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东南大学 硕士学位论文 有序用电决策管理系统 姓名：李永清 申请学位级别：硕士 专业：电力系统及其自动化 指导教师：万秋兰;韩冰 20051205 摘要 近年来随着我国经济持续发展。人民生活水平不断提高，用电量日益增长，而电力供应相对滞 后，在夏季和冬季全国大部分地区都处于严重缺电，各地电力公司都进行了一定的限电措施，通过 加强需求侧管理等手段减少拉路限电，力争做到限电不拉路，因此有序用电的管理工作是当前各电 力公司迫在眉睫任务，即使今后电力供应满足了用电量的增长，有序用电的管理工作也仍然是非常 重要的任务。电力公司相应地实施了一系列有序用电的方案措施，例如夏季高温检修错峰、企业轮 休错峰、负荷控制避峰、可中断负荷等，但一般都使用手工来完成，响应速度慢、编制工作量大、 缺乏系统的管理，使得有序用电的管理工作变得复杂、麻烦。 本文设计了有序用电决策管理系统以解决上述问题，帮助供电公司更好地进行有序用电管理。 论文首先分析了现有有序用电管理的体系结构，设计了有序用电决策管理支持系统的软、硬件 方案。 论文详细地分析了徐州电网的供用电情况以及负荷对温度的敏感程度的特性，并根据相关原则 制定了有序用电的六种实施方案，设立了电力平衡分级预警机制，设计了相应的操作实施方法和流 程。 论文进一步对系统的实现进行了研究，通过对数据库二进制大对象( b l o b ) 、f t p 客户端工作模 式和开发方法、a s p n e t 操作服务器端e x c e l 自动化和f o r m s 身份验证机制等实施技术的研究完成 了部分系统功能。 通过在徐州供电公司运行的实际效果表明，该系统减少了相关部门的工作负攫，提高了有序用 电管理的效率。 关键词：有序用电电力平衡分级预警机制二进制大对象身份验证机制 a b m a e t a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dp r o g r e s so fp e o p l e sl i v i n gl e v e l ，t h eq u a n t i t yo f u s i n gp o w e ri sr i s i n gi n c r e a s i n g l yi no n rc o u n t r y , w h i l et h es u p p l y i n go fp o w e ri sl a g g i n gr e l a t i v e l y i n s n l l m e ra n dw i n t e r , m o s tr e g i o n si nc h i n ami nl a c ko f p o w e rs e r i o u s l y i nv i e wo f t h i sr e a s o n , t h ep o w e r c o m p a n i e sh a v et a k e ns o m em e a s u r e st ol i m i tt h eu s i n go fp o w e rw i t h o u tc u t t i n gp o w e r , s u c ha s s t r e n g t h e n i n gd e m u n d - s i d em a n a g e m e n ts ot h em a n a g e m e n to fu s i n gp o w e ro r d e r l yi sac r i t i c a la n d i m p o r t a n tt a s kf o rp o w e rc o m p a n i e s e v e ni ft h es u p p l y i n gw i l ls a t i s f yt h eu s i n go fp o w e ri nl a t e rt i m e a c c o r d i n g l yt h ep o w e rc o m p a n i e sh a v et a k e na s e r i e so f p r o j e e l st ou s ep o w e ro r d e r l y , s u c ha se x a m i n i n g a n dr e p a i r i n gd e v i c e s ，e n t e r p r i s e sh a v i n gd a yo f fb yt u r n s , c o n t r o l l i n gl o a da n di n t e r r u p t e dl o a d b u t u s u a l l yt h e s em e a s u r e sa r ea c c o m p l i s h e db yh a n d , t h er e s u l t so f w h i c h a r es l o wr e s p o n s e 1 a r g eq u