1：智能交通发展的现状
我国在智能交通系统方面起步相对来说是比较晚的，但是在全球范围内智能交通技术都在兴起的当代，我国也随之加速了对智能交通系统的开发和建设，例如在一些北京、上海这样的城市率先引入了先进的交通控制、道路监管系统。同时，国家也加大了对这一方面的科研开发，如SUATS系统、实时自适应城市交通控制系统HT-UTCS等。除此之外也在国内多个城市推行以智能交通系统控制为主体的“畅通工程”，并逐渐推动国内更多的城市加入进来。
2：发展智能交通的必要性和紧迫性
我国城市化建设速度及汽车行业的发展都非常迅速，而这恰恰加大了交通方面的压力，因为很多城市的交通网并不健全，道路排布上和设计上达不到城市发展的要求和规格，而交通问题成为城市发展的瓶颈性障碍，阻碍了城市的发展速度和进步效果，交通管理明显出现力不从心和监管等方面的不到位，所设置的交通控制中心仅仅具备监视功能，还远远没有发挥应有的效果。
3：智能交通系统具备的社会经济效益
3.1功能效益
3.1.1电子不停车收费系统。针对大型商业中心及车辆拥堵的市中心地带通过智能化收费停车系统完成车辆的收管停靠，为在行机动车辆及时腾出车道和空间进行交通疏通，这也防止了原有人工开票，计价抬放杆等繁琐流程耽误时间造成拥堵的现象发生，通过电子设备扫描、计数更加高效便捷，无需停杆，直接导入系统记录，相比原有人工停车监控效率大幅度提升。
3.1.2城市交通调度管理系统。通过在各路段设置的交通监管仪器及电子分析仪器科学合理的进行城市交通分析，根据分析结果对城市服务方面的工程车辆，公交车辆以及服务类的清洁性车辆进行调度，在不加重交通堵塞的前提下科学的避开高峰路段，使携带危险品如加油站加油车和其他危险品工程车的车辆远离高峰拥堵路段，保证城市安全的同时防止事故等发生，同时又节约了能源和时间，结合卫星定位等技术实时掌握城市交通的动态，对有可能或者存在隐患的路段做好各项调度准备，从而及时的处理好路段上各种问题的发生，保证交通通行流畅。
3.1.3电子注册管理。目前在交通营运中为了避开超重超速等引来的罚款扣分等情况有人做假车牌或掩盖车牌等现象发生，通过智能交通系统可以给交通安全带来更多的保障，通过对车牌的重新设定，使每一个车牌通过电子设备扫描识别，每一个车牌只具备一个类似电脑IP地址类的ID号，可以及时捕捉到每辆车的信息，有效防止各类公路威胁的发生，也确保了每一个在交通运输中的人的人身安全。
3.2经济效益。智能交通系统通过对路况中的车辆进行科学分析和监管，可以使原有的城市交通环境大幅度改善，增加公路对车辆的服务效果，自然就加速了城市各方面资源的相互利用和有效合作，加速了城市整体经济的整体发展。因此，智能交通系统的引入不但改善了交通环境，也促使了城市资源整合，推动了经济的发展速度。
3.3社会效益
3.3.1交通流畅，资源加速整合。城市发展是相应国家的发展和国民的生活需求，汽车行业的发展则表明国民在生活中需要加快生活节奏，具备良好的交通环境才能真正的使国民在生活中把节奏提升起来，以完成城市内部、城市与周边、城市与城市的资源整合和经济活动来往，从而实现国民经济的稳步发展。
3.3.2科学分析，节约资源。通过智能交通系统的分析和引导，把城市中没有行进价值的部分调配一下，不但避免了这部分无价值车辆的能源浪费，也减少了车辆在运行中排放的尾气和污染，对城市的环境改善和能源避免浪费都是一个非常有价值的措施。
【关键词】新一代智能交通发展特征功能
1引言
2011年是“十二五”开局之年，如何在城市化、机动化进程加速，城市交通拥堵状况加重、市民关注交通舒畅度加强、交通影响城市经济发展紧密度加剧等趋势下，发挥科技信息化的先进性、关键性和引领功能，缓解和化解日益加剧的城市交通拥堵顽疾，成为关系城市经济和交通可持续发展的重要课题。在此，本文结合广州“十二五”智能交通建设需求探讨了新一代的智能交通发展趋势。
2结合广州实际情况的新一代智能交通
各城市结构和道路网络的不尽相同，区域经济发展水平的不一致、市民出行需求的多样化，即使在中国，每个城市的智能交通建设重点也存在差异，自具特色。以广州为例，由于受到经济条件、地理位置和环境的约束，在相当长的一段时间内道路交通网络建设将很难满通运输增长的需求。在不能打破现有矛盾的情况下，广州在“十二五”期间积极探索和实践智能交通系统发展新模式。
立足于广州已有的信息化基础。结合城市道路特色，遵循国家的智能交通体系框架研究制定广州智能交通系统“十二五”发展规划。该规划继续秉承广州交通信息化“一个规划、三个平台”的战略框架，建设智能交通平台、现代物流平台和交通政府管理平台，并同步开展物联网、北斗卫星导航关键技术应用示范，珠江新城智能交通系统试点示范和智能交通科研项目等工作。该规划重点从强化交通相关基础信息采集和共享、拓展智能交通行业应用深度和广度、深化智能交通对政府、企业和市民的服务功能、开展科技创新和核心技术国产化应用、推进智能交通产业化发展等方面进行了5年规划。
具备广州特色的智能交通系统“十二五”发展规划将引领未来5年的发展方向，建成后的广州智能交通系统，一方面为道路使用者、相关企业和管理部门提供充分的信息服务、增值服务和决策支持服务；另一方面与其它城市的智能交通系统实现互联，从而可获取其它城市的相关信息，并服务于其它城市。智能交通系统的建设和应用，能够最大程度地发挥交通基础设施的效能，提高交通运输系统的运行效率和服务水平，为公众提供高效、安全、便捷、舒适的出行服务，是发展现代交通业的基石。
3广州交通发展已呈现五个转变需求
社会经济的快速发展，航空、港口、公路、水路、公交、出租等交通运输方式的衔接越来越紧密，对交通科技与信息化、智能化要求越来越高。衍生对新一代智能交通的探讨，而基于广州的交通发展已呈现如下需求：
