1 電力市場環(huán)境下電力系統(tǒng)的信息要求 　　電力工業(yè)改革的目標(biāo)是引入競爭，實現(xiàn)市場化運行。因此，傳統(tǒng)的、垂直一體化的壟斷電力公司被拆分成多個實體，廠網(wǎng)分離，多個發(fā)電公司參與以競爭為基礎(chǔ)的調(diào)度運行；同時，競爭的電力市場引入了很多新的市場參與者，這些獨立的市場參與者在市場規(guī)則的約束下按照自己的目標(biāo)運作。這樣，整個系統(tǒng)的運行呈現(xiàn)分布式的特征。為確保有許多追求不同目標(biāo)的市場參與者的電力系統(tǒng)的安全、可靠與經(jīng)濟運行，協(xié)調(diào)是必不可少的?？焖俚男畔⒔粨Q系統(tǒng)對實現(xiàn)電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行至關(guān)重要。及時、準確的信息是電力市場環(huán)境下電力系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵。從另一個角度看，競爭為電力市場的參與者改善運行效率與資產(chǎn)利用以獲取最大的利潤提供了動力，而要達到這一目的，信息同樣十分重要。 　　電力市場環(huán)境下的信息系統(tǒng)應(yīng)該具有下述特征： 　　a．分散的數(shù)據(jù)收集。終端設(shè)備，例如智能電子設(shè)備（IED——intelligent electronic devices）和變電站控制系統(tǒng)（SCS——substation control systems）的計算能力和智能性更強。在設(shè)備終端處，數(shù)據(jù)收集和處理的速度更快。 　　b．市場交易既要求管理數(shù)據(jù)，也要求工程數(shù)據(jù)。在電力市場中，電能交易的時間單位是以d和h為基礎(chǔ)的，商業(yè)和工程數(shù)據(jù)是決策的基礎(chǔ)。這樣，對信息的要求非常高。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)監(jiān)視、控制、決策支持和管理系統(tǒng)（例如MIS，SCADA，DMS等）之間存在的分離狀況將被打破[1～4] 。 　　c．需要靈活的通信系統(tǒng)。電力工業(yè)改革是一個進化過程；沒有固定不變的市場；市場規(guī)則、要求和功能以及市場參與者都在不斷變化；不同的功能要求不同的數(shù)據(jù)和信息交換。還有，市場的組成在連續(xù)不斷地變化：開始時，壟斷的電力公司被拆分成多個公司；之后，合并、收購以及進一步地拆分將不斷改變公司的組成與業(yè)務(wù)界限。不同公司的結(jié)構(gòu)，包括其信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可能也不相同。這樣，在電力市場環(huán)境下，電力系統(tǒng)的通信系統(tǒng)需要非常靈活。 　　從上面的討論可以明顯看出，電力市場的信息系統(tǒng)必須是開放的、可重構(gòu)的（reconfigurable）和隨時隨地可以登錄的。只有Internet可以滿足所有這些要求。 　　2 Internet相關(guān)的事務(wù) 　　幾乎每一個專業(yè)人士都有使用Internet的經(jīng)驗。當(dāng)提到Internet在管理和工程中的應(yīng)用時，人們立即會想到兩個問題；①性能（速度），Internet的速度是否足夠快以便支持實現(xiàn)十分重要的功能，并具有可接受的性能；②安全，Internet的開放式系統(tǒng)能否確保機密資料在信息交互的過程中不會泄露和具有可靠的身份認證，以及能否避免遭受網(wǎng)絡(luò)襲擊。下面將討論采用什么技術(shù)來解決上述問題。 　　2．1 Internet的性能 　　人們通常用著名的“云塊”圖案（見圖1）來表示Internet，用于掩蓋和簡化表示其中十分復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)。一方面，在物理上，數(shù)據(jù)是從一個點傳到另一個點；另一方面，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)的中間點從發(fā)送者轉(zhuǎn)送和處理給接收者。