a n t i t yo f w o r ka n dl a c k i n go fs y s t e m a t i cm a n a g e m e n t , a n dt h e s er e s u l t sm a k et h em a n a g e m e n to fu s i n gp o w e r o r d e r l yb e c o m ec o m p l i c a t e da n dt r o u b l e s o m e t h i st h e s i sh a sd e s i g n e dt h ed e c i s i o n - m a k i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o ro r d e r l yp o w e ru t i l i t yt o r e s o l v e t h e p r o b l e m s ，h e l p i n g p o w e rs u p p l y i n g c o m p a n i e s t o m a n a g e u s i n g p o w e r o r d e r l y f i r s t l y , a n a l y z i n gt h es y s t e ma n ds i a u c t o r eo f p r e s e n tm a n a g e m e n to fo r d e r l yp o w e ru t i l i t y , t h et h e s i s d e s i g n st h es o f t w a r ea n dh a r d w a r es t r u c t u r eo fd e c i s i o n - m a k i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o ro r d e r l y p o w e r u t i l i t y s e c o n d l y , t h et h e s i sa n a l y z e st h ec o n d i t i o no fs u p p l y i n ga n du s i n gp o w e ri nx u z h n up o w e r 面da n d t h ec h a r a c t e r i s t i co fl o a d ss e n s i t i v i t yt ot e m p e r a t u r e a c c o r d i n gt dt h er e l a t i v ep r i n c i p l e s ，t h et h e s i s e s t a b l i s h e ss i xk i n d so fi m p l e m e n t a r yp r o j e c t so fu s i n gp o w e ro r d e r l ya n dc l a s s i f i e da l a r mm e c h a n i s mo f p o w e rb a l a n c e ，t h er e l a t i v ec o u r s eo f o p e r a t i o ni sa l s od e s i g n e d t h et h e s i sf u r t h e rr e s e a r c h e st h er e a l i z a t i o no fs y s t e m ，a n da c c o m p l i s h e sp a r to ft h es y s t e mf t m e t i o n b yu s i n gd a t a b a s eb l o b ，w o r k i n gm o d eo ff t pc u s t o m e r - s i d e ，e x c e la u t o m a t i o nt e c h n o l o g yi n s e r v i c e - s i d eb ya s e n e ta n df o r m si d e n t i f i c a t i o nm e c h a n i s m t h ee f f e c to f r u n n i n gt h es y s t e mi nx u z h o up r o v e st h a ti tc a nr e d u c et h ew o r kb u r d e na n di n c r e a s et h e e f f i c i e n c yo f m a n a g i n go r d e r l yp o w e ru t i l i t y k e y w o r d s ：o r d e r l yp o w e ru t i l i t y , c l a s s i f i e da l a r mm e c h a n i s mo fp o w e rb a l a n c e , b l o b ，i d e n t i f i c a t i o n m e c h a n i s m 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生龆缉新繇塑日期：幽， 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 第一章绪论 近几年来随着我国经济持续发展，人民生活水平不断提高，用电量日益增长，而电力供应相对 滞后，在夏季和冬季全国大部分地区都处于严重缺电。 