區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)在EMS系統(tǒng)中的建設(shè)探究

王玉琴 潘凱巖 劉海波

（東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)在EMS系統(tǒng)中的建設(shè)探究

王玉琴 潘凱巖 劉海波

（東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

在電力EMS災(zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，在保證系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，如何節(jié)省技術(shù)、設(shè)備、人力資源，提高投資回報(bào)比是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。在城市電網(wǎng)或者地理位置相對(duì)集中通信狀況良好的地域，建議采用區(qū)域?yàn)?zāi)備模式進(jìn)行建設(shè)，以一套災(zāi)備系統(tǒng)對(duì)多套地調(diào)，改變傳統(tǒng)一對(duì)一的災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)模式。在區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)中建設(shè)全集系統(tǒng)，每個(gè)地調(diào)作為區(qū)域備調(diào)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)在業(yè)務(wù)、功能、數(shù)據(jù)方面實(shí)現(xiàn)各個(gè)地調(diào)系統(tǒng)的備用，詳細(xì)論述了災(zāi)備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、模型、圖形、操作信息同步方法，并進(jìn)行了異構(gòu)/同構(gòu)系統(tǒng)信息同步的對(duì)比。在模型拼接過(guò)程中，提出設(shè)備差異處理、拓?fù)潢P(guān)系處理及線路作為模型邊界設(shè)備的處理方法。隨著區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的推廣實(shí)施，災(zāi)備系統(tǒng)一直面臨著投資匯報(bào)比低的問(wèn)題將得到有效解決。

區(qū)域?yàn)?zāi)備；投資收益比；異構(gòu)；模型拼接

電網(wǎng)互聯(lián)加劇了電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，電網(wǎng)意外中斷不僅給電力企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，而且影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)行。調(diào)度系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到電網(wǎng)的安全，而災(zāi)備系統(tǒng)作為電網(wǎng)調(diào)度的重要支撐系統(tǒng)，是電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中必不可少的部分[1]。

20世紀(jì)90年代，NERC制定了災(zāi)備建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)，災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)從簡(jiǎn)易型向完備型轉(zhuǎn)變；風(fēng)險(xiǎn)防范范圍囊括了嚴(yán)重自然災(zāi)害及社會(huì)安全事件，同時(shí)同城備用走向異地備用。美國(guó)PJM投資2億美元建設(shè)新一代AC2（Advanced Control Center），實(shí)現(xiàn)了調(diào)度的全備用和熱備用。歐洲電網(wǎng)于2009年成立了覆蓋34個(gè)國(guó)家42個(gè)調(diào)度中心的ENTSO-E，目標(biāo)是建立覆蓋全歐洲的實(shí)時(shí)告知與告警系統(tǒng)（Realtime Awareness and Alarming System），解決系統(tǒng)容災(zāi)備份問(wèn)題[2]。

在國(guó)內(nèi)，國(guó)網(wǎng)于2009年啟動(dòng)了省級(jí)以上電網(wǎng)備用調(diào)度建設(shè)，初步完成省級(jí)以上電網(wǎng)備用調(diào)度中心建設(shè)，在地縣備用調(diào)度建設(shè)自2011年開(kāi)始啟動(dòng)，災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)模式有同城自備、異地自備、異地互備等。由于災(zāi)備系統(tǒng)是在系統(tǒng)故障時(shí)啟動(dòng)的，獨(dú)立建設(shè)的災(zāi)備系統(tǒng)存在投資收益比的問(wèn)題，所以考慮在城市電網(wǎng)中，或者是功能結(jié)構(gòu)雷同、地理位置方便的地調(diào)系統(tǒng)中，以區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行一對(duì)多區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)。本文論述區(qū)域備調(diào)的建設(shè)模式，轄區(qū)地調(diào)的大模型合并，模型、圖形、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、人工操作的免維護(hù)等，以期達(dá)到電網(wǎng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行與投資收益功能兼顧的目標(biāo)[3]。

1 區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)總體建設(shè)思路

區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是節(jié)省設(shè)備、資金、技術(shù)資源，建設(shè)方需根據(jù)經(jīng)濟(jì)、功能、通信、地理、交通等各方面因素確定災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)地點(diǎn)，完成目標(biāo)區(qū)域同構(gòu)、異構(gòu)調(diào)度系統(tǒng)的容災(zāi)備用。區(qū)域?yàn)?zāi)備主要功能為SCADA、數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)調(diào)度業(yè)務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)上級(jí)主調(diào)對(duì)備調(diào)的遠(yuǎn)程調(diào)閱和控制功能。建設(shè)示意圖如圖1所示。

