淺析一體化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

張正鑫

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司江蘇南京　210000）

淺析一體化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

張正鑫

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司江蘇南京210000）

本文主要對(duì)一體化技術(shù)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用功能進(jìn)行了分析闡述。當(dāng)前，隨著我國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等方面的突破，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)始在全國(guó)范圍電力網(wǎng)上布局。

一體化技術(shù)；電力調(diào)度；自動(dòng)化系統(tǒng)；應(yīng)用

1　電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行存在的問(wèn)題

1.1系統(tǒng)優(yōu)化難度大

電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)影響著社會(huì)整體發(fā)展的綜合效益，一直以來(lái)都是國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，逐漸有更多新型的技術(shù)與理念被應(yīng)用到電力調(diào)度系統(tǒng)中，對(duì)提高其運(yùn)行效果具有重要意義。

1.2系統(tǒng)平臺(tái)差異性大

在電網(wǎng)持續(xù)優(yōu)化的背景下，為全面滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，還需要對(duì)電力調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行改革規(guī)劃，而系統(tǒng)平臺(tái)更新以及功能擴(kuò)展是研究的重點(diǎn)。目前投入應(yīng)用的電網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)大多是選擇采用分布式的結(jié)構(gòu)，平臺(tái)的基礎(chǔ)為計(jì)算機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算機(jī)種類選擇很多，系統(tǒng)內(nèi)所用類型不同，最終也會(huì)影響到平臺(tái)功能的發(fā)揮效果。

1.3信息孤島問(wèn)題嚴(yán)重

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與運(yùn)行，必然與電網(wǎng)內(nèi)的其他系統(tǒng)相聯(lián)系，想要在整體上提高電網(wǎng)運(yùn)行的高效性，就必須要提高電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)連接的質(zhì)量。并且對(duì)于級(jí)別與區(qū)域不同的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在運(yùn)行時(shí)也并非為相互孤立的，均是建立在信息共享的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。

1.4系統(tǒng)要求功能多

想要滿足電網(wǎng)正常運(yùn)行需求，要求電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能具有多樣性，如目前系統(tǒng)具備集控、SCADA、DTS以及PAS等功能，并且作用于同一個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。對(duì)于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能來(lái)說(shuō)，每項(xiàng)功能都具有各自的數(shù)據(jù)庫(kù)，即獨(dú)立的建模填庫(kù)。即便是以提高系統(tǒng)功能性為要求，想要確保數(shù)據(jù)庫(kù)與模型的完全相同也具有非常大的難度，因此反映到實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)對(duì)系統(tǒng)的功能產(chǎn)生一定的影響，即電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的很多功能并不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

2　一體化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)上的應(yīng)用

2.1系統(tǒng)平臺(tái)一體化

對(duì)于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其在應(yīng)用時(shí)可利用的硬件與軟件在種類上較多，而種類的差異性又帶有很大程度上的差別，因此不利于資源的整合利用。為了降低相關(guān)麻煩的出現(xiàn)，一般都會(huì)通過(guò)中間層技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一平臺(tái)的構(gòu)建，從而為軟件與硬件系統(tǒng)提供一個(gè)良好的運(yùn)行與開(kāi)發(fā)環(huán)境，也就是常見(jiàn)的系統(tǒng)應(yīng)用中間件平臺(tái)。其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中間層軟件體系架構(gòu)層

中間層作為一種軟件管理系統(tǒng)，其具有傳遞信息、擴(kuò)展性較強(qiáng)、屏蔽系統(tǒng)差異性以及提供標(biāo)準(zhǔn)化接口等優(yōu)點(diǎn)，有利于整合系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)的一體化。另外，其工作原理：客戶端在工作時(shí)，一般會(huì)從系統(tǒng)上獲取相關(guān)信息或者服務(wù)資源，但是相關(guān)信息或者服務(wù)資源平臺(tái)并不統(tǒng)一。因此需要中間層系統(tǒng)有效整合客戶端所需要的信息與服務(wù)資源，然后再把信息與服務(wù)資源傳送到客戶端應(yīng)用程序上，強(qiáng)化資源的有效整合與利用。

2.2系統(tǒng)圖模庫(kù)一體化

2.2.1繪圖建模一體化

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)用程序一般都通過(guò)統(tǒng)一圖模庫(kù)實(shí)現(xiàn)軟件的編輯與圖形的形成，從而實(shí)現(xiàn)為不同平臺(tái)提供多種應(yīng)用的全面支持。而繪圖建模軟件在運(yùn)用時(shí)，有兩個(gè)主要功能：①可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)編輯工作；②為信息的及時(shí)查詢和維護(hù)提供便利，其都是依靠任務(wù)模式完成。

2.2.2全站自動(dòng)成圖

通過(guò)全站自動(dòng)成圖功能，可以大大降低電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)一次建模成圖的工作量。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①不同的電壓等級(jí)，其在布局上所相應(yīng)的母線組可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同類與同等級(jí)的一次定義；②不同域上的設(shè)備，可以通過(guò)相關(guān)規(guī)則實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能自動(dòng)與快速編號(hào)工作；③基于不同電壓等級(jí)的布局情況，可以隨時(shí)調(diào)整相關(guān)設(shè)備的布局位置，從而保證端口的有效吻合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)成圖；④可以自動(dòng)生成部件編號(hào)與遙測(cè)等。