(1)信息系统由局部试点建设向整体推广应用转变的需求
广州已建成具有示范性作用的交通信息化工程。但随着政府、企业、公众对信息的需求程度和依赖程度逐渐增加，当前信息化发展现状无法满足三类需求主体对数据和信息的需求，迫切需要全面完善各行业的信息化建设，提高行业信息化管理水平，实现交通领域行业信息化全面覆盖。
(2)信息资源由分散型向集中型转变的需求
广州作为国际化、现代化中心城市，必须实施全面的一体化交通，大力构筑各种交通方式协调发展的一体化的现代综合交通运输体系，一体化的交通发展亟待完善信息资源共享机制，规范交通信息资源管理，加强各部门和行业的信息整合力度，推动交通信息资源由分散式向集中式转变，为全面感知交通信息奠定基础。
(3)交通管理模式由部分主动式向全面主动式转变的需求
传统的交通管理模式一般是在交通流发生后，实施对“人一车一路”三要素的管理，通常采取分流、限行、执法等措施。虽然应用了一些智能交通管理手段，但是往往难以完全摆脱交通管理上的被动性，仍然缺少管理的时效性。现代管理迫切需要全面感知动态交通信息，实现交通状态的判别和交通态势的预测，采取主动诱导、控制方式，提前介入，引导交通流，预防交通拥堵的发生，变传统的部分主动式管理为全面主动式管理。
(4)交通管理方式由信息化向智能化转变的需求
目前，广州交通管理部门已经建设完成了一批信息化系统。积累了大量的基础数据。如何深度挖掘和利用这些海量数据，提取有用的信息，提高交通数据综合分析能力，以进行信息辅助决策，提高交通管理综合决策水平，推动交通管理方式由信息化向智能化转变，成为广州市智能交通系统建设的迫切需求。
(5)智能交通产业化由低水平竞争向产业集群转变的需求
我国智能交通技术标准尚不完备，智能交通系统市场还处于较低水平竞争的状态。面对全球越来越激烈的智能交通产业竞争环境和广州市建立先进智能交通系统的迫切需求，必须引导智能产业的整合，实现智能交通产品生产的标准化、规模化、集成化，促进我市智能交通产业化的崛起与发展，激发全新的智能交通产业链，实现智能交通产业化由低水平的竞争向产业集群转变等需求特征，因此需要在新的起点上进一步发展智能交通系统，适应广州社会经济发展的需求。
4新一代智能交通发展应具备的三个特征
究竟怎样才算新一代的智能交通?传统的交通管理是将人、车、路分开，新的交通管理理念则是将交通视做一个大系统，人、车、路都是其中的核心要素。智能交通，就是依据这种新的理念，将计算机技术、通信技术、系统工程等学科的理论充分运用于交通的管理和交通服务，有效缓解交通拥堵，提高路网的通行能力，从而构建安全、高效、环保的综合交通服务体系。
而广州在“十二五”期间要致力打造的新一代智能交通，具有“动态感知，主动管理，人、车、路协同”的特征：
“动态感知”：广州未来的智能交通系统，将依靠物联网技术、云计算、3G移动通信技术等先进技术手段，让市民出行、企业经营、政府管理能够及时、准确地感知到实时的交通信息，最终实现各种交通需求信息和供给信息在人、车、路之间快速、准确地相互传递。
“主动管理”：广州未来的智能交通系统，将会通过动态感知交通信息，使市民、企业、政府，实时把握最新交通信息，预测未来交通变化趋势，判断交通发展态势，从而对自身的交通需求进行主动性管理，实现市民的主动参与、企业的主动把握和政府的主动干预，最终实现有限的公共交通资源(道路资源)在无限需求中的最大化利用。
“人车路协同”：广州未来的智能交通系统，将通过动态感知、主动管理，实现人、车、路三者之间的协同运作。市民、企业和政府，通过感知自身关注的动态信息，主动管理自身的交通行为，满足自身需求，同时实现车辆的安全舒适行驶和道路资源的最大利用，形成道路资源供给与机动车交通需求的动态平衡。5新一代智能交通更注重基础信息系统的
建设
城市交通基础设施、交通运行要素等信息的采集是实现智能交通“主动管理”
“人车路协同”的基石。新一代的智能交通要与城市建筑、人口密度、城市道路发展相适应，在未来的规划中应更注重基础信息系统的建设。
一是将建立广州市道路桥梁管理信息中心系统，建立快速、安全、高效、横向到边、纵向到底的网络平台，实现交通系统内部及与外部相关单位的互联互通，在整体上提高网络运行的效率，降低管理成本。构建集数据采集、传输、存储、处理、、备份功能于一体，具有数据更新维护机制的数据平台。建设包括主动、被动和自动三种数据采集方式的数据采集系统，在采集的定时和定期两类信息的基础上建立行业数据库，并建立制成不同应用面的数据分析、调研、转储、交换工作平台。具体包括市道路桥梁管理信息系统、桥梁状态感知与监管服务系统、城市综合管理系统、车行道井盖实时监控系统等。
二是建立全市道路、交通元素仿真模型，建设交通仿真基础数据公共管理平台，实现交通对象信息的自动辨识，组织成实体化的管理对象，形成交通仿真场景的数字化自动建模体系，为政府决策提供辅助的仿真评估手段。
三是建立车辆信息等交通运行要素信息采集，运用卫星定位(浮动车)、地感线圈、雷达、视频、手机等信息采集技术实现车流量、车速、客流的信息采集，通过RFID射频技术等车辆电子标签标识及识别技术，实现对车辆身份信息识别和处理。
6新一代智能交通的三大功能
立足于新一代智能交通的发展方向和要求，新一代的智能交通应具备三大功能：
(1)交通承载力分析
以全市道路网络地理信息数据为基础，深入挖掘交通道路网、交通基础设施等静态基础信息、交通流量、速度、占有率、交通事故、交通管控等动态信息，研究基于多源数据的交通流预测技术、机动车增长对交通承载力影响分析、交通承载力评估方法，实现交通枢纽承载力分析、交通环境承载力分析以及交通路网承载力分析以及城市交通综合承载力分析，辅助交通管理者作出系统、科学的决策。
(2)交通仿真辅助决策
