（电气工程专业论文）唐山智能一体化地区电网调度技术支持系统.pdf

：j j ： ： 誓： ：_ ：j ： 一 、 一 i o ： - i i l l l llll l lj ll ll l l lli i l 。i j t - 亩明 ：y 17 8 5 8 8 5 i 一_一 尸明 。 j + 。 j ? ： 、：! ：! j 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文 唐山智能一体化地区电网调度技 。 术支持系统，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研j ： 究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外扎论鼍i 。? 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或 。， 。其他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0 ： 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 j i ? # 。量 ： ：i 一 。- _ _ o ，：o ! 。”： j 曩 7 j - j _ 一。 ： ， ：= ： 。 ? ， j + - ： ，学位论文作者签名：巫圭盏 日 期：z ! 应生纽a i 习誓二： 二! j 一一7 ： 0 ：| 、。o ： 。 。 ： j ： 。： _ ，一，：oo j - _ _ c t ： j ： 一：j! ， _ j ： 关于学位论文使用授权的说明二： ， j_ 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：2 ，学校有权 ! 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 ? ： 其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同 ! 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容o j o ： j j ：( 涉毒的学位论文在解密后遵守此规定) = | 一 拓暑签名：z 窆盔导师签名： i 审期：2 翌车= | = 图夕f 日 日期： 亏一生铱一丛一一，兰 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 ： 。 。i _ _ _ - - - _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ i _ _ - _ 。- - - - _ _ _ - - 。_ 。_ _ _ _ 。- 。_ - l - _ - 。_ _ _ _ _ _ - - - _ _ - - - _ - _ 。- _ _ _ _ - - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ - _ - _ _ _ - _ _ _ _ 一 摘要 。一 j一? i - ， 。 ! ：， ： 随着电网的发展，调度自动化系统的智能性及其各模块间的协调性变得越来越 重要。本文在研究国内外调度自动化研究现状的基础上，提出了智能_ 体化电网调0 度技术支持系统，并详细介绍了该系统的总体要求和设计方案，最后，结合唐山电i j 网的实际情况，将该系统应用于唐山电网。本系统较好地解决了调度软件系统在线 ： + 自主运行和协调的问题。该系统采用统一的支撑平台，具有较高的智能性。实现了 7 电网调度、运行以及管理信息的一体化共享。 ：。 5 ? * ： j 一： ， ： 二j j ， ：囊i i ： 。f ? - ： ：。：；关键词l 调度自动化；智能化；一体化；电网调度? ，i 。一： a b s t r a c t 一， 7 ；+ ，、：菇：， 。： i j ” ：。 ：， ： ：j ， “4 7 7 l 一， - 。- ? 。 ： - 。w i t h t h e r a p i dd e v e l o p m e n to fp o w e rg r i d ，t h ei n t e l l i g e n c eo ft h e ：7 d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e ma n dt h ec o o r d i n a t i o nb e t w e e ni t sm o d u l e s a r e ：， ：-b e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t b a s e do np r e s e n tr e s e a r c h 。