2 0 0 4 年徐州市全社会用电量达到9 8 1 亿千瓦时( 不含厂用电) ，比2 0 0 3 年增长1 5 8 2 ，其中 供电企业供电量为8 7 4 亿千瓦时，增长1 6 6 2 ；统调电量为7 8 6 亿千瓦时，增长1 6 1 ；地方电厂 上网电量为1 3 7 9 亿千瓦时，增长2 0 9 6 ，地方电厂上网电量占公司供电量的1 5 7 8 。 2 0 0 4 年夏季，全市用电最高负荷，连续多日创历史新高。其中最大负荷出现在7 月2 8 日2 1 ； o o ，电网最大达到1 8 9 6 万千瓦，比2 0 0 3 年增长5 9 2 ，净增1 0 6 万千瓦；统调口径最大负荷为1 4 7 7 万千瓦，比2 0 0 3 年增长7 0 3 ，净增9 7 万千瓦。电网最高日用电量实现3 5 9 7 万千瓦时，增长1 4 4 8 ， 增加4 5 5 万千瓦时；其中统调最高日电量达到2 8 0 9 万千瓦时，增长4 8 5 ，增加1 3 0 万千瓦时 2 0 0 4 年夏冬两季，根据省经贸委和省电力公司的布置，结合本地的具体情况和行业用电结构特 点，分别编制了两季错峰用电方案，经市政府批准实施，对完成2 0 0 4 年夏冬两季错峰任务起到较好 作用。夏季错峰共启动错峰方案8 0 余天，拉停线路3 4 8 4 条次，累计拉限负荷4 3 8 8 万千瓦，共损 失电量2 2 5 7 万千瓦时。冬季错峰共启动错峰方案3 4 天，平均日错峰负荷约8 5 万千瓦，拉停线路 2 1 6 条次，累计拉限负荷2 0 4 万千瓦，共损失电量4 2 5 万千瓦时。由于实施了十项错峰方案，最大 一次错峰限电负荷达4 9 2 万千瓦，另外从5 月份开始国家宏观调控政策对高耗能企业限制用电负荷 约2 0 万千瓦，所以2 0 0 4 年最高负荷未能显现。 2 0 0 5 年徐州市新增用电项目较多，另外，2 0 0 5 年随着市委、市政府关于争做江北“两个率先” 战略部署的进一步深入贯彻、实旆，全市社会经济必将持续快速发展，用电需求也将不断攀升。预 测用电自然增长率在1 3 左右。所以2 0 0 5 年电网最大负荷可达2 2 0 万千瓦，统调口径最大负荷可达 1 9 0 万千瓦左右，将比2 0 0 4 年增加4 0 万千瓦左右。2 0 0 5 年夏季高峰前我市将投运的机组容量共1 4 4 5 万千瓦，均为统调机组，对于缓解全省和我市电力紧张起到一定的作用。 根据2 0 0 5 年全省电力供应能力和电力分配比例，预计省分配我市最大可用电力指标1 5 0 万千 瓦，扣除大屯地区自用和网损2 0 万千瓦后，仅有1 3 0 万千瓦供全市各行各业使用。所以2 0 0 5 年夏 季供需缺口在4 0 万千瓦左右，大于2 0 0 4 年用电缺口，用电形势依然趋紧。 夏季电力缺口分月预计为：( 1 ) 6 月中下旬至7 月初缺口约为1 0 万千瓦；( 2 ) 7 月中上旬和 9 月中下旬缺口约为1 0 2 0 万千瓦；( 3 ) 7 月下旬至8 月底缺1 3 约为2 0 3 0 万千瓦；( 4 ) 当出现持 续高温或电网出现特殊情况时缺口将达3 0 4 0 万千瓦。 1 2 课题的研究意义 面对严峻的电力紧张局势，各地电力公司都进行了一定的限电措施，通过加强需求侧管理等手 段减少拉路限电，力争做到限电不拉路。江苏省的电力供应情况也是如此，并且这种情况还将延续， 因此有序用电的管理工作是当前各电力公司迫在眉睫任务，即使今后电力供应满足了用电量的增长， 有序用电的管理工作也仍然是非常重要的任务。 l 东南大学工程硕士论文 江苏省各电力公司实施了一系列有序用电的方案措施，例如夏季高温检修错峰、企业轮休错峰、 负荷控制避峰、可中断负荷、安全控制限电等，但一般都使用手工来完成，响应速度慢、编制工作 量大、缺乏系统的管理，而且从信息自动发布、决策方案的执行监督等都比较薄弱，使得有序用电 的管理工作变得复杂、麻烦，从管理力度上也受到各种各样的限制。 主要表现在： i ) 分电方案的不合理：面对电力供应e l 益紧张的状况，如何科学地制定错峰避峰计划，在 有效调节高峰负荷的同时保障重要用户的正常供电，是供电部门面临的一大难题； 2 ) 限电管理的不协调：信息电网拓扑信息和用户信息分别由调度部门和营销部门独立管 理，两部门信息割裂和管理目标的不统一导致高峰时段的拉限电的不谐调和不合理可能 会带来巨大的经济损失和社会影响； 。3 ) 限电信息的不对称：例如，市调对限电状况信息的掌握往往滞后于负控中心，往往造成 负控限电完成后，市调仍然拉路。