智能電網(wǎng)本質(zhì)是數(shù)字電網(wǎng)，它是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ),，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù),、通訊技術(shù),、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng),。它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置,、確保電力供應(yīng)的安全性,、可靠性和經(jīng)濟性,、滿足環(huán)保約束,、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場化發(fā)展等為目的,，實現(xiàn)對用戶可靠,、經(jīng)濟,、清潔,、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù),。

　　我們目前使用的傳統(tǒng)交流電網(wǎng)最早1896年投入運行,，100多年過去了，一些功能有限的技術(shù)仍然被采用,。傳統(tǒng)電網(wǎng)越來越不能滿足現(xiàn)代電力需求。現(xiàn)代智能電網(wǎng)的驅(qū)動力大致有4個：

　　1) 提高電網(wǎng)運行的可靠性,、效率和安全度,。

　　2) 分布式發(fā)電，提供多樣化的電力來源,。

　　3) 用電分析,、數(shù)據(jù)挖掘與電量管理。

　　4) 綠色能源,，可再生能源，引導(dǎo)環(huán)保經(jīng)濟,。

　　美國2001年EPRI最早提出智能電網(wǎng)(Intelligrid),，并開始研究，歐洲2005年成立“智能電網(wǎng)(SmartGrids)歐洲技術(shù)論壇”,，也將“SmartGrids”上升到戰(zhàn)略地位展開研究。2009年美國政府成立特別小組研究管理智能電網(wǎng)并加大投資力度,。目前,，“智能電網(wǎng)”被大家普遍接受和認可，可以說,，智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)發(fā)展的方向,。

　　IEC TC57技術(shù)委員會建立了一系列可以用作智能電網(wǎng)的系列標(biāo)準(zhǔn). 這些標(biāo)準(zhǔn)包括描述變電站自動化架構(gòu)的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和描述公共信息模型(CIM)的IEC61968/61970。

　　I. XML在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

　　A. XML技術(shù)介紹

　　XML(可擴展標(biāo)記語言)是一個開放的標(biāo)準(zhǔn),，是一種類似HTML的標(biāo)記語言,。與HTML用于展示數(shù)據(jù)不同，XML被設(shè)計為用于傳輸數(shù)據(jù),，它是自描述的,。

　　XML的語法規(guī)范由W3C定義在XML1.0規(guī)范中,，它是應(yīng)用程序之間的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畛Ｓ玫氖侄危蔀樵絹碓蕉嗟拇鎯兔枋鲂畔㈩I(lǐng)域的歡迎,。

　　XML的特點：

　　1)XML在互聯(lián)網(wǎng)直接可用,。

　　2)XML支持各種應(yīng)用。

　　3)易于編寫程序處理XML文檔,。

　　4)XML文檔易讀,，并合理地清晰。

　　5)XML設(shè)計能迅速進行,。

　　6)XML文件易于創(chuàng)建,。

　　目前XML已經(jīng)發(fā)展為一系列的技術(shù)(見圖1)，是一個在信息技術(shù)中無處不在的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),。

　　B. XML技術(shù)定義IEC61850標(biāo)準(zhǔn)

　　1 通信數(shù)據(jù)交換

　　IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)是用于變電站自動化的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),，是在國際電工委員會 (IEC)的技術(shù)委員會57(57技術(shù)委員會)對電力系統(tǒng)的參考架構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)定義的抽象數(shù)據(jù)模型可以映射到一些列的通信協(xié)議,，目前能映射成MMS(制造報文規(guī)范),，GOOSE,，SMV，并即將擴展到WEB服務(wù),。這些協(xié)議可以運行在高速以太網(wǎng)交換機上以獲得4毫秒內(nèi)的繼電保護相應(yīng)時間,。XML是構(gòu)成WEB服務(wù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，因此,，XML可以用于通信數(shù)據(jù)交換,。

　　2 SCL配置

　　IEC61850標(biāo)準(zhǔn)采用XML Schema描述，SCL(變電站配置語言)也采用XML格式,，XML是IEC61850配置信息交換的基礎(chǔ),。IEC61850的特點包括：

