TCEC 20170208 能源互联网信息交换

T/CEC××××—××××2009T/CEC20170208能源互联网信息交换范围本规范规定了能源互联网领域信息交换的业务需求、信息模型及信息集成。本规范适用于能源互联网领域信息资源交换体系的规划、设计、建设和实施。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC61970能源管理系统应用程序接口系列标准IEC60870-5系列问答式RTU规约IEC62357电力系统管理及其信息交换IEC61850变电站通信网络和系统CJ/T1882004户用计量仪表数据传输技术条件IEEE1888泛在绿色社区控制网络协议IEEE802.11无线网络通信标准术语、定义与缩略语3.1术语和定义3.1.1能源互联网EnergyInternet以电能为核心、集成热、冷、燃气等能源，综合利用先进的电力电子技术、信息技术、智能管理技术与互联网等技术，深度融合能源系统与信息通信系统，协调多能源的生产、传输、分配、存储、转换、消费及交易，具有高效、清洁、低碳、安全特征的开放式能源互联网络。3.1.2信息交换Informationexchange信息资源在互相之间联网的两个或两个以上的不同数据处理设备之间进行信息资源的适配、转换和传输，并对交换过程进行配置、监控和管理。数据处理设备是指能够完成数据的采集、存储、检索、加工、变换以及传输等功能的设备。3.1.3信息交换系统Informationexchangesystem特指专用于为互相之间联网的不同数据处理设备，进行信息资源的适配、转换和传输的网络信息系统。3.1.4信息发送方Informationsender在一次信息交换过程中，交换的初始发起单位。3.1.5信息接收方Informationrecipient在一次信息交换过程中，交换的最终接收单位。3.1.6交换主体Exchangesubject信息发送方与信息接收方，以及为前两者提供信息交换的第三方，均是信息交换主体。3.1.7交换节点Exchangenode它是能源互联网信息资源共享交换的组成部分，是能源互联网络中的实现信息资源的适配、转换和传输节点。3.1.8交换流程Exchangeprocess按照各个参与主体之间所约定的规则，由数据处理设备自动实现编排组合并完成特定数据交换任务的工作程序。3.1.9交换中心Exchangecenter交换中心是能源互联网的信息交换管理中枢，管理交换节点和交换流程，实现信息资源的交换及监控管理。3.1.10适配器Adapter适配器是一个接口转换器，它可以是一个独立的硬件接口设备，允许硬件或电子接口与其它硬件或电子接口相连，也可以是信息接口。3.1.11无线通信Wirelesscommunication利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，主要包含蜂窝通信、近场通信（NFC）、免接触式射频识别（RFID）、微功率无线、无线局域网等。3.1.12同步数字体系SynchronousDigitalHierarchy是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护。3.2缩略语HTTP 超文本传输协议(HypertextTransferProtocol)HTTPS 安全超文本传输协议(SecureHypertextTransferProtocol)SOAP 简单对象访问协议(SimpleObjectAccessProtocol)FTP 文件传输协议(FileTransferProtocol)XML 可扩展标记语言（eXtensibleMarkupLanguage）JSON 轻量级的数据交换格式(JavaScriptObjectNotation)GIS 地理信息系统（GeographicInformationSystem）5G 