构建基础数据公共管理平台，管理和利用各种动静态基础数据，实现多尺度仿真基础路网快速构建功能、标准化数据交换功能以及异构系统对象识别与格式转换功能。构建出行链协同联动仿真平台，实现对出行过程中采用的各种交通方式，经过的各个转换节点(如：车站、物流中心、机场、码头等)之间的协同、联动仿真，达到精确、完整地模拟整个出行过程的目标，实现对大交通系统运行的综合评价。搭建具有工具特色，也有服务特色的仿真集成应用平台，实现对时空连续信息、时空一致信息的提取，提供诱导策略、信号控制策略和交通态势的分析，并将仿真过程、指标以可视化的形式展示。通过交通仿真辅助决策等多个系统的建设，充分利用城市道路模型，将政府制定的交通政策、措施进行全方位的仿真评估，进而完善和优化政策措施等内容。
(3)信息资源共享、协同作业
以各政府管理部门、运输单位交通信息资源为基础，通过整合规划、建设、公安、交通、环保、气象等部门相关交通建设和运行信息，整合公交、出租、地铁、民航、公路客运等运输单位的运营和便民服务信息，实现交通信息资源共享和利用，实现各管理部门之间，运输单位与管理部门之间，市民与管理部门和运输单位之间形成连续、完整的信息链。交通信息资源的整合共享，不仅为日常管理提供更科学、全面和客观的手段，推动行业精细化管理且提高政府综合管理应用水平，更实现跨部门的交通管理高效协同，提升广州大交通的综合管理水平，也为市民提供更加广泛的、全方位的、多元化的交通信息服务。
7新一代智能交通的构想蓝图
推动新一代智能交通的建设应用，其主要目的是将有限的资源无限扩大应用。通过具有明显特征的智能交通系统的建设，在政府层面，实现“辅助决策、数据支持、信息反馈”；在企业层面，实现“产业化发展、具备国际竞争力”；在市民层面，实现“动态导航、停车诱导、出行规划支持”。
关键词：物联网；智能电网；变电站；技术架构；应用方案
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：2095-1302（2015）06-00-03
0引言
智能电网就是电网的智能化。物联网技术可用于智能电网的发电、输电、变电、配电和调度等多个环节。构建智能电网需要引用最先进的技术，包括感知技术、网络通信技术、智能决策技术、自动控制技术以及能源电力技术等，并将它们紧密结合起来，形成一个相互协调的有机体系。智能电网的建设与发展离不开以下几方面因素：双向、高效、实时的通信网络架构；智能化、精细化的管理及决策；准确、智能的数据采集与控制[1]。然而，目前智能电网建设尚在起步阶段，如何从物联网技术的角度审视智能电网的功能需求搭建智能电网的系统组成结构，尚待进一步深入研究探讨，尤其智能配电站这个环节至关重要。物联网是一个形式多样、涉及社会及生活各个领域的复杂系统[2]。本文基于物联网在智能电网领域的应用为背景，讨论分析智能电网的功能需求和系统功能组成，作为应用案例提出一种智能变电站解决方案。
1智能电网功能需求分析
对于面向智能电网的物联网应用，主要目的是使电力系统生成环节的信息化得到有效提高，同时提高自动化程度[3]。智能电网是相对传统电网的升级和跨越，目前还没有一个明确的定义，但它代表了电力系统的未来发展方向，强调的是“坚强”和“智能”两个基本内涵。以坚强为基础发展智能化，就是以能够防御多重故障、防止外力破坏、防灾抗灾的坚强网络架构为基础，以现代通信技术平台为支撑，以大数据分析智能决策控制为手段，将覆盖所有电压等级的电力系统（包括发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节）实现电力流、信息流及业务流的有机融合。也就是说，具备智能电网性能的电力系统需要涵盖指向家庭用户、公共用户以及工厂用户传输电力的各种电力网络，并能兼容各类电源和用户的接入与退出。智能电网全景视图如图1所示。
智能电网作为能源输送和配置的重要平台主要应在以下几个方面凸显智能化。
（1）作为电力系统，应能够坚强可靠：①全面支撑特高压交、直流输电网络，服务于大范围的资源优化配置，节约有效装机容量；②适应并促进清洁能源的发展，利用大容量储能技术，使清洁能源成为更加经济、高效的能源供给方式；③实现高度智能化的电网调度，做到在线智能分析、预警和决策，实现交直流混合电网的精益化自动控制；④实现高效、灵活、优质的电力配送，具备接纳分布式能源系统的接入能力。
（2）对于用电客户具备综合服务能力，能够实现电网与用户之间的实时互动：①借助双向供电技术，实现电源、电网、用户协调互动营销；②完善需求侧智能管理，改善电能质量。例如，采取分布式电源、智能电表、分时电价等手段平衡电网负荷，节约电量消费；③具有电动汽车充放电机制和配套的基础设施网，为智能建筑、智能家电、智能交通等领域提供电网的综合服务。
（3）在信息处理方面，应能够实现电网管理的信息化和精益化，实时评估电网的健康状态。智能电网覆盖电网各环节通信网络，信息通信是智能电网的神经系统，因此应具备利用大数据、云计算技术、信息融合技术以及可视化技术等对信息资源进行集中管理、挖掘、分析、反馈的智能决策系统，为电网数据的分析与处理提供一体化的管理手段。
（4）在网络安全方面，基于智能电网的网络更广、交互更多、技术更新、用户更广的基本特征，应形成智能电网下的信息安全体系体制，确保智能电网业务系统的稳定运行，保障电网业务数据安全。
总之，将物联网技术应用于智能电网领域，通过有效整合电力系统基础设施、通信网络设施等资源，实现电力系统的电力流、信息流及业务流的一体化融合，优化资源配置，以充分满足用户对电力的需求。
2电力物联网系统的组成
将物联网技术应用于智能电网建设，就是在电力生产、输送及消费各个环节，部署具有感知能力、计算能力和执行能力的感知设施，采用标准协议通过电力系统数据通信网络，实现信息的安全可靠传输、协同处理、应用集成。为简单起见，把这种面向智能电网的物联网简称为电力物联网。依据物联网的体系结构，电力物联网可分为感知层、网络层和应用层3层。