o f j ： ? d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o ns y s t e m ，t h i sp a p e rp r e s e n t st h e i n t 9 9 r a t e d ： 一j - d i s t r i b u t i o nt e c h n i c a ls u p p o r ts y s t e m ，d i s c u s s e st h eo v e r a l lr e q u i r e m e n t sa n d d e s i g ns c h e m ei nd e t a i l ，f i n a l l yi ti sa p p l i e da c t u a l l yi nc o m b i n a t i o nw i t ht h e ，o s i t u a t i o no ft a n g s h a np o w e rg r i d t h i ss y s t e mu s e su n i f i e ds u p p o r tp l a t f o r m ； t h i ss y s t e mr e a l i z e si n t e g r a t i v es h a r i n go ft h ed i s t r i b u t i o n ，o p e r a t i o n a n d t h e ：? 。：， f 鼍粤哆e m ? n t o f1 n f o m a t l 。n ， ：。；0 7 誊：譬曩 l 。j ： 一 ： - i 。 。lit a o ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) _ 一 ? “ ：、，directedb yp r o f l ut i e b i n g ： 一 ， ：t“ k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n ；i n t e l l i g e n t ；i n t e g r a t i o n ；g r i d d i s t r i b u t i o n 华北电力大学工程硕士学位论文目录 目录 中文摘要。： j 英文摘要 。 第一章绪论_ j ：1 、 ：+ 1 1 选题背景及意义_ “：1。 ：，： ? 1 2 电网调度系统发展历程：2i ! 、1 3 本文研究内容，o oo ooo o 6 ； - 1 、，第二章智能一体化地区电网调度技术支持系统的总体要求：7 j2 1 调度系统总体要求一- j 7 _ 乱2 2 调度系统硬件配置原则r 7 一 。2 3 调度系统软件配置原则o ；：。o8 。一 - 第三章智能一体化地区电网调度技术支持系统设计方案：1 0 + ? _ 3 1s c a d a 子系统o ：1 0 j 3 2 数据库管理子系统。：1 l ： 、 3 3 高级应用软件。：1l 。 ； o 3 ：3 1 网络建模及网络拓扑：j 1 2 ，；。 2 +3 3 2 状态估计：。：1 3 ：_ 3 3 3 调度员潮流：1 3 ，： - 3 3 4 系统短期负荷预报1 6 o3 3 5 短路电流计算。j 1 8 。 3 3 6 自动电压控制( a v c ) ，1 9 ”0 一： 3 3 7 静态安全分析：o ：2 0 ： 一 ：3 4 调度事故辅助决策技术j - 。2 0 一j 3 5 本章小结：。：。2 2 第四章唐山电网智能一体化地区电网调度系统结构及关键技术2 3 ? 4 1 唐山电网概况。：一2 3 二_ 4 2 系统架构_ i ：2 4 4 3 系统硬件结构2 7 4 3 1 前置处理子系统：2 8 4 3 2 数据管理子系统2 8 ，4 3 ，3 用户接口子系统：2 9 ： 4 3 4d t s 系统：，2 9 4 4 系统软件结构配置- o ：j2 9 华北电力大学工程硕士学位论文目录 4 5 系统特点及关键技术“3 2 4 6 本章小结3 6 五章结论j j j 3 7 考文献：3 8 谢j i 4 0 学期间发表的学术论文和参加科研情况：4 1 ? 足辽 ，“ 毒 华北电力大学工程硕士学位论文 1 1 选题背景及意义 第一章绪论 o ，随着我国电网跨区域、远距离传输的超特高压交直流混合输电系统的形成，如 i + 何保证该系统的安全稳定运行是一个重大而迫切的研究课题。西电东送、全国联网、 电力市场化对电力系统的安全稳定运行和基础研究提出了新的挑战。