這兩個方面決定了Internet中信息的交換速度。 　　在Internet中，同時采用了無線和有線方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的物理傳輸。微波傳輸（無線方式）的速度現(xiàn)在達到Gbit／s量級；通信工業(yè)提供的DS—3服務(wù)可使傳統(tǒng)的銅線的數(shù)據(jù)傳輸速率高達45Mbit／s。光纖可以實現(xiàn)更驚人的傳輸速度；美國的同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SONET——synchronous optical network）或其國際上同等的同步數(shù)字序列（SDH——synchronous digital hierarchy）的數(shù)據(jù)傳輸速率為52 Mbit／s～10Gbit／s；一種被稱為波分復(fù)用（WDM-——wavelength divisionmultiplexing）的技術(shù)可以使總的傳輸容量加大4倍、16倍甚至256倍。 　　在現(xiàn)代數(shù)字通信中，數(shù)據(jù)被分割成小的模塊，稱為“包”（packets）。之后，每個“包”被封裝到一個幀中，該幀包含原始信號中諸如目的地位置與地址等信息。在每一個開關(guān)節(jié)點，把這些“包”借助中間點的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)（forward）機制送出。如何對“包”進行處理以確保正確（錯誤校正）、快速（確定路徑）和可靠的（服務(wù)質(zhì)量）傳輸屬于協(xié)議給定（protocol specification）技術(shù)的范疇。已經(jīng)開發(fā)了快速開關(guān)技術(shù)，如幀中繼（frame relay）和異步傳輸模式（ATM——asynchronoustransfermode）。ATM可以確保服務(wù)供應(yīng)商能夠提供點與點之間廣泛的、且就速度和準確性而言的不同水平的服務(wù)質(zhì)量。Internet協(xié)議（IP——Internet protoc01）是在ATM被提出之前發(fā)展的。IP很簡單，得到了廣泛應(yīng)用，并在某些（如確定路徑）方面相當(dāng)有效。在將來，如果IP中的新的服務(wù)質(zhì)量協(xié)議能夠進一步完善，完全由IP組成的網(wǎng)絡(luò)也許是可行的。就目前來看，在ATM基礎(chǔ)上的IP運行似乎是過渡時期的解決方案[5] 。 　　隨著保證服務(wù)質(zhì)量的能力的提高，老的專用線路計算機網(wǎng)絡(luò)和所謂的虛擬專用網(wǎng)（VPN——virtualprivatenetworks）之間的差別將縮小。在將來，服務(wù)供應(yīng)商將會為用戶提供VPN，以滿足用戶的不同需要和商業(yè)要求[6，7] 。數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅芑蛩俣葘⒂煞?wù)供應(yīng)商保證。 　　2．2 Internet的安全性 　　加密是保證在開放環(huán)境下發(fā)送的信息能夠受到保護的最有效的方法。對于信息的發(fā)送者和接收者來講，傳統(tǒng)的方法是雙方商定采用同樣的“軟”鑰匙（算法）對信息進行加密和解密。所謂的“秘密鑰匙”密碼技術(shù)或?qū)ΨQ加密技術(shù)需要秘密傳送該“秘密鑰匙”的手段。美國麻省理工學(xué)院的3位研究人員Rivest，Shamir和Adleman于1977年發(fā)明了后來被稱為RSA的算法。該算法產(chǎn)生兩個“軟”鑰匙，一個用于對信息加密，被稱為“公共鑰匙”，其可以讓所有感興趣的公眾知道，以便他們與擁有兩個鑰匙的人安全地交流被加密的信息；另一個用于解密，被稱為“私人鑰匙”，用于對收到的信息進行解密。如果加密采用了很長的數(shù)據(jù)塊，例如128位，要破解它在計算上是不可行的。 為確保對信息的認證，可以采用混列（Hash）編碼?；炝芯幋a算法用于從一個任意長度的信息中計算一個數(shù)字，且對于每一條信息而言該數(shù)字幾乎肯定是惟一的。