摘要：電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是指直接為電網(wǎng)運(yùn)行服務(wù)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括在此系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用軟件，是為各級電力調(diào)度機(jī)構(gòu)生產(chǎn)運(yùn)行人員提供電力系統(tǒng)運(yùn)行信息、分析決策工具和控制手段的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本文闡述了電力調(diào)度自動化的目前所存在問題、電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)營所包含的內(nèi)容、所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)以及電力系統(tǒng)自動化的組成和安全防護(hù)體系的解決方案。

　　關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);調(diào)度自動化;信息

　　Abstract: electric power dispatching automation system is a direct power network operation service for the data acquisition and monitoring system, including in the operation of the system application software, is for electric power dispatching institutions at various levels production operation personnel to provide power system operation information, analysis and control of the means of decision making tool data processing system. This paper expounds the dispatching automation of electric power of the existing problems at present, power system scheduling operation contains content, to achieve the objectives and the composition of the automation of electric power systems and safety protection system solutions.

　　Key words: electric power system; Dispatching automation; information

　　中圖分類號:TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　0引言

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民對電力的需求越來越高，電網(wǎng)在不斷發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，保證電力供應(yīng)的安全有序進(jìn)行，是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)首要任務(wù)。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是電網(wǎng)運(yùn)行服務(wù)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的系統(tǒng)，是為各級電力調(diào)度機(jī)構(gòu)生產(chǎn)運(yùn)行人員提供電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息、分析決策工具和控制手段的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。因此，保證電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行是電力調(diào)度自動化系統(tǒng)重要手段之一。

　　1電力調(diào)度自動化面臨的主要問題

　　1.1系統(tǒng)平臺差異

　　為了適應(yīng)這種發(fā)展速度，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)也需要進(jìn)一步更新，其中包括功能的擴(kuò)展和平臺的更新。電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)平臺上的自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件平臺作為最底層的一個(gè)環(huán)節(jié)，對于系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行起著重要的作用。目前市場上有很多完善可靠的硬件平臺，比如HP、IBM、SUN、DELL，對于CISC架構(gòu)的機(jī)器，通常采用Windows操作系統(tǒng);對于RISC架構(gòu)的小型機(jī)，它們又具有諸如IBM AIX、HP Tru64、HP UNIX、SUNSolaris等專用操作系統(tǒng)系統(tǒng)。近些年來，為了提高系統(tǒng)的可靠性、高效性及安全性，絕大部分用戶都采用基于RISC架構(gòu)的小型機(jī)作為系統(tǒng)服務(wù)器首選硬件平臺;考慮到易用性，工作站多選用CISC架構(gòu)的機(jī)器。如何屏蔽硬件平臺及操作系統(tǒng)差異，確保系統(tǒng)功能、界面一致性，也成為電力調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展面臨的最根本的問題。除了建設(shè)初期面臨的系統(tǒng)平臺差異問題，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，硬件設(shè)備的停產(chǎn)、系統(tǒng)擴(kuò)容、硬件平臺部分更換等情況下，同一套系統(tǒng)也將會面臨不同硬件平臺及操作系統(tǒng)問題。

　　1.2電網(wǎng)模型變化頻繁

　　電力工業(yè)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是分不開得，為了更好的為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供服務(wù)，電力工業(yè)還需要進(jìn)行先期的一些投入。我國在電力建設(shè)方面一直非常重視，從兩網(wǎng)改造到一些國家重點(diǎn)電力工程建設(shè)無不體現(xiàn)出這一點(diǎn)。近些年來，我國經(jīng)濟(jì)依舊保持十分良好的發(fā)展上升趨勢，電力建設(shè)速度也很好的滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，電網(wǎng)規(guī)模也在逐步有序的擴(kuò)大，并且還有很多變電站、發(fā)電站正在建設(shè)或規(guī)劃過程中。作為電網(wǎng)監(jiān)視控制系統(tǒng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，為了給電力調(diào)度人員準(zhǔn)確無誤的反映電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，就需要對調(diào)度自動化系統(tǒng)的電網(wǎng)模型進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充。在最初的調(diào)度自動化系統(tǒng)中，要完成一個(gè)新變電站的建模需要以下幾個(gè)步驟:逐個(gè)設(shè)備單元畫圖、在數(shù)據(jù)庫中建立記錄、單元間聯(lián)接關(guān)系的確定、數(shù)據(jù)庫與圖形設(shè)備的關(guān)聯(lián)。由于是以一個(gè)電力設(shè)備為單位，所以對于一個(gè)龐大的變電站來說，要完成建模和數(shù)據(jù)庫錄入需要很長的時(shí)間，并且由于過程十分煩瑣，出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率也非常大，也牽扯了運(yùn)行維護(hù)人員過多的精力。