另外，世界上 ：大电力系统相继发生的大面积停电事故已暴露出电力系统安全防御问题的严重隐 ， 患。2 0 0 3 - 年美国东北部及加拿大南部大停电，北美5 0 0 0 万人陷入黑暗，纽约市断 0 。电达2 9 个小时，? 造成经济损失约6 0 亿美元，就是由于电网发生故障后没有得到及 。：? ：时的处理，使得故障扩大化，最终造成了严重后果。目前，电力系统的安全性已纳： 入国家的安全防御体系。 ，o ：j为保障电网安全，故障后及时、准确地进行故障处理非常重要，要防止故障的 ：进一步扩大，并把停电损失降到最小，力争使故障后的停电范围尽可能减小，停电 时间尽可能缩短。这就需要调度人员对事故状态下的相关信息迸行分析筛选，得出i ：1 j结论和处理方案，开出正确的调度操作票，以便及时处理电网故障；而随着电网调，2 ：j 度自动化水平的提高，调度员每天面临着数以百计的故障信息，任务日益繁重，亟? 二- 需一种智能化水平较高的计算机辅助专家系统来减轻调度员负担。因此开发一套在。+ ，线运行的智能调度系统，在故障时为调度人员提供准确及时的辅助决策，在日常工 作期间为调度人员提供一个反事故演习的训练环境，已成为完善电网调度自动化的 。 二 一项重要任务，对整个电力事业的发展具有重要的意义。 ： - 二 。： o o _ 从调度自动化监控和分析的角度来看，现代电网是多层次、多尺度、多对象的。 ，t 复杂统一体。对电网调度自动化系统在以下几个方面提出了更高的要求： 一 ? ( 1 ) 大容量 一_ j 调度自动化需要从全局的角度来考虑，需要处理海量的信息二首先，随着电网一。 规模的快速扩充和电网互联的增强，对电网大模型的统一分析越来越成为需要。其，。 。 次；传统e m s ( e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ) 中只需要处理一次系统的信息，。但未来t t - 7 ，调度自动化系统需要实现一、二次系统的同步建模、采集与分析；传统e m s 是电，。 ， 网稳态水平上的监控分析，未来需要扩展到静态、动态、暂态三位一体的信息处理 。 ：与分析。另外，未来调度自动化系统需要综合处理电网、市场和电量信息。、 ( 2 ) 高实时性 o _ 为了实现闭环控制，高密度采集的相量测量单元( p m u ) 对高速实时通信提出了 。 更高的要求，对分析和决策软件的实时性要求也更为苛刻【l 】。 i j ( 3 ) 统一性 华北电力大学工程硕士学位论文 未来的电力系统需要加强监控和分析的统一性。在时间尺度上，需要静态、动 态、暂态相结合；在空间尺度上，需要各级调度的统一协调；从对象上讲，既要考虑 输电网与配电网相结合，又要考虑经济稳定性( 电力市场的影响) 与物理稳定性的交 织作用。 ( 4 ) 综合性 随着电网规模的扩大，电力系统的动态行为更加复杂，掌握系统各种运行动态、 实施先进的保护和控制，对确保电力系统的安全稳定运行越来越重要。作为承担电 网静态监测、分析和控制功能的传统e m s 已经不能完全满足电网发展和安全运行 的要求。例如，在电力系统受到扰动的动态过程中，特别是发生低频振荡等长周期 动态过程时，e m s 通常无法做出反应。因此，需要将功能从传统的监视、分析和控 制进一步延伸到广域保护和安全协调防御1 2 。此外，综合性还包括信息的综合和应 用的综合。因此，未来调度自动化系统将不再是e m s 等具备单一功能的系统，而 是综合型平台化的复合大系统。 j ( 5 ) 调度自动化系统的需求 随着电网的发展，电网调度自动化系统已经从传统的稳态数据监视发展到需要 综合动态以及暂态信息监视的应用。广域测量系统( w a m s ) 以及继电保护信息系 统在国内各调度中心也有了很好的建设和应用【3 】【4 1 。如何能够很好的实现e m s 、 w a m s 以及继电保护信息系统数据的综合利用便成为目前电网调度自动化系统应 该重点考虑的问题。 1 2 电网调度系统发展历程 1 2 1 技术发展历程 i ， 一 jj ， 。 ：， ，4 从监测监控及数据采集系统s c a d a ( s u p e r v i s o rc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ) 到一。 能量管理系统e m s ，我国的电网调度自动化系统已经发展了三代。上世纪7 0 年代。- j ， 基于专用计算机和专用操作系统的s c a d a 系统可以称为第一代，它只有实时数据 采集和处理的功能，不具备应用分析的功能。上世纪8 0 年代基于通用计算机的e m s j d m s ( d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，配电管理系统) 系统称为第二代，这代系统 ： 能够实现比较完整的s c a d a 功能，而且还有一定的应用分析能力。