如果文本在傳輸過程中被改變了，信息接收者計算出來的混列編碼相應(yīng)的值將與原始值不匹配，這樣就可以得知信息是否已經(jīng)被泄露和篡改?；炝芯幋a技術(shù)也被用于數(shù)字簽名。 　　為了保護計算機中存儲的信息免受可能來自外部的襲擊，可以在網(wǎng)絡(luò)或計算機中安裝防火墻（firewall）。通常將在防火墻內(nèi)部的計算機稱為可信賴的，而外部的計算機則為不可信賴的[8] 。 　　密碼學(xué)和防火墻技術(shù)的發(fā)展使Internet的安全性得到不斷加強。隨著計算機計算和處理信息的速度的不斷加快，密碼技術(shù)的應(yīng)用會更為普遍。 　　3 電力市場中Internet的應(yīng)用現(xiàn)狀 　　Internet已經(jīng)被應(yīng)用于電力市場，在這方面美國走在了前頭。自1994年美國開始電力工業(yè)改革以來，聯(lián)邦能量管制委員會（FERC——Federal EnergyRegulationCommittee）就要求建立“開放的同時信息系統(tǒng)”（OASIS——openaccess same—time information system），以確保現(xiàn)有的電力公司不會比其他競爭對手擁有信息優(yōu)勢。OASIS中發(fā)布交易、調(diào)度和價格信息，對所有市場參與者開放，而且輸電系統(tǒng)當(dāng)前的使用情況也通過可用輸電容量（ATC——available transfer capability）的形式在OASIS中發(fā)布。OASIS就是基于Internet建造的。 　　在很多運行的電力市場中，發(fā)電公司通過Internet向市場運行機構(gòu)，如電力聯(lián)營體（P001）或電力交換機構(gòu)（Power Exchange）申報價格和可供容量的報價單；市場運行機構(gòu)采用電力市場交易系統(tǒng)對所有發(fā)電公司的報價進行評估后，再通過Internet通知各發(fā)電公司最后的發(fā)電調(diào)度結(jié)果。 　　在更高級的電子標(biāo)簽系統(tǒng)（ETC——electronic—taggingsystem（或E—tag））中可以插入發(fā)電環(huán)節(jié)的投標(biāo)和自調(diào)度功能，以及輸電環(huán)節(jié)的阻塞管理（如ATC的監(jiān)視與計算）和輸電通道預(yù)約（如金融性輸電權(quán)，縮寫為FTR）功能，可以為市場參與者和類似于北美電力可靠性委員會（NERC——North AmericanElectric Reliability Council）的運行管理機構(gòu)提供區(qū)域間功率交換的交易信息，并實施相應(yīng)的行動（如發(fā)出通知和為批準過程提供方便）。電力市場的運營和電力系統(tǒng)的可靠運行將越來越依賴于ETC及其準確性。 　　到目前為止，Internet在電力市場中的應(yīng)用僅僅利用了Internet的一些初級功能，如直接數(shù)據(jù)收集和張貼。這只是Internet的大量的、潛在的應(yīng)用領(lǐng)域與功能的冰山之一角。隨著電力市場的成熟和由于競爭所引發(fā)的創(chuàng)新的不斷滲透，必將會導(dǎo)致更成熟的、具有商業(yè)價值的Internet的應(yīng)用。 　　4 Web服務(wù) 　　Web服務(wù)是Internet應(yīng)用的一個新的、重要的分支[9] 。在這里，“服務(wù)”這個詞不僅僅指直接的服務(wù)（例如預(yù)定酒店的房間），也指模塊性服務(wù)，而其他人可以基于這些模塊性服務(wù)提供更大的配套服務(wù)。Web服務(wù)可以完成從簡單的請求應(yīng)答服務(wù)到復(fù)雜的商業(yè)和工程決策過程。Web服務(wù)是一種可以通過標(biāo)準的Internet協(xié)議進入的可編程應(yīng)用邏輯。與現(xiàn)有的組件技術(shù)（component technolqogy）不同，Web服務(wù)不是通過具體的面向?qū)ο蟮哪Ｐ蛥f(xié)議，如分布式組件對象模型（DCOM——distributed component Object model）訪問的，而是通過無所不在的Web協(xié)議和數(shù)據(jù)格式如超文本傳輸協(xié)議（HTTP——hypertexttransportprotoc01）和可擴展標(biāo) 記語言 （XML——extensible markup language）[10，11]進入的。