电力调度自动化若干探讨

2019-08-19 版权声明 举报文章

电力调度自动化若干探讨

摘要:文章主要对电力系统电力调度自动化系统的相关问题进行论述,对系统的未来发展作出思考,以供参考。

关键词:电力调度化系统 问题 发展思路

中图分类号:F406文献标识码: A 文章编号:

1 电力调度自动化系统出现的问题

1.1 系统平台差异

由于近些年来我国经济发展迅速,电力需求也在同步增长,为了确保经济发展需要,我国已经加大了对电力系统基础建设的投入,在发电、输电、配电各个环节都进行了具有长远意义的规划和改革。为了适应这种发展速度,电力调度自动化系统也需要进一步更新,其中包括功能的扩展和平台的更新。电力调度自动化系统是应用于计算机平台上的自动化系统,系统采用分层分布式结构,计算机硬件平台作为最底层的一个环节,对于系统的安全高效运行起着重要的作用。目前市场上有很多完善可靠的硬件平台,对于CISC 架构的机器,通常采用Windows 操作系统;对于RISC 架构的小型机,它们又具有诸如 AIX、 Tru64、 UNIX 等专用操作系统。近些年来,为了提高系统的可靠性、高效性及安全性,绝大部分客户都采用基于RISC 架构的小型机作为系统服务器首选硬件平台。考虑到易用性,工作站多选用CISC 架构的机器。

1.2 电网模型变化频繁

电力工业的发展和国民经济的发展是分不开的,为了更好地为国民经济发展提供服务,电力工业还需要进行先期的一些投入。我国在电力建设方面一直非常重视,从两网改造到一些国家重点电力工程建设无不体现出这一点。近些年来,我国经济依旧保持十分良好的发展上升趋势,电力建设速度也很好地满足了经济发展的需要,电网规模也在逐步有序地扩大,并且还有很多变电站、发电站正在建设或规划过程中。作为电网监视控制系统的调度自动化系统,为了给电力调度人员准确无误地反映电网运行状态,就需要对调度自动化系统的电网模型进行及时补充。在最初的调度自动化系统中,要完成一个新变电站的建模需要以下几个步骤:逐个设备单元画图、在数据库中建立记录、单元间联接关系的确定、数据库与图形设备的关联。由于是以一个电力设备为单位,所以对于一个庞大的变电站来说,要完成建模和数据库录入需要很长的时间,并且由于过程十分繁琐,出现错误的几率也非常大,也牵扯了运行维护人员过多的精力。电力调度自动化系统需要对管辖范围内的整个电网进行监控,所以每增加一个变电站或者是变电站进行一些扩容,系统就要进行一次绘图、建模和数据库录入,工作量非常大,使得调度自动化系统日常维护工作很容易出现错误,给以后的电力调度工作带来安全隐患。

1.3 功能要求不断增多

目前看来,电力调度自动化系统是一个很广泛的概念,最初所说的SCADA 功能只是该系统的一个基本功能。由于具有先进的一站采集设备及通信设备的支持,调度自动化系统目前可以基本上采集到所需的所有数据,这些数据经过系统处理后存入数据库。为了进一步利用这些数据,高级应用功能PAS 便很快得以推广和应用,主要包括网络拓扑、状态估计、潮流、负荷预测、短路电流计算、外网等值、电压无功优化等模块。除了PAS 功能外,目前在一些网、省调,还有一些大型地调应用了一套新的系统――调度员培训模拟系统。该系统也是一个计算机系统,它按被仿真实际电力系统的数学模型,模拟各种调度操作和故障后的系统工况,并将这些信息送到电力系统控制中心的模型内,为调度员提供一个真实的培训环境,以达到既不影响实际电力系统的运行而又培训调度运行人员的目的。

2 电力调度自动化系统发展思路

目前电力调度自动化系统多采用客户/ 服务器(Client/Server)分布式体系结构,它的先进性在于:既具有集中式服务器具有的强大服务处理能力,又兼有节点分布式系统的优点,使得网络内的各个节点可以共享服务器资源。

2.1 发展思路

任何系统的发展都是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程,电力调度自动化系统发展的历史已经说明了这一点。为了解决电力调度自动化系统目前面临的上述主要问题,须采用一些先进的技术,同时也须对系统功能进行改善。主要涵盖以下几个方面。

