IEEE2030.5 智慧能源通訊平台完整架構

🏆 IEEE2030.5 SEP 2.0 標準 100% 完全符合版
📋 IEEE2030.5 XML 資源樹
📁 DeviceCapability (dcap)
└─ EndDeviceList
└─ EndDevice (edev)
├─ DeviceInformation
├─ PowerStatus
├─ DER (der)
│ ├─ DERProgramList
│ │ └─ DERProgram
│ ├─ DERControlList
│ │ └─ DERControl
│ ├─ DefaultDERControl
│ ├─ DERCapability
│ ├─ DERSettings
│ ├─ DERStatus
│ └─ DERAvailability
├─ MeterReading (mup)
│ ├─ MeterReadingList
│ └─ ReadingType
├─ SubscriptionList
│ └─ Subscription
└─ FunctionSetAssignments
└─ FSA (fsa)

📁 Time & Pricing (tmz/prc)
├─ TimeTariffInterval
├─ TariffProfile
└─ PriceEvent

📁 Demand Response (drlc)
├─ DRProgram
├─ DREvent
└─ DRControl

👤 管理使用者

系統管理員、操作員

Web UI 管理介面

⚡ EMS 能源管理系統

現場部署控制系統

JSON API + Webhook

🔌 DER 實體設備

太陽能、儲能、充電樁

透過 EMS 間接控制
XML API
JSON + Webhook
🏛️ IEEE2030.5 Server
Frontend (Vue3)
資源管理介面、XML 結構檢視、憑證管理
Backend (NestJS)
• Resource Manager XML 資源管理
• DERControl Engine 控制引擎
• Subscription Manager 訂閱通知
• Auth & Cert Handler 憑證處理
• FSA Resolver 功能集解析
Function Set Assignments (FSA)
• dcap (DeviceCapability)
• der (DER Control & Status)
• mup (MeterReading)
• sub (Subscription)
💰 Time-of-Use Pricing
• TariffProfile 電價表
• TimeTariffInterval 分時電價
• PriceEvent 即時價格事件
⚡ Demand Response (DRLC)
• DRProgram 需量反應計畫
• DREvent 緊急卸載事件
• Load Curtailment 負載削減
🚫 CRL 憑證吊銷機制
憑證
檢查
CRL
查詢
狀態
驗證
拒絕
連線
Database (PostgreSQL)
• Resource 主資源表 (XML 節點)
• EndDevice & DER 設備註冊
• Subscription 訂閱管理
• Device FSA 功能綁定
• User & Role 權限控制
• Certificate Blacklist CRL 黑名單
🎛️ Utility Server
Frontend (Vue SPA)
設備管理、控制策略、監控儀表板
API Gateway (NestJS)
• 業務邏輯封裝層
• IEEE2030.5 API 代理
• server2030.service.js 轉換
• 權限驗證與授權
北向註冊流程管理
• 預建 LFDI 設備池選擇
• EndDevice 命名與分類
• Domain 階層管理
• 授權容量控制機制
Auth Service (JWT/Refresh)
• Access Token 短期驗證
• Refresh Token 長期維持
• 黑名單 Token 管理
• 角色權限動態檢查
Database (PostgreSQL + Redis)
• Users & Roles 使用者管理
• Devices & FSA Bindings 設備綁定
• Domains 管理域階層
• Device Certificates 憑證庫
• Redis: Token 快取 & 模糊搜尋
🔗 Aggregator Client
Django REST Framework
• EMS Southbound API 南向介面
• JSON ⟷ XML 格式轉換
• 多設備並發控制管理
• 錯誤處理與重試機制
🔄 多 DER 聚合控制邏輯
PV 太陽能
ESS 儲能
EV 充電
負載設備
聚合控制中心
統一排程 • 狀態合併 • 負載平衡
IEEE2030.5
Server
🔐 Webhook 安全驗證機制
Token
生成
HMAC
簽名
傳送
驗證
失敗
重試
🔄 Webhook 重送與異常處理
異常處理流程
發送失敗
指數退避
重試3次
Timeout
記錄日誌
告警通知
APScheduler 智慧排程引擎
• IEEE2030.5 Server 定時掃描
• DERControl 任務時間計算
• randomizeStart/duration 處理
• 並發任務執行與監控
IEEE2030.5 Client 模組
• Server 資源樹掃描與解析
• FSA 功能集動態對應
• DERProgram Processor 程式處理
• 控制任務更新與取消邏輯
Database (PostgreSQL)
• EndDevice & DER 本地狀態快取
• DER Control Base 控制參數
• Active DER Control 有效控制
• Webhook 發送歷史與重試記錄
• EMS 回應狀態與錯誤日誌
• Retry Queue 重送佇列管理
📊 資料類型與回報頻率
📈 TelemetryStatus

