上 海 電力 2 0 0 9 年第3 期 上海市調一體化調度技術支持系統建設方案的研究 王 治 華 ( 上海市電力公司 電力調度通信 中心 ， 上海 2 0 0 1 2 2 ) 摘要 ： 隨著上海 電網調度技術支持 系統建設 與發展， 技術支持 系統種類越來越 多， 規模也越來越大 ， 如何 有 效協調和一體化是 當前亟需解決的課題。文章通過對上海市調一體化調度技術 支持 系統建設方案的研 究， 著 重 闡述了該 系統 的總體原則 、 體系結構 、 實施方案 以及關鍵內容 ， 為市調調度技術支持系統一體化工作 的順利 開展提供指導 ， 從而實現市調 電網調度 自動化水平的整體提升 。 關鍵詞 ： 一體化 ； 調度 ； 技術支持 ； 方案 中圖分 類號 ： TM7 3 4 文獻標識碼 ： B l 引 言 隨著社會 的進 步 和科 技 的發展 ， 上海 電 網調 度 自動化 系統 經歷 了從無 到有 、 由小 變 大 的快 速 發展 ， 自動 化 系 統 規 模 和 應 用水 平 也逐 步提 高 。 各 種 自動 化 系統 為上 海 電 網調 度 安 全 、 優 質 、 經 濟 、 高效 的運行 ， 提供 了有效 的技術 支持 和服務平 臺。“ 三華 ” 同步 大 電 網 的互 聯 、 特高 壓 建設 的開 展 、 節 能發 電調度 的推進 、 電 網技 術水平 和 復雜程 度 的 日益提高 ， 推 動 了調 度 自動化 技 術 和管 理 水 平 的不 斷前進 ， 在 新 的形 勢 下要 求 各 級 調度 機 構 必須重視 自動化水平 的提升， 提高大 電網調度的 能力 ， 逐 步地 實現 自動化 技術 、 信 息 技術 、 網絡 技 術 、 智能技 術 、 電力系 統理論 與 電網調度 之間 的有 效結 合 。 上海市 調 的 電網調 度 技術 支 持 系統 的發 展 ， 從單 片機與 遠動相結 合形 成 S C AD A 系統 基本 雛 形開 始 ， 9 0年代 初 引 進 了基 于 VAX 小 型機 的能 量管 理 系 統 ( E MS ) WE S DA C一3 2系 統 ， 從 而 真 正擁 有 了 E MS 的 支 撐 平 臺 和 自動 發 電 控 制 ( AG C ) ， 同時 E MS系統 高 級 應 用 軟 件 實 現 了 與 S C AD A 系統 的在線 結合 。接 下來 的 1 O多年 內 ， 在完善 E MS系統的基礎上進行 了實時電網管理 信 息系統 ( R MI S ) 、 電 能量 計 量 系統 、 發 電側 電力 市場技術支持系統、 D MI s ( 調度管理信息系統) 、 C P S ( 控制性 能標 準) 考 核 系統等 技術 支持 系 統 的 建設 。 2 0 0 2年 ， WE S D AC 一 3 2系統 功 成 身 退 ， 國 內 自主開發 的 O P E N 2 0 0 0系 統作 為 上 海市 調 的過 渡 E MS系統 投運 ， 2 0 0 5年引進新 一代 E MS X A 一 2 22 2 1 系統 取代 O P E N 2 0 0 0系統 作 為 主 用 E MS系 統 ， 從 而 O P E N 2 0 0 0系 統 轉 為 備 用 E MS系 統 。 2 0 0 7年 上海市調 在傳 統 E MS系統 的基 礎上再 次 實現 了突破 ， 應用 混 成 控制 理 論將 無 功 與 有功 控 制有 機 協 調 ， 形 成 了 高 級 能 量 管 理 系 統 ( Ad v a ne e d En e r gy M a n a g e me n t Sy s t e m ， AEM S) 。 此 外 ， 隨著 電網的快 速發展 和調度 需求 的變化 ， 上 海 市調 的技術 支持 系 統 種類 越 來 越 多 、 規 模 也 越 來 越大 ， 如何有效 協調 、 利用 這些 系統更好 地為 電 網調 度服務 成為 當前 亟需解 決 的課 題 。 