电力系统调度自动化

调度系统功能改造设计及调度自动化发展趋势学生：许志远指导老师：滕欢摘要电网朝着超/特高压、互联大电网的方向发展,而调度自动化系统则朝着“数字化、集成化、网格化、标准化、市场化、智能化”的方向发展。本文介绍了调度自动化当地功能系统的原理、网络硬件平台、系统软件构成以及应用软件的功能，阐明了该系统设计在实际应用中，不论在应用软件的功能上、系统的安全性以及使用和维护上都体现了其优越性。1目录摘要………………………………………………………………………(1)1.电网调度自动化系统技术现状……..……….…………....………...(3)2.对现有软件源进行改造,提高系统安全性…………….…………..(5)2.1改造前系统及存在的问题…………………………......…………..(5)2.2改造后的软硬件平台及主要功能…………………………....…….(7)3.电网调度自动化系统的新需求…………………………….….…..(16)4.调度自动化系统的发展趋势…………………………….….……..(18)4.1数字化………………………………………………...………..…..(18)4.2集成化……………………………………………………....…..….(19)4.3网格化……………………………………………………………...(21)4.4标准化…………………………………………………………..…(22)4.5市场化………………………………………………………..…....(24)4.6智能化……………………………..……………………………....(24)5.结束语………………………………..………………………...…...(26)6.参考文献………………………………..…………………….….....(27)21.电网调度自动化系统技术现状我国的调度自动化系统正处于由第三代产品向第四代产品过度的关键时期,第三代产品产生于二十世纪九十年代,它的硬件平台采用基于RISC结构的计算机和共享/交换以太网,软件平台采用多用户多任务操作系统Unix、关系型数据库、软总线等技术,具备SCADA、EMS等功能。第三代产品需改进的主要问题是:非层次设计,平台通用性差;扩展性和移植性难;非标准模型,厂家专有;难以实现真正的开放;难以实现异构系统互联;非构件化,难以保护投资。为使EMS应用软件之间的交互正确无误,需要对交换的数据信息达成一致,即提供标准的元数据级的模型和标准应用程序接口(APIs)。国际电工委员会近十年逐渐完善了能量管理系统的应用程序接口标准和模型定义工作,并号召EMS生产厂家积极采用(兼容)该标准。在IEC61970的CIM部分给出了电力对象的确切定义和域描述。在现在电力企业应用系统中存在多岛自动化现象,如实时系统有:EMS、DMS、TMS、TMR、GIS,非实时系统有:MIS、ERP。这些系统多是异构系统,如采用多种计算机体系结构:RISC、x86,多平台:操作系统、多数据库系统,多语言;c/C++、Java、HMI/XMI,因此,存在系统互联问题,及信息一体化问题,为达成企业应用系统互联集成和企业资源共享,这就需要在电力企业应用系统中采取以下策略。(1)应用集成①平台整合:一体化平台,资源共享,降低成本;②数据整合:面向电力设备对象,统一数据标准;③应用构件:“即插即用”,第三方软件集成3(2)信息集成①统—数据交换模型;②统一数据访问接口;(3)企业模式①由管理模式向服务模式转变;②面向电力市场通过调研,我们得知,随着计算机新技术、通信技术、数据库技术、Internet技术的发展,以及电力企业电力市场化进程的不断加快,作为适应电力企业新的业务(电力市场)和一体化建设需求的支撑平台和EMS应用软件必然采用如下新的技术:(1)公用信息模型(CIM);(2)可视化技术;(3)电力市场交易与安全分析一体化的技术;(4)Internet信息服务技术;(5)网络信息安全;(6)CORBA中间件平台技术;42.