　　1.3功能要求不斷增多

　　目前看來，電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是一個(gè)很廣泛的概念，最初所說的SCADA功能只是該系統(tǒng)的一個(gè)基本功能。由于具有先進(jìn)的廠站采集設(shè)備及通信設(shè)備的支持，調(diào)度自動化系統(tǒng)目前可以基本上采集到我們所需的所有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)處理之后存入數(shù)據(jù)庫。為了進(jìn)一步利用這些數(shù)據(jù)，高級應(yīng)用功能PAS(POWER APPLIECATION SYSTEM)被很快得以推廣和應(yīng)用，PAS主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、負(fù)荷預(yù)測、短路電流計(jì)算、外網(wǎng)等值、電壓無功優(yōu)化等模塊。

　　除了PAS功能之外，目前在一些網(wǎng)、省調(diào)，還有一些大型地調(diào)應(yīng)用了一套新的系統(tǒng)———調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)(簡稱DTS)。該系統(tǒng)也是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它按被仿真的實(shí)際電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，模擬各種調(diào)度操作和故障后的系統(tǒng)工況，并將這些信息送到電力系統(tǒng)控制中心的模型內(nèi)，為調(diào)度員提供一個(gè)逼真的培訓(xùn)環(huán)境，以達(dá)到既不影響實(shí)際電力系統(tǒng)的運(yùn)行而又培訓(xùn)調(diào)度運(yùn)行人員的目的。除了PAS和DTS功能外，電力系統(tǒng)對集控功能的需求也越來越多。SCADA、集控、PAS、DTS其實(shí)是面對著一個(gè)相同電網(wǎng)，只是調(diào)度自動化系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)的體現(xiàn)，我們分別稱之為“實(shí)時(shí)態(tài)、研究態(tài)、培訓(xùn)態(tài)”。既然是面對著一個(gè)相同的電網(wǎng)，就必須保證其電網(wǎng)模擬及數(shù)據(jù)庫的一致性。而目前這些功能的實(shí)現(xiàn)多是基于各個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫之上，也就是說要單獨(dú)進(jìn)行建模填庫。在這種情況下，很難保證模型和數(shù)據(jù)庫的完全一致，這必將影響到功能實(shí)現(xiàn)的效果。同時(shí)，面對不同的功能應(yīng)用，人機(jī)界面的統(tǒng)一也至關(guān)重要。

　　1.4信息孤島問題

　　調(diào)度自動化系統(tǒng)作為一套數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，它不是一個(gè)孤立的系統(tǒng)，為了避免出現(xiàn)“信息孤島”，調(diào)度自動化系統(tǒng)需要和眾多其它系統(tǒng)互聯(lián)，不同產(chǎn)品之間采用什么接口方式高效聯(lián)接是目前系統(tǒng)不可避免的問題。另外對于不同級別、不同區(qū)域的調(diào)度自動化系統(tǒng)，也不是孤立運(yùn)行的，他們彼此之間需要進(jìn)行一些資源的共享。而現(xiàn)在市場上能提供調(diào)度自動化系統(tǒng)產(chǎn)品的廠家非常多，有國內(nèi)的，也有部分國外知名廠商，不同廠家的產(chǎn)品在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)等各方面存在差異，這使得不同系統(tǒng)之間的信息交換受到很大限制。

　　2、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

　　2.1.電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)

　　電力系統(tǒng)的調(diào)度就是對電力系統(tǒng)中所有的設(shè)備及其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，是一個(gè)指揮者。目前電力調(diào)度涵蓋的范圍較大，有自動化系統(tǒng)、繼電保護(hù)等等。電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)主要是：盡設(shè)備最大能力滿足負(fù)荷需要，使整個(gè)電網(wǎng)安全可靠連續(xù)供電，保證電能質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)合理利用能源，保證發(fā)電、供電、用電各方合法利益。