2上海電網調度技術支持 系統現狀 2 1 難 以適應新 形勢 下電 網發 展的 需求 經 過多 年的發 展 ， 上 海 市調 目前 擁有 以下 主 要 調度技 術 支 持 系統 ： 能 量 管 理 系 統 、 A E MS系 統 、 頻率管理與考核系統 、 外 網等值 系統、 調度員 培訓 仿真 ( D T S ) 系統及 其互聯 、 電能 量計量 系 統 、 日計劃編制系統 、 調度考核與結算系統、 保護管理 系統 、 R MI S ( 實 時 ) 、 D MI S ( 調 度 ) 、 調度 操 作 票 系 統 、 二 次 系統安全 防護 系統等 。此外 ， 還有諸 多特 定 的應 用 和其它類 型 的系統 ， 限于篇 幅 ， 在此 不一 一 贅述 。 由于歷史 諸多 方 面 的原 因 ， 導 致 現有 的系 統 及 系統 的應用 水平 難 以適 應 電 網發 展 的新 需求 ， 主要表現 在 ： ( 1 ) 缺少統一 的規范和標準 ， 最突出的矛盾是 設備 命名 規范不 統一 、 數據接 口標 準不統 一 ， 造 成 現有 系統 之間信 息交互 的過 程復雜 、 難度增 加 ， 容 易形成諸多信息孤島， 不利于資源的共享。 ( 2 ) 統籌規 劃性 還不 強 ， 現 有的 大多數 應用 系 2 0 0 9 年第 3 期 上 海 電力 統往 往 是為特 定 的需 求 單 獨 開 發 ， 缺 少 資 源 的 總 體優化配置 ， 使得重復開發現象較多、 總體水平不 高 。 ( 3 ) 現有 系統 的開 發 廠家眾 多 ， 導致 系 統運行 維護 不 便 、 接 口增 多 、 數 據 流較 復 雜 、 系 統 升 級 困 難 。 ( 4 ) 技 術 支持 系統 對現 有調 度業 務 的規 范化 、 流程化程度不夠 ， 如： 參數管理流程 、 機爐啟停等 ， 目前 尚沒有形成合理的管理 流程使之 電子化 、 自 動 化 ， 從 而較 大程度 影 響 了工作 效率 。 2 2國調 關 于一 體 化 電網 調 度 技 術支 持 系統 建 設 的 要求 為落實國家電網公司“ 集 團化運作、 集約化發 展 、 精 細化管 理 、 標準 化建 設 ” 的工 作要 求 ， 實現 系 統 平 臺標 準 化 、 系 統 功 能業 務 化 、 生 產 過 程 流 程 化 、 調 度 生產 全 息 化 、 調 度 管 理精 益 化 、 電 網調 度 智 能化 ， 2 0 0 8年 國調提 出在 國調 、 網調 、 省 調 三 級 調度機構范圍內推行廣域全景分布式一體化電網 調度技術支持系統建設的要求 1 3 。文獻 1 從技 術 和管理 兩 方 面 ， 對 廣 域 全 景 分 布 式 一 體 化 電 網 調度技術支持系統的應用需求 、 體系結構、 應用功 能、 數據規劃等方面進行了總體 的技術規范 ， 并提 出了實施 目標 和要 求 。 無論 是 出于 自身 的需 求 ， 還 是來 自外 部 的環 境要求 ， 上海市調都有必要進行適合上海特點的 一 體 化 電網調 度 技 術 支 持 系 統 建設 方 案 的研 究 ， 并積 極推 進相 關工 作 的實施 。本文 將著 眼上 海 市 調 的 實 際 情 況 ， 綜 合 考 慮 系 統 的歷 史 、 現 狀 和將 來 ， 自動化 水 平和效 率 的統籌 兼 顧 ， 調度 需求 的整 合、 優化 、 規劃等因素 ， 研究方案的總體設計 、 實施 方案 、 技術實現等關鍵 內容 。限于篇幅 ， 關于具體 的功 能不 一一 介紹 。 、 3 上海 電 網調 度 技 術支 持 系統 一體 化 建 設方案的研究 3 1總體 原 則 電網調度技術支持系統一體化的建設能夠最 大程 度地 優化 數據 流程 、 實 現數 據共 享 、 保證 數據 唯一性 、 減少交互環節 、 避免界面不清。市調一體 化的建設將在 國調總體要求 的指導下 ， 結合上海 電網調度的實際情況 和技術支持系統 的現狀 ， 本 著實 用性 、 有 效 性 、 統 一 性 的原 則 ， 以 E MS系 統 為數 據核 心 、 以計劃 、 電量數 據為 補充 。