電力市場動態監測系統功能特性分析

李慧勇，吳問足，于新葉

(1.中國南方電網電力調度控制中心，廣東 廣州 510000;2.東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000)

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，電力信息系統業務需求的規模也隨之不斷擴大。在信息化技術發展迅猛的今天，數據準確和信息安全已經成為系統建設的重要目標，建立一個動態實時的信息監測維護系統,才能滿足日漸增長的行業整體發展需要[1-3]。

目前，已有大量關于電力系統動態實時監測系統的相關研究文獻。文獻[4]基于GPS技術研發了一款同步相量測量設備，其在廣域測量系統的應用結果充分證實了能夠實現對系統關鍵相量進行實時監測；文獻[5]基于同步相量測量系統以及同步時鐘信號等實時數據，建立了電力故障錄波監測系統，算例分析結果充分證實了所建立系統在快速準確診斷電力系統低頻振蕩現象方面的有效性；文獻[6]設計了一款動態智能監測系統，能夠對電力系統的危險源進行實時的數據采集以及安全監控，并通過算例驗證了其能有效實現電力系統運行信息的實時動態監控分析；文獻[7]融合并基于電力系統線路監測設備實時采集和產生的信息數據，建立了輸電線路運行狀態監控系統，通過算例驗證了其在進行數據挖掘以及評估線路運行狀態特性方面的重要作用。

上述研究文獻對線路運行狀態、電氣設備工作狀態和系統調度情況等多方面展開監測系統的研究與設計，但鮮有對電力市場這一新興領域的動態監測技術展開研究。為此，本文對目前電力市場的運營情況進行分析，在探究電力市場在線監測基本要求和原則的基礎上，建立了3層結構的電力市場動態監測系統。

1 電力市場動態監控系統的基本要求與原則

建立電力市場動態監測系統，對市場成員進行監測、分析和評估，其主要目的包括以下2點[8]：

a.規范電力市場監管業務，實現電力市場監管由定性監管和非實時監管逐步過渡到定量監管和實時監管，并提供連續的、可靠的技術支持。

b.全方位支撐電力市場運營監測的各項業務，包括各市場運營機構以及發電企業、批發用戶、售電公司等市場主體以及市場結構、市場行為、市場績效等電力市場競爭情況的監測。

為了保障電力市場運營的公平性、公正性以及公開性，電力市場動態監測系統的建設應遵循以下基本原則[9]：

a.一體化。按照目前電網運行智能系統的基本架構，滿足電力市場動態監測系統統一規劃建設的需求。

b.模塊化。滿足業務功能模塊化建設的功能需求，可以提供相對獨立的標準化、開放化基礎設施以及平臺，支持各類應用功能和各類外部系統或數據，以模塊化、標準化的形式接入動態監測系統進行協同運作。

c.智能化。充分應用最新的ICT技術，提升市場運行大數據分析能力，進一步提高監管分析的效率。

d.安全性。在符合電力監控系統信息安全等級保護以及防護要求的基礎上，對操作用戶的級別、身份和權限進行管控，以保證系統的信息在編輯和傳輸過程的安全性。

e.可靠性。系統的架構設計和配置要保證電力市場動態監測系統的可靠運行。對于關鍵的軟硬件資源應進行備份，且有冗余保存措施，具備在系統發生故障時不影響業務運行的災備措施。

f.開放性。采用具有兼容性、標準化的接口技術，以達到與電力公司、客戶端以及電力監管信息平臺進行交互的目的。

g.獨立性。系統建設獨立于電力市場現貨技術支持系統，通過獨立數據采集接口獲取現貨系統及其他系統的相關數據，保證電力市場動態監測系統的第三方獨立屬性。

2 動態監測系統架構設計

電力市場動態監測系統總體架構如圖1所示，包括平臺層、基礎層以及應用層3部分。系統基于統一的技術架構，通過模塊化建設以滿足不同市場模式下的監測要求，支持對區域一級、二級以及起步模式下電力市場進行動態監測，并能夠全過程支撐電力市場所有流程的動態監測。

圖1 電力市場動態監測系統總體架構

在電力市場動態監測系統的3層結構中，每一層級的主要功能具體如下：

a.平臺層。作為電力市場動態監測系統的最底層，主要為系統提供基礎軟硬件和數據中心支持。

b.基礎層。作為電力市場動態監測系統的中間層，主要為系統應用層提供數據支持和管理。

c.應用層。主要監測系統各項業務核心應用功能，包含市場運行監測及市場成員監測2類。市場運行監測功能，即對市場競爭情況的監測，分析現有市場結構的合理性，市場行為的合規性，監測市場績效能否實現資源的優化配置、最大化社會福利，主要包括市場結構監測、市場行為監測和市場績效監測等；市場成員監測功能，指對各類市場運營機構以及發電企業、批發用戶、售電公司等市場主體的監測，分析市場運營機構運營成效、公正性、公平性、公開性，以及各市場主體的損益、計劃與實際偏差等，主要包括運營機構監測、發電企業監測、批發用戶監測和售電公司監測等。

為了適應電力現貨市場不同發展階段的需求，電力現貨市場監測系統先實現對起步現貨系統的實時監測，并最終實現對區域現貨市場的動態監測。電力現貨市場監測系統建設采用云平臺方式，系統的功能架構及配置情況如圖2和圖3所示。