（1）感知层。感知层主要通过部署各种新型微机电系统（MEMS）传感器、嵌入式智能传感器、智能采集设备等实现电力系统相关信息的识别和采集。
（2）网络层依托电力信息通信网如电力无线宽带网、无线传感网、光传输网、公共通信网络等，实现感知层和应用层之间的电力信息传输。
（3）应用层主要采用智能计算、模式识别等技术对感知层所感知的数据信息进行综合分析和处理，实现智能化决策、控制和服务。
依据美国能源部关于智能电网架构设计方案，智能电网主要由输电自动化、系统协同与态势评估、系统运行调度、配电自动化、可再生能源接入、能源效率、分布式发电与储能、需求参与信号和方案，以及智能家电9大部分组成。图1给出了一个从电力产生一直到被传送到终端用户的过程。首先，由发电厂（包括煤电、水电、核能、太阳能、地热及风能等）将电力生产出来。为了减少远距离传输所产生的线路损耗，一般是生产和传输高压电（110kV～400kV）。然后通过分发网络传送给终端用户。分发网络的特性在于其是层级结构的电网，高压线与（初级）变电站相连并将电压由高压降低至中压，中压进一步通过二次变电站降至低压。一般通过一次变电站通常减少40kV～60kV，线电压慢慢降低直到达到用户变压器的要求，或通过二次变电站达到380/220V。在变电站经过一连串的变压后，将电流从电力源头传输至每个最终用户，并在终端用户处利用智能电表监测电力的使用情况，或完成其他功能。例如，在控制中心通过数据分析工具、智能决策系统实现资源优化配置。显然，智能电网是一个庞大复杂的物联网综合应用系统。
从电力物联网的组成来讲，有多种智能电网网络架构方案，可以实现对发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节的智能化。目前，电力物联网可以设计实现的典型系统为：①在电力生产环节，建立风光储联合发电厂微气象监测系统，保证水电站安全运行的大坝监测系统、发电机组状态监测系统、火力发电站的烟气排放监测系统等。②在输配电环节，建立输电线路在线动态监测系统，杆塔安全防护系统，高压电气设备温度在线监测系统，智能变电站综合自动化系统，包括二次变电站的监控和变电站状态检修、智能巡检系统等。③在用电侧，建立智能用电服务系统包括智能计量、智能用电小区服务系统、电动汽车智能充放电服务网络、用电信息采集以及电力资源管理系统等。然后，再将这些智能化系统综合集成，即可实现智能电网的基本功能。
3智能变电站解决方案
在电力物联网中，智能变电站具有举足轻重的地位。智能变电站是一种新型变电站模式。智能配电网系统的关键技术主要包括配电自动化技术、配电网自愈控制技术、智能配电网调度技术等，只有综合各项关键技术的应用，才能实现智能配电网系统的功能建设[4]。其智能化水平主要体现在一次设备智能化、二次设备网络化、信息交换标准化等方面。变电站只有更加自动化、智能化，才能满足电网的智能化需求。
智能变电站相比结构简单且使用常规型电源和互感器件的传统变电站来说，在技术架构上需要进行重大改变，例如用电子互感器和智能一次设备替代传统互感器和传统一次设备等。从系统功能实现的角度，依照IEC61850标准可以将智能变电站系统分为站内逻辑控制层（简称站控层）、间隔层和过程层（也称设备层）以及网络通信系统几个部分分别予以实现。一种智能变电站网络组成结构如图2所示。
图2智能变电站系统网络组成结构
3.1站控层
站控层是变电站的主要控制系统，包含变电站就地操作后台系统、外部数据交换接口和通用功能服务系统、安全保护系统等，实现电网运行数据的全面采集（SCADA）和实时共享，支撑电网实时监视控制、防误闭锁、电压无功控制、区域安全稳定控制和信息管理等相关功能，做到一次设备智能化、二次设备网络化、信息交换标准化、运行控制自动化。站控层主要包括主机、操作员工作站、远程网络通信设备、网络通信记录分析系统等。在人与计算机相互交叉与联系的平台内，站控层提供管控中心、设备中心、检测中心及管理中心之间的数据传输。从过程层到管控中心均采用统一的IEC61850规约进行信息交换，以统一标准实现变电站内、外的信息共享。
3.2间隔层
间隔层主要包括继电保护装置、系统测控装置、稳控装置、计量装置、合并单元等二次设备。间隔层实现的功能主要包括：①对一次设备的保护控制；②采集、汇总本间隔过程的实时数据信息；③本间隔层的操作闭锁；④进行数据分析、信息反馈、故障处理；⑤与过程层进行通信等。以110kV智能变电站为例，在二次设备网络化配置中关键是保护装置、测控装置以及交换机的配置。
（1）保护装置，主要包括：①110kV母线保护；②110kV母联与分段保护；③主变压器保护。这种方式主要是让变压器保护能够实现直接采样，经GOOSE网络就可以传递失灵保护跳闸的控制命令，进而执行跳变动作。
（2）测控配置，按照IEC61850标准及要求对测控装置进行建模，使其具有自描述功能，且能直接与站控层设备进行通信。
（3）交换机配置，除了配置站控层监控交换机、网络交换机之外，主要是间隔层网络交换机的配置。实际中应根据设备室及不同的电压等级，配置不同数量、不同用途的间隔层交换机。
3.3过程层
过程层是智能变电站的主要工作区间，包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及所属的智能组件，以及独立的智能电子装置。因此过程层也可称为设备层，主要完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、状态监测等相关功能。过程层由G00SE网络层和采样值（SV）网络组成。智能终端设备采用集中化系统管理，集中化系统位于网络控制中心。过程层设备通过过程层总线和间隔层设备相连接，并通过GPS授时信号产生系统的同步时钟信号。