拉路后客户服务中心分不清停电的原因是事故还是限 电，造成维修人员往往自自赶往现场； 4 ) 工作效率的低下：限电后统计上报数据完全靠人工操作，往往出现错误以及不及时的状 况。 徐州有序用电决策管理系统充分利用现有系统资源，在徐州供电公司相关部门之间架设一座“信 息桥梁”，为有序用电决策管理工作提供全面的基础业务数据和决策支持，使有序用电决策管理工作 更为有序化和规范化，在有效削减电网负荷的同时，也保证了正常的居民用电和重要用户供电，提 高“重要用户保电”和“错峰避峰”的运行管理水平，同时系统记录的错峰避峰执行信息也为以后 的负荷还原和分析工作提供了科学依据。 这一课题正是基于生产一线电网运行管理人员的需求提出的，在加强电网的运行管理和用户的 用电管理，为电网的安全、稳定、经济运行提供参考和决策依据方面具有很强的现实意义和较高的 工程应用价值。 1 3 国内外研究水平 我国在上世纪九十年代电力供应一度也曾非常紧张，在省、市级电力公司基本上都建设了负荷 控制系统，在用电紧张时对大用户进行限电，随着电网的建设也曾缓和了电力供应不足的情况，进 行限电以解决电力供应的情况不是根本的解决方案，电网需求侧管理显得日益重要。 加强电网需求侧的管理，制定切实可行的有序用电方案才是解决电力供应不足的有效解决方案。 在电网需求侧管理上各电力公司相继建设了一些系统监测管理电网的用电情况，采集需求侧管理所 需的用电数据，如负荷管理系统、配变监测系统、居民集抄系统、电力营销系统等，但这些系统相 对独立，未能形成完整的用电用户信息平台，造成不能很好地按照用户的用电个性以及相关信息制 定出符合用户用电个性、切实可行的有序用电方案。建设完整的需求侧基础数据平台，并在该基础 数据平台上实现一系列应用，实现有序用电的管理工作，为管理人员提供市场决策分析是今后需求 侧管理的发展方向。 国外的电网建设比较完善，在需求侧的管理上走在了我国前面，已实现了完善的有序用电决策 2 第一章绪论 支持系统。 我国的电网建设相对于国外而言是落后的。加强需求侧管理，建设有序用电决策支持系统。实 现有序用电是我国电力行业的新课题。国内各研究单位对本课题的研究还处于试验阶段，还没有实 现成熟可靠的有序用电决策支持系统。 1 4 本文的主要内容 建设有序用电决策支持系统增强电网需求侧管理，从根本上落实国电公司有序用电的要求，通 过建立需求侧管理基础数据平台收集分布在负荷管理系统、用电营销系统、调度自动化系统、配网 管理系统等凡个系统中的用电用户相关信息形成完整的用电用户信息，并在该基础数据平台上实现 一系列应用，形成管理和完善用户用电的个性信息平台，按照用户的用电个性以及相关信息制定出 符合用户用电个性、切实可行的有序用电方案，实现迫在眉睫的有序用电的管理工作，为管理人员 提供市场决策分析，从而提高各电力公司有序用电的管理水平。从而达到降低用户的投诉，获得更 好的社会理解和支持。 在目前电力供应紧张的格局下。如果合理制定拉限电方案是整个有序用电决策管理的关键所在， 其制定的合理性直接关系到管理的成效。 论文主要就如下内容开展工作： 1 ) 系统总体方案设计：讨论了有序用电决策管理系统的总体方案和系统软件结构中的模 块( 系统管理模块、拉限电方案决策模块、拉限电统计模块、有序用电管理模块) 的 功能和流程。 2 ) 详细地研究了徐州电网的供用电情况以及负荷对温度的敏感程度的特性，并根据相关 原则制定了有序用电的六种实旆方案，设立了电力平衡分级预警机制，设计了相应的 操作实施方法和流程。利用电力平衡分级预警机制启动相应的有序用电实施方案 3 ) 部分系统功能模块的实现：通过对数据库二进制大对象( b l 国b ) 、f t p 客户端工作模式 和开发方法、a s p o n e t 操作服务器端e x c e l 自动化和f o r m s 身份验证机制等实施技术 的研究完成了部分系统功能。 4 )总结了有序用电决策管理系统中涉及的各模块的功能。通过工程应用效果验证了各模 块的合理性和有效性并对有序用电决策管理提出了进一步研究的目标。 3 东南大学工程硕士学位论文 2 1 引言 第二章系统总体方案 近几年随着经济的快速发展。人民生活水平的提高，用电负荷急剧上升，使全国绝大部分地区 出现了电力短缺现象。针对目前用电紧张的局面，为保证重要电力用户和居民的用电，各地电力部 门配合政府制订了有序用电的措施。加强了需求侧管理。为提高有序用电应对预案决策的科学性及 管理的规范性，必须对徐州地区的用电客户进行细分，分析其用电特性，按照“先错峰、后避峰、 再限电、最后拉路”、“统筹兼顾、确保重点”的原则，系统自动决策选择最优的有序用电应对预案， 实现有序用电的各项措施到位即“定企业、定容量、定时间、定监管”，通过与外部网站的链接，为 客户提供实时的电力供应、应对方案的信息。便于社会各界的理解和配合。因此必须建立一套有序 用电决策管理系统。 有序用电决策管理是一个复杂的系统工程，其牵涉了整个社会的方方面面。如供电公司负责全 市范围内的电网日常管理、调度、协调及有序用电方案的具体实施；宣传部( 新闻办) 主要负责有 序用电宣传报道。公用事业局主要负责市区路灯负荷高峰时期的开停控制等等。