CN102483732A - 用于开发和管理应用的企业智能电网、需求管理平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计算机实现的平台服务器和方法，用于在智能电网环境中进行能源管理操作。所述平台服务器包括应用模块，配置用于操作多个智能电网应用的任何应用。用户端模块，配置用于与多个用户端智能化设备进行双向通信。操作技术（OT）模块，配置用于与一电网能源管理系统（EMS）通信。翻译模块，耦接到所述应用、用户端和OT模块，并配置用于接收来自所述应用、用户端和OT模块的翻译数据，以使所述平台配置用于选择性地从所述应用、用户端和OT模块的任意者中和所述应用、用户端和OT模块的任意者之间接收、翻译和传送数据，从而促进智能电网环境中的自动化能源管理操作。
Description
背景
相关申请
本申请要求美国申请号为61/223，544，名称为具有完备应用和开发软件包的企业智能电网和需求管理平台（Enterprise Smart Grid and Demand Management Platform with Ready Applications and Development Kit），申请日为2009年7月7日的临时申请的权益，对于所有目的其内容整体引入到本申请中作为参考。
技术领域
本发明涉及智能电网（Smart Grid），尤其涉及一种平台，配置用于管理和集成各种与在此之前的传统电力网操作毫不相干的不同操作，以提供智能化的多种新功能。
背景技术
目前，仍然缺乏能促进需求响应和智能电网程序及应用的系统化管理并将它们与它们组织的信息技术（IT）系统相集成的系统和方法。同时也缺乏能被能源客户作为参考架构以实现他们的智能电网目标的企业架构。更进一步的，缺乏一种用于智能电网应用的便于SOA（面向服务架构）类应用的发展和配置的平台。
迄今为止，在一能源公司中，能源网应用的集成基本上是事后的，并且主要由特定的应用程序供应商提供的任何技术驱动。能源公司趋向于用一次性方法实现它们的项目聚焦的综合目标，其中一个应用程序通过点对点并且常常是独占的方法与另一个应用程序集成。这种点对点的机制随着年份的自然增加大体上形成一种”随意架构”（Accidental Architecture），提供很少的协同性、很小的可量测性，并且常常具有互相依赖性，需要全部（all-）或全不（none-）的方法进行应用程序升级。此外，应用数据趋向于锁在舱内，不能被简单地共享或集成。进一步地，虽然能源交易市场存在，但是涉及不同能源工业参与者和风险承担者的所谓能源价值链不能通过任何统一的自动化技术相连，这使得能源价格的波动很难反映消费者的利益，也很难高效地传输能源给消费者。没有一个集成的市场，消费者通常是支付一预定利率（通常高于理想利率），因而克制了消费者在能源市场的绝对利益，该利益一般能够导致更低价格、多种价格、折扣和更多的等同于能源市场透明度的价值以及更大的网络可靠性。由于在能源市场上竞争少，电网的可靠性同样受到损害。另外，与电网从发生到消费者的高集成度不同，不同能源工业参与者的信息技术和系统基本上是非集成的，或者至少以一种能实现智能电网服务的方式通信，能源工业参与者负责能源的生产、传输、分配和市场操作，智能电网服务比如自动化自修复电网、价格杠杆和来自市场的市场信号、增加的电网可靠性、消费增长及其他。
因此，需要一种能够解决一个或多个上述缺陷的系统和方法。
发明内容
在本发明的一方面，提供了一种计算机实现的平台服务器，用于智能电网环境中的能源管理操作。所述平台服务器包括服务器，具有处理器、存储器和计算机可读介质。应用模块可通信地连接到所述服务器，配置用于操作多个智能电网应用的任何一个。用户端模块可通信地连接到所述服务器，并配置用于与多个用户端智能化设备进行双向通信。操作技术（OT）模块可通信地连接到所述服务器，并配置用于与电网能源管理系统（EMS）进行通信。翻译模块连接到所述应用、用户端和OT模块，并配置用于翻译接收自所述应用、用户端和OT模块的数据，这样所述平台配置用于选择性地接收、翻译和传输来自所述应用、用户端和OT模块，或在任意所述应用、用户端和OT模块之间的数据，以促进智能电网环境中的能源管理操作的自动化。
在本发明的另一方面，提供了一种用于智能电网环境中的能源管理操作的计算机实现方法，包括使用上述平台的所述OT和用户端模块，大致实时地从OT和用户端装置中接收和捕获能源数据。所述平台用于翻译所捕获的数据，并使所述应用模块处理所捕获的数据。所述应用模块产生基于所处理的数据的控制命令，所述控制命令被翻译成与所述用户端模块相关的协议，并被传送给所述用户端装置。在平台接收来自用户端装置的通信反馈，通信反馈被翻译，并被发给所述应用模块，用于大致实时的进一步处理。
在本发明的又一个方面，提供了一种用于智能电网环境中的能源管理操作的制造产品，包括计算机可用媒介，其中具有配置用于实现上述方法的计算机可读程序代码。
这里所描述的特征和优点并非涵盖全部，并且，特别地，参照附图、说明书和权利要求书，许多附加特征和优点对本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，需要注意的是，说明书使用语言的选择主要出于可读性和指导性的目的，并且不用来限制本发明主体内容的范围。
附图说明