第五代移动通信技术（Fifth-generation）Iot 物联网（Internetofthings）IPv6 互联网协议第6版（InternetProtocolVersion6）M-BUS 消费类仪表国际通行标准（Meter-BUS）HTML 超文本标记语言（HyperTextMarkupLanguage）VPN 虚拟专用网络（VirtualPrivateNetwork）SSL 安全套接层（SecureSocketsLayer）SDN 同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy）总则4.1可靠性要求系统在工作日内的8：00~18：00期间交换平台的故障率不超过0.5%。在不超过正常负载情况下，系统应保持高效运行，有效处理时间不低于总时间的95%。4.2安全性要求在信息交换系统层面应具备身份认证、安全隔离、安全审计、防病毒管理、数据备份与容灾等方式保证系统的安全性。在信息交互访问层面应具备针对不同用户、不同信息来源，利用安全责任分区、用户身份认证等措施保证访问接口的安全性。在信息传输层面应具备链路加密、密钥管理、统一信息编码、保密网关等方式保证传输网络的安全。4.3可扩展性要求应能够支撑信息系统、多种数据资源的快速接入，并支撑多种应用系统的快速开发。应提供支持参数配置和版本控制管理功能的采集和交付两类通用适配器，以适配连接到平台的各类应用、服务、数据，并能为多种应用系统快速服务。适配器应能够由交换中心通过网络进行分布式部署到节点和管理，分布部署到各节点的适配器应能够由节点工具进行配置和运行监控。所接入节点、应用、服务、数据的变化，应具备扩展能力，并且所提供的扩展方式不应影响交换系统工作效率。业务需求5.1能源监测针对能源互联网综合能源系统实时监测业务的信息交换应支持电、气、冷、热等能源系统的模拟量、状态量、能源度量、数据质量码的一致性规约、统一数据接口和标准化数据格式。应支持能源转换节点之间信息交互的一致性规约、统一数据接口和标准化数据格式。5.2运行控制针对综合能源系统运行控制业务的信息交换应支持综合能源系统的模型和图形信息、设备相关参数、实时数据、应用分析数据、故障信息和控制命令等内容，系统对不同适配器提供的数据应能够进行数据完整性和有效性校验。5.3调度管理针对能源互联网综合能源系统调度管理业务的信息交换应支持实时数据、非实测数据、预测分析数据、历史数据等的数据查询与共享。应支持电、气、冷、热等能源系统间接口数据、调度指令、关键设备、能源流状态的交互与共享。应支持能源转换节点间关键信息的交互与共享。5.4能源交易应支持不同级别能源交易市场及各市场交易主体间的公开交易信息交换与共享。交易主体包括区域级能源互联网、园区级能源互联网、微能源网、各能源交易中心、能源调度运行机构、能源转换节点等。5.5能源服务应支持能源辅助服务主体、能源管理服务主体等社会服务主体同能源交易中心、能源调度运行机构及能源转换节点间的信息互联互通。应支持能源监管、能源政策制定、国家战略需求相关的定制化信息交换要求。信息模型6.1信息交换架构图1信息交换系统结构信息交换系统主要划分为应用层、网络层及设备层。设备层包含能源互联网多能流能量/信息采集、计量及控制装置，各装置依托标准化数据接口，通过网络层实现与应用层的信息交换；网络层依托有线、无线等信息传输网络，实现设备层与应用层的信息交换，并通过交换中心管理交换节点和交换流程，实现信息资源的交换及监控管理；应用层包含能源互联网多能源能源监测、运行控制、调度管理、能源交易、能源服务等核心业务应用功能模块，并通过网络层与信息交换接口实现对设备的控制。6.2设备层6.2.1信息采集/计量及控制装置信息采集/计量装置采集的物理量必须基于可靠的计量基础之上，不得通过技术手段，使信息所表达的能源质与量，与计量装置不一致。