　　1)數(shù)據(jù)建模，主要的過程對象或功能模塊被建模為不同的邏輯設(shè)備LD和邏輯節(jié)點LN,。

　　2)報告計劃,。

　　3)快速事件傳輸，定義通用變電站事件GSE用于快速傳輸,，GSE細分為GOOSE和GSSE,。

　　4)定值組。

　　5)采樣數(shù)據(jù)傳輸,。

　　6)命令,，各種操作控制命令。

　　7)數(shù)據(jù)存儲,，變電站配置數(shù)據(jù)通過SCL存儲,。

　　由于XML的信息獨立于平臺之間,，從而使得配置數(shù)據(jù)能夠在不同廠商的智能電子設(shè)備(IED)間進行信息交換。這些XML格式的配置數(shù)據(jù)根據(jù)功能分為ICD,、SSD,、SCD、CID四個類型,。

　　配置過程如下：

　　1)導(dǎo)入ICD數(shù)據(jù)到系統(tǒng)配置工具,。

　　ICD是對IED的功能描述。通常由設(shè)備制造商提供,，是符合標(biāo)準(zhǔn)定義的XML格式文件,。

　　2)導(dǎo)入SSD數(shù)據(jù)到系統(tǒng)配置工具。

　　SSD包括變電站描述,，以及所需要的數(shù)據(jù)類型模板和邏輯節(jié)點類型定義,。

　　3)系統(tǒng)配置工具配置SCD。

　　SCD包括了IED的描述,，變電站的描述以及通信系統(tǒng)的描述,。

　　4)下裝CID數(shù)據(jù)到IED。

　　CID是IED最終的配置文件,，其內(nèi)部的通信部分將會包含各個IED的IP地址等完整配置信息,。.

　　IEC61968(針對分布式管理系統(tǒng)DMS)/IEC61970(針對能量管理系統(tǒng)EMS)的主要內(nèi)容是：

　　1) 通用信息模型CIM和CIM XML.

　　2) 應(yīng)用編程接口API，定義接口,，是互操作的基礎(chǔ),。

　　3) XML消息標(biāo)準(zhǔn)

　　1 CIM XML

　　CIM是定義了應(yīng)用程序間配置信息與電網(wǎng)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)模型，與IEC61850有重合的地方,，CIM模型與IEC61850模型的比較與融合是一個專門的課題,。

　　CIM提供了異構(gòu)環(huán)境下不同資源描述與交互的手段，它是一個用于軟硬件資源建模的面向?qū)ο蟮哪Ｐ?。該模型的元素是模式,、類、屬性和方法,，而且還支持自定義擴展,。目前的CIM是以UML模型的形式存在，因此在應(yīng)用軟件集成時可以根據(jù)需要演繹成XML模式(XML Schema)或RDF模式(RDF Schema),。

　　圖2CIM XML數(shù)據(jù)交換模型

　　RDF(Resource Description Framework資源描述框架)是W3C推薦的用XML展示個體以及個體之間關(guān)系的知識表示語言,。RDF內(nèi)容包括模型、語義和模式,。CIM XML就是RDF在CIM中的應(yīng)用,，也就是XML技術(shù)在CIM中的應(yīng)用，這也是一個專門的研究課題。CIM XML的數(shù)據(jù)交換模型如圖2所示,。

　　2 互操作

　　應(yīng)用編程接口API是各電力控制中心之間應(yīng)用程序接口的國際標(biāo)準(zhǔn),，可以實現(xiàn)各中心之間以及中心內(nèi)多種類異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和信息共享。CIM是API的語義部分,，也是互操作的重要基礎(chǔ),。可見,，互操作數(shù)據(jù)交換也采用的是XML格式,。

　　Ⅲ. XML在智能電網(wǎng)的應(yīng)用實例

　　介紹幾個我們在智能電網(wǎng)實施過程中常見的幾種XML應(yīng)用,。

　　A. IEC61850配置

　　IEC61850-6規(guī)定了實現(xiàn)設(shè)備互操作性的變電站配置描述語言(SCL),該語言用于根據(jù)IEC61850-5 和IEC61850-7 部分描述智能電子設(shè)備的配置和通信系統(tǒng),。系統(tǒng)配置器是一個獨立于智能電子設(shè)備的系統(tǒng)級工具，它必須能夠輸入或輸出按照IEC61850-6定義的SCL文件,。