本发明通过举例进行阐释，并不限于附图中的表征，图中的相似标记表示相似的元件，并且其中：
图1是包含一示范性智能电网平台的本发明一实施例的框图；
图2是包含另一智能电网平台的本发明另一实施例的框图；
图3是包含另一智能电网平台的本发明又一实施例的框图；
图4是代表性的部署图1-3的智能电网平台的框图；
图5是一使用图1-4的智能电网平台的方法实施例的流程图，可选方面以虚线表示；以及
图6是一可用在本发明任意不同实施例中的计算机系统的实施例框图。
具体实施方式
在以下的详细描述中，将参考作为说明的一部分的附图，并且通过图解的方式展示可以实施本发明的具体实施例。充分详细地描述这些实施例可以使本领域技术人员能够实践本发明，并且应当理解，也可采用其他实施例。同样应当理解，结构的、程序上的和系统的变化不偏离本发明的精神和范围。此外，为了不混淆对本说明书的理解，没有详细显示众所周知的结构、电路和技术。因此以下具体说明不用来作为限定，并且本发明的范围由附带的权利要求书及其等效内容来定义。
概述
描述了一种方法和装置，用于提供自动化智能电网服务的发展和操作管理。本发明实施例提供用于（a）能源的特定应用和能源组织内的其他系统的集成，能源组织比如生产能源的公司、传输能源的运输公司、分配能源的分配公司和其他类似组织，比如提供、传递和/或分配其他通用资源如水或煤气的商业组织；（b）这些跨越多个领域的通用组织之间的协作性，领域比如生产领域、传输领域、分配领域、市场领域、操作领域、服务提供者领域和消费者领域；以及（c）终端到终端集成和前述领域（例如，电力和公用事业行业（Power and Utility industry））的参与者之间的协作性，以提供实时交易环境用于集成整个能源价值链。这种集成性和参与者之间的协作性提供域间和企业级内部应用的集成和数据安全岛，以安全的方式改善贯穿企业和参与者之间的信息流。这些实施例提供用于有效利用来自众多分配、运输、资产管理和其他企业系统的存在功能，比如高级电表架构、电表数据管理系统、消费者信息系统、计费系统、停电管理系统、地理信息系统、工作管理系统、能源和分配自动化管理系统、SCADA、行动工作者管理系统、供给链管理系统和其他企业应用。
特殊实施例提供实时集成以提供（a）统一和一致的观测贯穿组织的信息和数据，以促进新工艺和能力的发展，比如负载缩减、自修复、故障定位的探测与修复、远程连接和断开、先进的计费、使用时间和可变利率帐务以及其它需求管理程序，（b）通过实时集成从生产到消费者的能源价值链所需能源，最优化管理所述供给用于例如更高的网可靠性的能力，以及（c）利用前述域、参与者及其应用、系统和数据的实时集成，产生市场和价格信号，并将它们与可用实时数据集成，用于传递更多价值给消费者，如就可变利率而言，更低的价格和更高的电力、水及煤气可靠性。在以下描述中，为了解释的目的，以透彻理解本发明，阐述了诸多细节。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以不带有这些具体细节实践本发明。
术语
本公开中使用的术语“计算机”和“终端用户装置”表示包含工作站、个人电脑、个人数字助理（PDA）、无线电话或任何其它合适的计算装置，该计算装置包括处理器、设有计算机可读程序代码（包括指令和/或数据）的计算机可读介质，以及用户界面。比如“服务器”、“应用”、“引擎”等等的术语旨在表示计算机相关的组件，包括硬件、软件，和/或在执行的软件。例如，引擎可以是，但不限于运行于处理器上的进程，处理器包括对象、可执行文件、执行的线程、程序和电脑。术语“实时”和“需求”（是指几乎同时地感应和响应外部事件（比如，在毫秒或微秒内）的出现，或不带有故意延时地，给出处理系统的局限性以及准确响应输入所需的时间。比如“部件”、“模块”等等的术语旨在表示计算机相关的实体，无论是硬件、硬件和软件的结合、软件或在执行的软件。例如，部件可以是，但不限于，运行于处理器上的进程、处理器、物体、可执行文件、执行的线程、程序和电脑。作为说明，服务器上运行的应用程序和服务器（或控制相关的装置）都可以是部件。一个或多个部件可位于进程和/或执行的线程内，并且部件可位于计算机上和/或分布在两个或多个计算机或控制装置之间。术语“事务”（ transaction）或“事务式的”用于包括任何在两个或更多实体之间的通信，并应解释为包括，但不限于，工业或商业的事务，包括用于综合信息的、闭环控制以及买卖交易目的等等的数据传输。
程序语言
体现本发明的系统和方法可以用任何合适的语言和技术进行编程，例如，但不限于：C++；Visual Basic；Java；VBScript；Jscript；BCMAscript；DHTM1；XML和CGI。替代版本可用其他编程语言开发，包括超文本标记语言(HTML)、动态服务器页面（ASP）和Javascript。可以使用任何合适的数据库技术，例如，但不限于，微软SQL服务器或IBM AS 400。