上世纪9 0 年代- 。1 0 一 基于r i s c ( 精简指令集计算机) u n i x 的开放分布式e m s 系统称为第三代，它采用 了大型关系型数据库和先进的图形用户界面g u i 技术，并且它的高级应用分析软件j 也越来越丰富。国内目前绝大多数的调度自动化系统属于第三代。但是，1 随着电网 和信息技术的快速发展，第三代调度自动化系统也逐渐地暴露出它的缺点【5 l ；一_ 。 i 首先，智能化程度不高。目前e m s 虽然已得到了广泛的应用，但由于只停留 2 华北电力大学工程硕士学位论文 在分布式独立在线计算分析阶段，还需要调度人员进行被动调用进行计算分析，然 后再进行综合决策，这使得调度员对电网工况改变的响应滞后。其次，系统中各组 成模块的升级以及相互间的协调性有待加强。现代e m s 虽然在可靠性、响应速度、， 可维护性和开放性等方面有了较大提高，但是修改原有功能、增加新功能和升级系 统仍然很困难，甚至需要将原来的设计推倒重来。所谓协调性是指按照一定的逻辑 ：规则，使系统内的各部分既准确又流畅地运行，达到对系统资源最优化的配置和利 用。虽然目前计算机的性能已经很强大，但对于一个较大的电网来说，对其进行一 次静态安全分析或者无功优化软件的运行将会占用系统大量的c p u ，如果同时再运 行一个其它的应用软件模块，足以导致系统运行困难或死机。另外，根据在不同状 态下对电网所起作用大小的不同，各模块间应有运行优先级的问题，比如说在事故 状态下，故障诊断软件模块应优先运行，此时它应该有最高的级别。所以说，协调 性问题的解决是一个重点同时也是一个难点。 ： 1 2 2 国内外研究情况 -电网智能一体化调度技术支持系统的基本运行原理就是根据实时采集上来的一j ，遥信、遥测等数据，运行相应的高级应用模块对电网当前的运行状态进行评估，然? 后将评估结果和事先设定的目标状态进行对比，并根据状态调整对应的高级应用软 件进行计算分析，最后给出能使系统既安全又经济运行的调整策略。 。一 - l 、南瑞公司的o p e n 3 0 0 0 系统：该系统除具备常规的支持平台、s c a d a e m s 功能 ：之外还具有以下特点： ， 7 0 1 ) 遵循i e c 6 1 9 7 0 标准的建模与集成技术一设计了遵循c i m 的系统内部数据模。 。型定义，实现了c i s 标准接口，同时采用了先进的c o r b a 组件技术，按照i e c 6 1 9 7 0 的组件模型，以标准化的方式集成第三方软件，实现即插即用。j j 一2 ) 应用服务器的混合平台一不仅客户端工作站可以采用p c 机，而且实现了应 用服务器的跨平台与混合平台，可将不同u n i x 平台的应用服务器任意混合在一个， ：。系统中运行，为系统扩充、硬件升级提供了良好的支持。o ” 。： 3 ) 数据保险箱技术一做到通道切换过程中不丢失数据，实现了主备通道的无缝 切换，而且可避免正常运行过程中因值班通道的瞬时干扰而丢失数据，实现了实时 数据的无损采集。 、 ， 、 一：4 ) 网络s c a d a 技术一s c a d a 功能从面向测点到面向网络模型。解决了常规s c a d a 在拓扑着色、旁路代处理上的局限性，利用网络拓扑分析实现完善的自动旁路代识 别、不需要进行规则定义的防误闭锁等功能，而且实现了自动平衡率计算等基于拓- 扑分析的智能化计算功能。o 二 ：j。5 ) c p s 标准下的a g c 控制策略一提出了c p s 调节功率分量，并与a c e 比例分量 华北电力大学工程硕士学位论文? 。1 。，。p 。 和积分分量一起构成区域总调节功率，并据此划分a g c 控制区域，较大幅度提高了； c p s 指标，并有效控制了区域的无意交换电量。： 6 ) a g c 与安全约束调度的闭环控制一a g c 与安全约束调度结合在一起构成闭环 控制系统，实现对稳定断面越限的预防控制和校正控制。 j | 7 ) 未来电网运行方式分析一利用系统负荷预报、母线负荷预报、发电计划、交 换计划及检修计划生成未来运行方式，并可对发电计划进行安全校核。 8 ) 未来模型培训一在现实模型基础上建立不影响调度实时运行的未来电网模 型，且可逐步投入到实时调度模型中，实现了实时模型与未来模型的统一维护j 较 好地满足区域电网联合反事故演习的需求。 。 。 j ? 2 、a b b 公司的e m s 系统：a b b 公司的n e t w o r km a n a g e r ( 网络大管家) 是一个控制 中心的解决方案，支持安全和有效的能量系统的运行。网络大管家也是一个能量信 息系统，提供决策者可靠的过程信息。它的模块功能可以适应每个用户的需求。对 于发电、输电、及配电协调监视和控制，它均是优化的解决方案。网络大管家提供 强有力的在企业中进行系统无缝集成的能力。