信息采集的物理量信息，在交换主体间应保持一致，且这种一致性可使用第三方计量工具验证。信息可通过控制装置作用于物理设备，如能源路由器或具有能源路由功能的设备，也可指信息能作用的电、气、冷、热等各类产能、储能或用能装置。信息控制设备应遵循安全性、可靠性与稳定性的要求。对潜在的或未知的控制，应有一定的配套防范或预防措施。6.2.2通信接口技术要求电、气、冷、热等各类能源信息采集/计量装置通过通信接口接入能源互联网，设备层典型接口包括EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。1)各类接口应实现对外部系统的接入提供企业级的支持，在系统的高并发和大容量的基础上提供安全可靠的接入；2)各类接口都应该保证其接入数据的安全性，以实现对信息的全面保护，保证系统的正常运行，应防止大量访问，以及大量占用资源的情况发生，保证系统的健壮性；3)应提供有效的系统的可监控机制，使得接口的运行情况可监控，便于及时发现错误及排除故障；4)保证在充分利用系统资源的前提下，实现系统平滑的移植和扩展，同时在系统并发增加时提供系统资源的动态扩展，以保证系统的稳定性；5)在进行扩容、新业务扩展时，应能提供快速、方便和准确的实现方式。6.3网络层6.3.1网络结构应有效兼容当前现有的网络结构，并满足能源互联网能源监测、运行控制、调度管理、能源交易、能源服务五大类业务对信息交互的需求，且兼顾下一代网络灵活组网特征。由多个层次星型结构纵向连接、自顶而下的树状网络结构；由先进物联网技术为导向的去中心、多跳自组织网络结构，并能够适应未来区块链运营模式。6.3.2传输通道传输通道应满足能源互联网不同业务对信息交换的实时性需求，包括有线和无线通信传输通道：1)有线方式应考虑光纤、网络线、电力线载波的兼容；2)无线方式应考虑对微波、微功率无线、以及新兴的5G、IoT等兼容。6.3.3通信规约需兼容现有各能源子系统信息交换通信规约，趋势是利用IPv6通信技术屏蔽各子系统内部通信规约的差异性，实现能源互联网络信息流内部和外部的透明传输与无缝连接。电力系统现有通信规约包括IEC60870-5-101/102、IEC62357、IEC61850，IEC61970、IEC103、IEC104等。气、热传统通信规约可参考中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T1882004户用计量仪表数据传输技术条件。6.3.4数据协议为保证通信网中通信双方数据有效性和可靠通信，规定的数据协议规约。包括数据格式、顺序和速率、传输的确认或拒收标志、差错检测、重传控制和询问等。能源互联网数据协议包括为基本型通信控制协议和高级控制协议两类。6.4应用层6.4.1信息交互模式能源互联网电、气、冷、热等多能源能源监测、运行控制、调度管理、能源交易、能源服务等核心业务应用应实现两两交互功能。应具备以下功能：1)电、气、冷、热等多能源应整体实现能量流可控，信息流互通；2)电、气、冷、热等多能源信息采集系统应支持现有的不同采集终端，应兼容不同的数据采集接口协议；3)电、气、冷、热等多能源信息采集宜通过多功能数据集中器实现；4)电、气、冷、热等多能源信息采集传输可采用M-BUS、RS485、微功率无线等方式；5)电、气、冷、热等多能源系统应设定安全边界，并进行安全隔离；6)多能源不同核心业务应按照业务属性进行严格的安全边界区分，不同业务信息交换可采用消息队列、FTP、WebServices、HTTP、SOAP等信息流传输载体。