下面参考附图，更透彻地描述本发明实施例。本发明实施例包括企业智能电网平台（例如，平台集成服务器），其可充分地由能源链中各种参与者的任一个部署，包括类似政府的实体如ISOs（独立系统操作员）或RTOs（区域传输操作员），以及公用事业组织，包括能源生产和能源传输组织，（大体上包括前述生产、传输、分配、市场、操作、服务提供者、和/或消费者域在内的任一实体）来实现智能电网目标，比如负载缩减、有效的运营管理和实时的能源市场反应等。此平台是灵活、可扩展的，提供开展智能电网应用的基础，所述智能电网应用可以是目前可用的或者将来可发展的。接下来将更详细地描述本发明的智能电网平台的各种替换实施例，配置用于使公用事业客户（Utility client）集成AMI / AMR(高级电表架构/自动抄表)智能电表数据和其他企业应用，包括工业控制系统，如EMS(能源管理系统)、SCADA(监控和数据采集)、CIS(客户信息系统)、GIS(地理信息系统)及其它，同时选择性地遵守NERC CIP(North American Reliability Corp. Critical Infrastructure Protection（北美可靠性公司 关键基础设施保护）)的安全标准和要求。然后这种集成的数据可用于实时操作，如管理消费者需求以及提供下降到智能表水平的负载缩减功能。智能电表也因此可以用来基于实时负载和每个消费者实际的能源使用而减少负荷。这些实施例同样可用于远程连接/断开以实现按需负荷缩减等。
一旦部署完毕后，所述平台也可使应用程序和/或其他用户发起其他各种需求管理程序。其中的一些程序，如由NERC确定的，可以包括不可调度DR(需求响应)程序比如使用时间、临界峰定价、实时定价等，和可调度DR程序比如可控临界峰定价、能源价格、需求招标和回购。应用程序也可向客户提供电表板，例如，以网页等形式，用来监督目前的使用。可以向客户传达明显的价格信号，他们以此来决定他们是否想继续使用电力或在高峰时段削减他们的使用。一种市场驱动的方法可以促进能源的使用效率，改善需求管理，提高电网的可靠性。
下面具体参考图1，其展示了一框图，阐释了一示范性的基于网络的事务处理设备，其可以形成本发明的智能电网平台10的基础。该智能电网平台10包括多种前端服务器中的一个或多个，如传输页面(例如，标记语言报告)的页面服务器12，和图片服务器14，结合起来可以动态地传输文本和图形信息，以在图形用户接口(例如，网页等)中向客户机32上的用户显示，客户机32通过网络34可通信地连接到平台10。同时图中也示出，平台10也可以包括一个或多个CGI(公共网关接口)服务器，其提供设备10后端的智能接口，以及翻译服务器20，其可以维护和促进对翻译数据库24的访问，以处理多个协议之间的翻译，所述协议与来自平台10的不同用户（派别/模块）的设备10的通信相关，以下将进行更详细的讨论。通信服务器21，除了其他功能，提供自动化处理（例如，接收及产生）到设备10的用户的通信（例如，电子邮件和/或其它与特殊的应用程序/用户相关的协议）。后端服务器可包括应用程序引擎服务器22，例如，用于运行包含业务逻辑等的各种应用，以及验证服务器26，例如，用于执行对不同用户的许可，每个都可维持和促进对数据库或其他信息存储装置的访问，分别以23和27显示。设备10也包括管理应用服务器28，配置用于提供各类行政管理功能。
如上所述，基于网络的智能电网平台10可被客户端程序30访问，例如在客户机32上执行并通过网络34（例如因特网）访问设备10的浏览器(如微软配置的因特网浏览器)。其它的客户可用来访问智能电网平台10的因特网示例包括广域网(WAN)、局域网(LAN)、无线网络(比如，手机网)、或普通老式电话服务(POTS)网络。应当认识到，客户端程序/机器30/32，大体上可以是任何智能装置或系统，其范围，例如，从掌上电脑/PDAs到工业控制系统(例如，SCADA)和智能电力仪表等，具有或没有它们自己的用户界面，下面将更详细地讨论。
下面参考图2，10’显示了本发明智能电网平台的一个特定示例性实施例。该平台10’包括一服务器，其具有处理器40、记忆体42和电脑可读介质如数据库或其他存储器44，如图1展示和描述的。该（各）服务器支持应用程序模块22，其中包括至少一个应用编程接口(API)，配置用于使其与多个智能电网应用程序的任一个集成，下面将进行更详细地描述。如图所示，应用程序模块22可以（例如通过网络34）可通信地耦接到客户机32，用于上传和/或监控在平台10’上执行的各种应用的操作。平台10’还包括用户端模块48，配置为例如通过网络34与多个用户端智能装置（例如，设备）50进行双向通信。在特定的非限制性示例中，设备50包括智能电表和/或能够联网的家用电器等。更进一步的，平台10’包括操作技术(OT)模块52，配置用于（例如，通过网络34）与比如电网能源管理系统（EMS）的工业过程控制系统54通信。能通过OT模块52可通信地连接到平台10’的EMS的特定示例包括前述的SCADA系统。平台10’也包括翻译模块20，配置用于翻译在应用程序、用户端和OT模块之间传送的数据。因此平台10’配置用于有选择地从所述应用程序、用户端和OT模块22、48、52中，或者在所述应用程序、用户端和OT模块22、48、52之间接收、翻译和传送数据，从而便于自动化智能电网操作，例如可以受到各种通过应用模块22运行的应用程序支配。
在特定实施例中，翻译模块20配置为采用用常规的CIM(通用信息模型)标准操作。
