电力信息技术

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版次：1
页数：
字数：
印刷时间：2015年06月01日
开本：16开
纸张：胶版纸
包装：平装
是否套装：否
国际标准书号ISBN：9787030448644
作者:郭创新，董树锋，张金江　编著出版社:科学出版社出版时间:2015年06月

编辑推荐

　　《电力信息技术》适合作为高等院校电气类、信息类专业高年级本科生的教材，也适合作为从事电力信息相关行业的工作者自学的参考书。

目　　录

前言
第1章绪论
1.1国内外电力系统信息化历程
1.2电力信息系统发展阶段
1.3电力系统信息化存在的问题
第2章信息与系统基本知识
2.1信息系统基本概念
2.1.1信息和信息资源
2.1.2系统和信息系统
2.1.3信息技术组成
2.1.4信息化
2.2信息系统发展阶段论模型
2.2.1诺兰模型
2.2.2西诺特模型

前言 
第1章绪论 
1.1国内外电力系统信息化历程 
1.2电力信息系统发展阶段 
1.3电力系统信息化存在的问题


	 
第2章信息与系统基本知识 
2.1信息系统基本概念 
2.1.1信息和信息资源 
2.1.2系统和信息系统 
2.1.3信息技术组成 
2.1.4信息化 
2.2信息系统发展阶段论模型 
2.2.1诺兰模型 
2.2.2西诺特模型 
2.2.3米切模型 
2.3本章小结 
思考练习题


	 
第3章电力信息系统总体结构 
3.1信息系统体系结构 
3.2电力信息系统管理结构 
3.2.1电力系统组织和结构分层 
3.2.2电力系统调度的分层控制 
3.2.3电力系统调度的信息系统分层 
3.3电力信息系统的拓扑结构 
3.4电力信息系统的层次结构 
3.5电力信息系统分类 
3.5.1信息系统一般分类及其基本模型 
3.5.2电力信息系统的分类 
3.5.3电力信息系统安全分区 
3.5.4电力信息专用网络 
3.6本章小结 
思考练习题


	 
第4章电力实时信息系统 
4.1实时数据采集 
4.1.1实时数据分类和四遥 
4.1.2遥信量的采集 
4.1.3遥测量的采集 
4.1.4非电气模拟量的直流采样 
4.1.5同步相量测量技术 
4.2SCADA系统 
4.2.1SCADA系统的发展. 
4.2.2SCADA系统功能 
4.3EMS 
4.3.1EMS的发展 
4.3.2EMS高级应用软件的基本功能 
4.4WAMS 
4.4.1WAMS的发展 
4.4.2WAMS的组成 
4.4.3WAMS的结构 
4.4.4WAMS在电力系统中的应用 
4.5配电管理系统 
4.5.1配电管理系统的发展 
4.5.2配电自动化及管理系统的结构 
4.5.3配电自动化及管理系统的主要功能 
4.6电能计量系统 
4.6.1电能计量技术的发展 
4.6.2电能计量系统的结构 
4.6.3电能计量系统的主要功能 
4.7本章小结 
思考练习题


	 
第5章电力非实时信息系统 
5.1电力非实时信息系统概述 
5.2电力市场运营系统 
5.2.1引言 
5.2.2系统结构 
5.2.3系统功能 
5.2.4系统应用：英国电力市场运营系统 
5.3输变电生产管理系统 
5.3.1引言 
5.3.2系统结构 
5.3.3系统功能 
5.3.4系统应用：某省电力公司输变电生产管理信息系统 
5.4电力营销管理信息系统 
5.4.1引言 
5.4.2系统结构 
5.4.3系统功能 
5.4.4系统应用:某省电力公司电力营销管理信息系统 
5.5企业资源规划管理系统 
5.5.1引言 
5.5.2系统结构 
5.5.3系统功能 
5.5.4主流ERP产品 
5.6本章小结 
思考练习题


