電網全景化EMS的發展及展望

張素玲

（廣東電網有限責任公司汕尾供電局，廣東汕尾 516600）

隨著電網的發展，在供電可靠性，科學調度等更精益的需求下，當前調度主站自動化系統已進入了系統功能模塊化、功能目標多樣性、各專業功能模塊統一集成的發展階段。南方電網一體化電網運行智能系統的標準要求：將EMS、水調、繼保、在線預決策、負荷預測等各類應用功能模塊通過從上而下的統一、開放、標準的技術架構集成一體，實現各類應用功能模塊的規范整合，使電網調度工作邁上新臺階。

1 傳統EMS的局限性

傳統EMS系統在前期發展過程中，受限于計算機技術、網絡技術、通信技術等，只能對直屬調管的廠站進行數據建模、實時數據采集及監控。在此階段，各縣區、地市局的主站調度自動化系統和站端自動化系統的廠家各不相同，功能模塊也因各自需求不同而功能各異，主要特點是獨立建設，系統種類多，功能單一。雖然滿足了當時各區域的電網調度運行的基本要求，但從電力系統全網角度來看，各區域在功能及技術上卻各自獨立，無法統合。

其局限性主要體現在以下幾個方面：

電網的飛速發展，對EMS全局數據信息處理提出了更高的要求。隨著電網運行要求的提高，僅對所屬調度管理范圍電網實現監控，已無法滿足調度管理要求。如電網負荷預測方面，需要如江河水文信息、氣象信息等綜合數據處理分析來實現預測，僅傳統EMS的數據不能達到預測的條件。繼保方面也尋求在線調取、修改整定計算的方式方法。

缺乏對新技術的兼容能力，缺乏提升空間。隨著社會的發展及技術的進步，電網的安全高效運行需要更多的主體來參與實現業務及信息的交互。以調度監控為核心的傳統EMS缺乏統一的技術架構及技術標準管控，系統的對接能力差，已無法滿足大電網運行所要求的綜合智能化駕馭能力。在智能電網快速發展中，不具備可持續發展能力。

系統固化，難于開發新功能。由于傳統EMS各功能是集成于系統核心上，投運之時其功能就已固化了，之后想要開發增加新的功能，需要從系統核心上去修改方能實現。這導致新功能的增加直接影響到了系統安全，可能會導致核心程序沖突影響原有的系統功能，甚至是系統崩潰。這在電力系統安全層面來說是不可接受的。但電力系統的發展又需要不斷更新增加EMS系統的各類數據處理功能，方能達到各項業務及各系統之間的信息靈活互動。

2 全景化EMS的發展歷程

2.1 全景化EMS概述

全景化EMS是現代一體化電網運行分析及監控管理的基礎。通過可縮放矢量圖形（SVG)、公共信息模型（CⅠM）、可擴展標記語言（XML）等技術實現全網電力系統所有數據統一管理，滿足了調度、方式、繼保等專業的應用需求，同時也滿足了在事故、災害情況下的全局應急調度的可監視可控需求。

2.2 全景化EMS發展現狀

電網智能化的發展，促使電網管理各種相關的業務系統之間進行信息共享及管理流程化的需求越來越迫切，建立全網一體化的電網運行系統是解決問題的關鍵。通過對現有的各類系統、功能模塊、網絡、運行設備進行分析總結，建立了統一開放的技術規范、技術標準，形成從上至下的系統框架。各類應用模塊的整合、標準化及其功能完善也使得全景化EMS實現有了技術支持平臺。全景化是指對電網運行相關的數據信息進行統一的監控、分析、管理及展示。

新一代EMS系統設計遵循“統一標準、統一設計、統一采購、統一建設、統一運行和統一升級”的原則，使得系統以最基礎的“四遙”功能及標準接口搭建成一個基本功能平臺，按需求可以接入以同樣標準化設計的各類功能模塊及數據處理平臺，形成一個具有強大綜合智能化駕馭能力的系統。各應用功能也在標準化，達到即插即用的模塊化。此時，調度中心可以按自身的需要，將所需的應用功能模塊接入或按標準開發即可接入系統進行使用，而不用改變系統核心。模塊化讓系統功能的選擇更有靈活性，也避免了調度中心各自開發應用功能而造成資源浪費。

3 全景化EMS的功能應用

3.1 系統結構

從2006 年開始，總調開始了EMS 分布式建模的探索，歷經多年的研究實踐，初步實現了新一代全景化EMS：通過可縮放矢量圖形（SVG)、公共信息模型（CⅠM）、可擴展標記語言（XML），數據支持平臺等技術，實現了電力網全網源端的一次維護，從主網到配網，均可在調度側實現全景視圖展示，如圖1所示。

圖1 全景視圖

3.2 功能分析

3.2.1 實時數據交互

全景化EMS通過服務總線系統，標準接口，可以與GⅠS 系統、計量自動化系統等實現實時數據、圖文數據的交互。讓GⅠS 系統信息、計量信息、EMS系統信息等在一個平臺實現數據處理及全平臺展現。調度中心在全景化EMS系統中就能監控全系統區域的相關信息，可以更好更快地進行分析處理。