可选地，平台10’也可以包括外部风险承担者模块56，其表示为虚线，通过翻译模块20可通信地耦接到其他模块22、48和52。风险承担者模块56配置用于在平台10’和一个或多个智能电网风险承担者58之间提供双向通信，所述智能电网风险承担者58可位于平台的远程端。这种外部风险承担者的示例可以包括内部能源供应链参与者比如ISOs、发电实体、电源传输实体及公共设施操作者等，以及外部能源供应参与者，例如能源市场的金融方面相关的参与者。应当认识到，这些外部风险承担者大体上可以是前述生产、传输、分配、市场、操作、服务提供者和/或消费者域中的任一实体。
平台10’，包括可选的外部风险承担者模块56，因而也可以提供终端到终端的大体上横跨从能源生产到传输（以及ISO）到消费者的整个能源价值链的自动化集成。在这方面，应该指出的是，个人平台10’，或部分平台，可以大体上部署在能源价值链的任意点上，以促进终端到终端的集成。这种部署将在下面参照附图3A进行更详细地讨论。
应该指出的是，在特定实施例中，应用模块22配置用于使用面向服务的架构(SOA)或其他的松散耦合的架构(LCA)，如那些平台架构领域的技术人员所知道的。通过使用这种架构，模块22使个人智能电网应用可以方便地进行集成，而需要彼此相互依赖。个人应用因而也可以方便地添加至平台10’或从平台10’移除，而不会影响其他应用。应当认识到，这方面往往提供了平台10 '的鲁棒性和灵活性，便于在应用到应用的基础上，从旧应用迁移到新应用，因为将来可以发展出各种新应用。目前或将来可与平台10’使用的智能电网应用的示例包括停电管理系统（OMS）、互动式语音应答(IVR)系统、客户信息系统(CIS)、人力资源管理系统(WMS)、电网自我修复系统、基于需求的连接/断开和负载缩减、AMI / AMR(高级电表架构/自动抄表)、GIS(地理信息系统)和其它需要的，同时要符合保密和安全标准，比如NERC CIP(北美可靠性公司关键基础设施保护)的安全性标准和要求，例如，实时地，基于网络的实时荷载和每个消费者的实际能源使用，如由消费者模块48提供。
在这方面，应用模块22可选择性地配置一系列子模块，从而最优化上述功能。例如，应用模块22可配备集成模块60，开发模块62，和应用/服务模块64，如虚线所示。集成模块60可配置用于与其他模块，包括消费者、OT和外部风险承担者模块48、52和56，进行通信。开发模块62基本上可按照套装或成套开发工具例如APIs的形式，从而使开发者方便地创建应用程序和/或运行于平台10’的服务。所述应用程序/服务模块64可配置用于管理和运行不同应用程序，无论那些应用程序是否是使用开发模块62开发的。
参照上述实时捕捉的客户能源使用，用户端模块48配置用于与智能设备如智能电表和/或能够联网设备通信。例如，模块48可配置用于促进计量自动化或电表数据管理系统(例如，运行在模块22上或远程服务器上的，图3)之间的通信，并且智能表/设备50位于上述各项消费者处。这样的通信因而可以用于促进自动抄表和/或电表控制，例如，作为此处公开的各实施例的自动化的一部分。
也应该认识到，由平台10’提供的连通性和集成性使一实体的EMS(例如，SCADA)系统可通信地与各IT系统（例如，通过应用模块22和/或用户端模块52）交互（通过OT模块52）。在这方面，应当认识到，此处描述的任何一个或多个应用程序通过应用模块22潜在地运行，可以选择性地或者附加地运行于独立IT系统上，IT系统通过示出的网络34可通信地连接到模块22。
同时也应该认识到，平台10’的实施例是独立平台，可在不同操作系统上操作，包括微软、苹果和Linux系统等。更进一步地，平台集成服务器10’可以部署在本地用户的基础设施上，和/或在远程云计算或SaaS(服务软件)环境中。
下面参考图3，替换实施例平台10’’大体上与平台10’类似，但具有以下区别。如图所示，OT模块52’是一SCADA集成模块，配置用于整合SCADA 54和运行于应用模块22’上的负载缩减应用。根据SCADA的类型，该模块能够接收SCADA消息，证实它(例如使用验证服务器和数据库26、27，图1)，基于“双边表”或其他预定义的协议(例如使用翻译服务器和数据库20、24，图1)来解读它，并确保适当的安全约束(服务器/数据库26、27)优先于响应所述消息而达成。负载缩减应用解释命令并申请合适的过滤器，这样只有那些有关负载缩减的命令得到执行。在特定实施例中，该平台可配置用于操作和/或翻译以下协议之间的任一个：
·IEC 61968/61970 & CIM：这一系的标准使用常规信息模块规定在控制中心系统之间交换的信息。他们定义应用级的能源管理系统的接口和在公共空间内传送配网管理信息。
· IEC 61850：本标准规定了传输和分配变电站内的通信，用于自动化和保护。其可以延伸到覆盖超出变电站的通信以整合分布式资源以及覆盖变电站之间的通信。
·IEEE C37.118：本标准定义了向量测量单元(PMU)性能规格和通讯。
·MultiSpeak：公共操作域内的应用软件集成；在企业服务总线中备用。
·openADR：该标准定义了公共和商业/工业消费者之间的消息交换，用于价格响应和直接负载控制。
·eMIX：价格、特征、时间和相关市场信息的交换，包括市场制造者，市场参与者、引用流、上述各项的自动化，以及装置。
· 网络安全：
·用于高级电表架构（Advanced Metering lnfrastructure ） 的安全配置文件，v 1.0，高级安全加速项目（Advanced Security Acceleration Project ） -智能电网，2009年12月10日：本文件提供对组织开发或实施AMI方案的指导和安全控制。其包括电表数据管理系统（MDMS），取决于并包括智能电表的HAN接口。