	 
第6章电力远动通信 
6.1电力远动 
6.1.1远动技术 
6.1.2远动系统 
6.1.3RTU的功能和结构 
6.1.4远动通信的方式 
6.1.5远动规约 
6.2标准体系 
6.3IEC60870标准 
6.3.1发展历史 
6.3.2组成部分 
6.4IEC60870-5-104规约 
6.4.1术语 
6.4.2一般体系结构 
6.4.3报文格式 
6.4.4传输过程 
6.4.5发送和接收序号的维护 
6.4.6测试过程 
6.4.7超时时间 
6.5IEC61850标准 
6.5.1产生背景 
6.5.2应用范畴 
6.5.3组成部分 
6.5.4关键概念 
6.5.5IEC61850的优势 
6.6本章小结 
思考练习题


	 
第7章电力建模标准与技术 
7.1电力建模标准的重要性 
7.1.1没有统一标准的后果 
7.1.2数据集成的条件 
7.2IEC61970和IEC61968标准 
7.2.1IEC61970标准 
7.2.2IEC61968标准 
7.2.3CIM 
7.3CIM建模关键技术 
7.3.1统一建模语言 
7.3.2可扩展标记语言 
7.3.3资源描述框架 
7.4电力公共信息模型 
7.4.1总体介绍 
7.4.2连接模型 
7.4.3继承的层次结构 
7.4.4设备容器 
7.4.5CIM实例 
7.5本章小结 
思考练习题


	 
第8章数据仓库与数据挖掘 
8.1数据仓库的概念与体系 
8.1.1数据仓库的概念 
8.1.2数据仓库的体系 
8.1.3数据仓库的相关概念 
8.1.4数据仓库与操作性数据库的区别 
8.2数据仓库的建模 
8.2.1数据仓库建模的相关概念 
8.2.2数据仓库建模的工具 
8.2.3电力企业数据仓库架构 
8.3数据仓库的设计与实施 
8.3.1建立数据仓库的步骤 
8.3.2建立数

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　　第1章绪论
　　电力信息化是指信息技术在电力企业中的应用，是电力企业在规划、建设、运行、检修、营销等各个环节中应用信息技术全过程的统称，是电力企业在信息技术驱动下由传统工业向高度集约化、高度知识化、高度技术化工业转变的过程，是电力企业规范管理、提高效率、赢得竞争优势、树立良好形象的有效手段。一般意义上的电力企业信息化工作，包括生产管理信息化、电力通信与调度自动化、电厂及变电站过程监控自动化、电力负荷控制与管理自动化、电力工程计算机辅助设计等方面，大致分为网络和应用两个层次。网络提供基础平台，是信息化建设的基础设施；应用对应服务对象，是信息化建设的个性领域。随着Internet/Intranet技术的出现，技术系统和管理系统逐渐融合(如营销自动化系统)，单项应用正在向综合应用过渡(如企业资源计划系统)，这极大地加快了电力信息化建设的步伐。
　　1.1国内外电力系统信息化历程
　　半个多世纪以来，信息科学得到了很大的发展，人们开始采用崭新的信息科学方法论来研究高级事物的复杂行为，以物质和能量为中心的传统科学逐渐让位于以物质、能量和信息三者融合为主要特征的现代科学。信息理论是信息科学的基础理论，它从概率论出发，通过科学的、定量的研究，阐明信息获取、传递、处理、再生、施效、优化和认知等各过程的机制和基本规律。目前，信息理论已经突破了最初的通信范畴而成为一门基础科学，为各学科领域的高级智能信息过程的研究提供普遍性的方法和理论指导，并已经在生命科学、分析化学、机械学、物理学、医学、经济学等学科中得到广泛应用，取得了丰硕的研究成果。
　　随着信息科学的崛起和信息技术的快速发展，电力系统也逐渐进行着信息化的过程。电力系统信息化沿着元件-局部-子系统(岛)-管理系统的道路发展。理论发展可以分为三个阶段：20世纪60年代以前处在经典理论阶段；70年代注入了控制论，形成了以计算机为基础的现代理论阶段；90年代以后注入经济理论，而到达电力市场理论阶段。
　　电力系统信息化包括了电力企业生产流程的自动化和管理流程的信息化。