3.2.2 多元信息交互

電網調度還需要其他專業平臺的數據來進行分析處理，如氣象水文信息，有助于水電負荷預測；交通路徑信息，有助現場人員交通安全；視頻監控信息，有助于應急調度遠程監控。這些綜合信息都將可以通過標準接口從相關平臺上，接入全景化EMS系統，并在全景化EMS系統中實時展現及歷史查詢。

3.2.3 告警智能化

傳統EMS系統告警僅是將電力設備各類告警信息以時間順序做出提示，再由人工進行判斷處理，其方式雖然也具有一定的靈活性，但對于因電網不斷發展而快速且成倍增加的監控信號來說，人工處理速度太慢，容易出現失誤，已不再適應當前的調度監控需求。為了在確保電網安全運行前提下更快速地處理告警信息，智能診斷系統應運而生。

3.2.4 視圖模塊化

各層級、專業將可按自身需求，選擇所需的信息展示模塊，自定義信息圖文展示。可按照信息告警級別，自動展示與告警相關的全方位信息；按工作任務關鍵程度，自動展示相關里程、交通情況、氣象水文信息、電網運行情況、工作現場視頻信息等。

3.3 效益評估

電網全景化EMS投入使用后，本地區電網調度管理工作效益明顯改善，其主要體現在：

電網全景化EMS可從各相關系統調取所需的各類信號數據，并對各類信號數據進行邏輯分析，綜合電網拓樸分析，設置了處理策略，完成對電網告警信號的自動分類以及跳閘診斷功能，實現故障處理由“人工分析”到“智能分析”，大大減輕了調度員分析告警信號的工作量，提高了故障處理能力及應急處理能力。

電網全景化EMS通過標準化設計，形成了新一代功能模塊。借助標準化的數據接口與EMS系統對接，實現了EMS新功能的加載。在調度應用中告警信息通過智能診斷功能，更加簡潔的監控中展現，同時，也給出了系統分析故障處理方案讓調度進行選擇，最大程度地縮減處理時間，有效提高供電可靠性。

截止到2020年年底，本地區電網可靠率大幅提升，可達到99.82%，遠遠高于同期其他地區電網可靠性指標。同時，在電網全景化EMS應用后，調度員可根據系統中的各項數據，科學調度、實時調控及應急把控，有效縮短了故障處理事件，平均停電時間僅為1.2 h。如在2020 年8 月8 日17∶12 110 kV海尖甲線163 線路兩側開關跳閘，差動保護動作，海豐站側重合不成功，尖山嶺站側重合成功，根據廠站匯報信息初步判斷為線路瞬時故障引起，決定采取強送措施。

在全景化EMS系統報警后，巡維中心人員第一時間進行現場檢查，17∶31 海豐站側再次確認現場檢查一二次設備無異常，17∶32 調控值班員遙控合上海豐站110 kV 海尖甲線163 開關，試送正常，保證了區域正常用電。本次故障恢復時間僅為20 min，從根本上提升了電網智能調度工作的安全性、可靠性和經濟性。

4 全景化EMS的未來展望

目前全景化EMS系統還在發展階段，很多功能應用模塊，還處于研發或初級階段，但已經給我們帶來了全新的體驗。在未來，全景化EMS將會有更多的功能應用到實際的電網調度運行中，最大程度減輕工作量，提高工作效率，使電網調度更安全高效。

4.1 做好數據整合，實現多元調控

電網常規調度工作過程中數據類型非常復雜，計算分析難度較大。全景化EMS應用后可實現數據的多元整合，集數據采集、數據分析、數據管理、安全管理、公用技術等于一體，實現電網狀態評估和事故風險預測。未來該系統應用過程中應進一步深化高級人工智能技術，使其從數據庫中長期保存的各種專家經驗進行學習，模擬人腦的邏輯思維進行處理電網運行中的實際問題。比如在饋線自愈功能中，不需要人工去寫入判斷邏輯，只要處理過一次后，系統全自動從處理過程中分析出相應的處理邏輯，達到自動調控的效果。

4.2 轉變調度模式，實現廣域控制

電網發展過程中要在廣域測量技術、調度自動化技術等基礎上進一步優化EMS功能結構，通過全景展示、全局控制、全面調度，從根本上改善電網運行的安全效益和經濟效益。尤其是要做好全景化EMS 功能模塊的規劃和設計，從數據庫應用模塊中，自動加載或卸載相關功能模塊，在保證系統正常運行的同時，減少系統負載及電能損耗。

4.3 調整功能界面，便捷人員操作

全景化EMS 系統功能較為全面，在系統操作、顯示過程中須簡潔直觀，以保證人員能夠順利操作。

在調控設計時，可適當增加語音對話，讓調度員能夠通過語音指令完成復雜調度操作。這種對話須保證多線程式的，可提供多層級調度，多人員對話，多窗口展現，全面提升電網調度管理工作成效。

5 結束語

全景化EMS系統全面展現電力系統模型、圖象圖形、水文氣象模型，地理方位模型、電網運行控制信息、調度監控指揮信息、能源環保信息等，側重于各相關信息系統平臺的全面協調能力，支持電網各層級的縱向貫通、各專業的業務的橫向互聯，分布模塊化的系統架構使得全景化EMS系統具備強大的功能兼容能力，能夠合理安全的吸收新興技術，具備廣闊的發展空間。全景化EMS在電力系統運維中為我們提供了全面的信息視圖，對電網安全、經濟、可靠運行提供了強有力的保障。