·NERC CIP 002-009：物理和网络的安全标准，用于大多数能源系统。
·电表升级能力-PAP 00
·另外，该平台在每个模块中具有适应性，可以配置用于支持和集成大体上任何其他的新兴或进一步开发的标准。
同时如图所示，用户端模块48’配置为MAS和MDMS集成模块，与一MAS/MDMS组合运行，所述MAS/MDMS可位于如图所示的平台10’’的远程端。所述MDMS(电表数据管理系统)集成模块集成负载缩减应用和MDMS。所述负载缩减应用可从MDMS（例如，使用翻译服务器/数据库20、24，图1）接收数据，并且能够基于负载缩减应用及其相关业务逻辑的指令，发送指令到MDMS。
所述MAS(计量自动化服务器(Metering Automation Server))从各种各样的智能电表50收集数据。根据MDMS和MAS的类型，任何一个都可以只需与负荷缩减应用进行集成。因此该水平的集成可以由MAS和MDMS的具体类型决定。
如图所示，应用模块22’配置了其它应用，比如CIS和GIS集成模块。CIS模块配置用于集成负载缩减应用与用户的客户信息系统(CIS)（例如，通过网络34）。这种集成，例如，可允许设施连接到它们的CIS系统，以有助于自动化消费者计费。该种与CIS的集成也可使负载缩减应用能对消费者数据和来自模块48’的MDMS/MAS的实时负荷使用&消费AMI / AMR数据进行集成，用于实时需求管理程序。
GIS集成模块集成用户的GIS系统和负载缩减应用。该集成可整合遥测数据和提供简单的可视化的缩减程序，如通过客户机32的图形用户界面，用于需求管理。
负载缩减应用还可包括其他预先建立的模块，用于记录、跟踪、安全、事务保存（transactional integrity）、一致性和其他预先定义的组件，所述组件可在平台10’’的操作过程中进行实时地调节。
同时如图所示，应用模块22’可配置用于向用户提供运行于用户客户机32上的LCA控制管理器。CM允许LCA应用的管理。一可选的客户服务应用也可部署在模块22’上，以通过客户机32为用户提供对它们的能源使用的实时访问。这可以通过网络34提供，如通过密码保护的来自瘦客户网页浏览器或其他客户端程序30(图1)的访问，客户端程序30运行在客户机32上。其它应用可包括上述讨论过的高级计费和连接/断开应用。
应当认识到，平台10、10’、10”可通过依照本文所公开的教导而配置的传统工具实现。例如，由Oracle和SQL服务器提供的ODBC数据库、如Java和C++的开发工具、如IBM WebSphere的面向服务的架构工具、Oracle Fusion、TIBCO活跃矩阵和其它来自主要运营商和工具提供者的工具，可用于创建应用，提供这里描述的各种功能。这里公开的最终的实施例提供对应于具体能源产业的独特结构。这些实施例可由绝大多数能源客户使用，从而为他们节约设计和开发成本，如一组成套模块可依据构造和最低限度的开发而配置。此外，特定实施例可包括基于开放标准（比如IEC 61968、IEC 61970、公共信息模型(CIM)、XML、面向服务架构(SOA)和网页服务）的平台。特定实施例还可遵从NERC CIP 002-2到009-2安全标准和监管要求。更进一步的，该平台的实施例是工具不可知的（tool agnostic），并且将在SOA技术、数据库和基础设施中对用户的当前投资起到作用，同时提供“智能化转变”适应性，用于如上所述的未来增长和改变。
同样，这里所说的关于应用模块22、22’（结合了各个与其相关的API）的SOA的使用使得使用广泛的与平台10、10’结合的第三方应用成为可能。事实上，这些实施例的配置往往使非SOA开发者方便开发平台可用的服务和功能，其需要最少的SOA技术基础知识。这使得用户可利用他们组织内的现有资源，并将它们运用到新的智能电网开发行为中去。
本发明实施例还可使用广泛的潜在智能电网应用程序，该种程序可以用于结合比如智能变压器和电表的智能设备，以达到特定功能目标。特别地，一个这样的应用可以是这里所描述的负载缩减应用。然而，本领域技术人员会认识到，这一描述仅仅是作为非限制性的例子包括在内，应理解可能的应用程序的宽度和深度实质上是不受限制的。
下面参考图4，其显示和描述了一示例，说明所述智能电网平台如何部署在智能电网网络技术中。为了解释的目的，图4将针对部署用于实现负载缩减应用的平台10’’进行展示和描述。然而，应当理解的是，本说明可通过其应用模块22、22’类似地用于这里展示和描述的几乎任何智能电网平台实施例，运行几乎任何应用。图4的示例阐述了来自ISO的负载缩减消息如何被应用程序所应用以触发零售商/消费者驻地级（retail / customer premises level）的负载缩减。如图所示，一相当大的应用程序（utility）100，例如一个大到足以合理拥有其自己的SCADA系统54的应用程序，可以部署其自己的运行负载缩减应用程序的智能电网平台10’’。该平台10’’可以实质地耦合，并参考上述图3显示和描述出来。特别地，平台10’’可连接到一本地MDMS/MAS 48’，依次可通信地耦接到零散的智能电表50。需要注意的是，集成水平取决于应用程序100所使用的MDMS类型和MAS类型。依据MDMS、MAS和每个应用程序的架构，所述MDMS或MAS可合并到（直接连接或间接连接）所述平台10’’中。