对现有软件源进行改造,提高系统安全性增加必要的服务器等硬件设备在升级换代时间不长,目软硬件功能仍能满足要求的系统中,尽量利用当前系统资源,在保当前系统运行基本不受影响的前提下,增加必要的服务器等硬件设备,通过适当修改程序,重新建立一种工作模式,变一台服务器为多分系统服务,变一台服务器为特定的分系统服务,同时使各服务器间形成一种冗余关系,这就使双机系统升级成多机系统,从而达到低系统风险的目的。以马鞍山供发电厂远动调度调自动化系统为例加以明。2．1改造前系统及存在的问题马鞍山发电厂远动调度自动化当地功能系统开发时间较早，于1995年10月投入运行。老系统在相当长的时期内发挥了重要的作用，满足了当时对于生产调度和计划考核、统计的需求。然而，随着电力系统考核要求的变化、当地功能系统业务范围的扩大以及硬件平台的升级和网络技术的应用，老系统无论在功能的完整性以及系统安全性等方面都存在着许多问题，难以适应现在的发展需求，不能满足应用和考核的变化。（1）原系统网络结构比较简单，主要由数据采集部分、数据库服务器、工作站以及网络交换机等构成，数据库服务器采用双网卡，用于连接当地功能内网和MIS网，所有设备都不是冗余结构。（2）设备故障率很高，有些设备的备品备件已经停产，如通道板、通道箱冗余电源已经购买不到备件，造成故障无法及时排除，给安全生产带来了隐患。5（3）由于近几年调度自动化系统发展迅速，目前的当地功能系统在许多功能上已显得落后，不能胜任现在对生产的实时监控管理,如老系统没有AGC、一次调频统计功能，没有发电考核汇总功能，没有将FFC电量、AVC接进当地功能系统，另外，老系统历史记录查询功能、报表功能也很简单，不能够满足现在生产考核管理的需要。（4）由于技术等方面的局限性，原系统网络在设计方面存在安全上的隐患，如：前置系统没有采取冗余的结构，只有1台前置机负责数据采集及数据计算工作，而且，前置系统网络采用的是单网结构，比较薄弱，一旦这台前置机出现故障，数据服务器将接收不到任何实时数据。（5）原系统的数据库兼容性和开放性功能较弱，数据库格式不是采用通用格式，而是采用开发公司自己定义的格式，所以，一些常用的数据库如ACCESS、SQLSERVER等不能进行调用和二次开发。（6）老系统的前置机还是使用DOS操作系统，不能实现多任务的需求。随着技术的不断发展，将有更多的量要接入实时系统，而且参与计算的量也越来越多，DOS操作系统的前置平台显然满足不了要求。（7）数据库服务器同MIS网络之间使用双网卡相连，服务器同MIS网络客户机之间采用C/S的数据访问结构，但没有有效的防火墙和数据访问机制，数据安全成了一个重大的问题，没有办法阻止从外部管理系统对实时系统的非法侵入，不符合安徽电网二次防护规定的要求。（8）基于C/S网络结构不易维护，需要浏览当地功能系统的客户机必须安装客户端应用软件，不同于基于IE的WEB浏览方式。62．2改造后的软硬件平台及主要功能2.2.1方案选择针对上述存在的问题，2007年下半年，发电厂启动了远动当地功能系统的改造计划，分别组织了一些专业人员到安徽以及江苏的几家发电厂、生产研发调度自动化系统的公司进行了收资，了解各个公司不同产品的功能、系统构成和用户使用的效果，最终选择了江苏力导公司的产品，并于2008年9月开始进行施工和调试。2．2.2改造后网络系统结构改造后网络系统结构见图2-1。图2-1网络系统结构见72.2.3网络硬件平台功能网络硬件平台是整个远动调度自动化当地功能系统中的基础部分，主要包括：前置系统部分、数据库服务器、WEB服务器、工作站、交换机、专用网络物理隔离装置、GPS时钟设备等，网络平台基于以太网技术构建。该系统的网络硬件平台从网络结构上由3部分组成：数据采集和前置处理部分、网络数据库服务器和工作站部分、WEB数据库和客户端部分，部分通过计算机网络互联，传输介质为双绞线或光缆。（1）数据采集和前置处理系统完成采集通信和数据处理功能。