3.4通信网络系统
通信网络的任务是完成变电站自动化系统内部及与其他系统之间的实时信息交换。智能变电站内的设备，如智能终端、包含装置、测控装置、校时系统等通过以太网实现信息交换。后台与间隔层装置之间通过MMS网通信，过程层与间隔层装置之间利用GOOSE网络传递状态量、跳合闸命令，以实现全站信息的网络化传输。站控层网络可选用成熟方案（国外单环网，国内单/双环）；过程层网络可根据实际情况确定网络拓扑结构。
以110kV智能变电站为例，根据IEC61850提供的通信系统解决方案，站控层采用双星型冗余以太网方式，主要传输MMS与GOOSE报文。在逻辑上，站控层内部、站控层与间隔层之间均设立数据交换接口。间隔层采用以太网（双星型冗余），主要传输MMS或GOOSE报文。过程层采用星型以太网，并冗余网络配置，主要传输GOOSE报文。这种方式不但可以节省二次电缆，而且可实现设备、网络的在线监测。
4结语
基于物联网技术构建电力物联网有多种技术方案可供选择。建设智能电网的关键是技术方案的选择与设计。在智能电网中，变电站掌控变压器的运行和变压器、断路器、电子式互感器、自动开关以及电涌保护器等。因此，智能变电站的应用方案成为电网智能化的核心问题之一。这种电力物联网应用方案的优势在于：①能够处理调度计划和跨区能量传输中的不确定性；②方便接纳可再生性能源；③有效优化输配电网络的传输容量，满足对电能质量和可靠性的需求；③对电力系统运行中不可预见的突发事件应急处理。当然，影响智能电网性能的技术要素非常之多，本文仅是对智能电网中智能变电站的解决方案进行了一些讨论，希望以此为物联网应用领域的拓展、构建电力物联网提供参考。
参考文献
[1]周来，孟祥萍，张本法，等.智能电网通信与信息管理系统核心问题研究[J].计算机技术与发展，2015（4）.
[2]刘化君.物联网体系结构的构建[J].物联网技术，2015，5（1）：78-80.
关键词：网格；智能；服务；网格调度
0引言
随着现代信息化技术的不断推进，网络技术有了一定程度的提高，但各种服务器之间因缺乏有效的联系而形成实际上的“资源孤岛”，众多有用的信息资源被封存于存储设备里面而无法实现资源的有效共享与交流。实现各种资源的有效共享，解除“资源孤岛”现象，成为了新一代网络建设的出发点。
出现资源孤岛现象，其原因在于没有统一的平台，缺乏统一的技术标准。本文将利用被称之为继Internet、Web(WorldWideWeb，WWW)技术之后的“第三代互联网技术”的网格技术与智能来实现资源的有效共享，并为网络用户提供方便而高效的服务。
1网格
1．1网格的概念
网格(Grid)是一种新技术，也是一种新思想。“网格”这一术语的思想源于日常生活中公共设施的应用，伊恩・福斯特出版的著作中最早将它称之为“网格”。
网格所具有的特征主要有两方面：其一，不同群体使用不同的名词来称谓它；其二，网格的精确定义和内容还没有固定，而是在不断变化。学术机构和科研组织研究或使用“网格计算”已有一段时间，但是企业使用网格计算并从中获益才刚开始，网格需要标准协议、支持技术、工具库和产品才能逐步产业化。网格技术从提出到现在已有十多年时间，与网格相关的技术也日益完善，但至今仍没有―个确切的概念来定义网格。
由于网格处于动态发展的过程中，所以目前还没有一个被普遍接受的定义。网格计算研究的先导IanFoster给网格下的定义是：网格计算是动态多机构虚拟组织中的一个协调的共享资源和解决问题的过程。IanFoster认为网格必须同时满足以下三个条件：
(1)在非集中控制的环境下协同使用资源；
(2)使用标准的、开放的和通用的协议和接口；
(3)提供非平凡的服务。
网格是一个集成的计算和资源环境，网格能够提供资源共享，实现应用层面的连通。网格技术利用现有的网络基础设施、协议规范、Web和数据库技术，将孤岛信息转换成一种随处可得的、可靠的信息资源，为用户提供一体化的智能信息平台，创建一种架构在OS和Web之上的基于Internet的新一代网络信息平台。而网格用户看到的网格是一个单一的大规模虚拟信息库，不需要对数据在网格内的位置和数据组织付出额外的关注。
1．2网格的本质和特点
作为新一代网络计算与应用技术，网格的本质不是它的规模，而是充分利用互连网络中的软硬件资源，支持广域环境上的计算、数据、存储、信息和知识资源的共享、互通与互用，消除资源孤岛，以较低的成本获得高性能。
网格的目标是将地理上分布的、系统上异构的多种计算资源通过高速网络连接起来，协同解决大型应用问题，进行广域信息资源的分布共享，最终把整个因特网构成一台超级虚拟计算机。网格需要为用户提供统一的编程与应用接口，屏蔽硬件边界、进程通信和同步的复杂性，为用户提供单一的虚拟机器。
网格的特点：应用成本低；资源有很强的分布性；资源具有较大的异构性；没有形成公认的协议标准；网络资源具有自治性、动态性和扩展性。
最终，除了一台摆在桌面上的计算机外，用户将觉察不到对其他计算机资源的使用，因为系统有了通过网络延伸并获得任何所需计算资源的能力。
1．3网格的发展历程与体系结构
网格是应用需求的产物，它起源于分布式高性能计算，后来经历了异构计算、元计算到网格计算三个阶段。目前，网格研究主要集中在资源共享和协同计算上。网格的基本模式是将地理上分布、异构的计算和存储资源以及昂贵的仪器设备通过高速网络连接起来，形成网络。这样，网络不仅支持科学计算，而且综合了对科学计算、信息服务、事务处理、信息交流等种种业务的支持，既解决计算密集型的重大挑战性的问题，同时构成电子商务、数字政府、远程教育、远程医疗、数字图书馆等新型应用的基础。在未来20年，计算网格将像电力、煤气、自来水等网络一样成为人类社会的基础性设施，人们能够方便地获得计算能力、数据处理能力以及宝贵的数据和信息。