在操作中，ISO 102可以从它的SCADA 54发送一条消息(例如，ICCP协议中的负载缩减消息)至应用程序100的SCADA 54。在应用程序100这边，该消息被传送至平台10’’，在此被翻译并传送至MDMM/MAS 48’和智能电表50，以实现所期望的操作（例如，负载缩减）。
同时还显示了一相对小的应用程序104，例如，一个自身不具有完全SCADA能力的应用程序，其可以采用一中介106以托管各种功能，比如代表应用程序104的SCADA系统54和/或平台10’’。所述托管方法(也可作为云计算方法的参考，例如在一事件中，通信是基于因特网的)使得应用程序104不需要安装和承担维护责任即可实现平台10’’的优点。在该托管模型中，如图所示，中介106还可提供托管的MDMS/MAS 48’，例如，用于在应用程序104的用户端读取和操作智能电表50。选择性的托管方法还可用于事件中，例如一个或多个前述部件被应用程序104自己调用。例如，远程托管平台10’’可配置用于远程控制由应用程序104调用的MDMS/MAS 48’。
在该主管模型中，ISO 104的SCADA可传送一SCADA ICCP消息至由中介106主管的SCADA 54。然后该消息被传至主管平台10’’，用于通过（例如，主管）MDMS/MAS 48’进行处理和控制，所述MDMS/MAS 48’用于控制消费者智能电表50。
在这两种较大或较小的应用程序方法中，SCADA信息(例如，负载缩减的)可由ISO 102发送至平台10’’。凭借与MDMS/MAS集成的优点，平台10’’几乎实时地知晓当前能源需求和使用情况。基于它分别与CIS和GIS系统的集成度，平台10’’也会知道消费者信息，并选择性地知道GIS数据。在任意给定时间，基于所需缩减的能源负载的量，可实施一套预定义的业务规则（逻辑），例如通过应用模块22’（图3）来缩减客户端的智能电表50的负载，从而获得所期望的缩减量。可实施不同水平的缩减，例如，基于先前的消费者协议和/或动机。
此外，应当认识到，实质上能源链里的任何参与者和/或第三方都可以配备对平台的安全访问，例如，通过图1的客户机32，从而查看电表板，所述电表板具有关于当前能源使用情况和消耗等的实时信息。因此，该访问和此处描述的配置用于提供该访问的各种平台，可提供统一的且一致的、遍及整个组织的信息和数据的观测，从而促进新进程和能力的开发，比如负载缩减、自我修复、故障定位的探测与修复、远程连接和断开、高级计费、使用时间和可变利率计费以及其它需求管理程序。因此这些实施例还可具有通过实时整合从生产到消费者的能源价值链，优化管理所述供给和能源需求的能力，如上所述的，以达到例如更高的网络可靠性。这些实施例可进一步提供来调节前面提到的域、参与者及其应用、系统和数据的实时集成度，从而控制市场和价格信号，并将它们和可用的实时数据整合，以传递更多价值给消费者，例如，按照不同利率、更低的价格和更高的电力、水和煤气的可靠性等等。
除上述以外，这里描述的任意实施例均可配备任一种类的附加、可选特征。例如，任一智能电网平台可遵守NERC CIP-002-2到NERC CIP-009-2。每个接收到的SCADA消息可以被验证。双边表等等可用于控制访问。在各种实施例中，可在区域中使用多平台，例如，每一个都具有最大的预定能力和缩减。多平台还可用来提供地理冗余，以确保高可用性等。
描述了本发明所述平台的多种实施例之后，现在将结合图5描述其操作200的一示范性方法。如201所示，平台10、10’、10’’使用OT和用户端模块52、48，大致实时地接收和捕获来自OT和用户端智能电网装置的能源数据。可选地，在202处，平台还使用一外部风险承担者模块56，接收和捕获来自外部风险承担者的能源数据。在203处，所述平台翻译所捕获的数据，以及在204处，促使应用模块22结合处理器40处理所捕获的数据。在206处，应用模块22和处理器40基于处理过的数据产生控制命令，并且在206处，促使翻译模块20将所述控制命令翻译成与用户端模块48相关的协议。可选地，在207处，所述控制命令配置为负载缩减命令。所述用户端模块48接着在208处传输翻译过的控制命令。在210处，用户端模块48接收来自用户端装置的通信反馈。所述通信反馈是翻译过的212，并且被提交给应用模块22，用于大致实时的进一步处理。
应当认识到，前述方法仅仅是阐述性的，并且实质上可以对数据捕捉和命令产生进行任意组合，例如由任意数量的应用确定，所述应用由应用模块22执行，并且不偏离本发明的范围。
图6示出一呈现计算机系统300的示范性形式的机器的图表表示，该系统300用于大致连接这里所描述的任意智能装置，包括客户机、EMS系统、智能电表、平台等，其中可执行一套指令，所述指令用于使所述机器实现上述任一一套方法。在各种实施例中，所述机器可包括网络路由器、网络开关、网络桥接器、个人数字助理（PDA）、移动电话、网络设备或任何能够执行一指令序列的机器，所述指令指定机器将要采用的操作。