圖1 區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)示意圖

在災(zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，傳統(tǒng)方法以獨(dú)立互備模式建設(shè)，地調(diào)A—地調(diào)X對(duì)應(yīng)建設(shè)災(zāi)備系統(tǒng)A—災(zāi)備系統(tǒng) X，在技術(shù)、資金方面有較高的投入而且建設(shè)周期較長(zhǎng)，對(duì)于地理位置比較集中且通信狀況良好的地調(diào)，建議以一套災(zāi)備系統(tǒng)備用多套地調(diào)建設(shè)區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)，地調(diào)A—地調(diào)F對(duì)應(yīng)建設(shè)一個(gè)區(qū)域備調(diào)1，地調(diào)G—地調(diào)J對(duì)應(yīng)建設(shè)一個(gè)區(qū)域備調(diào)2，同理建設(shè)區(qū)域備調(diào)3、區(qū)域備調(diào)4。區(qū)域備調(diào)與轄區(qū)地調(diào)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)/圖形/模型等信息同步，同時(shí)配合省調(diào)完成遠(yuǎn)程調(diào)閱/控制功能。在減少用戶(hù)投資的同時(shí)提高備用效率。

但介于歷史原因，由地理位置而聚合的地調(diào)往往存在多個(gè)廠家調(diào)度系統(tǒng)異構(gòu)的情況，這在構(gòu)建災(zāi)備系統(tǒng)時(shí)，一方面要考慮功能的災(zāi)備，還要考慮異構(gòu)系統(tǒng)的信息同步，無(wú)論同構(gòu)異構(gòu)系統(tǒng)，原則上采用免維護(hù)工作方式，即各主系統(tǒng)向備調(diào)系統(tǒng)提供本系統(tǒng)的圖形、模型、計(jì)算、設(shè)備、前置、人機(jī)交互數(shù)據(jù)等內(nèi)容，以保證災(zāi)備系統(tǒng)與主系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面及實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的盡量一致，將災(zāi)備系統(tǒng)的免維護(hù)性降至最低[4]。

2 區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)

在綜合選址后，災(zāi)備系統(tǒng)需要建設(shè)一個(gè)模型、圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)的全集，區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)調(diào)度的災(zāi)備系統(tǒng)作為該全集的子集，在子集下面建立相應(yīng)的分區(qū)和表，對(duì)應(yīng)備用各個(gè)主調(diào)的參數(shù)。主備調(diào)不僅完成圖形、模型、參數(shù)的同步，而且將人工置數(shù)、掛牌等操作數(shù)據(jù)也進(jìn)行同步。

2.1 災(zāi)備同步建設(shè)

1）調(diào)度業(yè)務(wù)及功能備用

在省調(diào)設(shè)災(zāi)備調(diào)度席位（遠(yuǎn)程監(jiān)控終端）接管實(shí)時(shí)調(diào)度業(yè)務(wù)，在地調(diào)和省調(diào)之間通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)傳遞，通道帶寬 2M以上，省調(diào)采用遠(yuǎn)程瀏覽方式實(shí)現(xiàn)對(duì)各地調(diào)實(shí)時(shí)調(diào)度業(yè)務(wù)的集中備用。備用功能主要包括數(shù)據(jù)采集與交換、全景數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)集成與服務(wù)、穩(wěn)態(tài)監(jiān)視、動(dòng)態(tài)監(jiān)視、暫態(tài)監(jiān)視、在線計(jì)算、事件記錄、手動(dòng)/自動(dòng)操作控制等。采集點(diǎn)規(guī)定設(shè)在地調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二匯聚節(jié)點(diǎn)，完成轄區(qū)110kV電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的雙匯聚采集，而且因?yàn)閰^(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)的特點(diǎn)，需要采用分布式采集方式完成變電站數(shù)據(jù)上送。

