1 電力市場環境下電力系統的信息要求 電力工業改革的目標是引入競爭，實現市場化運行。因此，傳統的、垂直一體化的壟斷電力公司被拆分成多個實體，廠網分離，多個發電公司參與以競爭為基礎的調度運行；同時，競爭的電力市場引入了很多新的市場參與者，這些獨立的市場參與者在市場規則的約束下按照自己的目標運作。這樣，整個系統的運行呈現分布式的特征。為確保有許多追求不同目標的市場參與者的電力系統的安全、可靠與經濟運行，協調是必不可少的?？焖俚男畔⒔粨Q系統對實現電力系統的協調運行至關重要。及時、準確的信息是電力市場環境下電力系統安全運行的關鍵。從另一個角度看，競爭為電力市場的參與者改善運行效率與資產利用以獲取最大的利潤提供了動力，而要達到這一目的，信息同樣十分重要。 電力市場環境下的信息系統應該具有下述特征： a．分散的數據收集。終端設備，例如智能電子設備(IED——intelligent electronic devices)和變電站控制系統(SCS——substation control systems)的計算能力和智能性更強。在設備終端處，數據收集和處理的速度更快。 b．市場交易既要求管理數據，也要求工程數據。在電力市場中，電能交易的時間單位是以d和h為基礎的，商業和工程數據是決策的基礎。這樣，對信息的要求非常高。在傳統的電力系統監視、控制、決策支持和管理系統(例如MIS，SCADA，DMS等)之間存在的分離狀況將被打破[1～4] 。 c．需要靈活的通信系統。電力工業改革是一個進化過程；沒有固定不變的市場；市場規則、要求和功能以及市場參與者都在不斷變化；不同的功能要求不同的數據和信息交換。還有，市場的組成在連續不斷地變化：開始時，壟斷的電力公司被拆分成多個公司；之后，合并、收購以及進一步地拆分將不斷改變公司的組成與業務界限。不同公司的結構，包括其信息系統的結構，可能也不相同。這樣，在電力市場環境下，電力系統的通信系統需要非常靈活。 從上面的討論可以明顯看出，電力市場的信息系統必須是開放的、可重構的(reconfigurable)和隨時隨地可以登錄的。只有Internet可以滿足所有這些要求。 2 Internet相關的事務 幾乎每一個專業人士都有使用Internet的經驗。當提到Internet在管理和工程中的應用時，人們立即會想到兩個問題；①性能(速度)，Internet的速度是否足夠快以便支持實現十分重要的功能，并具有可接受的性能；②安全，Internet的開放式系統能否確保機密資料在信息交互的過程中不會泄露和具有可靠的身份認證，以及能否避免遭受網絡襲擊。下面將討論采用什么技術來解決上述問題。 2．1 Internet的性能 人們通常用著名的“云塊”圖案(見圖1)來表示Internet，用于掩蓋和簡化表示其中十分復雜的通信網絡。一方面，在物理上，數據是從一個點傳到另一個點；另一方面，數據通過網絡的中間點從發送者轉送和處理給接收者。這兩個方面決定了Internet中信息的交換速度。 在Internet中，同時采用了無線和有線方式來實現數據的物理傳輸。微波傳輸(無線方式)的速度現在達到Gbit／s量級；通信工業提供的DS—3服務可使傳統的銅線的數據傳輸速率高達45Mbit／s。光纖可以實現更驚人的傳輸速度；美國的同步光纖網絡(SONET——synchronous optical network)或其國際上同等的同步數字序列(SDH——synchronous digital hierarchy)的數據傳輸速率為52 Mbit／s～10Gbit／s；一種被稱為波分復用(WDM-——wavelength divisionmultiplexing)的技術可以使總的傳輸容量加大4倍、16倍甚至256倍。 在現代數字通信中，數據被分割成小的模塊，稱為“包”(packets)。之后，每個“包”被封裝到一個幀中，該幀包含原始信號中諸如目的地位置與地址等信息。在每一個開關節點，把這些“包”借助中間點的存儲與轉發(forward)機制送出。如何對“包”進行處理以確保正確(錯誤校正)、快速(確定路徑)和可靠的(服務質量)傳輸屬于協議給定(protocol specification)技術的范疇。已經開發了快速開關技術，如幀中繼(frame relay)和異步傳輸模式(ATM——asynchronoustransfermode)。ATM可以確保服務供應商能夠提供點與點之間廣泛的、且就速度和準確性而言的不同水平的服務質量。Internet協議(IP——Internet protoc01)是在ATM被提出之前發展的。IP很簡單，得到了廣泛應用，并在某些(如確定路徑)方面相當有效。在將來，如果IP中的新的服務質量協議能夠進一步完善，完全由IP組成的網絡也許是可行的。就目前來看，在ATM基礎上的IP運行似乎是過渡時期的解決方案[5] 。 隨著保證服務質量的能力的提高，老的專用線路計算機網絡和所謂的虛擬專用網(VPN——virtualprivatenetworks)之間的差別將縮小。在將來，服務供應商將會為用戶提供VPN，以滿足用戶的不同需要和商業要求[6，7] 。數據傳輸的性能或速度將由服務供應商保證。 2．2 Internet的安全性 加密是保證在開放環境下發送的信息能夠受到保護的最有效的方法。