网格是一个整体的概念，网格体系结构是网格系统的骨架，网格体系结构的作用在一定程度上就是对网格的解剖。一般说来，网格体系结构给出了网格的基本组成和功能，描述了网格各个组成部分的关系以及他们继承的方式或方法，刻画了支持网格有效运转的机制。
网格体系结构并不是一成不变的，它随着网格技术的不断发展和成熟，经历了从五层沙漏结构到开放网格服务体系结构(OGSA)再到Web服务资源框架的三个发展阶段。
2智能概述
著名Agent理论研究者Wooldrtdge博士认为：智能是一个能在特定环境中采取复杂自治行为的计算机系统。从应用角度看，智能就是能自动执行用户委托任务的计算实体。换句话说，智能Agent是代替人去完成某种特定任务，是作为人的身份出现的。通常由软件构成，它与过去等待人的命令而动作的软件不同，它可以自己决定实施何种行为，自发地行动。
智能技术是分布式人工智能领域的一项内容，其目的是为了减轻人们工作的负担，提高工作效率。通常智能是指在特定运行环境下，能够自主运行的实体。它的根本特性就是代表某人或者某事物行事。
一个典型的智能一般具有以下特征：
授权(Delegation)执行用户授权任务。
通讯技能(CommunicationSkill)通过一种通讯语言与用户交互，以接收任务授权指令，通知用户任务的状态和完成情况。
自(Autonomy)运行中无外来的直接干预。
监控(Monitoring)为了自主地执行任务，需要监测它的执行环境。
激励(Actuation)需要能通过一种激励机制来影响其自主执行环境。
智能性(Intelligence)需要能解释被检测到的事件，以便为其自主执行做出合适的正确决策。
3面向网格服务的智能技术
2006年6月，网格研究的先行者――美国阿因国家实验室的IanFoster等人结合WebService技术提出了开放网格服务体系结构(OGSA――OpenGridServiceArchitecture)。在OGSA中一切都是服务，计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等都用服务来表达，网格技术的共享特性在OGSA中表现为服务的共享。从资源到服务，各种各样的广义资源统一表达，十分有利于灵活、一致、动态的共享机制的实现，使得网格环境中的分布系统管理有了标准的接口和行为。
在网格环境中引入智能技术的主要目标就是为了更好地为网格用户提供方便快捷的服务，准确及时地为网格用户提供所需的资源，满足用户的需求。
网格环境下的智能技术的应用主要分为两部分：一是单一的网格智能服务器；二是网格环境下的多智能技术。
3．1单一网格智能
网格智能不同于网络环境下的服务器，网格智能主要的工作是为网格用户寻找最优的可用资源，从而把用户提交的请求交给那个可用的资源来完成，而这个过程对于网格用户来说是完成透明的。
网格智能的一个具体任务的执行过程如下：①网格节点提交一个包含参数的任务给网络资源服务器，这些参数包括需要的计算量、存储量和完成任务截止时间等。②网络资源查询信息服务器有哪些资源可用，信息服务器列出一张可用资源表。如果没有可用资源，网络资源通知网格节点无资源可用。如果有资源可用，网络资源为用户选择合适的资源，并把任务通过其内部的任务管理模块交给资源提供者。③网络资源提供者完成任务并把结果提交给其内部的任务管理模块，网络资源最后把结果交给用户，任务完成。
网格智能在进行任务调度时，依据平衡策略和由环境监测所传送来的信息，接受、分析信息和决定网格服务与其任务的调节行动。由于智能是网格环境中的关键实体，所以对智能采用了冗余机制以应付单点失败情况。也就是说，网格智能由主和从组成，在网格环境中运行时，只有其中一个来具体负责任务的调度，而另一个仅与主保持关联，随时准备转换为主以应对原主的失败。一旦主失败(如其中某接口“抛锚”)，从马上被触发，并立即检测和确认这一失败，然后尝试与主通信或者向信息库请求信息，最后主关闭虚拟接口，并把主控权交给从。主、从间共享一个公共信息库，以保证网格环境中的资源同步。
3．2网格环境下的多智能技术
网格环境下单一的智能技术适用的范围较小，适合于一般小型的局域网格――如校园网格、社区网格、企业网格等。在地理位置分布较广的大型网格中，单一的智能技术就会明显地显出其局限性。为了克服单一的智能的局限性，引入了多智能技术。
网格环境下的多智能技术，在整个网络环境中存在多个智能，每个除了具有单一智能的功能以外，还通过其特定的网格接口与其它的进行通信。为了保证各个高效地为网格用户服务，当一个网格用户提出的请求在本地的智能中无法找到合适的资源时，本地的智能会通过一定的消息传输机制，将请求发至其余远程的智能，在这些智能中寻找合适的资源为网格用户提供服务。如果在本地的智能中可以找到合适的资源为网格用户服务，那么本地的智能将不会请求其余的智能为本地的网格用户服务，以确保网格服务的高效率。
今天，阿里巴巴2018云栖大会·重庆峰会在重庆悦来国际会议中心举行，本次峰会沿用了“驱动数字中国”的主题，重点聚焦在IoT、智能制造、云计算、大数据、人工智能等领域的探讨，峰会主论坛的重点也是着重推进阿里云与重庆地区城市交通、企业、产业等数字化升级相融合的深入合作，以及打造代表性落地案例。
智慧城市是阿里的重要战略方向之一，而阿里每下一城，手笔可谓都不小，以期实现资源的全面联动，在重庆亦如此。