2.2.3圖模庫(kù)的多重校核

在繪圖建模的過(guò)程中，為了提升其精確度，一般都需構(gòu)建多重校核體系。其工作內(nèi)容主要涉及到以下兩個(gè)方面：①確保輸入?yún)?shù)具有嚴(yán)格的合法性。對(duì)于輸入信息，其需要核對(duì)非法字符與名稱沖突等情況是否存在；②確保連接關(guān)系具有嚴(yán)格的合法性。

2.3系統(tǒng)功能一體化

目前，我國(guó)電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用上更好處于轉(zhuǎn)型階段，大部分新型功能開(kāi)始融入系統(tǒng)上。例如：集控功能、PAS功能以及DTS功能等。對(duì)于不同的功能，其數(shù)據(jù)庫(kù)與操作界面存在著一定的差異性，這也給工作人員的有效管理提高了難度。因此，強(qiáng)化系統(tǒng)功能層面的一體化也就顯得異常的重要。而目前，已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)一體化，其核心技術(shù)依靠通信中間件實(shí)現(xiàn)資源整合。其組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)軟件體系組成圖

2.3.1利用中間件構(gòu)建服務(wù)平臺(tái)

在建立該平臺(tái)的過(guò)程中，主要是為了使功能模塊在信息傳遞上的簡(jiǎn)化性與規(guī)范性。其在應(yīng)用的過(guò)程中，可以提高相關(guān)模塊的靈活配置，為不同功能模塊在冗余熱備運(yùn)行上提供支持。

2.3.2界面一體化

在軟件系統(tǒng)輔助下，功能模塊之間的信息與資源將可以實(shí)時(shí)共享。而對(duì)于人機(jī)交互界面，雖然在需求上有所差異，但是同屬于一個(gè)配電網(wǎng)，并通過(guò)同一套人機(jī)界面進(jìn)行工作，因此不但可以管理不同模塊，還可以實(shí)現(xiàn)功能之間的有效切換，大大提升了系統(tǒng)管理效率。

2.3.3功能一體化

功能一體化在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，其功能主要包括兩大部分：①集控功能一體化。其在實(shí)際工作環(huán)節(jié)主要涉及到電力的調(diào)度管理，使責(zé)任實(shí)現(xiàn)有效分區(qū)與信息有效分流。其中，責(zé)任區(qū)既屬于電力系統(tǒng)中相關(guān)變電站或者電力設(shè)備的大集合，又可以屬于部分變電站或者電力設(shè)備的集合，在日常工作上主要依靠軟件的設(shè)置功能實(shí)現(xiàn)靈活定義，其歸屬在設(shè)置上同樣非常便利。可以對(duì)分區(qū)實(shí)現(xiàn)控制、規(guī)劃以及顯示等作用。②SCADA、PAS以及DTS的一體化。一般可以對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)錄入、維護(hù)以及展示等功能的一體化，在實(shí)際上需要利用智能技術(shù)，把三者進(jìn)行集合應(yīng)用到統(tǒng)一的人機(jī)界面上，從而實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度控制與操作的一體化。

2.4系統(tǒng)接口一體化

電力技術(shù)的向前推進(jìn)必然為調(diào)度系統(tǒng)帶來(lái)新的東西，例如：EMSA、DMS、TMR、DCS等自動(dòng)化系統(tǒng)在電力產(chǎn)供銷上已經(jīng)熟練運(yùn)用。但是對(duì)于相關(guān)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)單位一般是不統(tǒng)一的，因此在數(shù)據(jù)模型、接口以及平臺(tái)等功能技術(shù)上的標(biāo)準(zhǔn)也不相統(tǒng)一，容易使信息資源的傳遞與共享出現(xiàn)一定的麻煩。所以，信息模型的統(tǒng)一構(gòu)建也就成為一種重要手段。相對(duì)于目前來(lái)說(shuō)，較為常見(jiàn)的信息模型標(biāo)準(zhǔn)是IEC61970系列，其對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用程序EMS-API接口實(shí)現(xiàn)有效定義。而在實(shí)際工作上，其可以對(duì)功能模塊信息實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，從而快速控制應(yīng)用模塊上的信息交換與集成，一般包括導(dǎo)則、總體要求、術(shù)語(yǔ)、CIM以及CIS5部分。下面對(duì)兩個(gè)較為重要的CIS與CIM進(jìn)行簡(jiǎn)述：

CIS是一種抽象式數(shù)據(jù)模型，一般是對(duì)通用與高速數(shù)據(jù)、通用事件與訂閱、歷史數(shù)據(jù)等相關(guān)功能模塊的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口進(jìn)行了明確規(guī)定。其中在通用數(shù)據(jù)上，其在實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)功能時(shí)一般包括數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、查詢以及變更通知等方面；而在高速數(shù)據(jù)上，其實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)服務(wù)時(shí)，一般涉及到數(shù)據(jù)的有效瀏覽與訪問(wèn)等；而在通用事件與訂閱上，則涉及到訂閱與過(guò)濾等等。CIM是一種OO模式，具備以下幾種功能：①對(duì)類型數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)有效編輯工作；②可以利用UML，通過(guò)圖示化辦法顯示出數(shù)據(jù)庫(kù)所存在的邏輯模型；③可以備份數(shù)據(jù)庫(kù)所導(dǎo)出的信息，并可以再次重建數(shù)據(jù)庫(kù)；④在物理數(shù)據(jù)庫(kù)與邏輯模型出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出提示。

[1]劉新霞.電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的一體化技術(shù)與應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（24）.

[2]向志紅.一體化技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].電子制作，2013（12）.

TM734

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2015-9-19