网络大管家的众多应用软件构建在基 于组件结构的开放平台之上，适应实时控制和分析也为了优化和规划的目的。网络 大管家可以向客户提交以下系统：n e t w o r km a n a g e rs c a d a g m s 提供各种发电资源的 。 调度功能。n e t w o r k m a n a g e rs c a d a e m s 是输电网络运行在电力市场环境下的最优解 决方案。： ： n e t w o r km a n a g e rs c a d a d m s 提供众多功能以提高中低电压配电网络韵运行。 网络大管家的模块结构是基于组件的，它们可以分别实施，以适应用户当前的需求， 并为未来的扩展提供移植的途径。它具有以下组件： 1 ) 6 d e 图形数据引擎：g d e 是一个为关联数据库内容而用的工具性集成环境。 g d e 使用标准的接口，也支持由现有的图形信息系统导出数据。 2 ) 图形用户界面：网络大管家系统使用基于m sw i n d o w s 客户端基于w e b 客户端 的丰富功能，作为所有应用的操作员的界面。操作员界面也集成其它的软件应用提 j 供的工业化的i t 技术。 ， ， ：3 ) 外部适配器和数据交换：与外部系统和应用的通信接口是通过面向消息的中 _ 一 间件实现。网络大管家提供标准的数据通信的完全集合。一一 4 ) 数据采集前置机：数据采集前置机将r t u 连接到网络大管家，实现了国际标 。 准协议、工业标准协议及私有协议。 ： 5 ) s c a d a 应用软件：s c a d a 是电力工业监视和控制的基本功能。应用软件由完全 的实时监视和控制功能所组成，它经历了实时控制系统业务4 0 年的不断地完善过 -| ， 程j 一 一 簟 6 ) e m s 应用软件：是高电压电网应用软件，也是最优化的输电系统应用软件，包。? j _ o 、： 4 ： 。；， 一 ： ? ： 华北电力大学工程硕士学位论文 括：状态估计、安全分析、优化潮流。 ：j 7 ) 调度员培训模拟系统：它是电力系统调度员的包含过程仿真的培训环境。 。： ： ：8 ) g m s 应用软件：它是先进的发电管理应用软件，包含了根据规定的电力市场规 则实现发电资源的优化调度和控制功能。 ： 9 ) d m s 应用软件：它是完全的中低压电网应用软件，其功能为优化负荷、快速的 故障检出、快速的服务恢复。用户呼叫服务可以根据网络结构实现快速的故障定位 并直接面向现场工作人员。 ： 一： ，： - l o ) b m s 应用软件：它是高级的电力市场运营系统( m o s ) ，它是为管理中心电力 市场提供完全的解决方案。它是针对i s 0 ( 独立系统运行机构) 、r t 0 ( 区域输电组织) 二气 开发和构建的应用软件 _ j 1 ) 资产管理应用软件：它是企业所拥有设备的管理软件。作为电力系统运行尤o 其是最小化维护费用是实用的基本的应用软件。 一 。，j ： ：。：? 一亍一 ：。 ：电网智能一体化调度技术支持系统的基本运行原理就是根据实时采集上来的+ ：遥信i 遥测等数据，运行相应的高级应用模块对电网当前的运行状态进行评估，然： ，后将评估结果和事先设定的目标状态进行对比，并根据状态调整对应的高级应用软 件进行计算分析，最后给出能使系统既安全又经济运行的调整策略。，：? j j -j ! 。- ?： 。随着a g e n t 6 】技术的不断发展，使得面向软件工程方面的研究成为了热点。在 j 应用领域方面，w o o l d r i g e 和j e n n i n g s 7 1 分析了a g e n t 技术的适用范围j 总结出适合。? 多a g e n t 系统的应用领域即复杂软件系统，因多a g e n t 理论的适用条件与电网调度系j 统的特征比较吻合，近年来有许多专业人士尝试用多a g e n t 技术构建具有智能性、 。 协调性和扩展性良好的e m s 及调度自动化系统，并取得了许多有意义的成果。： j 。 ： 文献【8 】阐述了调度自动化系统相对于传统事务型应用的特殊性，对实时数据库 i ! 的关键性技术和难题进行了分析，并以此为基础提出了一个具有普遍意义的实时数? j ；t ：?据库模型和体系结构。 ， _ ? ! ： ：；：， 文献【9 】分析了能量管理系统( e m s ) 中实时数据库技术的现状以及影响实时数据 、， 库技术发展的原因，分析了e m s 的应用环境特点，对设计开发符合i e c6 1 9 7 0 ： 。e m s a p i 标准的新一代e m s 的实时数据库管理系统提出了一些观点，特别是如何： 提高数据库访问效率，使之满足e m s 中实时应用的要求。 ： j 一； - t ：i 智能一体化调度技术支持系统是建立在s c a d a e m s 系统基础之上的更为高 一级的电力系统决策支持软件，是为电网调度提供更为全面和智能化决策的大型系统： 软件。智能调度决策支持系统主要由s c a d a 数据平台、稳态分析系统、智能调度 操作票：故障分析决策、指挥系统和报表六部分组成。它利用电力系统中所测量到 的各种实时信息，以及系统静态参数信息，在实时型和研究型模式下，对电力系统 置和高级软件功能。 6 ： 华北电力大学工程硕士学位论文 二第二章智能一体化地区电网调度技术支持系统的总体要求 。 2 1 调度系统总体要求 ：“ ，j ： “。，- 电网调度技术支持系统应统筹考虑电力调度中心各自动化系统的数据及应用 需求，以面向服务的体系结构，按照应用和数据集成的理念，构造统一支撑的数据 。平台和应用服务总线，实现数据整合和应用功能整合，达到数据共享、数据一致、i ： 。 应用功能增值的目的，并为调度自动化的运行和开发提供功能强大、方便易用的集 成支撑环境。系统的总体要求如下1 ： ( 1 ) 系统应实现通用服务平台化，应用功能一体化，包括统一的支撑平台：图 模库一体化、统一的图形服务、统一的数据服务、统一的报警服务、统一的曲线服 ：j 务j 统一报表服务等。j ( 2 ) 系统应采用开放式结构、提供多重冗余的、多机并列运行、支持分布式处! ： ” 理环境的网络系统。 | ( 3 ) 功能子系统及功能模块采用组件化、标准化的方式实现，j 对系统中的各种、： 公共的应用以通用服务的形式实现。 。j j 二 。 一( 4 ) 系统应具有系统多组态处理能力，应该支持实时态、历史态0 未来态、调? v 。试态等各种不同运行状态，不同态下均能实现各种电网分析及计算功能，并能够方ji ：t 便的实现在不同态之间的转换。 一 ( 5 ) 各种综合应用分析功能的提升：在综合利用电网各种信息的基础上，实现 包括实时数据交换平台、安全分析、智能化调度辅助决策、规划研究分析的应用等： 。 系统应用功能的提升； “ i 誓 ，： 4 鼍( 6 ) 实现电网实时运行情况可视化，在传统图形、数据和报表显示的基础上， ，一利用先进的2 d 3 d 等图形技术将电网数据转换成图形或图像，在屏幕上形象生动地- ：。 ： 显示电网运行状态电网运行情况，以更直观的方式让调度运行人员及时全面了解电7 j 网状况。 7 ，ji l ，j 。 ： 一 一： i ， 一? ： 。 ：i 。+ ：? 象 2 1 2 调度系统硬件配置原则 。 j _ ：，j 2 ， ， 硬件设备主要包括服务器、工作站、网络设备和采集设备。根据不同的功能， ： 服务器可分为前置服务器、数据库服务器和应用服务器，前置服务器既可采集专用 通道又可接收网络通道，数据库服务器用于历史数据和电网模型等静态数据的管 ，i理，应用服务器可根据需要分别配置s c a d a 、p a s 、d t s 等服务器。工作站是使用： 。维护系统的窗口，可根据运行需要配置，如调度员工作站、维护工作站、运方工作 ? ” 二 、 7 一 ：? ：o 一：；+ 华北电力大学工程硕士学位论文，j ，站、学员工作站等。服务器和工作站的功能可任意合并和组合，具体配置方案与系 统规模、性能约束和功能要求有关。网络部分除了e m s 主局域网外还包括数据采 集网、d t s 网和w e b 服务器网等，各局域网之间通过防火墙或物理隔离装置进行 安全隔离。所有设备根据安全防护要求分布在不同的安全区中。通常，根据功能划 分，可将硬件分为前置处理子系统、数据管理子系统、s c a d a 子系统、p a s 子系 统、d t s 子系统和w e b 子系统等。新功能的扩展可以通过增加新的计算机节点而 方便地实现。j j 2 3 调度系统软件配置原则 i ：， 一 从系统运行的体系结构看，系统是由硬件层、操作系统层、支撑平台层和应用 层共四个层次组成。系统中的支撑平台层在整个体系结构中处于核心地位；其设一 计是否合理将直接关系到整个系统的结构、开放性和集成能力。支撑平台又可分为- 集成总线层、数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、j ： 各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，数据总线层为它们提供适当的 一 数据访问服务，公共服务层为各应用系统实现其应用功能提供各种服务比如图形 ， 界面、告警服务等。具体功能如下： ( 1 ) 集成总线层 i ! ” ? 集成总线层遵循i e c6 1 9 7 0 、i e c6 1 9 6 8 等开放性的国际标准，提供各公共服务 元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，是系统内部以及与第三 ， ：方软件之间的集成基础。 