计算机系统300包括处理器302、主存储器304和静态存储器306，它们通过总线308互相通信。计算机系统300可进一步包括视频显示单元310(例如，液晶显示器(LCD)、等离子体、阴极射线管(CRT)等)。计算机系统300还可以包括字母-数值输入装置312(例如键盘或触摸屏)、光标控制装置314(例如鼠标)、驱动器(例如磁盘，快闪记忆体等)单元316、信号产生装置320(例如扬声器)和网络接口装置322。
驱动器单元316包括计算机可读介质324，其上存储有一套指令（例如软件）326，实施上述方法中的任一个或全部。所示的软件326也完全或至少部分地位于主存储器304和/或处理器302中。软件326可进一步通过网络接口装置322传送或接收。为了本说明的目的，术语“计算机可读介质”应考虑包括任何可以存储或编码一指令序列的介质，所述指令序列用于计算机的执行，所述介质使计算机实现本发明的方法的任一个。术语“计算机可读介质”应相应地包含，但不限于，固态存储器、光盘和磁盘以及载波信号。
因此，这里描述了一种智能电网平台的设备和方法。虽然本发明参考了具体的示例性实施例进行描述，但是很显然，可对这些实施例做各种修改和变化，而不偏离本发明的概括的精神和范围。因此，说明书和附图应理解为阐释性的，而非限定性的。
此外，本发明的实施例包括一种基于代码的计算机程序产品，包括计算机可读存储介质，其中储存有程序代码，可用于指示计算机实施任何与本发明相关的功能、方法和/或模块。所述计算机存储介质包括但不限于以下任何种类：CD-ROM、DVD、磁带、光盘、硬盘、软盘、铁电存储器、快闪记忆体、磁性存储器、光学存储器、电荷藕合器件、磁卡或光卡、智能卡、EEPROM、EPROM、RAM、ROM、DRAM、SRAM、SDRAM，和/或任何其它适当的静态或动态存储器或数据存储装置。
需要注意的是，此处讨论的实施例中的各种模块和其他组件的可配置为硬件、存储在任意合适的计算机可用介质中的计算机可读代码，如ROM、RAM、快闪记忆体、相变存储器、磁盘等，和/或它们的组合，并且不偏离本发明的范围。
还应该进一步理解的是，依据这里所描述的一个实施例的任意特征都可以类似地应用于此处描述的任何其他实施例中，而不偏离本发明的范围。
在前述说明书中，为了解释和说明的目的，参考具体的示例性实施例对本发明进行了描述。这并不意味着是详尽的或限制本发明披露的确切内容。按照所公开的，许多修改和变更都是有可能的。其旨在表示本发明的范围并非由说明书的细节来限定，而是由附带的权利要求书来限定。
上述系统在多种计算环境中实现。例如，可以在传统IBM PC或相同的、多节点系统（例如LAN）或网络系统（例如，因特网、万维网、无线网）上实现。所有与之相关的程序和数据都存储在计算机的静态或动态或非挥发性的存储器中，并且可以被用户通过任何格式去检索：传统计算机存储器、显示器(例如，CRT、平板液晶、等离子等等)和/或硬拷贝(例如，印刷)。本发明的程序可以由计算机系统和/或软件设计领域的技术人员执行。
Claims (33)
1.一种计算机实现的平台服务器，用于智能电网环境中的能源管理操作，所述平台服务器包括：
服务器，包括处理器、存储器和计算机可读介质；
应用模块，可通信地连接到所述服务器，配置用于实现多个智能电网应用的任何操作；
用户端模块，可通信地连接到所述服务器，并配置用于与多个用户端智能化设备进行双向通信；
操作技术（OT）模块，可通信地连接到所述服务器，并配置用于与电网能源管理系统（EMS）进行通信；以及
翻译模块，连接到所述应用、用户端和OT模块，并配置用于翻译接收自所述应用、用户端和OT模块的数据；
其中所述平台配置用于选择性地从所述应用、用户端和OT模块中或在所述应用、用户端和OT模块之间接收、翻译和传输数据，从而促进智能电网环境中的能源管理操作的自动化。
2.根据权利要求1所述的平台服务器，其中所述应用模块包含至少一个应用程序接口（API），配置用于实现与多个智能电网应用的任何一个的集成。
3.根据权利要求1所述的平台服务器，其中所述翻译模块配置用于翻译一选自下述组的协议，所述组包含：IEC 61968；IEC 61970；CIM；IEC 61850；IEEE C37.118；MultiSpeak；openADR；eMIX；高级电表架构的安全配置文件，v 1.0，高级安全加速项目-智能电网，2009年12月10日；NERC CIP 002-009；PAP 00；ICCP；以及它们的组合。
4.根据权利要求1所述的平台服务器，进一步包括至少一个智能电网应用，所述至少一个智能电网应用配置用于翻译并处理所述数据。
5.根据权利要求4所述的平台服务器，其中所述翻译模块配置用于采用CIM（通用信息模型）标准进行操作。
6.根据权利要求1所述的平台服务器，进一步包括外部风险承担者模块，可通信地连接到所述服务器，并配置用于与一个或多个远程智能电网风险承担者进行双向通信。
7.根据权利要求6所述的平台服务器，配置用于提供应用程序（通过OT模块）和智能电网风险承担者（通过外部风险承担者模块）之间的自动化通信。
8.根据权利要求6所述的平台服务器，其中所述外部智能电网风险承担者包括内部能源供给链参与者和外部能源供给链参与者。
9.根据权利要求8所述的平台服务器，其中所述内部能源供给链参与者选自由ISOs、能源生产实体、能源传输实体、公共运营商及它们的组合的组成的组。
10.根据权利要求9所述的平台服务器，其中所述外部能源供给链参与者包括金融能源市场参与者。