6.4.2功能模块能源互联网在应用层应包括电、气、冷、热等多能源能源监测、运行控制、调度管理、能源交易、能源服务等核心业务应用功能模块：1)能源监测模块应能实现电、气、冷、热多种能源在传输、终端等不同节点中的实时状态监测，包括功率、电压、电流、频率、气压、流量、温度、热量等，同时应能实时监测关键设备运行参数和运行状态；2)运行控制模块应能实现接入系统内关键设备的运行状态和参数调节，包括设备启停、输出功率、水流量、气流量、出口温度等参数的调节，系统应具备遥控功能；3)调度管理模块应能实现电、气、冷、热多能源系统的整体能量优化和调度管理，可设置日前、日内等不同调度策略并执行，实现区域多能源的优化管理；4)能源交易模块应能实现不同形式的能源交易，包括但不限于余量上网、电力支援、点对点直购电、点对点直售电、需求侧管理、合同能源管理、综合能源服务、热力交易、排放权交易等；5)能源服务模块应支持不同社会服务主体同能源交易中心、能源调度运行机构及能源转换节点间的信息交换和数据共享。6.4.3系统开放接口能源互联网在应用层应包括电、气、冷、热等多能源系统及应用内部相互之间的开放接口，以及对外部其他系统的开放接口：1)应开放电、气、冷、热等多能源系统间的信息和物理模型接口；2)应开放多能源在能源监测、运行控制、调度管理、能源交易、能源服务等核心业务不同应用的信息和物理模型接口；3)开放接口宜具备统一的信息和物理模型；4)宜基于开放灵活性和可控性极高的能源网络，依靠先进的柔性控制技术，实现灵活高效的能源变换，优化能量传输路径，并提供多种兼容性的能源输出接口；5)应考虑基于互联网的能源交易模式，开放适用于不同个体用户的业务接口，使其便捷地参与能源互联网交易市场；不同系统和业务开放接口应具备友好可扩展性。数据集成与交换7.1数据采集能源互联网信息交换系统采集数据应包括状态类数据、测量类数据、计量类数据、事件类数据等，数据来源应包括能源应用子系统和能源监控、采集终端，能源应用子系统包括但不限于配电自动化系统、用电信息采集系统、市政管网系统、气象系统等。数据采集频率分为秒级、分钟级、小时级等，数据采集频率应能满足不同业务功能需求：1）能源监测和运行控制模块要求以秒为周期获取管网和关键供能设备的量测数据，以分钟为周期获取冷、热、电、气等能源在交换节点的计量数据，并实时获得能源互联网管网及设备的故障信息、检修信息等事件类数据；2）调度管理模块要求可以从外部系统获取能源互联网的拓扑模型、地理位置及图形相关数据，以日为周期获取区域电网、燃气管网、热力管网调度计划、检修计划等数据；3）能源交易模块要求以分钟为周期获得关口计量处电、气、冷、热计量数据、分布式能源并网计量数据以及多种能源实时价格数据；4）能源服务模块要求与各能源管理子系统对接获得辖区范围内设备台账信息、设备缺陷故障信息、设备检修信息和设备变更信息等数据，与客户服务系统对接获得实时故障报修、投诉等数据，与物资管理系统对接，获得相关设备库存信息、检修工具出入库信息、检修车辆管理信息等，与金融征信系统对接，获得辖区内各金融业务相关对象征信数据。7.2数据处理7.2.1数据分类数据分类处理用以消除能源互联网数据的多元异构、信息冗余、时间颗粒度不统一等数据融合问题，为数据的集成管理、分析和处理提供条件：1)数据分类应具备统一的分类标准，各类之间应具备低耦合性特征；2)数据分类方式应以数据应用实际需求出发，方便数据的融合及分析；3)数据分类算法应具备高实时性和高准确性，满足在处理海量数据时仍具有足够的分类正确性。7.2.2数据清洗能源互联网数据容量大，数据类型繁多，数据采集受物理环境影响大，应对采集的数据采取清洗措施：1)数据清洗应实现对数据的规格、语义形式上的统一，消除或减小数据中固有的不确定性；2)针对能源监测、运行控制、调度管理这类数据处理周期短的业务，应采用效率优先的清洗方式，通过数据滤波降低数据噪声，有效提高后续处理的准确度；3)针对能源交易、能源服务这类数据处理周期较长的业务，数据清洗应当对采集过程中丢失的数据有一定的恢复能力，提高数据完整性；应着重于异常数据的处理，排除重叠数据与错误数据，提高数据可靠性；同时应考虑资源优化配置，在满足准确性和实时性的条件下最大限度节约计算资源和数据传输信道；在保证信息的可用性和完整性的前提下，对数据进行适当的压缩，提高数据融合时的计算效率。