形 成統 一 的數據支撐平 臺， 以 DMI S為延伸形成統一的展 現平臺， 將不同專業的業務、 應用都分別對應整合 在相同的環境 中， 共享統一的數據 、 統一的模 型、 統 一 的圖形 、 統一 的結果 ， 實現 多個 應用 的 自動聯 動 ， 保證 應用 效果 的真實性 和準確性 。 一 體化 工作 是 一 項集 技 術 、 管理 于一 體 的綜 合項 目， 該方案實施 的總體指導思 想是“ 需求為 先 、 管 理 為 導 、 至下 而 上 、 由 內到 外” 。所 謂 “ 需 求 為先 ” ， 就是 事先 深 入 調 研 、 仔 細 分 析 市調 各 專 業 業務 的應 用需 求 特性 ， 從 而 指導 總體 方案 的設 計 ， 一 體化建設的根本出發點就是滿足調度專業應用 需求 ； “ 管理為導” 就是根據需求進行業務流程的 優化 、 統 一規 范和 管理 制度 的制 定 ， 從 管理 上保 障 技術的實現； “ 至下而上” 即從基礎性工作著手 ， 包 括數 據 、 模 型 、 參 數 、 圖形 、 接 口等 ， 在做 實 一 體 化 技 術支 持 平 臺的基 礎上 逐步 完善 上層應 用 ； “ 由內 到外 ” 即根 據數 據 流 的方 向由 內網 向外 網延 伸 ， 最 終 構建 內外 網同步 的平 臺 。 3 2體 系結構 一 體化技術支持系統從服務的角度分為三個 層 次 ： 數據 層 、 接 口層 、 應 用層 ， 如 圖 1 所 示 。數據 層 主要 是所 有應 用 的數 據 之 源 ， 確 保 數 據 的 唯一 性 、 實 效 性 、 正 確性 和準 確 性 ； 接 口層 是 對 數 據層 的封裝 ， 對 外提 供統 一高 速數 據訪 問接 口； 應 用層 則 是直 接基 于業 務 面 向用 戶 的功能 實現 。三 者環 環相扣 、 相互作用， 從而構建一個標準化的一體化 技 術服 務平 臺 。 根 據 電力二 次 系 統 安全 防護 的要 求 ， 該 平 臺 在 生產 控制 大 區和管 理信 息大 區之 間做 到相 互鏡 像 、 實 時 同 步 。整 個 平 臺 的設 計 將 建 立 于 S OA ( 面向服 務架 構 ) 理 念 的架 構 之 上 ， 這種 架 構 可 以 很好 地 公 用 電 網模 型參 數 、 實 時 數 據 、 計 劃 數 據 、 歷史 數 據和分 析 應 用 功 能 等 ， 使 系 統結 構 更 加 清 晰 ， 不僅 使得 應用 擴展 更加 方便 ， 而 且將 大大 減少 用戶 的終 端 數 目， 使 用更 加 方 便 流 暢 ， 維 護 簡 化 ， 從而 提 高效率 。 從時間粒度上將一體化數據平 臺分為實時、 當 日、 歷 史 ， 形 成 以 實 時 數 據 中心 ( Re a l t i me D a t a b a s e C e n t e r ， R D C) 、 綜合 數據 中心 ( I n t e g r a t e d Da t a b a s e C e n t e r ， I D C) 、 管 理 數 據 中心 ( Ma n a g e me n t Da t a b a s e C e n t e r ， MD C) 為 核 心 構 成 。 R DC即 S C AD A 系 統 與 AVC( 自動 電壓 控 制 ) 、 AG C、 C P S 、 一次調頻等頻 率考核數據庫 的綜合 ， 一 2 2 3 上 海 電力 2 0 0 9 年第 3 期 今后的 P MU( 相量測量單元) 也將列入此數據中 心 ， I DC即原 有的 R MI S 、 調度 計劃 類 、 電能量 、 故 障錄 波 、 繼 保 管 理 與 統 一 參 數 數 據 庫 的 綜 合 ， MD C即原 有 DMI S及其 擴 展 與 OMS ( 停 電管 理 系 統) 分析 報告 、 門戶 網站 等 的綜 合 。