探析电力调度自动化系统应用及发展

　　摘要：电力调度自动化系统是指直接为电网运行服务的数据采集与监控系统，包括在此系统运行的应用软件，是为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行信息、分析决策工具和控制手段的数据处理系统。本文阐述了电力调度自动化的目前所存在问题、电力系统调度运营所包含的内容、所要实现的目标以及电力系统自动化的组成和安全防护体系的解决方案。

　　关键词：电力系统;调度自动化;信息

　　Abstract: electric power dispatching automation system is a direct power network operation service for the data acquisition and monitoring system, including in the operation of the system application software, is for electric power dispatching institutions at various levels production operation personnel to provide power system operation information, analysis and control of the means of decision making tool data processing system. This paper expounds the dispatching automation of electric power of the existing problems at present, power system scheduling operation contains content, to achieve the objectives and the composition of the automation of electric power systems and safety protection system solutions.

　　Key words: electric power system; Dispatching automation; information

　　中图分类号:TM73 文献标识码：A 文章编号：

　　0引言

　　随着我国经济的快速发展，人民对电力的需求越来越高，电网在不断发展和进步的同时，保证电力供应的安全有序进行，是电力调度自动化系统首要任务。电力调度自动化系统是电网运行服务的数据采集与监控的系统，是为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行的实时信息、分析决策工具和控制手段的数据处理系统。因此，保证电网安全和经济可靠运行是电力调度自动化系统重要手段之一。

　　1电力调度自动化面临的主要问题

　　1.1系统平台差异

　　为了适应这种发展速度，电力调度自动化系统也需要进一步更新，其中包括功能的扩展和平台的更新。电力调度自动化系统是应用于计算机平台上的自动化系统，系统采用分层分布式结构，计算机硬件平台作为最底层的一个环节，对于系统的安全高效运行起着重要的作用。目前市场上有很多完善可靠的硬件平台，比如HP、IBM、SUN、DELL，对于CISC架构的机器，通常采用Windows操作系统;对于RISC架构的小型机，它们又具有诸如IBM AIX、HP Tru64、HP UNIX、SUNSolaris等专用操作系统系统。近些年来，为了提高系统的可靠性、高效性及安全性，绝大部分用户都采用基于RISC架构的小型机作为系统服务器首选硬件平台;考虑到易用性，工作站多选用CISC架构的机器。如何屏蔽硬件平台及操作系统差异，确保系统功能、界面一致性，也成为电力调度自动化系统发展面临的最根本的问题。除了建设初期面临的系统平台差异问题，在系统运行过程中，硬件设备的停产、系统扩容、硬件平台部分更换等情况下，同一套系统也将会面临不同硬件平台及操作系统问题。

　　1.2电网模型变化频繁

　　电力工业的发展和国民经济的发展是分不开得，为了更好的为国民经济发展提供服务，电力工业还需要进行先期的一些投入。我国在电力建设方面一直非常重视，从两网改造到一些国家重点电力工程建设无不体现出这一点。近些年来，我国经济依旧保持十分良好的发展上升趋势，电力建设速度也很好的满足了经济发展的需要，电网规模也在逐步有序的扩大，并且还有很多变电站、发电站正在建设或规划过程中。作为电网监视控制系统的调度自动化系统，为了给电力调度人员准确无误的反映电网运行状态，就需要对调度自动化系统的电网模型进行及时补充。在最初的调度自动化系统中，要完成一个新变电站的建模需要以下几个步骤:逐个设备单元画图、在数据库中建立记录、单元间联接关系的确定、数据库与图形设备的关联。由于是以一个电力设备为单位，所以对于一个庞大的变电站来说，要完成建模和数据库录入需要很长的时间，并且由于过程十分烦琐，出现错误的几率也非常大，也牵扯了运行维护人员过多的精力。

　　1.3功能要求不断增多

　　目前看来，电力调度自动化系统是一个很广泛的概念，最初所说的SCADA功能只是该系统的一个基本功能。由于具有先进的厂站采集设备及通信设备的支持，调度自动化系统目前可以基本上采集到我们所需的所有数据，这些数据经过系统处理之后存入数据库。为了进一步利用这些数据，高级应用功能PAS(POWER APPLIECATION SYSTEM)被很快得以推广和应用，PAS主要包括网络拓扑、状态估计、调度员潮流、负荷预测、短路电流计算、外网等值、电压无功优化等模块。