　　下面簡單介紹我們最新開發(fā)的可視化系統(tǒng)配置器VisualSCD,。VisualSCD的核心是SCL模型樹，除了有其它系統(tǒng)配置器類似的XML解析模塊,、SCL導(dǎo)入導(dǎo)出模塊,、節(jié)點樹屬性表編輯模塊、SCL校驗?zāi)K,，還包括XML Schema映射模塊,、圖形編輯模塊、SVG模塊,。下面詳細介紹后面幾個模塊：

　　1 XML Schema映射模塊

　　我們通過研究XML Schema技術(shù),，成功研發(fā)出XML Schema語義模型到程序內(nèi)存中SCL語法模型的自動映射算法,，在系統(tǒng)配置器啟動的時候,，快速地將IEC61850-6標(biāo)準(zhǔn)中八個XSD文件映射到內(nèi)存上并建立起SCL分層模型語法樹。在編輯SCL文檔時,，只需要從語法樹中摘取相應(yīng)的節(jié)點,，就可以根據(jù)語法節(jié)點建立起SCL模型樹中對應(yīng)的語義節(jié)點。

　　2 圖形編輯模塊

　　在廠站視圖中,，可以通過畫圖操作添加刪除一次設(shè)備,，也可以通過連線操作為一次設(shè)備建立連接。在IED視圖中,，可以直觀的看到一次設(shè)備與IED關(guān)系,，也可以通過連線操作為IED之間建立GOOSE連接等等。圖形化操作通過直觀可視化的方式提高了工具的易用性,，是以后系統(tǒng)配置器的發(fā)展方向,。

　　3 SVG模塊

　　廠站視圖中配置好的圖形是一張簡要的廠站單線圖，后臺系統(tǒng)需要這樣一張圖，因此VisualSCD提供了對矢量圖形SVG的支持,，可以將廠站視圖導(dǎo)出為SVG圖形,，后臺系統(tǒng)可以導(dǎo)入該圖形直接利用。這是以后變電站自動化系統(tǒng)統(tǒng)一模型的一部分,。

　　圖3 VisualSCD框架結(jié)構(gòu)

　　廠站視圖中配置好的圖形是一張簡要的廠站單線圖,，后臺系統(tǒng)需要這樣一張圖，因此VisualSCD提供了對矢量圖形SVG的支持,，可以將廠站視圖導(dǎo)出為SVG圖形,，后臺系統(tǒng)可以導(dǎo)入該圖形直接利用。這是以后變電站自動化系統(tǒng)統(tǒng)一模型的一部分,。

　　B. 電力WEB

　　智能電網(wǎng)作為一個復(fù)雜系統(tǒng),，有三個主要元素：

　　1)數(shù)字化的設(shè)備，包括數(shù)字式傳感器,、智能電表等等

　　2)完備的數(shù)據(jù)收集體系和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合體系,。

　　3)高級數(shù)據(jù)分析與可視化。

　　Web 是一個非常重要的數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式,，并已成為通用實時平臺一個重要的組成部分,。并且，隨著web 技術(shù)從信息領(lǐng)域進入應(yīng)用領(lǐng)域,，web 平臺的從原來的以信息為中心逐步發(fā)展為以服務(wù)為中心,，瀏覽器逐漸由原來的信息查詢界面成為應(yīng)用體系中成熟的用戶交互界面，B/S 架構(gòu)在分布式系統(tǒng)中也成為流行架構(gòu),。

　　當(dāng)前國家電網(wǎng)公司明確要求各級EMSWEB 系統(tǒng)采用WEB 通用技術(shù)開發(fā),， 不允許使用自定義控件技術(shù)。以SVG+Ajax 技術(shù)為基礎(chǔ)的非控件方式是解決這個問題很好途徑,，將Ajax( Asynchronous JavaScript and XML)模式引入到WEB 系統(tǒng)中,，并結(jié)合Ajax、SVG(ScableVector Graphics)等多項技術(shù),，實現(xiàn)了異步交互機制,，可以支持廠站圖的顯示和刷新(如圖4所示)。

　　圖4 AJAX+SVG數(shù)據(jù)流

　　結(jié) 論

　　XML技術(shù)由于其獨特的開放性在智能電網(wǎng)上大有可為,，智能電網(wǎng)的實現(xiàn)離不開XML技術(shù),。