圖2 監測系統支撐平臺的功能架構

圖3 動態監測系統配置

3 電力市場動態監控系統的功能應用

3.1 數據管理功能

數據管理功能主要對電力市場動態監控系統各類外部接入數據進行查詢與集中管理，對外部數據接入狀態進行監視，為市場監測提供基礎數據。

a.基礎數據查詢。能夠對發電企業相關數據的綜合查詢，包括發電企業及其發電機組的基本屬性、機組技術參數、技術參數變更過程、現貨市場申報出清和執行過程數據等。

b.數據接入監視。能夠對外部數據接入時間、狀態等信息進行監視，并基于可配置的數據校驗規則對外部數據質量進行校驗。此外，還可以對不同類型數據的數據校驗狀態與詳細校驗日志進行查詢，進行監視數據類型的靈活添加和刪除。

c.綜合數據查詢。可以對批發用戶、售電企業、運營單位的現貨市場機構和出清事項有關數據進行全面搜索，包括其基本屬性、申報出清和執行數據、市場邊界及發布，以及市場干預等。此外，還能夠按照市場成員類型、時間范圍和屬性等進行綜合查詢，并對查詢數據進行下載導出。

通過監測數據中心獲取電網實際運行信息，如實際統調負荷、實際母線負荷、實際聯絡線功率、實際機組出力和實際斷面潮流等，再以曲線、表格、棒圖和餅圖等多種方式進行數據展示。

3.2 信息發布功能

信息發布功能通過監測數據中心獲取所需的發電企業、批發用戶、售電公司、市場運營機構、市場結構分析和市場績效分析的相關監測數據，完成現貨市場監管信息的發布、存檔、檢索和處理，并向監測數據中心輸出經過授權定向發布的現貨市場監測指標信息。信息發布功能支持對所發布監測信息的編輯、修改、發布和刪除操作，一般部署在安全III區和DMZ區，如圖4所示。

圖4 信息發布功能

3.3 市場報表統計功能

市場報表統計功能能夠根據市場基礎數據進行多維度統計，通過監測數據中心獲取市場結構評估、市場行為分析、市場績效計算，以及用于監測市場運營機構、發電企業、批發用戶、售電公司的相關數據，支持按照不同指標和時段對統計報表進行配置，生成相應匯總數據報表，供用戶進行統計查詢操作并以Excel、PDF等多種格式進行報表的導出。

3.4 系統資源管控功能

系統資源管控功能具備對軟、硬件資源占用情況和業務軟件的運行情況進行監視和記錄的功能，包括進程管理、網絡管理、日志管理、定時任務管理、系統備份/恢復管理和權限管理等。

a.進程和網絡管理。實時監控不同進程、事項的運行狀態，并及時向系統報告；實現監視各進程、任務和外部系統的通訊狀態，包括網絡負載率、網絡通信狀況統計(發包數、收包數和丟包數)等，并對網絡異常提供實時報警功能。

b.日志和定時任務管理。實時記錄系統的配置情況、日志文本和告警信息等運行狀態數據，并進行備份；觸發定時任務，在滿足設定條件的情況下，在指定的節點下執行設定任務，啟動方式主要有周期觸發、定時觸發和事件觸發。

c.權限管理。具備統一的應用管理、認證和用戶授權服務，包括對用戶信息的增刪改查、用戶認證信息管理(用戶名、密碼等)、保存用戶聯系方式(電話、郵件等)和用戶分組等。

3.5 平臺管控

電力市場動態監測系統提供標準的平臺管控功能，如圖5所示，主要包括文件管理、圖像管理、圖形維護工具、圖形瀏覽工具、消息收發件服務、通用事件服務、告警服務、工作流服務和服務總線等。

圖5 系統平臺管控功能

a.文件管理。進行網絡文件、遠程訪問目錄的統一管理，能夠對文件進行編輯、更新和權限控制等操作，并進行數據的實時傳輸和動態定時更新。

b.圖形維護及瀏覽工具。提供構建全景圖/單線圖的離線圖形編輯環境，用于編輯和構建人機交互展示系統所需的界面，便于系統維護人員實現界面與網絡模型的同步更新。此外，通過系統一體化圖形用戶界面，能夠對各類應用進行瀏覽操作、畫面調用展現和趨勢曲線展示。

c.消息收發與通用事件服務。為監測系統提供統一的事件信息采集、展示和通知等服務，應用規范化的信息描述形式對不同的數據事項進行接收和整理，并按照其歸屬的不同類別做出訂閱和公示，接收方按照自己的實際需要做出處理，消息收發互不影響。

d.告警服務。規范化對處理系統中的不同事項和報警機制進行定義和管控。在符合事件報警情況時，啟動系統報警功能，并對報警數據進行規范化的保存、分析處理。

4 結束語

本文通過對電力市場的運營情況進行分析，提出了建立電力市場動態監測系統的基本要求和基本原則，并詳細介紹了這個3層結構的電力市場動態監測系統額基本架構、功能以及技術特點，為保障電力市場有序健康的發展，提高市場效率和社會效益提供了支持。