還有，Web服務(wù)的接口是按照Web服務(wù)接收和產(chǎn)生的信息而嚴格定義的。只要用戶可以產(chǎn)生和接收由Web服務(wù)接口所定義的信息，就可使用Web服務(wù)。 　　圖1展示了Web服務(wù)的一個具體操作過程。該服務(wù)的用戶，不管是通過計算機的瀏覽器或是需要這種服務(wù)的智能設(shè)備，都可以借助Internet提交使用Web服務(wù)的訪問申請。每一項具體的Web服務(wù)可以利用其他組塊式Web服務(wù)、甚至安裝在Internet的其他地方的軟件來完成所需的服務(wù)。 　　Web服務(wù)包括5個層次（參見圖2），即Web服務(wù)界面層、商務(wù)外表層、商務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)層，通過數(shù)據(jù)訪問層進入。數(shù)據(jù)訪問層把商業(yè)邏輯和存儲的數(shù)據(jù)的變化隔離起來，這有利于確保數(shù)據(jù)的完整性。商務(wù)外表層提供了簡單的接口，將服務(wù)要求直接映射為Web服務(wù)的運算。商務(wù)外表層和商務(wù)邏輯層之間的接口可以通過中間平臺如公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)（CORBA——common Object request broker architecture）或DCOM實現(xiàn)。用戶的申請通過Web服務(wù)界面提交，該界面也負責(zé)將用戶請求的任務(wù)分配到商務(wù)外表層中所包含的相應(yīng)的解決方法或程序，或從Internet中取得其他服務(wù)。如果服務(wù)器返回一個響應(yīng)，Web服務(wù)界面層負責(zé)將該響應(yīng)從商務(wù)外表層送給用戶。 　　Web服務(wù)平臺基本上由XML和HTTP組成。眾所周知，HTTP在Internet中得到普遍應(yīng)用，這里無須贅述。XML專門用于對數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)化處理，并可用于描述用戶和Web服務(wù)之間、或一個組合服務(wù)所包含的組件（分量）服務(wù)之間復(fù)雜的交互作用。Web服務(wù)平臺也支持其他功能如查找、交易、安全和認證等。Web服務(wù)平臺具有由簡單對象訪問協(xié)議（SOAP——simple Objectaccessprotoc01）提供的遠程請求服務(wù)，由通用描述、查找和集成（UDDI——universal description，discovery and integration）協(xié)議提供的目錄服務(wù)，以及由Web服務(wù)定義語言（WSDL——Web service definition language）提供的服務(wù)特征的表述功能。 　　當(dāng)實現(xiàn)Web服務(wù)系統(tǒng)時，幾種有用的商業(yè)化的產(chǎn)品可用于構(gòu)造Web服務(wù)平臺。例如，Sun Microsystems公司的JXTA（Juxtapose），微軟公司的．NET，都是基于XML的。它們可以提供實現(xiàn)點對點（peer—to—peer）的Web服務(wù)申請，例如搜索站點、或站點之間通信等基本功能。 　　5 電力市場的應(yīng)用服務(wù)提供者模型 　　Web服務(wù)為電力市場中新的應(yīng)用服務(wù)提供了潛力。決策支持系統(tǒng)中所包括的市場分析問題的復(fù)雜性要求大量的數(shù)據(jù)準備工作、最先進的技術(shù)和軟件工具；另一方面，電力市場運行規(guī)則的不斷變化要求對分析工具頻繁更新。為此，需要具有商業(yè)管理、工程和軟件方面的專門知識及經(jīng)驗。市場信息的發(fā)布要求頻繁的實時數(shù)據(jù)更新，這需要管理數(shù)據(jù)收集和維護數(shù)據(jù)完整性方面的專門知識。大的市場參與者（例如大的發(fā)電公司）可以雇傭一個專家組來完成這些任務(wù)。