對于信息的發送者和接收者來講，傳統的方法是雙方商定采用同樣的“軟”鑰匙(算法)對信息進行加密和解密。所謂的“秘密鑰匙”密碼技術或對稱加密技術需要秘密傳送該“秘密鑰匙”的手段。美國麻省理工學院的3位研究人員Rivest，Shamir和Adleman于1977年發明了后來被稱為RSA的算法。該算法產生兩個“軟”鑰匙，一個用于對信息加密，被稱為“公共鑰匙”，其可以讓所有感興趣的公眾知道，以便他們與擁有兩個鑰匙的人安全地交流被加密的信息；另一個用于解密，被稱為“私人鑰匙”，用于對收到的信息進行解密。如果加密采用了很長的數據塊，例如128位，要破解它在計算上是不可行的。 為確保對信息的認證，可以采用混列(Hash)編碼。混列編碼算法用于從一個任意長度的信息中計算一個數字，且對于每一條信息而言該數字幾乎肯定是惟一的。如果文本在傳輸過程中被改變了，信息接收者計算出來的混列編碼相應的值將與原始值不匹配，這樣就可以得知信息是否已經被泄露和篡改。混列編碼技術也被用于數字簽名。 為了保護計算機中存儲的信息免受可能來自外部的襲擊，可以在網絡或計算機中安裝防火墻(firewall)。通常將在防火墻內部的計算機稱為可信賴的，而外部的計算機則為不可信賴的[8] 。 密碼學和防火墻技術的發展使Internet的安全性得到不斷加強。隨著計算機計算和處理信息的速度的不斷加快，密碼技術的應用會更為普遍。 3 電力市場中Internet的應用現狀 Internet已經被應用于電力市場，在這方面美國走在了前頭。自1994年美國開始電力工業改革以來，聯邦能量管制委員會(FERC——Federal EnergyRegulationCommittee)就要求建立“開放的同時信息系統”(OASIS——openaccess same—time information system)，以確保現有的電力公司不會比其他競爭對手擁有信息優勢。OASIS中發布交易、調度和價格信息，對所有市場參與者開放，而且輸電系統當前的使用情況也通過可用輸電容量(ATC--available transfer capability)的形式在OASIS中發布。OASIS就是基于Internet建造的。 在很多運行的電力市場中，發電公司通過Internet向市場運行機構，如電力聯營體(P001)或電力交換機構(Power Exchange)申報價格和可供容量的報價單；市場運行機構采用電力市場交易系統對所有發電公司的報價進行評估后，再通過Internet通知各發電公司最后的發電調度結果。 在更高級的電子標簽系統(ETC——electronic—taggingsystem(或E—tag))中可以插入發電環節的投標和自調度功能，以及輸電環節的阻塞管理(如ATC的監視與計算)和輸電通道預約(如金融性輸電權，縮寫為FTR)功能，可以為市場參與者和類似于北美電力可靠性委員會(NERC——North AmericanElectric Reliability Council)的運行管理機構提供區域間功率交換的交易信息，并實施相應的行動(如發出通知和為批準過程提供方便)。電力市場的運營和電力系統的可靠運行將越來越依賴于ETC及其準確性。 到目前為止，Internet在電力市場中的應用僅僅利用了Internet的一些初級功能，如直接數據收集和張貼。這只是Internet的大量的、潛在的應用領域與功能的冰山之一角。隨著電力市場的成熟和由于競爭所引發的創新的不斷滲透，必將會導致更成熟的、具有商業價值的Internet的應用。 4 Web服務 Web服務是Internet應用的一個新的、重要的分支[9] 。在這里，“服務”這個詞不僅僅指直接的服務(例如預定酒店的房間)，也指模塊性服務，而其他人可以基于這些模塊性服務提供更大的配套服務。Web服務可以完成從簡單的請求應答服務到復雜的商業和工程決策過程。Web服務是一種可以通過標準的Internet協議進入的可編程應用邏輯。與現有的組件技術(component technolqogy)不同，Web服務不是通過具體的面向對象的模型協議，如分布式組件對象模型(DCOM——distributed component Object model)訪問的，而是通過無所不在的Web協議和數據格式如超文本傳輸協議(HTTP——hypertexttransportprotoc01)和可擴展標 記語言 (XML——extensible markup language)[10，11]進入的。還有，Web服務的接口是按照Web服務接收和產生的信息而嚴格定義的。只要用戶可以產生和接收由Web服務接口所定義的信息，就可使用Web服務。 圖1展示了Web服務的一個具體操作過程。該服務的用戶，不管是通過計算機的瀏覽器或是需要這種服務的智能設備，都可以借助Internet提交使用Web服務的訪問申請。每一項具體的Web服務可以利用其他組塊式Web服務、甚至安裝在Internet的其他地方的軟件來完成所需的服務。 Web服務包括5個層次(參見圖2)，即Web服務界面層、商務外表層、商務邏輯層、數據訪問層和數據層。數據存儲于數據層，通過數據訪問層進入。數據訪問層把商業邏輯和存儲的數據的變化隔離起來，這有利于確保數據的完整性。商務外表層提供了簡單的接口，將服務要求