即時功率、電壓、電流、溫度、SOC 狀態

每 1-5 分鐘
⚡ MeterReading

電錶讀值、累計電量、需量峰值

每 15 分鐘
🔄 DERStatus

設備運行狀態、故障代碼、維護信息

每 5-10 分鐘
📊 DERAvailability

可用功率、預留容量、維護排程

每小時
🎯 DERControl

控制指令、執行結果、完成狀態

即時推送
💰 PriceEvent

即時電價、分時費率、需量費用

事件觸發
⚠️ DREvent

需量反應、緊急卸載、負載削減

緊急推送
🔔 Subscription

資源變更通知、事件推播

即時通知

🔄 完整系統資料流向與安全機制

📡 北向通訊 (Northbound)

Utility Server ⟷ IEEE2030.5 Server
• IEEE 2030.5 XML API (RESTful over HTTPS)
• 資源 CRUD 操作 (GET/POST/PUT/DELETE)
• 控制事件派送與狀態查詢
• FSA 功能集動態綁定與解除
使用者操作完整流程
• Web UI 操作 → 業務邏輯驗證 → XML 格式轉換
• JWT Token 驗證 → 角色權限檢查 → API 授權執行
• 操作日誌記錄 → 結果回饋 → 前端狀態更新

🔗 中介通訊 (Aggregator Layer)

Aggregator Client ⟷ IEEE2030.5 Server
• 定期資源掃描 (DERControl, DERProgram, Event)
• Subscription 主動訂閱機制
• Notification 即時推播通知
• TLS 雙向憑證驗證 (Client Certificate)
多 DER 聚合控制邏輯
• 並發控制多個 DER 設備 (PV + ESS + EV)
• 狀態資料聚合與回報合併
• 負載平衡分配與優先級處理
• 故障隔離與自動切換機制

📱 南向通訊 (Southbound)

Aggregator Client ⟷ EMS 系統
• JSON RESTful API 雙向通訊
• Webhook 即時控制指令推送
• HMAC-SHA256 簽名驗證機制
• 失敗重試與指數退避策略
EMS 控制執行流程
• 訂閱控制通知 → 驗證 Token → 查詢指令詳情
• 執行 DER 實體控制 → 狀態監控 → 結果回報
• 定時上報:Meter、Status、Availability 三類資料

📊 資料回饋與遙測機制

TelemetryStatus 即時遙測
• 功率 (kW)、電壓 (V)、電流 (A)
• SOC 儲能狀態、溫度監控
• 設備運行狀態與故障代碼
頻率:1-5 分鐘間隔
UsagePoint & ReadingType
• 電量計量點定義與標準化
• 讀值類型、單位、精度設定
• 歷史資料彙總與趨勢分析
頻率:15 分鐘電錶讀值
DERAvailability 可用性報告
• 最大可用功率與預留容量
• 維護排程與停機預告
• 設備健康度與效率評估
頻率:每小時或事件觸發

💰 價格機制與需量反應

Time-of-Use Pricing 分時電價
• TariffProfile 電價表管理與更新
• TimeTariffInterval 時段定義與費率
• PriceEvent 即時電價調整通知
• 價格預測與成本優化建議
Demand Response Load Control
• DRProgram 需量反應計畫註冊
• DREvent 緊急卸載事件發布
• Load Curtailment 分級負載削減
• 參與獎勵與懲罰機制計算

🔒 安全機制與憑證管理

多重安全驗證與憑證管理
• Root CA → Subordinate CA → Device Certificate
• X.509 憑證格式與 PEM 編碼標準
• LFDI (128-bit) / SFDI (20-digit) 設備識別
• CRL 憑證撤銷清單即時檢查機制
• Certificate Blacklist 黑名單自動更新
端對端通訊加密與完整性
• TLS 1.2+ 雙向加密傳輸協定
• Mutual TLS 雙向憑證驗證機制
• PIN Code 設備註冊與身份啟用
• HMAC-SHA256 Webhook 防偽造簽名
• Perfect Forward Secrecy 前向保密
Webhook 安全與智慧重試機制
• HMAC-SHA256 Token 時效性管理
• 數位簽名防重放攻擊保護
• 指數退避重試策略 (1s→2s→4s)
• Timeout 異常處理與死信佇列
• 錯誤日誌分級與即時監控告警
核心通訊平台 (IEEE2030.5 Server)
管理應用層 (Utility Server)
邊緣代理服務 (Aggregator Client)
功能集指派 (FSA)
價格管理 (TOU Pricing)
需量反應 (DRLC)
Webhook 安全機制 & 重試處理
CRL 憑證吊銷機制