2）數(shù)據(jù)備用

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用雙匯聚采集和分布處理。在正常情況下，各個(gè)系統(tǒng)在主系統(tǒng)側(cè)運(yùn)行和維護(hù)，模型、圖形、計(jì)算公式等做到一次維護(hù)。當(dāng)主系統(tǒng)側(cè)失去監(jiān)控功能時(shí)，災(zāi)備系統(tǒng)接過(guò)調(diào)度監(jiān)控權(quán)并正常調(diào)度，這段時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)和模型維護(hù)記錄都緩存在災(zāi)備系統(tǒng)側(cè)，待主系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行正常后，災(zāi)備系統(tǒng)通過(guò)服務(wù)監(jiān)測(cè)和切換機(jī)制，自動(dòng)將服務(wù)切換到主系統(tǒng)側(cè)，并同步相關(guān)信息[5]。

主備調(diào)電網(wǎng)模型/圖形同步,電網(wǎng)模型同步內(nèi)容包括電網(wǎng)參數(shù)、SCADA參數(shù)（YC/YX/YK）、SCADA計(jì)算表達(dá)式、RTU參數(shù)、通道參數(shù)、通信服務(wù)器參數(shù)、前置服務(wù)器參數(shù)。圖形同步內(nèi)容包括地調(diào)主調(diào)潮流圖、變電站一次接線圖。

主備調(diào)人機(jī)交互數(shù)據(jù)同步內(nèi)容包括人工置數(shù)、人工掛牌等，遵循Web Service相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

2.2 異構(gòu)災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)

區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)，主備完全同構(gòu)的情況基本是不存在的，往往是區(qū)域內(nèi)地調(diào)涉及多個(gè)廠家多套異構(gòu)調(diào)度系統(tǒng)的備用。災(zāi)備系統(tǒng)與主系統(tǒng)之間進(jìn)行必要的信息交互，內(nèi)容包括電網(wǎng)模型數(shù)據(jù)、參數(shù)、計(jì)算公式、圖形、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及操作信息[6]。模型遵循《圖、模信息共享CIM XML規(guī)范》及《圖、模信息共享CIM XML文件格式》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行交互。公共圖形遵循《圖、模信息共享SVG圖形規(guī)范》及《圖、模信息共享SVG圖形文件格式》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交互。主備系統(tǒng)之間的操作信息基于Web Service的操作交互。在災(zāi)備系統(tǒng)具備和主調(diào)一致的、完備的廠站接入情況下，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)通過(guò)自身采集獲取，但要考慮系統(tǒng)時(shí)間同步問(wèn)題。另外，無(wú)論是同構(gòu)互備，還是異構(gòu)互備，都要做到關(guān)鍵參數(shù)全部一致，要注重遙控序位的一致性[7]。表 1列出同構(gòu)系統(tǒng)/異構(gòu)系統(tǒng)災(zāi)備數(shù)據(jù)同步方式。

表1 同構(gòu)/異構(gòu)系統(tǒng)災(zāi)備數(shù)據(jù)同步方式對(duì)比

2.3 電網(wǎng)模型拼接及導(dǎo)入

區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)其中關(guān)鍵工作是，將轄區(qū)內(nèi)地調(diào)電網(wǎng)模型拼接形成一個(gè)大的電網(wǎng)模型，而源模型的不同源造成了在不同系統(tǒng)的模型描述和維護(hù)的方法各不相同，因此，導(dǎo)入、導(dǎo)出模型統(tǒng)一遵循IEC 61970國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。而且在拼接過(guò)程中，需要考慮地區(qū)調(diào)度的邊界電網(wǎng)影響。圖形采用SVG格式，模型、設(shè)備參數(shù)、SCADA參數(shù)遵循CIM格式，在國(guó)網(wǎng)范圍內(nèi)系統(tǒng)支持國(guó)網(wǎng)公司CIM E規(guī)范，圖形遵循國(guó)網(wǎng)公司CIM G規(guī)范。

1）量測(cè)范圍

地調(diào)模型在拼接過(guò)程中，涉及量測(cè)交互的范圍包括220kV廠站主變以下設(shè)備（不含主變）；110kV廠站主變以上設(shè)備（含主變高壓側(cè)）；地調(diào)管轄的110kV電廠整站上送；無(wú)需地刀位置。