集成总线层首先遵循i e c6 1 9 7 0 的组件化原则，以c o r b a 为代表的分布对象 计算技术具有支持异构系统、支持各种编程语言和集成系统等特点，从而实现集成 总线的软硬件平台无关性、编程语言无关性、位置透明性、便于修改、维护、移植 j 等特性。集成总线既可以支持与第三方独立系统的集成，也支持第三方应用集成到， 本系统内，同时作用于系统中各内部组件的集成，从而将各种组件有机地集成到一 ，“ 起构成整个系统【1 2 1 【1 3 1 1 1 4 1 。 7 ：_ ( 2 ) 数据总线层 。二 一 j 数据总线层由实时数据库管理系统、商用数据库管理系统以及相应的数据访问j “ 中间件等构成。商用数据库用来存放非实时数据，同时提供历史数据服务。可存入 历史数据库的数据范围不仅包括s c a d a 应用的遥信、遥测，还包括p a s 等各个应： ， 用中需要存入历史数据库的信息，比如p a s 的各种考核指标等。历史数据库的存贮 ： 采用商用数据库，应具有可靠性高、容量大、接口标准、安全性好等特点。 ： ( 3 ) 公共服务层 一 。 “：? ：j ? ： i 一 ： ： 、8： _ _ j： 、 华北电力大学工程硕士学位论文 公共服务层指为应用软件提供显示、管理等服务的各种工具。 ，。 ( 4 ) 应用系统层 、 应用系统层包括s c a d a 、p a s 和d t s 等所有电力系统应用软件；它们在由集 成总线、数据总线和公共服务的支撑下完成各自的应用功能，并有机地集成在一起。， 成为一个一体化的大系统。 ： 系统采用基于冗余双网的分布式结构。硬件和软件支撑平台在符合分布式的前 提下，遵循国际开放式标准和规范；应用开发基于面向对象的应用开发体系。 s c a d a 、p a s 、d t s 等各应用的支撑平台应一体化设计；系统建立在具有实时特性_ r 的多任务、多用户、完全汉化、全图形人机界面、开放式网络结构环境之上的，并 一 能实现功能分布和分布处理的系统，计算机应为字长6 4 位、精简指令集( r i s c ) ：” 工作站或服务器；采用以双智能快速以太网为基础的分布式网络环境，并可方便地 升级，适应开放式体系结构的要求，主要设备遵循开放系统和其它国际标准【1 5 】。 一 9 华北电力大学工程硕士学位论文 ” 第三章智能一体化地区电网调度技术支持系统设计方案 ： 智能一体化地区电网调度技术支持系统需实现如下基本功能：s c a d a 功能、p a s 功能、d t s 功能、系统支撑平台、报表功能、w e b 功能、外部网络通信、可视化 调度、g p s 网络对时、与外网通讯等功能。这些功能需满足以下基本要求：，： ( 1 ) 具有统一的支撑平台，包括人机界面、数据库管理、计算机网络通信、报表 作图等辅助软件，各应用程序如s c a d a 、p a s 、d t s 等都基于这个支撑平台来开发， 维护人员只需维护一套系统，相同的数据只需录入一次，且界面完全一致，实现真 正的一体化。 ，。 ( 2 ) 采用面向对象技术进行系统分析、设计和编辑，采用模块化结构，使系统具 有良好的维护性和扩充性。： ( 3 ) 单线图和厂站图既可以显示s c a d a 数据，也可以显示网络分析结果数据，并 可很方便地相互切换。 3 1s c a d a 子系统 s c a d a 是e m s 系统的基础应用，由前端数据采集装置和i o 节点js c a d a 节 点、网络通讯节点、历史节点组成。s c a d a 功能包括：数据采集和处理、事故追 忆( p d r ) 、报警处理、事件顺序记录( s o e ) 等，具体功能如下： 、? i ( 1 ) 实时数据采集 。 系统的数据采集功能应支持信息分组采集、无线网络方式的信息采集以及自动 化数据通道按端口值班功能，实现对厂站数据采集以及对采集主备通道的软切换。：。 前置数据采集应充分利用数据网络资源，尽量减少专线通信，以网络为主，网络和： 专线并存且互为主备，综合考虑与通信系统的防雷措施。 ： ( 2 ) 实时数据处理 j 经过数据处理的数据成为e m s 系统中各项应用功能的基础及源泉，除了对数 ： 据处理以外，还对所有数据打上质量标鉴，以标明其可信度。 “ ( 3 ) 事故追忆( p d r )，曩 7 具备全部采集数据( 模拟量、开关量、保护信息等) 的追忆能力，完整、准确： 地记录和保存电网的事故状态。 ： ：、 ，一 具备全景p d r 功能。为了正确反映事故发生时的电网模型、接线方式，系统应 一 具有对于电网模型及图形的c a s e 保存和管理功能。 ( ：4 ) 事件及报警处理，；。 一一 - j 。i 报警处理用于引起调度员、运行人员和系统维护人员注意的报警事件处理，包。 一 j 1 0- 。? 一 ；，二： ， ， i 一 华北电力大学工程硕士学位论文 ? 