但隨著市場參與者數(shù)量的增加和參與者規(guī)模的減小，將會出現(xiàn)專家短缺的局面，這樣具有專業(yè)水平的市場應(yīng)用服務(wù)將會出現(xiàn)并逐步成長、壯大。可以將有關(guān)專家集中起來借助Internet向分散的用戶提供服務(wù)。 　　應(yīng)用服務(wù)提供者（ASP——application service provider）模型是基于軟件的服務(wù)或應(yīng)用，通常由第 　　三方提供。ASP提取Web服務(wù)器收到的要求服務(wù)的信息，并基于這些要求完成一些相應(yīng)的服務(wù)工作。應(yīng)用服務(wù)軟件完成的服務(wù)工作類別與要解決的具體問題有關(guān)。這樣，應(yīng)用服務(wù)（包括數(shù)據(jù)）的管理是中央化的，服務(wù)通過Internet提交給大量的用戶。 　　已經(jīng)提出了基于Web的負荷管理信息系統(tǒng)[12] ，也有文獻討論了通過Internet進行電力系統(tǒng)的研究[13] 。負荷預(yù)報作為由ASP提供的、直接的Web服務(wù)已經(jīng)在美國出現(xiàn)[14] 。 　　在電力市場環(huán)境下，由ASP提供Web服務(wù)的一個可能的例子是電能生產(chǎn)調(diào)度（energy production scheduling）系統(tǒng)，如圖3所示。發(fā)電公司可能會需要由ASP提供的這種服務(wù)。ASP可以從PX或ISO獲取交易和系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。氣象預(yù)報和負荷預(yù)報、能源市場和電力市場的預(yù)測結(jié)果均可以作為電能生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的輸入來激活這種服務(wù)。當(dāng)然，必須嚴格維持服務(wù)器與客戶之間的信任和保守機密的承諾，這在服務(wù)器同時向多個客戶提供類似服務(wù)的場合尤其重要。 　　Web服務(wù)的另一個例子是基于實際運行狀態(tài)的檢修調(diào)度[15] ，如圖4所示。ASP可以實現(xiàn)一個維護管理系統(tǒng)，其主要的功能是監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)，并基于設(shè)備的物理條件和從市場運行的角度衡量，以保證服務(wù)質(zhì)量要求為目的，來確定應(yīng)該何時檢修。所以，檢修管理系統(tǒng)除了要與通過Internet的設(shè)備監(jiān)視系統(tǒng)互聯(lián)外，還要與電能生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)（MIS）等進行交互，以確定最優(yōu)檢修計劃。 　　很多技術(shù)上可行的其他應(yīng)用可望不斷出現(xiàn)，但是否能夠取得商業(yè)上的成功取決于具體的環(huán)境和局部條件。我們相信，將來會有很多基于ASP模型的Web服務(wù)。 　　6 結(jié)論 　　a．將來競爭的電力工業(yè)需要開放、靈活、遍布各地的系統(tǒng)進行信息提取、管理和交換。Internet為 　　此提供了理想的解決辦法。電力市場目前應(yīng)用Internet進行信息交換的OASIS和電子標(biāo)簽系統(tǒng)，只是Internet在改革后的電力工業(yè)中應(yīng)用的冰山之一角。 　　b．隨著Internet服務(wù)質(zhì)量的提高和加密協(xié)議的改善，對大多數(shù)應(yīng)用來講，專用計算機網(wǎng)絡(luò)和通過Internet的VPN之間的差別將越來越小。 　　c．適用于分布式處理的Web服務(wù)平臺正在出現(xiàn)并得到快速發(fā)展。電力工業(yè)可以利用這些新技術(shù)，并應(yīng)用于解決電力市場中的有關(guān)問題。 　　d．ASP模型將是電力市場中應(yīng)用Internet的下一輪熱點之所在。 e．XML作為一種通用語言，在由Internet實現(xiàn)的交互作用中將起到重要作用。 轉(zhuǎn)自：東方自動化