即使在供电公司内 部也不是仅仅由调度或者负控单独管理，仍然存在着多部门之间相互谐调工作的状况。这种多部门 协作管理的特点决定了有序用电决策管理系统在设计前应进行详细的需求分析，在设计过程中对各 模块功能的划分，这些都将在系统总体方案中进行分析讨论。 2 2 系统设计原则 系统的总体设计目标是：采用最新的计算机软、硬件技术，在设计时遵从下述原则： 1 先进性 采用九十年代以来技术最先进、应用最广泛的c l i e n t s e r v e r 和b s 主从分布式体系结构。系统 可选用统一的软件平台u n i x w i n d o w s x p 操作系统，也可以混合使用，不影响系统功能和性能 指标，还可以使系统的性能得到优化。 2 可扩充性 在系统的生命周期中，系统的功能有可能不断地增加。因此，系统的体系结构必须适应这一需 要系统的应用软件采用模块组装式结构，可方便地对应用模块进行扩充。便于系统的二次开 发。 3 灵活性 系统中应用软件各功能模块，以数据库( 包括历史数据库和实时数据库) 为核心灵活分布在网 络的各个节点上，并且能在任意节点机上运行，做到“即装即用”。 4 安全性 系统硬件可采用双机、双网、双电源、可接入双通道等冗余设计结构，发生故障时可自动切换， 保证系统的不问断可靠运行。操作系统和数据库满足安全性要求，并配合系统设计不同节点不同操 作权限、不同用户不同操作权限，可保证系统满足严格的安全要求。对于系统的互联( i 、m 区之 4 蔓三兰墨竺璺堡互鲞 间的安全隔离) ，可以采用物理隔离装置通信，同时保证系统的实时性。必要的情况下可以增加防火 墙等设备。上述方案的采用可以防止黑客或者病毒的侵犯，保证系统的安全。 2 3 系统总体结构 徐州有序用电决策管理做为一个复杂的系统工程管理，牵涉到供电公司相关部门，应充分利用 现有的系统资源，在徐州供电公司相关部门之间架设一座“信息桥梁”，为有序用电决策管理工作 提供全面的基础业务数据和决策支持，使有序用电决策管理工作更为有序化和规范化，实现有序用电 的管理工作，为管理人员提供市场决策分析。 整个系统采用采用三层c s 结构，系统框架图如图2 - l 所示。 数据蜃 目圃目圆日 蔽缝翘辑废羽层 图2 - 1 有序用电决策管理系统框架图 徽嚣，- 璃 系统翁端 1 ) 数据层与s c a d a 的d b s 服务器、实时数据库服务器、历史数据库服务器建立通讯，自动 采集负荷控制系统、居民集抄系统、电力营销系统、配网信息系统、电网调度系统、以及 其他业务系统中的用电用户相关信息，形成本系统的用电用户档案数据。具体信息包括用 户基本信息、用户用电信息、用户负控信息、负控用户整点负荷( 或4 8 点) 信息、用户配 网信息、电网调度整点( 或9 6 点、2 8 8 点) 负荷信息等。并提供气象数据、经济统计数据 等相关数据的接口，可接受气象台和统计部门发布的一定格式的气象和经济数据。 2 ) 系统逻辑应用层主要由有序用电数据服务器、有序用电软件服务以及w e b 服务器组成。有 序用电数据服务器存储来自数据层的有关信息；有序用电软件服务主要包含系统管理模块、 拉限电方案决策模块、拉限电统计模块、有序用电管理模块，分别由管理机工作站、用电 分析工作站以及用电决策工作站管理。 3 ) 系统前端分为三种级别的信息访问权限：一为普通用户，面向社会，不需进行身份认证， 访问信息包括各方案、有序用电相关规章制度等；二为相关联动单位，需进行统一的权限 5 查塑查兰三堡堡圭兰垡丝苎 认证，即给予同一用户代码及密码进行访问，访问信息包括用电形势( 负荷预测) 、限荷指标、 缺1 3 情况等。三为内部部门，采用单一权限认证，即单一用户代码及密码进行访问，访问 信息根据用户权限而定。 2 3 1 系统硬件结构 1 ) 网络通讯 有序用电决策管理系统具有跨多数据库平台的特点，为进一步确保数据通讯的可靠性，采用 双重网络结构。系统采用交换网络技术，其网络传输速率可达i o o m b 。双网络同时工作，负载 自动平衡，故障时可以实现自动切换，单一网络故障不影响整个系统的正常工作。 2 ) 数据服务器 采用了c l i e n t s e r v e r ( 客户月务器) 分布式体系结构，数据服务器是系统的实时数据库和历 史数据库以及业务逻辑数据库的管理中心，它自动将调度自动化系统的实时数据库、用电营销 系统的数据库、负荷管理系统的数据库以及集抄系统数据库等数据信息整合，形成有序用电决 策管理系统的有序用电数据库，为有序用电管理提高必要的数据支持。由于电网运行数据、用 户信息数据的安全性较高，在自动采集该类数据时应注意数据信息的访问安全性。 3 ) w e b 服务器 w e b 服务器用来实现有序用电决策管理系统与外部系统共享实时，历史数据、图形、报表 等，为其它系统的访问、共享提供多种方式和工具，同时实现了与其它系统的有效隔离( 网段 物理隔离) 。可防止其它系统的侵入和无理访问，为实时系统的安全、可靠运行提供了保障。 w e b 服务器同时可以作为远程联网服务器，提供远程访问的管理及信息共享，为其它部门、局 长、异地维护和远程值班等信息用户提供拨号登入服务。