阿里云总裁胡晓明在主论坛现场一一揭晓了具体合作项目，包括智能交通、智能制造、智能汽车、智能金融、智能服务、智能人才等方面，胡晓明说：“在2018年1月份，阿里巴巴跟重庆市签订了全面的战略合作协议，我们希望能够把我们的互联网技术落户重庆，并且以重庆为辐射点向周边开始辐射，我们希望共同参与打造智能重庆。我们甚至给自己定了一个目标，我们希望能把重庆打造成以互联网、大数据、云计算、人工智能为主的亚洲最智能的大型城市，这是我们很纯朴的一个想法。”
这里有一个概念提的很有意思，那就是阿里会作为“城市合伙人”的角色参与重庆的城市建设。
首先是智慧交通，主要技术依托便是阿里城市大脑。重庆不仅是山城，同时有两江，港口、高铁、地铁、轻轨、航空等等资源聚合起来非常具有代表性，胡晓明表示，重庆有近350万辆车，从整个城市规模来看，在中国是居前的，此外，重庆又有较好的城市升级改造基础设施，无论是摄像头还是线圈等等，当这些基础数据有了以后，加上地图、云计算和人工智能技术便能激发巨大想象空间。
“阿里已在杭州已经打造了世界上第一个城市大脑，整体把杭州的通行效率提升了15.3%，因为杭州本身的城市物理条件限制，杭州原来的拥堵指数在中国排名是非常靠前的，如何优化交通，提升整个交通的通行率是一个非常复杂的问题。我们通过城市大脑实现了交通本身的顺畅率提升15%。”
杭州作为样板案例，阿里也希望把这样的技术方案带到重庆，主论坛上，阿里云和重庆市城市管理委员会宣布第一步先共同打造重庆市公共停车智能化管理服务平台，这个平台将借助ET城市大脑聚集全市实时全量的停车资源信息，进行区域泊位信息监控和预测，并结合城市动态交通信息与交警联动，提供出行规划、流量引导、停车诱导等多种服务，为政府进行区域泊位规划优化提供辅助支撑，从静态交通层面提升城市交通畅通度。预计明年能把重庆市主城区的所有停车位进行聚集，至2022年完成全市联动。
“我们希望2022年能把重庆整个停车位跟地图定位结合在一起，能够提供给所有的驾驶员、出行人员有这样本身停车位的搜索，马上可以便利付费，马上可以进行有效的就近停车，这些是我们要去做的。”胡晓明说。
除了停车场，还有机场，阿里云和重庆机场打造智慧机场的建设。在旅客分级安检、人脸识别一证通关、会员合作、机场智能营销等领域展开全面合作，提升机场智能化运行能力及旅客满意度。
据了解，重庆机场目前数据自动采集率超过了70%，例如，通过云计算和人脸识别，实现了对航站楼重点区域的人数统计和密度分析，以及针对值机和安检区域旅客的排队情况，适时的增开柜台和安全通道，减少旅客的排队时间在20%以上，可以根据旅客等候出租车的情况，及时调配车辆，可以方便旅客便捷换乘。还可以通过客流的密度分析，及时发现航站楼里边异常的人群聚集情况，以便于及时采取针对性的措施，加强现场管控，确保航站楼秩序等等。
重庆是一个制造大市，智能制造升级的背后支撑则是阿里的工业大脑。这个环节的案例是阿里和攀钢集团的合作，对钢铁产业来说成本控制也很重要，其中最重要的就是在炼钢环节成本的控制，对炼钢的原料来说会涉及到铁水，也会涉及到废钢，也会涉及到生铁还有一些活金，这些成本的投入会直接影响整个钢厂的效益。目前攀钢在西昌的一个基地一年有400万吨的钢铁产量，基于阿里云工业大脑每吨可节约1公斤原料，每年节约400万公斤的炼钢原材料合计一千多万元的成本，接下来将进行能源消耗的进一步优化以及对生产设备的稳定运行进行预测性的监控维护等合作。
另外，在未来3年，阿里云IoT将联合工信部赛迪研究院、重庆南岸区政府三方打造“飞象工业互联网平台”。据悉，飞象平台预计3年内将接入100万工业设备，5年内将助力重庆4000家制造企业实现“智造”，胡晓明表示，通过该平台的应用有望把用工减少20%，把故障的停机减少50%，把产品品质提升5%以上，管理效率提升20%，所以这是我们希望在整个重庆打造的一个“飞象”工业互联网平台。
阿里在重庆瞄准的另外一个机会是汽车，重庆一年生产汽车超过300万辆，占全国产量11%，阿里在重庆跟东风小康、长安福特、长安汽车等一起合作，推进旗下AliOS斑马智行系统在汽车产业的渗透，背后基于智能网联系统提供更多的地图、语音、导航、操控等增值服务。
拿下智慧城市、智能制造、智能汽车这几块大蛋糕大工程之外，在智能金融方面，跟重庆银行合作共建移动智能银行平台，实现全行的一体化数据整合，把企业的数据、理财的数据、零售的数据进行集中，提升银行内部数据运营的一体化效率，以及智慧办公。
智能服务方面，胡晓明透露盒马鲜生今年年底会入驻重庆，打造一个三公里的便利生活圈，并希望将之前与海底捞、小薇家智能披萨店的技术合作经验在重庆进行复制推广，提升服务业的水准和质量。最后，拉拢一把人才，胡晓明表示将跟重庆市一起合作打造智能人才之城，在未来三年联合重庆的14家高校，为重庆打造超过3000名以上的大数据人才。
值得关注的一点是，在技术解读环节，除了阿里云产品总监何云飞介绍当前阿里云的技术与服务优势之外，阿里云资深专家易立提到阿里云推出了区块链服务，构建在阿里云的公共云、专用云的弹性计算能力基础之上，以及可靠的存储以及安全网络互联，将为企业提供安全稳定的区块链服务。
同时支持开源区块链技术以及阿里自研的蚂蚁区块链，将进一步和合作伙伴一起构建行业解决方案，提供业务中间界，而不只是停留在技术本身，目前已经有商品溯源、供应链金融以及数字资产管理等应用落地。
【关键词】变电站；交直流；一体化；电源系统
中图分类号：TM411文献标识码：A
智能变电站交直流一体化电源系统是一种新型的变电站电源系统，它将交流电源和直流电源等进行了系统的整合，得到了交直流一体化的电源系统，这将对智能变电站的正常运行起着非常重要的作用。该系统立足于传统变电站的电源系统之上，是传统变电站电源设计和管理模式的新发展，并且在结构上更加合理，技术上更加先进，运行维护上更加方便。近几年，随着数字化变电站的相继建设投产及全国智能变电站试点项目的建设，交直流一体化电源系统正在逐步替代传统变电站电源系统，这也说明变电站的电源管理水平将跃上一个新的台阶。