第1章绪论 
　　电力信息化是指信息技术在电力企业中的应用，是电力企业在规划、建设、运行、检修、营销等各个环节中应用信息技术全过程的统称，是电力企业在信息技术驱动下由传统工业向高度集约化、高度知识化、高度技术化工业转变的过程，是电力企业规范管理、提高效率、赢得竞争优势、树立良好形象的有效手段。一般意义上的电力企业信息化工作，包括生产管理信息化、电力通信与调度自动化、电厂及变电站过程监控自动化、电力负荷控制与管理自动化、电力工程计算机辅助设计等方面，大致分为网络和应用两个层次。网络提供基础平台，是信息化建设的基础设施；应用对应服务对象，是信息化建设的个性领域。随着Internet/Intranet技术的出现，技术系统和管理系统逐渐融合(如营销自动化系统)，单项应用正在向综合应用过渡(如企业资源计划系统)，这极大地加快了电力信息化建设的步伐。 
　　1.1国内外电力系统信息化历程 
　　半个多世纪以来，信息科学得到了很大的发展，人们开始采用崭新的信息科学方法论来研究高级事物的复杂行为，以物质和能量为中心的传统科学逐渐让位于以物质、能量和信息三者融合为主要特征的现代科学。信息理论是信息科学的基础理论，它从概率论出发，通过科学的、定量的研究，阐明信息获取、传递、处理、再生、施效、优化和认知等各过程的机制和基本规律。目前，信息理论已经突破了最初的通信范畴而成为一门基础科学，为各学科领域的高级智能信息过程的研究提供普遍性的方法和理论指导，并已经在生命科学、分析化学、机械学、物理学、医学、经济学等学科中得到广泛应用，取得了丰硕的研究成果。 
　　随着信息科学的崛起和信息技术的快速发展，电力系统也逐渐进行着信息化的过程。电力系统信息化沿着元件-局部-子系统(岛)-管理系统的道路发展。理论发展可以分为三个阶段：20世纪60年代以前处在经典理论阶段；70年代注入了控制论，形成了以计算机为基础的现代理论阶段；90年代以后注入经济理论，而到达电力市场理论阶段。 
　　电力系统信息化包括了电力企业生产流程的自动化和管理流程的信息化。 
　　国外电力企业生产流程的自动化最早可以追溯到20世纪20年代，到了40年代，国外采用模拟技术将数据展现在模拟盘上；50年代，自动发电控制(auto-maticgenerationcontrol，AGC)将调度员从烦琐的操作中解脱出来，这一时期信息化发展的重要标志是提出了电网调度自动化系统的概念，这是现代电网自动化开始的标志，在此之前电网中只有远动装置及机电式的调频装置，尚不足以构成系统；60年代初，电力系统中开始使用计算机控制技术，这是电力系统控制手段现代化开始的标志；70年代，电网自动调频、有功功率经济分配和自动调节系统以AGC/EDC软件包的形式和监视控制与数据采集(supervisory control and dataac-quisition，SCADA)系统相结合，成为SCADA/AGC-EDC系统，同时调度员在线潮流、开断仿真和校正控制等电网高级应用软件(power application system，PAS)也被开发出来，从PAS综合到电网调度自动化系统，形成了SCADA/AGC-EDC/PAS系统，电网调度自动化系统从SCADA系统升级为能量管理系统(energy management system，EMS)。PAS工程化后，在线调度员培训仿真器(dispatcher traning simulator，DTS)得到了发展，也被综合到EMS中。 