w e b 服务器提供作为有序用电决策管 理系统与m i s 共享服务器的实时数据发布机制和数据库访问的标准接1 3 ，并提供供浏览器访问 的标准格式的所有图形、报表等信息。 4 ) 管理机工作站 管理机工作站主要负责系统的管理维护，主要包括数据日志管理、系统数据的备份与恢复 用户信息管理、系统参数代码管理、用户信息权限的管理等日常维护业务。 5 ) 用电分析工作站 用电分析工作站主要负责负根据用电用户的档案数据进行负荷预测管理，对年负荷、月典 型1 5 t 负荷等进行预测和审批，并提供历史日期经验负荷的直接赋值。对全网或者各片区按用电 分类( 按电价性质分类) 的电量结构、负荷结构进行汇总分析。 6 ) 用电决策工作站 用电决策工作站负责在用电需求超出电网供电能力时结合预设方案给相关决策者提供错 峰、避峰、限荷减产、可紧急中断负荷等决策方案，并通过管理和监督保证决策措施的执行。 具体硬件结构图见图2 - 2 。 6 圈匪雪巳璺臣圈 。 l 有序用电决策管理系统硬件结构圉 + l ； 。：巴。+：一一。，。：，。：。，。+。，。一。+。，#7 图2 - 2 有序用电决策管理系统硬件结构图 上述系统是以以太网为信息传输通道的。计算机硬件采用符合工业标准的、性能价格比也较高 的i b m a l p h 服务器和工作站。p a s ( 高级应用软件) 服务器1 台，p a s 客户端可选a l p h a s u n 工作站、 p c 机；网络设备采用c i s c o 交换机和路由器。网络采用全分布式分流力冗余的局域网机制，交换速 率为i o m i o o m b p s 自适应，主节点为1 0 0 0m b p s ，协议为t c p i p 。 2 3 2 系统软件结构、功能设计 有序用电决策管理系统是建立在多系统平台上的应用程序，在遵循设计原则的前提下应采用目 前先进的开放分布式应用环境的网络管理技术、数据库中问件和通讯中间件技术、面向对象技术、 i n t e r n e t 技术、n e t 技术、软件标准化技术。 网络管理技术实现对整个系统中的设备、功能及权限等进行分布化管理，以维护系统的完整性 东南大学工程硕士学位论文 和可用性，提高系统运行效率。 数据库中间件和通讯中间件技术实现分布式系统的协调运行，采用软总线技术，提供位置透明 的通信手段，隔离操作系统和硬件平台的相关性，保证系统的灵活扩充性。为应用和用户提供良好 的管理、运行、开发环境。 该系统软件体系结构的一个重要特点是广泛采用了客户，服务器工作方式。不仅对数据库的访问 是客户，服务器的方式，而且对系统实时库的访问以及各软件模块之间数据的交互也都是客户朋务器 的方式。这种工作方式优化了系统结构，化解了系统复杂性，提高了系统效率。 软件系统配有商用m i c r o s o f ts q l 数据库管理系统、w m d o w s 2 0 0 0 操作系统，软件设计标准遵 循网络通讯的o s i ( 开放系统互联) 和t c p i p 协议。采用基于n e t 2 0f r a m e w o r k 框架的a s e n e t 开 发。 根据结构化设计思想，电网限负荷自动控制系统分为5 个子系统( 如图2 - 3 所示) 。 图2 - 3 有序用电决策管理系统软件功能图 2 3 2 1 有序用电数据子系统 有序用电决策管理系统的运行必须依赖大量有关电网负荷数据和用电用户信息数据，可将其归 纳为三类数据：实时数据、业务逻辑数据以及历史数据。 业务逻辑数据主要包括： 可转移高耗电大设备错峰方案安排 调整非连续性生产单位工作时间安排 建筑施工临时用电错峰方案安排 企业轮休错峰方案安排 负荷管理系统控制方案安排 超供电能力限电方案安排 快速释放方案用电计划 8 第二章系统总体方案 历史数据库的数据存储内容、容量、采样间隔、保存期限可灵活调整，具备数据日月年统计和 统计、分析、查询功能，可满足多种表示方式：画面数值显示、曲线显示、表格显示、报表打印处 理等。更改报表数据、曲线数据时，可同时更改历史库内容。历史数据库主要内容有： 用户基本信息。 用户历史用电信息。 用户整点数据及日月年等统计数据。 用户整点用电量，日峰谷平电量及其日月年累积电量。 电网调度整点负荷信息。 实时数据反应各电网各元件的参数、状态等信息，主要内容包括： 用户整点负荷数据信息。 电网调度整点负荷数据信息。 电网线路、开关、刀闸的状态等信息。 有序用电数据子系统应具备数据的存储、查询检索、管理功能： 1 )能够接收e m s s c a d a 系统、集抄系统、配网自动化系统等多个系统平台发送来数据 信息，定时或随机将系统所需的历史数据存入历史数据库中供显示、报表生成和其它 计算分析使用。例如：每分钟一点的曲线数据，每小时一点的遥测数据、电量数据等。 2 ) 根据用电用户信息按线路、片区、行业、全网等迸行用电信息的查询、统计、分析。 3 )提供数据库复制、备份、恢复功能。当计算机设备故障排除后，可由此恢复数据库， 保证数据库的一致性。 2 3 2 2 用电信息分析予系统 地方经济的快速发展和人民生活水平的不断提高以及分时电价政策的实施，使各地电力负荷特 性都发生了很大变化。