　　2.2電網(wǎng)調(diào)度自動化的組成及功能

　　電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)包括控制中心主站系統(tǒng)、廠站端(RTU)和信息通道三大部分。根據(jù)功能的不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)信息處理子系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)的基本功能是在各發(fā)電廠、變電所采集各種表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，此外還負(fù)責(zé)接收和執(zhí)行上級調(diào)度控制中心發(fā)出的操作、調(diào)度或控制命令。信息傳輸子系統(tǒng)為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)與調(diào)度控制中心提供了信息交換的橋梁，其核心是數(shù)據(jù)通道，它經(jīng)調(diào)制解調(diào)器與RTU及主站前置機(jī)相連。信息理子系統(tǒng)是整個(gè)調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心，以計(jì)算機(jī)為主要組成部分。該子系統(tǒng)包含大量直接面向電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行人員的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，完成從采集到信息的各種處理及分析計(jì)算，乃至實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的自動控制與操作。人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進(jìn)行加工處理，通過各種顯示設(shè)備、打印設(shè)備和其他輸出設(shè)備，為調(diào)度人員提供完整實(shí)用的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息。調(diào)度人員發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令也通過此系統(tǒng)輸入，傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　2.3.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　目前我國投運(yùn)的系統(tǒng)主要有 CC-2000、DF-8003、OPEN-3000、D5000。這些系統(tǒng)都采用 RISC工作站和國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)：操作系統(tǒng)接口用POSIX，數(shù)據(jù)庫接口用 SQL 結(jié)構(gòu)化訪問語言，人機(jī)界面用OSF/MOYIF、X-WINDOWS，網(wǎng)絡(luò)通信用TCP/IP、X.25。實(shí)踐應(yīng)用表明這些系統(tǒng)基本功能均達(dá)到國內(nèi)外同類系統(tǒng)的水平，且各有特點(diǎn)。

　　2.3.1.CC-2000 系統(tǒng)

　　采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，利用事件驅(qū)動和封裝的思想為應(yīng)用軟件提供透明的接口。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并引進(jìn)了一個(gè)大對象的概念，以適應(yīng)封裝性、繼承性以及事件驅(qū)動的要求。支撐系統(tǒng)專用性和通用性的有機(jī)結(jié)合，既適應(yīng)電力系統(tǒng)的需要，又兼顧其他行業(yè)實(shí)時(shí)應(yīng)用的要求。按照軟件工程的規(guī)律進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)軟件工程產(chǎn)品化。技術(shù)鑒定認(rèn)為，按照開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和采用面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)，都屬于國際先進(jìn)或領(lǐng)先范疇。現(xiàn)結(jié)合東北電網(wǎng)，由電科院、電自院、清華大學(xué)、東北電力集團(tuán)公司、北京科東公司在統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，共同在CC-2000支持系統(tǒng)平臺上開發(fā)電網(wǎng)應(yīng)用軟件，從而實(shí)現(xiàn)完整的EMS系統(tǒng)。

　　2.3.2.DF-8003 系統(tǒng)

　　DF-8003 系統(tǒng)于 2002 年 10 月投運(yùn)，2003年4 月 COPLAT/SCADA 部分 SAT,2003 年 7 月SCADA 省局整體驗(yàn)收測試，2003 年 12 月 PAS/DTS，配網(wǎng) SCADA SAT 通過。該系統(tǒng)的人機(jī)界面定制工具提供前置，SCADA，NAS，AGD，DTS，TMR，DMS等應(yīng)用界面的定制，界面風(fēng)格統(tǒng)一，應(yīng)用切換方便。友好的類Windows風(fēng)格的交互式操作界面大大方便了用戶的使用，便于維護(hù)。另外調(diào)度員工作站采用了Iinux，既節(jié)省了資金，又方便了調(diào)度員的使用。Windows 系統(tǒng)主要安裝在維護(hù)機(jī)上，用于報(bào)表、遠(yuǎn)程撥號維護(hù)等作用，使用方便。

　　2.3.3.OPEN-3000 系統(tǒng)

　　OPEN-3000系統(tǒng)是江蘇省立項(xiàng)的重大科技項(xiàng)目，是由國電南瑞科技股份有限公司開發(fā)的新一代EMS系統(tǒng)。在對IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)要求的系統(tǒng)集成框架和遵循標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)平臺，所提供的系統(tǒng)管理、商用數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、人機(jī)界面、權(quán)限、告警、多上下文支持、CASE管理等全面的服務(wù)為應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持，并且能夠單獨(dú)或同時(shí)支持EMS、DMS、WAMS與公共信息平臺等應(yīng)用系統(tǒng)，使系統(tǒng)在開放性、可靠性、方便性等方面有了顯著的提高。同時(shí)，OPEN-3000系統(tǒng)在各應(yīng)用設(shè)計(jì)上也都針對以往的難點(diǎn)進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，前置數(shù)據(jù)采集、SCADA、AGC、PAS、DTS等子系統(tǒng)都在應(yīng)用功能、軟件性能、操作方便性等方面均有大幅度的突破。