采用中间件技术,实现平台一体化。中间件处于操作系统软件与客户应用软件的中间,在操作系统、网络和数据库之上,应用软件的下层,总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境,帮助客户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。

图模库一体化技术,将原有繁琐的(逐个设备单元画图、在数据库中建立记录、单元间联接关系的确定、数据库与图形设备的关联)工作步骤整合成一个环节,在绘图过程中自动完成建模与填库,减轻工作量的同时更好地确保正确率。

分层分布式设计及软总线技术,可以确保所有功能间的统一性,同时保证人机界面的一致性,实现功能一体化。

2.2 一体化技术在电力调度自动化的应用

随着电力系统向高电压、大电网、高度自动化发展,并伴随着计算机技术、通信技术和电力电子技术的不断进步,电网能量管理系统( EMS)、配电管理系统(DMS)、电能计量系统 (TMR)、变电站自动化系统、电力市场交易管理系统 (TMS)等各类自动化系统已经覆盖了电力生产发、输、配、售各个环节,共同构成了保障现代电网安全经济运行的支柱。

近年来,各个应用系统之间信息共享和应用集成的需求越发迫切,其需求覆盖了不同的层次,从电力公司内部不同应用之间,到不同电力公司之间,都要求方便、灵活地实现信息共享和应用集成。应用系统之间的信息交换与共享需要在多个层次上进行,从最基本的数据交换,到模型信息的交换、到应用功能层面上的共享和集成。针对蓬勃发展的信息共享和应用集成的需求,目前的应用系统接口已不能适应。通常情况下,各个应用系统由不同的开发商提供,所使用的数据模型、应用接口、开发平台千差万别,大多数应用系统仍然基于专有的数据库。专有数据库限制了第三方的访问,使其很难在现有系统上开发新的应用,或是将第三方软件集成进已有的系统。

在电力工业市场化改革的背景下,对网络安全计算的需求、对SCAD/EMS 与DMS 集成的需求,使CCAPI项目的客户需求和实施范围逐渐超出控制中心内部,扩展到发电、输电、配电等领域。CIM 定义了电力工业标准对象通用含义不变的模型,是一个抽象数据模型,它定义了电力工业主要对象的公共类、属性及对象间的关系,适用于电力工程、规划、运行和商务等应用的开发和集成,它为物理设备提供了语义名称(包括设备属性、设备描述、与其他设备关系),因而是一个描述电力对象及其关系的标准。在IEC 61970 标准中,CIM 用统一建模语言( UML)描述,对象之间的静态关系定义为聚集、归一化和关联。为方便起见,CIM 被划分为许多子系统,包括核心包、拓扑包、电缆包、保护包、测量包、负荷包、发电包、域包、SCADA 包和能量安排包等。各个EMS应用内部可以有各自的信息描述,但只要在应用程序接口与开发商的应用程序或不同系统的应用间就可以以同样的方式访问公共数据,实现应用间的相互操作和插件兼容。ClS 规定了组件服务应该实现的各种接口,主要包括以下四类。

通用数据访问接口(GDA),是一种面向请求和应答的同步非实时数据访问接口,可用于各服务的初始化或信息的持久化。

高速数据访问接口(HSDA),可用于从数据采集单元到数据管理系统等多个层次上实时量测数据的传输。

通用事件和订阅接口(GES),可用于从数据采集单元到数据管理系统等多个层次上报警和事件数据的传输。

历史数据访问接口(TSDA),可用于对存档数据的读写。IEC 61970 标准支持的应用程序有:SCADA/ 报警处理、拓扑处理、网络应用程序、负荷管理、发电控制、负荷预计、电能/ 传输计划、结算、维修计划、历史数据归档、数据工程、普通客户接口、动态仿真、调度员培训仿真、其他外部系统(如DMS 气象、电力批发市场),几乎覆盖了目前电力企业所有的实时性应用。IEC 61970 标准对指导下一代电力自动化系统的设计开发、建设应用、性能评价等有重要意义。

3 结束语

电力系统调度自动化的实现,走过了一个漫长而曲折的过程,并逐步趋向成熟和理性。全面采用技术先进、运行可靠、结构合理、性能价格比高的调度自动化系统,必将为我国的电网运行带来可观的经济效益和社会效益。通过对现有一体化技术的应用研究,可以发现这项技术对系统易用性、开放性、扩展性等的提高有很大作用。

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