55
  2.0 引言  39-40
  2.1 数字化电网的物理结构  40-42
  2.2 数字化电网的体系结构  42-48
    2.2.1 整体框架  42-43
    2.2.2 设备层  43
    2.2.3 传输层  43-45
    2.2.4 数据层  45-46
    2.2.5 应用层  46-48
    2.2.6 展现层  48
  2.3 数字化电网体系结构技术分析  48-51
  2.4 小结  51-52
  参考文献  52-55
第三章数字化电网统一信息建模研究  55-85
  3.0 引言  55-56
  3.1 信息建模概述  56-57
    3.1.1 信息建模基本方法  56
    3.1.2 UML建模语言  56-57
    3.1.3 元数据  57
  3.2 基于CIM的数字化电网统一信息建模方案  57-64
    3.2.1 CIM简介  57-60
    3.2.2 针对数字化电网的CIM模型扩展设计原则  60-61
    3.2.3 具体建模方案  61-63
    3.2.4 统一模型的特点  63-64
  3.3 统一信息建模实例分析  64-71
    3.3.1 资产信息建模  64-68
    3.3.2 业务过程建模  68-71
  3.4 统一信息模型中心的实现  71-81
    3.4.1 信息模型的表示  71-75
    3.4.2 统一信息模型数据库实现  75-76
    3.4.3 统一信息模型库的管理  76-81
  3.5 小结  81-82
  参考文献  82-85
第四章数字化电网信息集成解决方案研究  85-109
  4.0 引言  85-86
  4.1 数字化电网信息集成发展阶段  86-87
  4.2 数字化电网信息集成总体架构  87-88
  4.3 数字化电网横向信息集成  88-101
    4.3.1 常用的数据集成方法  88-91
    4.3.2 数字化电网数据集成方法  91-94
    4.3.3 数据源唯一性与模型统一性  94-95
    4.3.4 信息模型的存储与适配  95-98
    4.3.5 通用信息发布  98-101
  4.4 数字化电网应用集成设计  101-106
    4.4.1 应用集成的演进  101-103
    4.4.2 基于SOA的应用集成平台设计  103-105
    4.4.3 基于SOA集成平台的业务流程层集成  105-106
  4.5 本章小结  106-107
  参考文献  107-109
第五章基于移动智能体数字化电网纵向信息互联平台设计与实现  109-135
  5.0 引言  109-110
  5.1 智能体理论  110-111
    5.1.1 智能体与多智能体  110-111
    5.1.2 移动智能体  111
  5.2 基于MA实现数字化电网信息互联平台的优势  111-112
  5.3 数字化电网纵向信息互联平台(DPG-LIP)设计  112-122
    5.3.1 DPG-LIP整体架构  112-113
    5.3.2 移动智能体结构模型  113-115
    5.3.3 基于MA的DPG-VIP模型  115-116
    5.3.4 TASE.2智能体处理流程  116-117
    5.3.5 DPG-LIP通信网关接口  117-119
    5.3.6 系统控制智能体(CA)网络流量控制决策实现  119-120
    5.3.7 基于智能体的网络管理知识处理及决策  120-121
    5.3.8 远程维护与故障诊断  121-122
  5.4 DPG-VIP系统功能设计  122-126
    5.4.1 数据传送  123-124
    5.4.2 监视和管理  124
    5.4.3 规约转换  124
    5.4.4 数据复制  124-125
    5.4.5 数据归一  125-126
  5.5 DPG-VIP应用实现  126-132
    5.5.1 与其他系统接口  126-127
    5.5.2 应用实现  127-132
  5.6 小结  132-133
  参考文献  133-135
第六章数字化电网信息安全防护设计  135-161
  6.0 引言  135-136
  6.1 数字化电网的信息安全隐患分析  136-138
    6.1.1 信息安全隐患及其成因分析  136-137
    6.1.2 信息安全风险评估技术  137-138
  6.2 数字化电网信息安全总体要求  138-140
    6.2.1 安全防护机制设计  138-139
    6.2.2 安全防护重点环节分析  139-140
  6.3 数字化电网信息安全防护设计  140-153
    6.3.1 控制安全与信息安全设计  140-143
    6.3.2 身份认证与访问控制设计  143-148
    6.3.3 数字化电网信息安全防护的部署  148-153
  6.4 数字化电网应用连续性设计与部署  153-156
    6.4.1 应用连续性设计的基本概念  153-154
    6.4.2 应用连续性—容灾系统设计  154-156
  6.5 数字化电网信息安全防护趋势  156-157
  6.6 小结  157-158
  参考文献  158-161
第七章上海市电力公司数字化电网应用实践  161-189
  7.0 引言  161-162
  7.1 上海电力综合数据平台(SP-IDP)的设计与实现  162-172
  7.2 上海电力企业应用集成平台(SP-EAI)开发与实现  172-177
    7.2.1 SP-EAI的需求目标  172-173
    7.2.2 SP-EAI平台设计  173-174
    7.2.3 基于SP-EAI的集成业务流程设计  174-177
  7.3 上海电力信息安全防护系统部署  177-185
    7.3.1 分区与隔离部署  177-178
    7.3.2 用户管理和访问控制实现  178-181
    7.3.3 业务连续性系统部署  181-185
  7.4 小结  185-187
  参考文献  187-189
第八章结论与展望  189-191
  8.1 本文工作总结  189-190
  8.2 下一步需要做的工作  190-191
发表论文  191-192
  第一作者论文  191
  非第一作者论文  191-192
  研究成果  192

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