從封裝 對象 上可 將一體 化平 臺接 口服 務分 為 實 時數 據 類 、 歷 史數 據類 、 電網模型 類 、 圖形 類 、 參 數類 ， 從接 口方 式上提 供 AP I ( 應用程 序接 口) 調用 、 文件訪 問 、 規 約訪 問三種方 式 。一 體化應 用服務 平 臺將 統一 為 實時監 控類 和 生 產 管 理 類 ， 分 別 以 E MS系統 和 單 點登 陸的市 凋 門戶 網站 為 服 務界 面 ， 為 此 對 于 門戶 網 站 的框 架 設 計 ， 包 括 應 用 的集 成 、 界 面展 現 、 在線 幫 助 、 系統 審計 、 身 份認 證 、 數據 加 密 、 電 子 簽名 、 日志管理 、 告警 、 用 戶及權 限 等系統 管理 ， 也是 十分重 要 的內容 。 一 蠢 1 1 接口 層 一高 速 數據 訪問 接 簟商 速數 據訪問 接口 ) J J M DC M DC 數 數據平臺鏡像 據 I D C 1 一 I D C 層 廠 RDC RDC 圖 l 幣 調 一 體化 調 度 技 術 支 持 系統 體 系結 構 不 蒽 圖 3 3關鍵 內容 對 于方案 的實施 來 說 ， 為 順 利開 展 一體 化 技 術 支持 系統 建設 的相關 工 作 ， 必 須解 決 以下幾 個 關鍵 問題 ： ( 1 ) 設備 命 名規 范的統一 現 有的系 統 中有 多 種命 名 規 范 ， 經過 長 期 使 用都形 成 了一 定 的 固化 環境 ， 很 難 將 現有 的命名 統一到一 種規 范 ， 而且 某 些 系統 由于 自身 設 計 問 題 難 以更 改 。對 于新建 系統 的設備命 名 可以遵照 新標準， 但是仍存在與老系統和外部 系統的命名 轉換 。 ( 2 ) 流程 的規 范化 、 自動化 為 了充分 發揮一 體化 調度技 術支持 系統 的效 率， 必須將業務流程進行規范化 、 精細化， 形成新 的規 范制度 ， 并 將 流程 的實 現體 現 在 系統 中 自動 完成 。 ( 3 ) 主備調 度技術 支持 系統 的統一協調 一 體化 技術 支持 系統的建設 應 與備用調 度建 一 2 2 4一 設方案統籌考慮 ， 包括體系結構設計 、 主備互備 、 時間進度 等 ， 特 別 是對 于 主 備 系統 熱備 功 能 的實 現 。例如 ， 由于市調 主備 E MS的異 構 性 ， 導致 主 備 E MS的圖形 、 人工置數、 掛牌等信息的交互都 是技 術難 點 ， 需要 花大精 力專題 研究 ， 該工作將 極 大減 少運 維環節 和 工作 量 ， 并 保證 信 息 的 唯一 性 和 同步性 ， 對 應急 保障 十分重要 。 ( 4 ) 投 資收益 的綜合 比較 一 體化調 度技 術支持 系統 的建設必將 對現 有 的系統 產生顛 覆性 的影 響 ， 必須綜 合考慮 技術 、 管 理 、 成本 、 效果 等 因 素 ， 對 現有 系統 去 向的利 弊進 行詳 盡地 分析 與 比較 ， 從 而 得 到 比較合 適 的處 置 方 案 。 ( 5 ) 對現有 系統 的影響評 估和 平穩過 渡 一 體化 平 臺的構建 從底層 為現有 系統 的改造 或新建 系統 創造 了一個 全 新 的環 境 ， 必 須 正確 評 估對 每套系 統的 影 響 ， 并 做 好 平穩 過 渡 和切 換 的 方案 。 ( 6 ) 部分 高級應 用的設 計 例 如 ， 在線 安全預 警及協 調 防御 技術 、 優化技 術 、 可視化 技術 、 智能報 警處理 技術 等在上 海市調 一 體 化調度 技術 支 持 系統 中的應 用 ， 是 值 得深 入 研究 和實踐 。 4 實施方案 根 據建 設 方案 的總體 指 導思 想 ， 為順 利 開展 相 關 工作 ， 如 圖 2所 示 的 該 系統 實 施 方 案 包 括 以下 7個方面： ( 1 ) 確定用戶需求 ， ( 2 ) 固化管理 流 程 ， ( 3 ) 夯 實基 礎 工 作 ， ( 4 ) 構 建 一 體 平 臺 ， ( 5 ) 實 現基 本應 用 ， ( 6 ) 推 進 高 級 應 用 ， ( 7 ) 評 估 工 作 成效 。 