1、智能变电站交直流一体化电源系统的现状
随着常规变电站所使用的分散设计电源系统的淘汰，智能站交直流一体化电源系统逐渐兴盛起来，随着交直流一体化电源系统的诞生，这也给变电站的管理和使用带来了方便。目前，智能站交直流一体化电源系统的研究有：（1）智能站交流电源如何可靠稳定地实现自动切换的问题（2）高频开关电源、交直流变换电源模块的自主均流、稳流、稳压方面，以及整机效率、彻底消除电网的冲击、浪涌、抗干扰能力方面，还有开机软启动问题（3）电力专用的逆变电源产生的一些干扰会对负载设备有不良影响，如电源的直流输入、交流输入和输出被电气隔离、动态瞬变、陷落及杂讯干扰等。同时，对维修旁路控制逻辑，实现不间断电源在任意运行状态时闭合维修旁路开关而不影响连续供电的问题（4）交直流一体化的操作使用还不能完全满足无人化的运行要求，它的可靠性有待于提高，如设备的绝缘故障、机构失灵、拒动或误动、漏油、漏气等严重影响安全运行的问题。
2、智能变电站交直流一体化电源系统的特点
智能变电站交直流一体化电源系统，就是将传统变电站所使用的交流电源、直流电源、交流不间断电源（UPS）、通信电源、逆变电源（INV）、直流交换电源（DC/DC）等装置组成在一起，通过统一监视控制信息而共享直流电源的蓄电池组。该电源系统的优势和特点主要通过与传统变电站电源的特点相比较来表现，主要为以下几个方面：
（1）实现电源系统的一体化、智能化和网络化。与常规变电站相比，交直流电源一体化设计是智能变电站的一项重大突破，它的一体化设计不但外观上设计一致，而且在整个电源系统的设计安装上又进一步优化，如组屏数量的降低，这不仅使整个电源系统更加紧凑，节约了占地空间，而且整体外貌也更加美观，使得电源系统的流程也相应简单化，这便为后期的维护使用提供了很大的便利，而且这也压缩了工期以及供货时间。同时，电源系统的一体化也实现了在一个平台上对整个变电站电源的各种电源子系统进行监控和分析，解决了由不同供应商供应的各自单独的电源通信兼容的问题，提高了系统网络化、智能化的程度。该系统采用电子设备和信息相结合的方式分多个子系统构成，各系统间相互连接并受总监控系统的控制，从而实现各种智能电源系统内部网络化的自动化控制，这样对于各个子系统的运行状态和参数等就能快速的调整和控制，对于一些电源检测盲点也能及时检测和控制，避免事故的发生。
（2）安全性和经济性提高。与常规变电站相比，交直流一体化电源系统采用了全模块设计，使得其绝缘防护功能提高，因而，不用停电就可以对一般电力故障模块进行实时更换。同时，该系统没有外引二次接线和跨屏二次电缆，因而模块之间参数一样就能互换，且单个开关或模块可独立检修或更换。这使得设备的检修更加方便，从而使整个电源系统更加安全可靠，对于一次二次设备均采用成熟可靠技术，其本身没有任何技术风险，通过一体设计可以有效避免站用电源的安全隐患。此外，交直流一体化电源系统比起常规变电站更加经济合理。因为该系统的整体结构优化了作业流程和人力资源调配，这也减少了设备的重复配置，并降低了设备投资成本和运行维护成本。而对各电源子系统实现智能控制和高效管理，大大提高了工作效率，同时由于该系统集直流和交流于一体，减少了蓄电池的使用量并降低了对环境的污染，使得社会效益也有所提高，潜在的经济效益显著。
（3）电源管理水平提高。相比传统的变电站电源管理体系，智能变电站交直流一体化电源系统更能快捷、准确和及时地对站内电源的管理，可根据系统的各种设置数据进行报警处理、历史数据管理等；同时，能对这些处理的结果加以判断，根据不同的情况实行站用电和电池管理，输出控制等操作。此外，由统一厂家提供所有电源的设计、生产和安装等服务，也能很好地解决所有站用电源的问题，可以减少采购协调沟通成本，提供电力电源的整体管理水平。
3、智能变电站交直流一体化电源系统的可行性分析
（1）目前，随着智能变电站交直流一体化电源系统在全国范围内的成功运行，其展现的优势不言而喻，整个交直流电源系统的在直流和交流技术的切换与正常运作方面经验比较成熟，在实际应用中风险较小，具有可操作性和可行性。然而其直流核心充电模块的开关技术还有待于调整和完善，利用移相谐振软开关来提高电路的整体效率并在风冷的情形下自冷结合；同时，逆变电源的控制作用还应进一步加强，从而能够在正常工作下进行交流供电，在交流出现断流以后切换为直流逆变。
（2）交直流一体化电源系统的整体设计安全性更高。对于常规变电站，一般在出现故障时会导致整体装置的运行问题，甚至可能导致事故的发生，而该系统在这一问题上进行了很好的调整与改进，能够有效的避免事故的产生。该系统将常规变电站中的线路模式予以调整，将直流和交流完全分开的进行隔离和布控，减少由于电流冲撞而引起的多种事故发生。因而，交直流一体化电源系统这种完全采用直流控制电源装置的模式，使整个系统的安全系数大大增加。
（3）电源系统的控制管理更为科学，由于整个电源系统实现了在一个平台上对整个变电站电源的各种电源子系统进行监控和分析，而相关的监控设备和系统设置都采用双重化的模式予以配置，因而在故障出现时就能够有效的发现问题，并且在一部分装置出现故障时不影响整体装置的继续运行。
4、小结
智能变电站交直流一体化电源系统是将交流电源和直流电源等一些电源系统的进行整合，实现交直流电源一体化，这样不仅可以提高电源系统的安全性能和网络的智能化，还能很好地解决常规变电站电源中存在的一些问题，同时也提高了变电站的管理水平，灵活性和安全可靠性得到了很好的改善。因此，智能变电站交直流一体化电源系统的正确配置是对智能变电站安全稳定运行的重要条件和基础。
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