（1）線路：有功、無(wú)功、三相的電流。

（2）變壓器：有功、無(wú)功、檔位、三相的電流。

（3）母線：三相的相電壓和線電壓。

圖2 災(zāi)備系統(tǒng)模型合并流程圖

（4）發(fā)電機(jī)：有功、無(wú)功、三相的相電壓和線電壓、三相的電流。

（5）負(fù)荷：有功、無(wú)功、三相的電流。

（6）電容電抗器：無(wú)功、三相的電流。

（7）開(kāi)關(guān)刀閘：位置。

在模型拼接過(guò)程中，要確定歸并單位，允許信息重疊，而且在重疊的情況下自動(dòng)選擇主數(shù)據(jù)源同時(shí)形成重疊信息列表，同時(shí)關(guān)注模型與模型之間的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，按單記錄方式進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，大量數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)采用差異處理方式實(shí)現(xiàn)。

圖3 設(shè)備的差異處理示意圖

2）拓?fù)潢P(guān)系的處理

設(shè)備的端子是隨著設(shè)備入庫(kù)由平臺(tái)自動(dòng)分配，對(duì)于同一個(gè)設(shè)備，在模型中的端子和連接點(diǎn)，和在數(shù)據(jù)庫(kù)中的端子和連接點(diǎn)沒(méi)有直接聯(lián)系，而是通過(guò)設(shè)備與之聯(lián)系起來(lái)，如圖 4（●表示端子，○表示連接點(diǎn)）所示，所以拓?fù)潢P(guān)系的處理實(shí)際上就是模型中設(shè)備的連接點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的連接點(diǎn)的綁定關(guān)系處理。

圖4 拓?fù)潢P(guān)系處理示意圖

3）模型拼接

線路是模型邊界拼接的設(shè)備，正確處理邊界線路信息是模型合并的關(guān)鍵。主要分兩步來(lái)進(jìn)行：①檢查待導(dǎo)入線路是否為邊界線；如果是，則根據(jù)邊界配置用數(shù)據(jù)庫(kù)中的線路代替，并把合并側(cè)連接點(diǎn)做綁定；②根據(jù)線路始末端廠站信息，只維護(hù)模型側(cè)的連接關(guān)系。

3 結(jié)論

本文結(jié)合長(zhǎng)期的電力系統(tǒng)工作經(jīng)驗(yàn)及對(duì)災(zāi)備系統(tǒng)的深入理解，對(duì)災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程的業(yè)務(wù)、功能、數(shù)據(jù)備用以及異構(gòu)系統(tǒng)的建設(shè)難點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)區(qū)域?yàn)?zāi)備的建模與合并進(jìn)行詳細(xì)闡述。目前在國(guó)網(wǎng)范圍內(nèi)，天津備調(diào)已經(jīng)完成了勤儉道、春華路兩個(gè)區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)，在南網(wǎng)也進(jìn)行了地調(diào)的區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究。區(qū)域?yàn)?zāi)備系統(tǒng)的大面積推廣一方面減輕災(zāi)備系統(tǒng)的維護(hù)工作，比起傳統(tǒng)的獨(dú)立災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)將大大節(jié)省災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)的投資，保障EMS系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

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Investigation of Regional Disaster Recovery System Construction based on EMS

Wang Yuqin Pan Kaiyan Liu Haibo
(Dongfang Electronics Co.,Ltd,Yantai,Shandong 264000)

During the construction process of disaster recovery system for EMS,one important question is how to reduce the resources of technology、device and human,the goal is improve return on investment.In city power grid,recommended regional disaster model construction,one regional disaster recovery system to many sets of the urban control centre EMS.To change the traditional model which disaster recovery system is one to one.In the regional disaster recovery system construction of the complete system,each regional ems as the subsystem of the regional disaster recovery system.In the aspect of business,function,data backup for the achievement of the regional EMS.Disaster recovery system was described in detail the data synchronization method,model,graphics,operation information,and comparison between heterogeneous/homogeneous system information.During the process of model merging,pointed out the methods of equipment differences、topological relations,at the same time,combined methods of circuit model boundary is expounded.With the promotion of regional disaster recovery system implementation.Disaster recovery system has been faced with the low return on investment will be solved effectively.

regional disaster recovery system; return on investment; different structure system; model merging

王玉琴（1973-），女，山東蓬萊人，碩士，高工，從事EMS/DMS系統(tǒng)的需求分析、研發(fā)和項(xiàng)目實(shí)施工作。