論縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展

楊慧　張福靈

【摘 要】隨著計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、遠(yuǎn)動技術(shù)的發(fā)展，為縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化及其支撐平臺的發(fā)展提供了條件。本文總結(jié)了縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化的發(fā)展過程及縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化的應(yīng)用情況，提出了以JAVA技術(shù)為核心的新一代廣義平臺的概念，介紹了新一代的縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化的展望。

【關(guān)鍵詞】縣級電網(wǎng)；調(diào)度自動化；應(yīng)用；發(fā)展；JAVA技術(shù)

1.發(fā)展過程

20世紀(jì)70年代的調(diào)度自動化系統(tǒng)是基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、控制）系統(tǒng)，稱為第一代；80年代是基于通用計(jì)算機(jī)（VAX系列/VMS或PC/DOS）的EMS（能量管理系統(tǒng)），稱為第二代；90年代則是基于RISC/UNIX（或PC/Windows）的開放分布式EMS/DMS（能量管理/配電管理系統(tǒng)），稱為第三代。毫無疑問，每前進(jìn)一步都與計(jì)算機(jī)及其操作系統(tǒng)的升級有著緊密聯(lián)系，但每一代的進(jìn)步都有其各自的目標(biāo)?？梢赃@樣說：第一代解決了調(diào)度員"一雙眼睛"問題，也就是說調(diào)度員可以借助調(diào)度自動化工具對電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視和獲取一般的現(xiàn)象及信息；第二代解決了調(diào)度員"一雙手"的問題，便于調(diào)度員對電網(wǎng)的一般性控制和獲取安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的決策依據(jù)；第三代解決了調(diào)度員"一個大腦"問題，系統(tǒng)通過高級應(yīng)用軟件的快速計(jì)算和實(shí)時智能分析，幫助調(diào)度員對電網(wǎng)深層把握，及時處理電網(wǎng)可能發(fā)生的潛在問題，提供電網(wǎng)改造、擴(kuò)展的技術(shù)依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)度自動化設(shè)備的技術(shù)水平也進(jìn)入了快速發(fā)展階段，我們充分抓住了計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展給調(diào)度自動化工作帶來的機(jī)遇，清醒地認(rèn)識到以往認(rèn)為的先進(jìn)模式存在功能單一、可靠性差等缺陷。

2.系統(tǒng)應(yīng)用

近幾年，電網(wǎng)的發(fā)展對調(diào)度自動化系統(tǒng)提出了更多、更高的要求，變電所綜合自動化、無人值班變電所的實(shí)現(xiàn)，使調(diào)度自動化系統(tǒng)成為集電網(wǎng)測量、控制、保護(hù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、指標(biāo)考核等多方面的綜合性管理系統(tǒng)?？h調(diào)自動化系統(tǒng)是一個技術(shù)不斷發(fā)展、功能不斷擴(kuò)充的系統(tǒng)，在發(fā)展中總會碰到新的問題，現(xiàn)行的一些標(biāo)準(zhǔn)已明顯不能滿足實(shí)際的需要。工程實(shí)施中常常碰到系統(tǒng)滿足實(shí)用化指標(biāo)，但不能滿足實(shí)際要求。如：通道不可靠、監(jiān)視不完善（煙火報警、發(fā)熱部位溫度、視頻系統(tǒng)等）、一次設(shè)備開關(guān)機(jī)構(gòu)分合不可靠等。那么新一代電網(wǎng)調(diào)度自動化的目標(biāo)是什么？隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化已經(jīng)成為縣級電力企業(yè)的"心臟"，這就是說：未來的縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化將起一個心臟的作用，縣級電力企業(yè)的活力就決定于它，如提高縣級電網(wǎng)本身安全經(jīng)濟(jì)分析能力和負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度，為未來的數(shù)字化電網(wǎng)打基礎(chǔ)等?？傊?，新一代縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化對電網(wǎng)的運(yùn)行作用越來越大，而對計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的依賴性也越來越強(qiáng)。

3.新技術(shù)的展望

3.1組件化技術(shù)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化軟件正在興起網(wǎng)絡(luò)化、組件化浪潮，從廠站側(cè)間隔級的過程總線到主站側(cè)的電力企業(yè)集成總線將全面組網(wǎng)和互聯(lián)，IT界流行的公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)（簡稱CORBA）、企業(yè)級Java組件（簡稱EJB）、分布式組件對象模型（簡稱DCOM）和基于簡單對象訪問協(xié)議（簡稱SOAP）的XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）WebServices等組件模型開始用于電力系統(tǒng)自動化的解決方案。特別是IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的出臺使分布式、組件式的調(diào)度自動化系統(tǒng)必將成為未來發(fā)展的方向。

