能源互联网的信息通信架构体系研究

刘星+傅元君

【摘要】：目前在我国新能源的发展中，对于互联网技术的应用具有重要的促进作用。能源互联网系统理论和部分范围内的实现为社会发展提供了新的思路，由于全球能源存在的分布不均的问题，建设涵盖全球的能源互联网系统被相关人员提出，由于各地实际情况各有差异，长距离的电能传输又需要信息通信技术的支撑，网络信息安全就成为了非常重要的问题，本文针对以上问题，就全球能源互联网信息安全架构进行研究。

【关键字】：能源互联网；信息通讯；结构体系；研究

引言

为满足全球能源互联网的能源网互联，需要为极地、荒漠、海洋等复杂环境下的大规模新能源开发提供可靠的通信手段，需要为大尺度、大范围、高动态的分布式能源提供实时的信息传递，支持分布式能源的信息互联、互动，形成集广域通信与数据分发、超远距离测量和控制、跨地域跨行业的信息获取等功能为一体的综合通信网络，对电力通信的覆盖面、灵活性、可靠性提出了更高的要求。特别在“一极一道”地区，因为复杂的自然环境等原因，现有的通信手段难以完全满足清洁能源接入的需求，需要开展全球能源互联的通信业务分析和新型融合通信体系架构研究。面向全球能源互联网的信息通信技术需要能够有效承载能源互聯网下复杂的业务体系，需要实现信息流与能量流的深度耦合，需要实现对能源接入、能源传输、能源管理的可靠支撑。

1、信息通信网络运维系统架构

信息通信网络运维系统通过信息系统技术、检索与数据库技术、大数据技术等手段实现了全流程管理和风险质量点控制。信息通信网络运维系统架构实现了以集中故障管理系统为核心平台，以故障实时发布系统、电子运维系统、网络运行态势可视化监控平台为功能平台，并辅以APP掌上运维、互动式语音应答为外延支撑的立体式层次结构。集中故障管理系统通过接收全专业、多形式的故障告警、性能指标、网络资源数据，通过内存计算、增量处理环节对性能指标数据进行分析处理形成分级化的性能告警，经过数据标准化解析、告警挖掘分析、全专业网络资源数据相关联，进而完善补充告警数据信息产生归一化、标准化告警数据。在重要告警和重大故障等突发情况发生时，集中故障管理系统将会在短时间内接收到超量的告警数据，集中故障管理系统将实时监控告警量接收处理速率，当告警量处理速率超出预设门限值时，将实时通知监控人员，并开启告警风暴处理模式，同时通过负载均衡分配机制，采用增加多进程、多线程手段，提升告警处理能力；告警种类差异化优先处理，对重要故障告警进行正常解析流转，而对于非重要故障告警进行缓存，待告警风暴处理完成后再进行延时排队后处理（告警抑制；对于标准化告警数据，首先进行跨专业告警关联，通过数据关联挖掘形成故障源点定位与原因分析。由于设备线路等网络资源的软硬件升级、老化更换等日常维护工作将产生工程类告警，此类告警通过工程预约形成告警的工程标识（工程告警），对于此类工程告警仍需实时监控但无需派发故障工单。

2、能源互联网的信息通信架构体系研究

2.1数据接入、功能应用与质量管控分析

数据接入层信息通信网络运维系统采用并行采集、分层集中处理方式，使用动态负载均衡算法实现任务负荷最优化调度分配。数据标准化过程采用计算分离技术使底层数据的采集过程和计算过程相分离，引入增量采集方式规避重复数据的二次计算过程，提升数据采集效能；引入高速缓存技术规避传统数据库反复调用过程所造成的资源消耗，以提升资源系统间的高频调用效率和定位准确性。

2.2功能应用层

性能指标与告警消息。利用大容量高速可恢复缓存技术、高性能集群缓存技术、大容量实时复杂查询技术实现对性能指标管理和准实时监控，结合性能告警生成机制推动网络监控由被动通知转向主动感知。告警风暴抑制。针对告警风暴告警源中的常规低级别告警进行延时入库式的告警抑制，同时开启重要高级别告警优先处理机制，保障重大故障告警故障消息能够被及时正常监控；告警风暴结束后，对于告警风暴期间抑制的低级别告警进行重新处理，以确保告警数据的完整性。工程告警筛选。通过全网设备智能关联分析提高告警数据处理的效率，实现工程告警及时发现和快速过滤，提高故障处理的有效性和准确性。关联规则挖掘与质量评估。传统告警关联规则分析是结合监控工程师、网络分析工程师、网络优化工程师的业务经验进行总结，该方式获得的关联规则不仅数量少且质量参差不齐。通过告警关联规则挖掘分析工具可有效提升挖掘规则的数量和质量，将上述告警关联规则进行集中故障管理系统固化，实现了规则配置、规则分析能力，同时利用多模字符串匹配算法进行告警关联规则模糊匹配，将匹配后的告警消息合并成一张故障消息通过电子运行维护系统EOMS形成故障工单派发至维护人员。电子运行维护系统EOMS通过自动统计生效规则数量及其压缩的工单数量实现关联规则的质量评估。

2.3信息处理技术：大数据分析

能源互联网中由于许多新型负荷的接入，数据种类多样广泛，包括实时数据、历史数据、文本数据、多媒体数据等，数据量较以往大得多，面临数据多源异构、海量复杂等难题。过往的分析方法已无法处理如此海量的数据，需要采用基于分布式并行计算、内存计算、流计算等高性能计算技术进行实时智能处理，并进行大数据分析。大数据技术具有数据容量大、数据类型繁多、处理速度快等特点，是能源互联网不可或缺的基本技术。大数据分析的核心是建立数据模型和实现数据挖掘算法，通过对各种不同类型和频度的海量数据挖掘处理，发现电力生产和经营管理中存在的问题，从而更好地指导能源互联网有序稳定运行。从处理过程看，大数据关键技术包括大数据采集处理、大数据存储管理、大数据检索分析、大数据可视化与应用、大数据安全等。

结语

能源互联网作为第三次工业革命的代表受到广泛关注，将推动能源行业技术更新和产业升级，改变公众生活，提升社会发展水平，以清洁和绿色方式满足未来社会的电力需求。本文从能源互联网的特征和技术架构出发，重点探讨了面向能源互联网的信息通信关键技术，分析了可能面临的信息通信可靠性和安全性问题，为未来能源互联网信息通信相关技术的发展提供借鉴。

【参考文献】：

[1]刘振亚.构建全球能源互联网推动能源与环境协调发展[J].中国电力企业管理，2014（23）：14-17.endprint