11.根据权利要求10所述的平台服务器，其中所述内部和外部能源供给链参与者选自由发生域、传输域、分配域、市场域、操作域、服务提供者域、消费者域及它们的组合的组成的域。
12.根据权利要求10所述的平台服务器，配置用于提供终端对终端的自动化集成，该自动化集成横跨从能源生产到能源传输到能源消费者的能源价值链。
13.根据权利要求12所述的平台服务器，配置为部署在所述能源价值链的任意点上。
14.根据权利要求1所述的平台服务器，其中所述应用模块配置为面向服务架构（SOA）模块。
15.根据权利要求14所述的平台服务器，其中所述SOA模块配置用于实现个体智能电网和独立于其他智能电网应用的服务器选择性地集成以及解除集成。
16.根据权利要求15所述的平台服务器，其中所述SOA模块配置用于实现多个智能电网应用的互操作性，每个智能电网应用具有与智能电网操作相关联的商业逻辑（business logic）。
17.根据权利要求14所述的平台服务器，其中所述SOA模块配置用于实现智能电网应用的集成，所述智能电网应用选自由停电管理系统（OMS）、交互式语音应答（IVR）系统、用户信息系统（CIS）；员工管理系统（WMS）、自我修复系统、基于需求的连接/断开和负载缩减、AMI/AMR（高级电表架构/自动抄表）、GIS（地理信息系统）及它们的组合组成的组。
18.根据权利要求17所述的平台服务器，其中所述SOA模块配置用于实现智能电网应用的集成，同时在大致实时地遵守保密和安全标准，使用接收自用户端模块的实时负载信息。
19.根据权利要求17所述的平台服务器，其中所述SOA模块配置有松散耦合的设备（LCA）。
20.根据权利要求1所述的平台服务器，其中所述用户端智能化设备包括智能电表。
21.根据权利要求20所述的平台服务器，其中所述用户端模块配置用于交流抄表数据和电表控制命令。
22.根据权利要求1所述的平台服务器，其中所述EMS（能源管理系统）包括SCADA系统。
23.根据权利要求22所述的平台服务器，配置用于集成通过OT模块的EMS系统和通过至少一个应用和用户端模块的IT系统。
24.根据权利要求1所述的平台服务器，其为独立平台。
25.根据权利要求24所述的平台服务器，其可以部署在本地用户的设备上。
26.根据权利要求25所述的平台服务器，其可以远程部署在作为服务（SaaS）环境的云计算软件上。
27.根据权利要求1所述的平台服务器，配置用于产生网络客户机可以访问的图形用户界面，以促进用户与平台的交互。
28.一种计算机实现的方法，用于在智能电网环境中的能源管理操作，所述方法包括：
（a）使用权利要求1所述的平台服务器，用所述OT和用户端模块大致实时地从OT和用户端装置中接收和捕获能源数据；
（b）使用所述平台翻译所捕获的数据；
（c）使用所述平台促使所述应用模块处理所捕获的数据；
（d）使用所述应用模块产生基于所处理数据的控制命令；
（e）将所述控制命令翻译成与所述用户端模块相关的协议；
（f）将翻译的控制命令传送给用户端装置；
（g）在平台处接收来自用户端装置的通信反馈；
（h）翻译所述通信反馈；以及
（i）将翻译的通信反馈发给所述应用模块，用于大致实时的进一步处理。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述翻译步骤（b）、（e）和（h）的至少一个通过选自下述组的协议实现，所述组包含：IEC 61968；IEC 61970；CIM；IEC 61850；IEEE C37.118；MultiSpeak；openADR；eMIX；高级电表架构的安全配置文件，v 1.0，高级安全加速项目-智能电网，2009年12月10日；NERC CIP 002-009；PAP 00；ICCP；以及它们的组合。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述使用步骤（a）进一步包括使用外部风险承担者模块接收和捕获来自外部风险承担者的能源数据。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述产生步骤（d）包括基于所处理的数据产生负载缩减控制命令。
32.一种制造产品，用于智能电网环境中的能源管理操作，所述制造产品包括：
计算机可用介质，其中具有计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码配置用于实现权利要求28所述的方法。
33.一种计算机实现的平台服务器，用于智能电网环境中的公共管理操作，所述平台服务器包括：
服务器，包括处理器、存储器和计算机可读介质；
应用模块，可通信地连接到所述服务器，配置用于实现多个智能电网应用的任何操作；
用户端模块，可通信地连接到所述服务器，并配置用于与多个用户端智能化设备进行双向通信；
操作技术（OT）模块，可通信地连接到所述服务器，并配置用于与公共管理系统进行通信；以及
翻译模块，连接到所述应用、用户端和OT模块，并配置用于翻译接收自所述应用、用户端和OT模块的数据；
其中所述平台配置用于选择性地从所述应用、用户端和OT模块或在所述应用、用户端和OT模块之间接收、翻译和传输数据，从而促进智能电网环境中的公共管理操作的自动化。
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