3.2 Linux操作系統(tǒng)的興起

自由軟件的蓬勃發(fā)展造就了Linux這一操作系統(tǒng)的誕生，它的出現(xiàn)削弱了微軟Windows操作系統(tǒng)的霸主地位。Linux具有良好的開發(fā)性和穩(wěn)定性，它采用的是Unix操作系統(tǒng)的內(nèi)核，而且它的源代碼是公開的。從安全角度講Linux比Windows更具安全性，因此資深的系統(tǒng)安全分析家肯定地認(rèn)為Linux是目前乃至未來5年最安全的操作系統(tǒng)，這可能也是我國政府加大發(fā)展有自主知識產(chǎn)權(quán)的Linux操作系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)之一。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是一個實(shí)時系統(tǒng)，Linux的運(yùn)用無疑為系統(tǒng)的穩(wěn)定性下了一個定心丸。

3.3 Java的優(yōu)點(diǎn)

Java優(yōu)秀的平臺有無關(guān)特性。Java的平臺無關(guān)性，是指在某種操作系統(tǒng)（如Windows）中書寫編譯得到的Java字節(jié)碼文件可以不加修改地在其它操作系統(tǒng)（如Linux、Unix）中運(yùn)行。這一特性無論對于開發(fā)者還是用戶都具有非同尋常的意義。

Java不同于C++等其它面向?qū)ο蟮恼Z言特色。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中取消了C++語言指針結(jié)構(gòu)；在多線程支持和安全性等方面已優(yōu)于C++，大大降低了系統(tǒng)發(fā)生異常的可能性，有效地保證了電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性；其內(nèi)置的內(nèi)存垃圾自動回收機(jī)制有效地解決了曾令程序員頭疼的系統(tǒng)內(nèi)存泄漏問題；Java以其優(yōu)秀的類似于CORBA的RMI接口，使得開發(fā)分布式應(yīng)用系統(tǒng)變得十分簡單，從而為實(shí)時性要求較高的計(jì)算任務(wù)分?jǐn)傇趲讉€Java虛擬機(jī)上運(yùn)行提供了較為簡單的方案，并對未來實(shí)現(xiàn)國際電工委員會的IEC61970系列規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)提供了實(shí)現(xiàn)的開放接口；有專門的類庫支持網(wǎng)絡(luò)通訊；Java強(qiáng)大的Internet功能，帶來的好處是通用性、標(biāo)準(zhǔn)化、低成本、低維護(hù)費(fèi)和高度的可移植性。使得許多以往常規(guī)電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的許多功能在用戶端的Web瀏覽器中實(shí)現(xiàn)，既簡化了操作、延伸了電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的管理范圍，又大大減少了軟件的升級維護(hù)費(fèi)用。

面向?qū)ο笮浴ava程序是由程序包組成，每個程序包包括類的定義，而類的定義是產(chǎn)生對象實(shí)例的模板，由屬性和行為組成。作為面向?qū)ο蟮恼Z言，Java支持封裝性、多態(tài)性、繼承等概念。有效支持代碼的重用，提高代碼的開發(fā)速度，縮短軟件的開發(fā)周期。

用戶界面設(shè)計(jì)方面。由于Internet技術(shù)的發(fā)展和Java提供的界面控件的可插入觀感特性和布局管理特性等界面設(shè)計(jì)新思路，滿足了不同操作系統(tǒng)平臺上和不同屏幕顯示模式下用戶對界面控制元素現(xiàn)實(shí)行為的多種要求，提供了同一平臺上不同窗口系統(tǒng)的顯示（模擬Java界面風(fēng)格、Windows界面風(fēng)格和Motif界面風(fēng)格）；不同顯示分辨率下界面控件的排布方式的管理，所有的系統(tǒng)顯示都是用于查看、修改、監(jiān)視和控制調(diào)度自動化系統(tǒng)功能執(zhí)行的web頁。這些特性可為現(xiàn)場監(jiān)控人員對界面風(fēng)格的要求提供很大的靈活性。

基于Java多層構(gòu)架的調(diào)度自動化體系結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)包括四層：客戶層，WebTop層，應(yīng)用層和數(shù)據(jù)庫層?？蛻魧邮且粋€圖形用戶界面，提供應(yīng)用接口，這層不直接訪問數(shù)據(jù)庫，客戶層只提供一個友好的人機(jī)界面，這使得客戶端成為一個真正的瘦客戶。WebTop層作為一個代理和緩沖，一個頂端的Web服務(wù)器用于存儲JavaApplet程序和靜態(tài)數(shù)據(jù)，并提供本地資源訪問的能力。應(yīng)用層是多層結(jié)構(gòu)中最重要的一層，它提供所有的事務(wù)邏輯處理功能，所有的數(shù)據(jù)庫訪問操作在這一層完成。數(shù)據(jù)層的功能是存儲數(shù)據(jù)，通常它采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，但是隨著國際電工委員會滿足面向?qū)ο髷?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和訪問的實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)IEC61970系列的推出，將采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（多層架構(gòu)）。

4.縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景

新一代縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)以IT技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)，兼具開發(fā)性與擴(kuò)展性。從以上的技術(shù)角度分析，以Java作為開發(fā)工具的縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)已成為可能，同時也符合未來縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的需求。