　　除了PAS功能之外，目前在一些网、省调，还有一些大型地调应用了一套新的系统———调度员培训模拟系统(简称DTS)。该系统也是一个计算机系统，它按被仿真的实际电力系统的数学模型，模拟各种调度操作和故障后的系统工况，并将这些信息送到电力系统控制中心的模型内，为调度员提供一个逼真的培训环境，以达到既不影响实际电力系统的运行而又培训调度运行人员的目的。除了PAS和DTS功能外，电力系统对集控功能的需求也越来越多。SCADA、集控、PAS、DTS其实是面对着一个相同电网，只是调度自动化系统不同运行状态的体现，我们分别称之为“实时态、研究态、培训态”。既然是面对着一个相同的电网，就必须保证其电网模拟及数据库的一致性。而目前这些功能的实现多是基于各个独立的数据库之上，也就是说要单独进行建模填库。在这种情况下，很难保证模型和数据库的完全一致，这必将影响到功能实现的效果。同时，面对不同的功能应用，人机界面的统一也至关重要。

　　1.4信息孤岛问题

　　调度自动化系统作为一套数据监控系统，它不是一个孤立的系统，为了避免出现“信息孤岛”，调度自动化系统需要和众多其它系统互联，不同产品之间采用什么接口方式高效联接是目前系统不可避免的问题。另外对于不同级别、不同区域的调度自动化系统，也不是孤立运行的，他们彼此之间需要进行一些资源的共享。而现在市场上能提供调度自动化系统产品的厂家非常多，有国内的，也有部分国外知名厂商，不同厂家的产品在系统体系结构、数据库结构等各方面存在差异，这使得不同系统之间的信息交换受到很大限制。

　　2、电力系统调度自动化的内容及实现的目标

　　2.1.电力系统调度的任务

　　电力系统的调度就是对电力系统中所有的设备及其运行状态进行监控和调节，是一个指挥者。目前电力调度涵盖的范围较大，有自动化系统、继电保护等等。电力系统调度的任务主要是：尽设备最大能力满足负荷需要，使整个电网安全可靠连续供电，保证电能质量，经济合理利用能源，保证发电、供电、用电各方合法利益。

　　2.2电网调度自动化的组成及功能

　　电网调度自动化系统，其基本结构包括控制中心主站系统、厂站端(RTU)和信息通道三大部分。根据功能的不同，可以将此系统划分为信息采集和执行子系统、信息传输子系统信息处理子系统和人机联系子系统。信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂、变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作、调度或控制命令。信息传输子系统为信息采集和执行子系统与调度控制中心提供了信息交换的桥梁，其核心是数据通道，它经调制解调器与RTU及主站前置机相连。信息理子系统是整个调度自动化系统的核心，以计算机为主要组成部分。该子系统包含大量直接面向电网调度、运行人员的计算机应用软件，完成从采集到信息的各种处理及分析计算，乃至实现对电力设备的自动控制与操作。人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理，通过各种显示设备、打印设备和其他输出设备，为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息。调度人员发出的遥控、遥调指令也通过此系统输入，传送给执行机构。

　　2.3.电力系统调度自动化的应用现状

　　目前我国投运的系统主要有 CC-2000、DF-8003、OPEN-3000、D5000。这些系统都采用 RISC工作站和国际公认的标准：操作系统接口用POSIX，数据库接口用 SQL 结构化访问语言，人机界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，网络通信用TCP/IP、X.25。实践应用表明这些系统基本功能均达到国内外同类系统的水平，且各有特点。

　　2.3.1.CC-2000 系统

　　采用开放式系统结构设计及面向对象的技术，利用事件驱动和封装的思想为应用软件提供透明的接口。采用面向对象技术，并引进了一个大对象的概念，以适应封装性、继承性以及事件驱动的要求。支撑系统专用性和通用性的有机结合，既适应电力系统的需要，又兼顾其他行业实时应用的要求。按照软件工程的规律进行开发，实现软件工程产品化。技术鉴定认为，按照开放式系统设计和采用面向对象等技术，都属于国际先进或领先范畴。现结合东北电网，由电科院、电自院、清华大学、东北电力集团公司、北京科东公司在统一协调下，共同在CC-2000支持系统平台上开发电网应用软件，从而实现完整的EMS系统。

　　2.3.2.DF-8003 系统

　　DF-8003 系统于 2002 年 10 月投运，2003年4 月 COPLAT/SCADA 部分 SAT,2003 年 7 月SCADA 省局整体验收测试，2003 年 12 月 PAS/DTS，配网 SCADA SAT 通过。该系统的人机界面定制工具提供前置，SCADA，NAS，AGD，DTS，TMR，DMS等应用界面的定制，界面风格统一，应用切换方便。友好的类Windows风格的交互式操作界面大大方便了用户的使用，便于维护。另外调度员工作站采用了Iinux，既节省了资金，又方便了调度员的使用。Windows 系统主要安装在维护机上，用于报表、远程拨号维护等作用，使用方便。