圖 2 上海市調一體化調度技術支持 系統建設 的實施方案示意圖 ( 1 ) 確 定用 戶需求 這是 項 目實 施 的必 要 前 提 ， 建 議成 立 需 求 調 2 0 0 9 年第3 期 上 海 電力 研 小組 負 責與各 專 業用 戶 、 不 同廠商 的 溝通 ， 通過 深入調 研 完成對 所 有用 戶需 求 的匯 總 ， 明確 和 細 化 各專 業處 室 的需求 ， 并 進行 系 統性 的整合 ， 包 括 可 行性 分析 、 關聯 分 析 、 數 據 流分 析 、 接 口分析 、 流 程 分析 、 系 統設 計 等 方 面 。需 求 調 研 的 同時 還 應 進 行多 次全 方位 的技 術交 流 和學 習 。 ( 2 ) 固化 管理 流 程 根 據需求 的調研 及分 析 的結果 進行 業務 流 程 的梳 理 和匯 總 ， 從 管理 上 確 定 流 程 的職 責 和 界 面 劃分 ， 在 技術 上 進 行 流 程 的優 化 和設 計 。配 套 應 頒布 相關 的管 理規 定形 成 固化 的流 程 。其 中幾個 比較 重要 的流 程 ， 如 ： 參 數 管理 流程 、 基建 改 造 流 程 、 E MS系 統 運 行 維 護 流 程 等 涉 及 多 個 專 業 處 室 ， 必 須規 范 、 完 善 并體 現在 一體 化技 術 支持 系統 的建設 中。 ( 3 ) 夯 實基 礎 工作 在 完成 以上 兩 步 的前 提 下 ， 才 能 真 正 進 入 一 體 化建 設 的具體 實施 中。為 了今后 一 體化 工作 的 順 利開 展 ， 必 須 花 相 當 的精 力 用 于一 體 化 基 礎 工 作 的夯 實 。主要 包括 ： 1 ) 設 備命 名 的統 一 ； 2 ) 統一設 備參 數 數據 中心 的建 立 ； 3 ) 電 網模 型 和 圖形 交 互標 準 的統一 ； 4 ) 實時數 據轉 發標 準 的確 定 ； 5 ) 數 據接 口的定義 。 基礎 決定 成 敗 的關 鍵 ， 一體 化 工 作 是 一 項 系 統工 程 ， 而且平 臺和 應 用 都 將 建 立 于諸 多 標 準 的 統一 ， 有 了堅實 的基 礎 才 能 順 利 推 動后 續 工 作 的 開展 ， 所 以需要 下定 決心 、 加 大力 度 夯實一 體 化基 礎 。 ( 4 ) 構建一 體 平 臺 平 臺是 所有 基 礎 工 作 的 應 用 ， 也 是 所 有 應 用 的基礎 。一體化平臺以數據平 臺為核心 ， 以接 口 和可視 化 為服 務 形 式 。首 要 的工 作 是 設 計 、 構 建 內外 網的 R D C、 I D C和 MD C， 其 次 是 完成 內外 網 數 據平 臺 的實 時鏡 像 ， 接 下 來 進 行 接 口 的定 義 和 封裝 ， 最 后實 現 應 用 以組 件 形 式 與支 撐 平 臺 的結 合 。 ( 5 ) 實現 基 本應 用 在 一體 化 平 臺建設 的 同 時 ， 根據 需 求 調 研 的 分析結果 可 同期 開展 相關 應 用 的開發 、 改 造工 作 。但是所有應 用的存在環境 必須 以一體化支 撐平 臺為依托 ， 相關 標 準必 須符 合一 體化 工作 的 要求 。 對 于上海 市調 來 說 當前 最 緊迫 的工作 就是 抓 緊完 成備 用 E MS系 統 的建 設 ， 為 一 體 化 工 作 創 造 良好 的測試 和備 用環 境 。其 次就是 調度 計劃 應 用 ( 含 母線 負荷 預 測 ) 的 改造 ， 解 決 現 有 系 統 的 不 足 ， 并 結合 節 能調度 、 經 濟運行 的需求 。再 接著 可 以進行 綜合 頻 率控 制 與 管 理 系 統 的 開 發 ， 將 一次 調 頻 、 AG C、 C P S 、 動態 AC E( 區域 控 制 誤差 ) 作 為 頻 率管 理 的完整 體 系 。再 次就 是現 有 D MI S系統 的改 造 和