7.2.3数据融合数据融合是指在能源互联网环境下，对多源传感器的海量、高维度测量数据进行审定和检验，整合数据之间的关联，全面勾勒能源互联网运行状态，实现智能决策，避免由数据监测的割裂性导致的决策和估计错误。能源互联网数据融合宜分为特征级融合及决策级融合，数据融合对于能源互联网中的能源交易与调度管理业务尤为重要。1)数据级融合：对数据清洗后的数据中同类型的数据进行二维关联分析，在此基础上按照信息级融合要求，对数据进行重新组合和转化等一系列工作，主要包括：融合数据的存储与备份、融合数据的重新排序、蹄选和特征提取、关联等；2)信息级融合：信息级融合是在数据级融合后得到的各个数据间简单的二维关系的基础上，进行信息的多维关联，并通过相似度匹配得到的更高级的特征信息，能充分表示原始信息的统计量，最大限度为决策级融合提供所需特征信息；3)决策级融合：决策级融合从具体决策需求出发，针对对象分析需求制定相应决策分区，根据所得到的信息做出相应指示和决策。采用多维数据建模的方法，提取能源互联网中不同对象的特征信息，经过决策算法得到最终决策数据。7.2.4数据分析数据分析应当适应能源互联网中大数据采集、处理和存储的技术要求，能够将经过数据融合后的决策数据转化为能够清楚理解的有意义的见解。能源互联网数据挖掘分析包含以下几方面：1)支撑负荷预测、状态估计等功能，能够根据气象数据预测出设备出力和用能曲线，根据系统运行数据实现状态估计等功能；2)通过系统数据分析可预测系统能源需求，为日前、日内调度管理和运行控制提供决策依据；3)通过分析用户用能数据挖掘和分析，可实现用户能效提升，优化能源企业生产运行方式，优化能源交易定价机制；4)通过分析挖掘用户大数据，特征过滤和钻取数据，推断事件发生的原因，为故障判别提供参考。7.3信息交换管理7.3.1交换节点管理对参与信息交换的主体，应对交换节点的注册、更新、注销、监控等进行管理；1)应支持交换节点信息在交换中心的注册、更新等工作；2)应包括交换节点信息的登记、修改和删除等操作；3)交换节点信息应包括交换节点的物联网接入号、IP地址、端口号、交换节点名称等信息；4)应支持交换节点运行状态监测和交换节点控制等工作；5)应包括交换节点状态信息记录、交换节点状态信息查看、故障和报警信息提示、交换节点启动、交换节点停止等操作；7.3.2交换流程管理信息交换应按交换主体约定的规则与程序，进行合理有序的交换。应对交换流程的定义、作用、生效、启动、暂停、终止等进行管理；1)应支持交换流程所涉及相关规则的配置工作；2)应包括交换流程的创建、修改和删除等操作；3)交换流程配置所涉及规则主要包括传输协议、时间规则、路由规则、转换规则、日志记录规则等；4)应提供支撑数据适配、数据转换、数据传输等功能和相关规则的可视化配置管理；5)应支持交换流程在交换中心或交换节点的热部署和热切换功能；6)应支持交换流程运行状态监测和交换流程控制等工作；7)应包括交换流程状态信息记录、交换流程状态信息查看、故障和报警信息提示、交换流程启动、交换流程停止等操作；8)交换流程状态信息应包括交换流程名称、运行状态、故障状况等。7.3.3交换系统管理1)信息交换应有交换日志、交换数据备份、交换频次分析等要求；2)应支持数据交换、交换节点监控、交换流程监控等过程所产生日志信息的记录与管理等工作；3)应包括日志信息的记录、查询、统计、备份和删除等操作；4)数据交换日志信息主要包括发送节点名称、接收节点名称、资源名称、交换数据量、发送时间和接收时间等；5)交换节点监控日志信息主要包括交换节点名称、状态变化、状态变化时间等；6)交换流程监控日志信息主要包括交换流程名称、状态变化、状态变化时间等；7)日志记录操作应按照统一的时间标准记录时间；8)能够对所有的数据交换任务记录详细的日志信息，确保能够对数据交换任务进