　　2.3.3.OPEN-3000 系统

　　OPEN-3000系统是江苏省立项的重大科技项目，是由国电南瑞科技股份有限公司开发的新一代EMS系统。在对IEC 61970标准进行充分研究的基础上设计了一个符合标准要求的系统集成框架和遵循标准的实时信息系统平台，所提供的系统管理、商用数据库、实时数据库、人机界面、权限、告警、多上下文支持、CASE管理等全面的服务为应用功能的实现提供了强大的技术支持，并且能够单独或同时支持EMS、DMS、WAMS与公共信息平台等应用系统，使系统在开放性、可靠性、方便性等方面有了显著的提高。同时，OPEN-3000系统在各应用设计上也都针对以往的难点进行了技术攻关，前置数据采集、SCADA、AGC、PAS、DTS等子系统都在应用功能、软件性能、操作方便性等方面均有大幅度的突破。

　　2.3.4.D5000 系统

　　国家电网为适应特高压电网运行的客观需要，落实国家电网公司“四化”的工作要求，全面提升调度机构驾驭大电网的能力，国调中心在公司系统内组织开展广域全景分布式一体化电网调度技术支持系统的研制工作。作为整个系统的基础平台，D-5000是整个系统研制的核心和重点，其开发由国调中心统一组织，各网省调 参加，中国电科院和国网电科院共同承担。

　　D-5000平台采用先进的软件开发技术，具有标准、开放、可靠、安全和适应性强等特点，直接承载着实时监控与预警(新EMS)、调度计划 (OPS)、安全校核(SCS)和调度管理(OMS)四大应用平台，对提高电网的调度运行水平、加快调度机构的标准化建设和提高调度业务精益化的管理具有 重要而深远的意义。

　　3、如何建立调度自动化系统的安全防护体系

　　数据网络是支持调度自动化系统的重要技术平台，要求数据网络安全可靠，实时性要求在秒级或数秒级，其中发电报价系统、市场信息发布等电力市场信息系统由于需要与公网连接，因而还要求做加密及隔离处理。近年来，调度自动化系统的内涵有了较快的延伸，由原来单一的EMS系统扩展为EMS、DMS、TMS、厂站自动化、水调自动化、雷电监视、故障录波远传、功角遥测、电力市场技术支持系统和调度生产管理系统等。

　　3.1调度自动化系统的安全防护体系要制定安全防护策略。

　　应用系统的安全策略位于安全防范的最高一级，是决定系统的安全要素。从大的方面讲，安全策略决定了一个系统要达到的安全级别及可以付出的代价;从小的方面讲，安全策略的具体规则用于说明哪些行为是允许的，哪些行为是禁止的。系统是否安全，很大程度上依赖于最初设计时制定的安全策略，因为今后的安全措施，都围绕这一策略来选择和使用，如果在安全策略上出了问题，将会给今后的应用系统带来安全隐患，从而使将来的安全建设处于十分被动的局面。因此考虑调度自动化系统的安全，应首先根据系统对安全性、可靠性、实时性、保密性等方面的不同特殊要求，按照国家有关部门的规定，从应用系统的各个层面出发，制定完善的安全防护策略。

　　3.2调度自动化系统的安全防护体系要确立信息系统的安全分层理论

　　一个信息系统的安全主要包含五个层面，即物理安全、网络安全、系统安全、应用安全、人员管理。物理安全主要包含主机硬件和物理线路的安全问题，如自然灾害、硬件故障、盗用、偷窃等，由于此类隐患而导致重要数据、口令及帐号丢失，称为物理安全。网络安全是指网络层面的安全。由于联网计算机能被网上任何一台主机攻击，而网络安全措施不到位导致的安全问题。系统安全是指主机操作系统层面的安全。包括系统存取授权设置、帐号口令设置、安全管理设置等安全问题，如未授权存取、越权使用、泄密、用户拒绝系统管理、损害系统的完整性等。应用安全是指主机系统上应用软件层面的安全。

　　4结论

　　电力调度自动化系统是监控电网运行的实时系统，具有很高的实时性、安全性和可靠性。电力系统的迅猛发展需要完善、先进和实用的电网调度自动化系统来保证。随着计算机技术、通信技术的发展以及电力系统控制技术的不断进步，相信在不远的将来，电力系统调度自动化将会取得飞速的发展。以这些科学技术的进步为依托，能更好地维持供需平衡，保证良好的电能质量。

　　参考文献

　　[1]党晓强.刘俊勇.电力系统调度自动化的基本内容[J].电气时代,2005.

　　[2]章健.电力系统调度自动化系统现状研究与发展[N].北京电力高等专科学校学报(自然科学版),2010.

　　[3]陈媛.浅谈电力系统调度运行[J].现代企业文化,2009.

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 探析电力调度自动化系统应用及发展

文章地址： http://www.qikanvip.com/dianli/4561.html