　　电力企业管理流程的信息化可以分为管理信息系统(management information system，MIS)阶段、物料需求计划(material require planning，MRP)阶段、制造资源计划(manufacture resource planningⅡ，MRP-Ⅱ)阶段、企业资源计划(enterprise resource planning，ERP)阶段。1964年4月，IBM系统360和其他大型机的应用，使得开发成本低廉的管理信息系统变成可能，这些早期的管理信息系统侧重于为经理人提供结构化的定期报告和资料，并没有提供交互支持、管理决策等功能，20世纪70年代，国外电力公司开始使用管理信息系统，开始了管理流程的信息化；80年代末到90年代初，随着MRP-Ⅱ系统的普遍应用，市场竞争的日趋激烈，一些企业感觉到传统的MRP-Ⅱ软件所包含的功能已不能满足企业全范围管理信息的需要，ERP理论便应运而生，国外电力公司同期开始使用ERP系统。ERP扩展了管理信息集成的范围，除了财务、分销和生产管理，还集成了企业的其他管理功能，如人力资源、质量管理、决策支持等多种功能，并支持国际互联网(Internet)、企业内部网(Intranet)、外部网(Extranet)和电子商务(E-Business)等。ERP不仅着眼于供应链上各个环节的信息管理，还能满足具有多种生产类型企业的需要，扩大了软件的应用范围。 
　　国内电力信息化同样经历了上述几个发展阶段。20世纪70年代，我国就研发了基于国产计算机的电网调度自动化系统。但是，国内调度自动化系统的真正快速发展是在80年代的中后期，具有标志性的事件是当时国内东北、华北、华中、华东等4大电网从国外引进了SCADA系统。90年代初，在国外的SCADA系统上我国自主开发出电网能量管理系统的高级应用软件。90年代中期，我国开发出具有自主知识产权的SCADA系统。经过10多年的研发和工程应用实践，自主知识产权的SCADA/EMS已经逐渐成熟，目前国内绝大多数电网调度中心都采用了国内自主开发的调度自动化系统。自20世纪90年代开始，我国主要着手建设覆盖范围较大的管理信息系统、调度自动化实用化、电能计量计费系统、变电站综合自动化、用电营销管理自动化、客户服务中心和配电自动化等多种应用系统，出现了如故障信息采集、电力交易、负荷控制、运行方式管理等信息系统。这些信息系统都已经在为电网的安全、优质和经济运行服务。2005年，山东、上海、浙江等电力公司先后完成了ERP系统建设，在研制适合中国式电网企业ERP的道路上迈出了坚实的一步。 
　　1.2电力信息系统发展阶段 
　　电力信息系统的发展经历了从数据采集及监视控制系统到管理信息系统阶段的发展过程。 
　　1)第一阶段(20世纪60.90年代)：数据采集及监视控制系统阶段该阶段为电力企业信息系统起步阶段，这一时期电力信息系统以科技研究和科学实验以及科技工程计算为主要特征。前半段，信息技术开始被引进到电力系统；后半段，基于这些信息技术出现了单项的、初级的电力业务应用。20世纪60年代初，计算机开始向非数值的数据处理方向发展，此时，信息技术在电力应用领域还非常有限，主要集中在电力实验数字计算、工程设计科技计算、发电厂自动监测、变电站自动监测等方面，目标是提高电厂和变电站生产过程的自动化程度，改进电力生产和输变电监测水平，提高功能设计计算速度，缩短电力功能设计的周期。SCADA系统是这个时期电力信息系统的典型代表，它是电力自动化系统的基础和核心，负责采集和处理电力系统运行中的各种实时和非实时数据，是各种应用软件系统的数据来源。数据采集包括反映物理过程特征的数据的产生、数据发送、数据接收和数据处理；监视控制不仅包括对物理过程的直接控制，还包括管理性控制。通常数据采集装置、控制装置与监控系统并不在一起，通常可划分为厂站端和主站端两个部分，所以要实现数据采集和直接控制功能就需要双向数据通信，一般认为数据采集是信号上行的通信，而直接控制是信号下行的通信。20世纪80年代，电力企业管理信息处理技术开始起步，信息技术开始在单项电力业务系统中得到应用，并逐步扩散到电力生产管理相关的各个部门，但总体而言，应用都还较初级，并未得到全面发展，如SCADA系统在电网调度自动化系统、发电厂生产自动化控制系统、电力负荷控制系统、电力系统仿真培训系统等电力的业务系统领域得到应用。同时，信息处理技术也在发电厂、变电站的管理信息系统等单项上得到应用。 