由主备用的前置服务器、数据传输2台终端服务器（互为冗余）、调制解调器、光电隔离器等主要设备构成，对各种CDT、POLLONG、IEC-870-5-101等规约进行解释和数据予处理，同时，开放系统规约库，可以方便接入新的规约。主备用的前置服务器选用DELLGX280机型，终端服务器采用MOXA(1:16口)。前置系统采用独立的数据采集网和调度主网隔离，前置机上安装2块网卡，采用这种模式可以大大降低主网上的网络流量，减轻网络负担。（2）网络数据库服务器和工作站系统：数据库服务器使用DELL专用高挡的2800服务器，该服务器是整个当地功能系统的核心，系统数据库、图形、表格、历史数据、事件记录信息都在服务器上，主要数据处理程序也在服务器上运行，网上其它机器的数据都取自于它。主要的实时和关系数据库都安装在其中，主要的数据处理程序也在服务器上运行，因此，对服务器的配置要求比较高，才能保证整个网络8的数据处理、运行在一个高效的系统之中。工作站分为值班员和维护两种，维护工作站为远动维护人员对系统进行例行维护，完成数据库、图形、表格等参数的生成和修改。而值班员工作站其实就是一个监视平台，它可以用各种方式显示实时数据，如：画面、表格、文件并根据不同的现场情况通过软件设定，用调度员所设的报警方式提醒调度员，可以采用一机多屏的方式，数目根据需要确定。（3）WEB数据库和客户端部分：WEB服务器是使用DELL专用高挡的1800服务器，它用来连接调度自动化系统和MIS信息管理系统，WEB服务器上的所有数据和画面都取自数据库服务器，对于发电厂局域网而言，该服务器是一个实时数据的发布中心，系统的远程入口也是通过WEB服务器，在其上要安装关系数据库和防火墙，客户端通过输入IE浏览器相应的IP地址，就能浏览相关的时实数据。2.2.4系统软件结构系统软件结构见表1-1。2.2.5系统软件功能特点改造后的调度自动化当地功能系统以Windows2000操作系统、关系数据库以及网络管理软件为基础架构平台，在此平台上，又产生了许多应用软件模块。（1）前置系统软件提供了全图形化的人机交互界面，整个系统运行于Windows2000操作系统；能够处理各种规约；提供了开放的、可以修改的动态规约库；具有在线配置、修改参数的功能；可以向多个9表2-1系统软件结构见系统子系统软件模块调度自动化当地功能系统前置机系统软件数据采集软件数据处理软件网络通信及监测软件数据转发接口软件双机热备及自动切换网络数据库服务系统软件系统主控软件数据库管理软件图形处理软件设备管理软件网络管理软件报表系统软件报警处理软件远程维护软件系统维护、调试软件WEB系统服务软件实时WEB浏览软件WEB后台管理软件其它配套软件数据单向迁移软件GPS时钟信号处理软件地方进行数据转发；与后台机相互独立，以网络的方式进行通信，另外，具有双机、双通道切换功能。（2）系统主控软件可以处理各种模拟量、状态量和电能脉冲量，以图形、表格、文本的方式进行显示，并保存所要求的信息；可以进行各种计算及统计，如电压合格率、功率总加、周波和各种要求下的电量累计，计算公式可以自己描述；对遥测断路器和刀闸动作能够给出声光报警、语音报警并记录归档，具备事故反演功能；可以对各种采集量及计算量在线修改及打印。（3）图形软件系统包括图元编辑器、图元管理器、画面编辑器和画面编辑工具等；图元编辑器可以编辑各种基本的图素，如：变压器、断路器、刀闸等标志；图元管理器和画面编辑器可以对图元进行复制、10粘贴、拷贝等管理编辑工作，以便生成各种复杂的电力系统图形，也可以编辑任意的接线图、工况图、曲线、棒图、动态潮流图等。（4）数据库管理软件提供了一个友好的数据库创建及录入界面，用户通过这个界面可以方便地建立自己系统的数据库，在系统正常运行后仍可以在线修改数据库的内容，不影响系统的实时运行；可以支持SQL语句查询，可以通过系统提供的接口进行访问。（5）报表系统软件提供了灵活的制表功能，可在线生成、修改各类报表，如日报、月报、年报等，报表可以图