括电力系统运行状态发生变化、未来系统的预测、设备监视与控制、调度员的操作 记录等发生所有报警事件处理。根据不同的需要，报警应分为不同的类型，并提供 。 画面、音响、语音等多种报警方式。用户对报警方式、限值等随时可以在线修改。 系统应提供灵活、方便的手段定义报警的发生和报警引发的后续时间，并能控制报： 警的流向与时段。应支持报警分类定义，如系统级、电网运行级、进程管理级等分 类定义。 ；： ( 5 ) 事件顺序记录s o e 。： 。 ，+ - 系统以毫秒级精度记录所有断路器和保护信号的状态、动作顺序及动作时间，0+ t j ： 形成动作顺序表。能按照类型、厂站、间隔、设备等对s o e 进行分类定义i 用户可： 以选择对某一类数据或全部数据的s o e 进行检索和查询。一! ：- ： ( 6 ) 计算和统计功能 。j o 系统应提供强大的脚本及编译器功能，用于实现：计算、 核等功能。 p ? 3 2 数据库管理子系统 统计、检索、以及考j 一 数据库管理子系统包括实时数据库管理和历史数据库管理： ： 一+ 、 ( 1 ) 实时数据库管理 ? ? ：。r j ，：? 。实时数据库专门用来提供高效的实时数据存取，是实现电力系统的监视：控制： 二0和电网分析等一系列功能的基础。提供数据库维护工具和图形界面，以便用户在线一， 监视、增减和修改数据库内的各种数据：允许不同任务对数据库内的同一数据进行： ，j 并发访问，保证在并发方式下数据库的完整性和一致性；可对实时数据库的结构进。i 行增改，生成新实时数据库【16 1 。 ? ； ( 2 ) 历史数据管理 。 历史数据库用来保存电网模型、事件记录、历史采样数据等。历史数据周期性 一? 。 地保存，每个实时数据库和应用软件数据库中的数据点都可以指定个保存历史数，| - 。据的间隔时间。系统应提供访问历史数据库的接口，进行历史数据的查询和处理，一j j ： 也可以用于电网历史工况的重演。提供实现历史数据库的镜像机制【1 7 1 。， o j 一 t ： j 1 ：! ： 3 3 高级应用软件。一 一 一_ ”7 _ 高级应用软件p a s 与s c a d a 是一体化设计，其由多个功能模块组成，选用网 络拓扑、状态估计、调度员潮流、负荷预报、短路电流计算、自动电压控制、静态 安全分析、等功能模块。p a s 整个软件分为实时态和研究态两种方式运行，其中状 态估计、静态安全分析等运行在实时态，运行在研究态的应用包括调度员潮流、负 i ：。 一一 1 1 ， 一 ： i + ”； ： ： 华北电力大学工程硕士学位论文 、 ：| 荷预测、短路电流计算等应用。实时态应用软件根据电网运行的实时数据进行电网 安全分析，并为研究态应用软件提供基态数据；研究态应用软件分析、检查当前、 过去或未来时刻的电网运行状态，给出提高系统运行性能可能的控制策略。p a s 应 能完成以下主要任务： ( 1 ) 增强对整个电网运行状态的监视功能。 ( 2 ) 分析电网安全性。 一( 3 ) 提供策略消除或降低电网中存在的不安全因素。 ? ： ( 4 ) p a s 应支持以c i m x m l 方式导出本系统的电网模型，并实现与第三方系统 软件的互操作。 j ：? ： ： 3 3 1 网络建模及网络拓扑 j 对于网络建模软件，它需要实现的功能有： ? ( a ) 能够定义电力系统中各类元件，包括：发电机、母线、开关、刀闸、变压器、 线路、调相机、并联电容器、并联电抗器、高压电抗器、负荷、零阻抗支路、零注 一入节点等。 一 ( b ) 部分元件有几种模型可供选择，除一般的变电站外，能处理t 接虚拟变电 站；除一般的线路外，能处理t 接线路。具备t 接点免作图功能。一：， c ) 元件参数应包括能支持静态分析的元件参数和支持动态分析的元件参数。 ( d ) 提供电压模型应能定义各等级电压，能表示电压的有名值和标幺值、额定一 值和实际值等。 一 ： 。( e ) 提供负荷模型，用来描述不同的负荷频率特性和负荷电压特性等。提供负荷 区域定义模型，使能分区统计负荷。 。? 。 ( f ) 提供网络解列描述，对网络予系统( 岛) 的带电与否等状况进行动态描述。 ( g ) 定义和修改数据时执行元件参数合理性检查，并有相应的信息提示。经过 校核的数据库保证各个相关应用可用；自动建立与s c a d a 数据库中量测量的映射i ： 关系，以及与其它相关数据库的映射关系；提供网络规模定义、修改手段，能容易：“ 地修改、扩充网络模型；能够以c i m x m l 形式将本地区的网络模型传递给其他系： 统程序模块使用。 一 网络拓扑是网络分析软件的公共功能，既可以用于实时态，也可以用于研究态。 ：。 网络拓扑要实现的功能有： ( a ) 在实时态时，网络拓扑可以用事件启动( 开关、刀闸变位) ；能处理任何结丫： 线方式，如单母线、双母线、双