有序用电决策建立在对用户用电信息、电网运行状况信息的综合分析基础上， 必须根据用电用户的历史档案数据进行全网、行业、用户的负荷预测，在负荷预测时应充分考虑全 两、地区、行业以及用户的负荷特性。因此要认真做好电力需求的调研分析工作，重点分析电力负 荷对温度、电价政策的敏感程度，掌握负荷特性的变化规律。同时调度部门在进行有序用电决策时 还应结合电力营销系统以和负控系统的用户信息以及配网自动化系统的线路信息对线路、用户的用 电信息做到了如指掌。切实保证用户的正常经济生产工作， 因此用电信息分析子系统应具备负荷预测管理、负荷特性分析和用电用户信息分析功能： 根据用电用户的档案数据进行负荷预测管理，对年负荷、月典型日负荷等进行预测和审 批，并提供历史日期经验负荷的直接赋值。 预测、查询年度负荷预测曲线。 预测、查询线路、片区、行业、全网等月典型日的负荷预测曲线。 分析、查询全网或各片区按用电分类( 按电价性质分类) 的电量结构并以相应图形、表格方 式显示分析、查询结果。 将全网或各片区的负荷结构分析数据按电价类别分析并以相应图形、表格方式显示分析、 查询结果。 对全网有监控负荷的用户进行汇总分析。 9 东南大学工程硕士学位论文 对用电客户信息按线路、片区、行业、容量等进行组合查询，形成查询结果，并在查询 结果的基础上进行统计分析。 2 3 2 3 有序用电决策子系统 根据预测结果和电力供应能力以及用户负荷特性分析的结果，提前确定需启动的有序用电方案， 早做准备，合理调度，确保电力的有序供应。方案主要包括错峰、避峰、限电等三大内容。为增强 电网抗事故能力，在制定错峰方案的同时，根据社会效益与经济效益双赢的原则，同步制定电力负 荷释放预案，做到“既能下，又能上”，充分发挥有限资源的效用，最大限度地满足社会用电需求。 有序用电决策子系统在用电需求超出电网供电能力时结合预设方案给相关决策者提供错峰、避 峰、限荷减产、可紧急中断负荷等决策方案，并通过管理和监督保证决策措施的执行： 年度错峰方案决策：通过设定条件来批量选取或者通过个别的指定，形成年度错峰方案。 系统可根据错峰方案模拟错峰效果，包括年负荷预测曲线及错峰后曲线。 限电指标下达：在有限电量时进行电量到负荷的拟合，并下达指标到各个片区。 用电缺口分析：按照电网负荷预测及限电指标，形成网供负荷与限荷指标对比图，并自 动形成相关的文字描述。 有序用电方案决策：包括企业轮休方案、日错峰方案、避峰方案、自各发电机发电方案、 连续生产企业限荷减产方案等。 辅助方案决策：扩大有序用电的管理范围，建立夜景工程、广告、路灯等用电信息库， 并根据限荷要求情况制定辅助管理方案。 紧急限电方案决策：对紧急限电方案表进行管理，并提供紧急限电动作的记录。 有序用电整体方案制定：根据供需缺口的梯度，提出整体的一揽子方案，即组合上述多 种决策方案在内的一个综合性决策方案。 方案效果校验：在一系列决策方案制定后，通过对负荷的模拟进行决策方案的有效性检 验，系统提供负荷预测曲线、限电指标曲线、决策曲线、实际负荷曲线在同一坐标系中 的对比校验。 2 3 2 4 有序用电管理子系统 为了确保有序用电工作的开展执行，供电企业要制订统一规范的错峰方案实施流程并组织实施， 公布月度避峰计划表，做好错峰用电和恢复正常供电的通知工作，加强与供电企业的沟通联系，积 极配合生成企业做好错峰用电管理，在做好错峰用电的同时，安排好企业的日常生产供电企业内 部对有序用电决策措施的执行情况必须进行跟踪管理，将有序用电决策方案的执行落实到位，并及 时将执行情况反馈给相关决策人员，帮助其修正决策方案。 因此有序用电管理子系统应具备外部信息发布和内部管理两大功能： 1 ) 外部信息发布：主要针对客户和全社会，是以通知和监督为目的。通过在企业外部网站上挂 接页面，发布相关信息。其中支持两种级别的信息访问权限，一为普通用户，面向社会，不需进行 身份认证，访问信息包括各方案、奖惩情况、有序用电相关规章制度等；二为相关联动单位，需进 行统一的权限认证，即给予同一用户代码及密码进行访问，访问信息包括用电形势( 负荷预测) 、限荷 指标、缺口情况、执行效果等。 1 0 第二章系统总体方案 有序用电方案发布：直接将有序用电方案对外发布，配合在做好错峰用电的同时，安排 好企业的日常生产。 有序用电相关规章制度分布：加强有序用电的宣传工作，便于企事业单位和其他相关单 位了解有序用电的政策、法规 奖惩情况发布：依据有序用电方案执行情况，发布对相关单位的奖惩情况，敦促各生产 经营单位严格执行有序用电方案，确保有序用电方案的实施。 对政府管理部门，行业管理部门以及区政府管理部门等相关联动单位的联络信息以及与 联动部门的联系记录进行管理，作为决策工作执行的宏观保证。 2 ) 内部管理，针对全网内部有序用电管理部门及其他相关部门，是以信息的查询及部门的协同 工作为目的，查询内容包括各方案对象库、各方案明细、方案执行情况等。 文件管理：将所有关于有序用电管理的各级往来文件进行统一的管理，形成文件文档库， 并提供主题查询、关键字查询等多项查询方式。 措施监督管理：对决策措施的执行情况进行跟踪管理，将各种预案所涉及的客户责任到 各供电片区、到线路、到人，从而保证措施的执行并提供违反记录的追究依据。