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，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,、互動的電力供應和增值服務。

　　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?，F(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)的系列標準. 這些標準包括描述變電站自動化架構(gòu)的IEC61850標準和描述公共信息模型(CIM)的IEC61968/61970,。

　　I. XML在智能電網(wǎng)中的應用

　　A. XML技術(shù)介紹

　　XML(可擴展標記語言)是一個開放的標準，是一種類似HTML的標記語言,。與HTML用于展示數(shù)據(jù)不同,，XML被設計為用于傳輸數(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,，它是應用程序之間的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畛Ｓ玫氖侄?，正成為越來越多的存儲和描述信息領(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)標準。

　　B. XML技術(shù)定義IEC61850標準

　　1 通信數(shù)據(jù)交換

　　IEC 61850標準是用于變電站自動化的設計標準,，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),。標準定義的抽象數(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,。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)的繼電保護相應時間,。XML是構(gòu)成WEB服務的重要技術(shù)基礎，因此,，XML可以用于通信數(shù)據(jù)交換,。

　　2 SCL配置

　　IEC61850標準采用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,。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,。通常由設備制造商提供,，是符合標準定義的XML格式文件。

　　2)導入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) 應用編程接口API,，定義接口,，是互操作的基礎。

　　3) XML消息標準

　　1 CIM XML

　　CIM是定義了應用程序間配置信息與電網(wǎng)狀態(tài)的標準模型,，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中的應用，也就是XML技術(shù)在CIM中的應用,，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

　　應用編程接口API是各電力控制中心之間應用程序接口的國際標準，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?？梢?，互操作數(shù)據(jù)交換也采用的是XML格式。

　?、? XML在智能電網(wǎng)的應用實例

　　介紹幾個我們在智能電網(wǎng)實施過程中常見的幾種XML應用,。

　　A. IEC61850配置

　　IEC61850-6規(guī)定了實現(xiàn)設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導入導出模塊、節(jié)點樹屬性表編輯模塊,、SCL校驗模塊,，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標準中八個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備,，也可以通過連線操作為一次設備建立連接。在IED視圖中,，可以直觀的看到一次設備與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,，可以將廠站視圖導出為SVG圖形，后臺系統(tǒng)可以導入該圖形直接利用,。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,，可以將廠站視圖導出為SVG圖形，后臺系統(tǒng)可以導入該圖形直接利用,。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)作為一個復雜系統(tǒng)，有三個主要元素：

　　1)數(shù)字化的設備,，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)展為以服務為中心，瀏覽器逐漸由原來的信息查詢界面成為應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)。