　　2)第二阶段(20世纪90年代.21世纪初)：管理信息系统阶段该阶段是电力信息化发展阶段。随着信息技术和网络技术日新月异，网络技术的发展，特别是国际互联网的出现和发展，电力行业信息化实现了跨跃式发展。信息技术在电力企业生产管理中从前一阶段的单项的、初级的应用上升到大范围的高级应用。信息技术的应用在深度和广度上都达到前所未有的地步，开始了有计划地开发建设电力企业管理信息系统的过程，信息技术的应用由操作层向管理层延伸，从单机、单项目向网络化、整体性、综合性应用发展。 
　　20世纪70年代兴起的管理信息系统是管理科学和计算机科学结合的产物。它按照一定的计划和步骤，服从一定的指挥和原则，使个人和各方面的活动协调一致，以便用最小的代价实现既定的目标。管理科学应用统计学和运筹学的原理和方法，建立数学模型并进行计算仿真，给管理决策提供科学依据。 
　　管理信息系统是为了实现企业的整体管理目标，对企业管理信息进行系统综合处理，并辅助各级管理人员进行管理决策的信息处理系统。管理信息系统刚开始以数据文件为基础，后来发展到依托于数据库系统，以数据形式辅助于决策。因此，可以说管理信息系统是由大容量数据库支持以数据处理为基础的计算机应用系统。在20世纪90年代中期开始，管理信息系统在电力企业生产管理各个环节得到综合应用。 
　　目前广泛在电力企业使用的有输变电生产管理系统、电力市场运营管理系统、电力营销管理信息系统和企业资源规划管理系统等。 
　　3)第三阶段(21世纪初至今)：决策支持系统阶段决策支持系统(decisionsupportsystem，DSS)是20世纪80年代迅速发展起来的新型计算机学科。决策支持系统可以看成是管理信息系统和运筹学相结合而发展起来的。决策支持系统既要求有很强的数值计算能力，又要求有很强的数据处理能力，而目前的计算机语言的支持能力正是决策系统发展缓慢的原因。决策支持系统是在人和计算机交互的过程中帮助决策者探索可能的方案，生成为管理决策所需要的信息。决策支持系统的新特点就是增加了模型库和模型管理系统，把众多的模型有效地组织和存储起来，并且建立了模型库和数据库的有机结合。它不同于管理信息系统的数据处理，也不同于模型的数值计算，而是它们的有机集成。它既具有数据处理能力又具有数值计算能力。目前我国电力企业正尝试进行了基于各种决策支持系统的电力信息化系统建设。 
　　1.3电力系统信息化存在的问题 
　　由于各电力企业对信息化重视程度、专业管理人员业务素质以及开发厂商技术路线选择的区别，不同电力企业间信息技术应用的成效也有很大差异。总的来说，信息化的开发和应用在实现输配电网的实时监视、控制和调节、经济合理的潮流分布、负荷与电量的合理分配、线损的分压分片统计分析、远方抄表、反窃电和计量装置监视、供电质量和可靠性的提高、电费处理、账务处理和各种财务核算、降低电网建设和运营成本、网上办公等许多方面都发挥了重要的、不可替代的作用，为电力企业自身的经济利益和社会效益的提高做出了重要贡献。同时还使计算机及信息技术知识得到了普及，电力运行维护人员运用信息技术与企业生产管理的理念普遍得到了提高，培养锻炼了一批既懂电力专业管理又懂信息技术的专门人才。 
　　在电网用电需求快速增长和电网规模迅速扩张的背景下，现在的电力系统已经成为一个在结构上具有高复杂性、在模型上具有高阶非线性的广域复杂大系统。加上电力市场改革的步伐加快，电力管制逐渐解除，越来越多的用电设备和各类发电设备加入电网中，带来了电网运行潮流和运行方式的不确定性。如何在保持系统安全运行的情况下，通过怎样的控制和决策调度，使电力系统处于稳定、经济、高效的运行状态，是当前出现的新课题。但电力信息处理技术还是相对落后并存在一些问题。首先，信息存在采集重复，没有好的整体规划和优化，造成重复投资和数据多级冗余。其次，信息的利用过于简单，一般的控制系统和信息系统往往只利用一个或少数的几个量，或局限于某一区域的量，导致边缘问题出现和控制决策偏差。另外，越来越多的电力应用系统未在整体布局下发展，要么形成越来越多的信息孤岛，要么形成复杂

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