其中有 负控的用户对象自动实现监督；无负控的用户对象首先由系统将决策所形成的各项措旌 分解到具体的日期，从而可以按照日期查询当天的所有措施以及明细情况；然后由指定 人员对各项措施进行执行情况的反馈；再提供执行情况的查询给相关决策人员，提供措 施监管报表。 分析总结管理：每日每月对限电工作进行分析总结。系统先按照规则自动生成分析总结 报告。相应人员可在其基础上进行修改。分析总结内容包括：限电概况( 指标及缺口) 、主 要方案措施、检查执行情况、效果评价等。 2 3 2 5 系统维护管理子系统 为了确保有序用电决策管理系统的安全运行，必须对系统进行必要的维护和管理。 用户管理 权限管理 代码管理 参数管理 日志管理 备份与恢复 用户管理和权限管理针对不同的外部和内部用户设定不同的访问使用权限；代码管理、参数管 理管理系统使用的基础数据，确保其与e m s s c a d a 系统、营销系统以及负控系统数据的同步或者 相容；日志管理、备份与恢复管理保证系统在出现异常时能及时恢复数据后投入运行。 2 3 2 6 有序用电决策管理系统软件结构流程图 系统软件体系结构流程如图2 4 所示； 1 ) 有序用电数据子系统自动采集调度自动化系统、负控系统、以及营销系统数据； 2 ) 用电信息分析子系统利用有序用电数据子系统的数据在充分分析用电用户的负荷特 性的前提下进行负荷预测； i l 东南大学工程硕士学位论文 3 ) 有序用电决策子系统在日前根据统调负荷信息形成用电指标，并决策出次日有序用 电方案；实时运行中根据e m s s c a d a 系统、负控系统的实时数据信息，依照事先 制定的用电方案启动相应错峰、限奄措施。决策方案通过有序用电管理子系统对外 发布。 4 ) 各县调、用电用户以及联动单位通过有序用电管理子系统发布的有序用电信息安排 用电。具体的用电调度方案由县调和市区配调系统执行，紧急状态下由市调、负控 直接执行。 5 ) 在某些情况紧急下，往往由于调度、负控部门拉限电信息与客服部门、检修中心相 对割裂，无法及时与用户、客服部门以及检修中心沟通，造成用户、客服部门对拉 电作为线路、变压器故障进行报修，而检修中心无法确证、排除故障的情况，消耗 了大量的人力物力，降低了工作效率。通过有序用电管理子系统发布的拉限电信息， 客服部门可以在第一时间区分拉限电和故障，及时与用户沟通，减轻了检修部门的 工作强度，提高了工作效率。 6 ) 县调、负控、联动单位每日将有序用电工作的执行情况通过序用电管理子系统汇总 到系统，便于每日每月对有序用电工作进行分析总结，及时向省调和联动单位汇报。 决策人员亦可根据每目的统计情况对决策方案进行相应的调整，确保电网运行的安 全和生成经营单位的正常运行。 图2 _ 4 系统软件体系结构流程图 第二章系统总体方案 2 4 系统的安全设计 随着电力行业的不断发展，电力的关键业务不断增长，因此信息化应用也不断增强，网络系统 中的应用越来越多。同时，随着i n t e m e t 技术的发展，建立在i n t e m e t 架构上的跨地区、全行业系统 内部信息网开始逐步建立，网上应用着各种电力业务及办公系统。与此同时，电力信息网络系统的 网络安全问题愈来愈显得重要。 目前，电网二次系统安全防护体系分为三层：第一层为实时系统，第二层为生产管理系统，第 三层为电力信息系统。这三层反映了各层中各系统的不同的重要性。 在层中按安全等级的不同又区分为安全工作区。第一层被认为是一个独立的安全区i ，而第二 层根据所连接的外部边界通信网络为省调度数据网p d n e t 和不连p d n e t 的二部分。因而前者为安全 区，后者为安全区。 第一层是安全保护的核心，调度自动化中e m s s c a d a 系统、负控系统以及配网自动化系统是 面向值班员的实时监视、运行控制系统，其数据实时性为秒级。其外部边界的通信，传统的远动通 道的通信可以认为不存在网络安全问题。 第二层生产管理系统层，用电营销中的生产管理系统即营销信息管理系统。在营销信息管理系 统中属于安全区的典型系统包括远程集抄系统等。数据的实时性是分级、小时级、日、月甚至年。 安全区是不连p i ) n 酎经电力信息网p l n e t 互联的区域。该层中典型的系统为m i s 系统和相关 系统的w e b 发布等。在该区中是公共数据库内的数据可提供运行管理人员的w e b 浏览。 安全区是指包括办公自动化系统或办公管理信息系统，经电力信息网p i n e t 互连。 有序用电决策管理系统需要自动采集来自e m s s c a d a 、负控系统、配网自动化系统、营销信 息管理系统等各个安全区域的数据信息，对数据信息的安全访问有极高的要求标准；同时，众多的 有序用电信息的发布、反馈，需要系统与外界用户进行信息互联，如何保证系统自身信息的安全性 也值得关注，必须在设计中着重考虑系统安全防护问题。 在各安全区之间均需选择适当安全强度的隔离装置。具体隔离装置的选择不仅需要考虑网络安 全的要求，还需要考虑带宽及实时性的要求。安全区之间隔离装置必须是国产并经过国家或电力系 统有关部门认证。 为实现系统与实时系统