　　2.3.4.D5000 系統(tǒng)

　　國家電網(wǎng)為適應(yīng)特高壓電網(wǎng)運(yùn)行的客觀需要，落實(shí)國家電網(wǎng)公司“四化”的工作要求，全面提升調(diào)度機(jī)構(gòu)駕馭大電網(wǎng)的能力，國調(diào)中心在公司系統(tǒng)內(nèi)組織開展廣域全景分布式一體化電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的研制工作。作為整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，D-5000是整個(gè)系統(tǒng)研制的核心和重點(diǎn)，其開發(fā)由國調(diào)中心統(tǒng)一組織，各網(wǎng)省調(diào) 參加，中國電科院和國網(wǎng)電科院共同承擔(dān)。

　　D-5000平臺采用先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)，具有標(biāo)準(zhǔn)、開放、可靠、安全和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，直接承載著實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警(新EMS)、調(diào)度計(jì)劃 (OPS)、安全校核(SCS)和調(diào)度管理(OMS)四大應(yīng)用平臺，對提高電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行水平、加快調(diào)度機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和提高調(diào)度業(yè)務(wù)精益化的管理具有 重要而深遠(yuǎn)的意義。

　　3、如何建立調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全防護(hù)體系

　　數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是支持調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要技術(shù)平臺，要求數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全可靠，實(shí)時(shí)性要求在秒級或數(shù)秒級，其中發(fā)電報(bào)價(jià)系統(tǒng)、市場信息發(fā)布等電力市場信息系統(tǒng)由于需要與公網(wǎng)連接，因而還要求做加密及隔離處理。近年來，調(diào)度自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵有了較快的延伸，由原來單一的EMS系統(tǒng)擴(kuò)展為EMS、DMS、TMS、廠站自動化、水調(diào)自動化、雷電監(jiān)視、故障錄波遠(yuǎn)傳、功角遙測、電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)和調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。

　　3.1調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全防護(hù)體系要制定安全防護(hù)策略。

　　應(yīng)用系統(tǒng)的安全策略位于安全防范的最高一級，是決定系統(tǒng)的安全要素。從大的方面講，安全策略決定了一個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的安全級別及可以付出的代價(jià);從小的方面講，安全策略的具體規(guī)則用于說明哪些行為是允許的，哪些行為是禁止的。系統(tǒng)是否安全，很大程度上依賴于最初設(shè)計(jì)時(shí)制定的安全策略，因?yàn)榻窈蟮陌踩胧紘@這一策略來選擇和使用，如果在安全策略上出了問題，將會給今后的應(yīng)用系統(tǒng)帶來安全隱患，從而使將來的安全建設(shè)處于十分被動的局面。因此考慮調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全，應(yīng)首先根據(jù)系統(tǒng)對安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性、保密性等方面的不同特殊要求，按照國家有關(guān)部門的規(guī)定，從應(yīng)用系統(tǒng)的各個(gè)層面出發(fā)，制定完善的安全防護(hù)策略。

　　3.2調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全防護(hù)體系要確立信息系統(tǒng)的安全分層理論

　　一個(gè)信息系統(tǒng)的安全主要包含五個(gè)層面，即物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、應(yīng)用安全、人員管理。物理安全主要包含主機(jī)硬件和物理線路的安全問題，如自然災(zāi)害、硬件故障、盜用、偷竊等，由于此類隱患而導(dǎo)致重要數(shù)據(jù)、口令及帳號丟失，稱為物理安全。網(wǎng)絡(luò)安全是指網(wǎng)絡(luò)層面的安全。由于聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)能被網(wǎng)上任何一臺主機(jī)攻擊，而網(wǎng)絡(luò)安全措施不到位導(dǎo)致的安全問題。系統(tǒng)安全是指主機(jī)操作系統(tǒng)層面的安全。包括系統(tǒng)存取授權(quán)設(shè)置、帳號口令設(shè)置、安全管理設(shè)置等安全問題，如未授權(quán)存取、越權(quán)使用、泄密、用戶拒絕系統(tǒng)管理、損害系統(tǒng)的完整性等。應(yīng)用安全是指主機(jī)系統(tǒng)上應(yīng)用軟件層面的安全。

　　4結(jié)論

　　電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，具有很高的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性。電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展需要完善、先進(jìn)和實(shí)用的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)來保證。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展以及電力系統(tǒng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信在不遠(yuǎn)的將來，電力系統(tǒng)調(diào)度自動化將會取得飛速的發(fā)展。以這些科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為依托，能更好地維持供需平衡，保證良好的電能質(zhì)量。

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