关于电网调度自动化系统

关于电网调度自动化系统的探讨

摘要：描述了目前电网调度自动化系统存在的问题以及面临的机遇，分析了调度自动化系统随着国际标准完善，智能电网的建设、新技术的出现以及需求的不断变化而不断发展的规律，指出新形式下电网调度自动化系统拥有着更多的机遇，需有更大的发展。 关键词： 运行软件技术 0引言

调度自动化系统将沿着从静态分析到动态分析、从离线研究到在线研究、从局部控制到全局控制、从开环运行到闭环运行、从集中管理到分层管理，从计划调度到市场调度以及从分立模式到集成模式的总体趋势向前推进。新形势下电网调度自动化系统面临着严峻的挑战，需要有更大的发展。 1 组件技术

模块化和分布式是调度自动化系统软件设计的重要思想，但传统系统的模块化没有落到实处，不同模块耦合的较紧，模块的重用性不高，分布式还局限于功能的分布， 而非一种分布式结构。iec61970标准系列推动了组件技术在调度自动化系统模块化和分布化设计中的运用。应用软件接口标准化的前提是对应用软件模块按合理的粒度进行划分和封装，整个系统由若干透明访问接口的组件模块组成，这些模块的职能是分工的，部署一个网络系统的机器上，需要一个组件执行环境来保证各个模块的数据交换和协调运行。因此，组件技术是当前调度自动化系统发展的一项重要技术。

组件技术在调度自动化系统的实施包括软件的组件化和组件执行环境2个方面。软件的组件化是指根据corba或dcom等某个组件规范按合理的粒度进行软件封装。组件执行环境是指corba等中间件，提供一套面向对象的分布式管理环境。目前计算机软件业主要流行corba、ejb、dcom和webservices这4种组件模型。corba是omg组织制定的一套面向对象的分布式计算体系结构规范， 称为组件技术对于调度自动化系统发展的意义在于： 1） 是iec 61970标准实施的基础。 2） 提供了一种真正的分布式体系结构。 3） 从平台层解决了数据交换的异构问题。 2面向对象技术

实时数据库是调度自动化系统的核心。面向对象技术在传统系统中已用于图形系统等方面，然而还没有用于实时数据库，传统的实时数据库基本属于层次模型或关系模型，不具有面向对象的特性。面向对象技术在实时数据库中的运用首先要 注意2点：

1） 对象是有粒度要求的，既不是细化到点的数据对象，也不是概念性的对象，而是指把某个设备、某个功能等抽象成对象。 2） 面向对象实时数据库在调度自动化系统中运用，不仅是技术先进性的要求，而且是为了更好地遵循cim。cim是面向对象的，面向对象数据库可直接支持cim。由于数据库管理系统的思想是方法与数据处理分离，数据库中只存放数据。面向对象技术的思想正

好相反，数据和方法要封装到对象中。因此，面向对象实时库的实现是比较复杂的， 好在cim可用面向对象的数据结构来表达，数据库可不考虑对方法的存储。另外，面向对象实时库还要考虑对原有应用软件的兼容。原有应用软件是基于关系和层次数据模型的，如果全部改为基于对象模型，不仅改造工作量太大，而应用软件的成熟性不能保证。因此，比较可行的解决方案是实时数据库能同时提供对象、关系和层次接口，满足不同要求。当原有系统的应用软件全部按面向对象的组件化改造完成后可屏蔽实时数据库的层次特性，当用户普遍习惯按对象组织的电力系统模型表达后可屏蔽实时数据库的关系特性。 3网络安全技术

自动化水平的提高使调度中心的子系统越来越多，网络互联和资源共享是必然趋势。然而，系统互联带来的网络安全问题越来越突出，黑客、病毒等恶意攻击严重威胁着调度自动化系统的安全。防火墙、安全网关、物理隔离、访问控制和认证加密等网络技术将用于调度自动化系统。目前，电力二次系统的安全防护体系方案正在实施，其中网络安全是非常重要的内容。除了在新的调度自动化系统中采用相应的网络安全技术外，还要特别注意这些技术对调度自动化系统内部的影响，主要表现在以下几个方面：

1） 支持平台中网络管理软件如corba要处理网络安全设备带来的影响。

2） 调度自动化系统要根据不同的网络安全要求进行划分区域，

数据流程会发生较大变化。 3） 网络带宽和效率的影响。 3 新标准的影响

目前，基于网络、面向对象、自我描述、抽象服务和统一建模等为主要思想的国际标准推动着调度自动化系统的发展， 这个系列的标准包括iec61970、iec 61968 以及与各个厂站接口的iec61850。其中iec 61970是对调度自动化系统最有影响的一个标准系列，iec 61970包括cim和cis 2部分内容，cim部分定义了电网模型，cis部分规范了接口描述。该标准系列对调度自动化系统的应用软件、支持平台和软件开发过程都会产生重大影响。在应用软件方面，新标准要求对应用软件进行组件化改造。iec 61970是应用软件的接口标准，定义了应用软件与外部互操作的接口，因此采用iec61970的前提是对应用进行封装， 使其与外界通信的方式仅为透明的接口。对于原有的应用软件，无论内部采用何种数据模式， 都可建立与cim的映射关系，在外封装符合cis规范的接口。对于新的应用软件，可直接基于cim和cis实现组件化，减少不同数据模式的转换。如果其接口按iec 61970进行规范，应用的实现就可由组件积木式搭建，即插即用。在支持平台方面，要求能提供应用软件组件的执行环境以及对cim数据模式的支持。虽然iec61970是应用软件的接口规范，但应用软件的接口要通过支撑平台来实现。组件的执行需要提供组件执行环境，必须符合组件规范，才能实现组件的分布式调用，这些是传统系统中的网络管理不能胜

任的。典型的组件执行环境是corba中间件，组件执行环境不仅仅是网络通信，它是应用软件接口标准化的基础设施，通过其提供的软总线和各种服务构成分布式管理环境，使组件化的应用软件能够正常运行。因此，对支持平台而言，提供一个互操作的机制和互操作的语言来保证应用软件的接口标准化是支持平台发展的方向。iec 61970标准对调度自动化系统的另一个重要影响是促进了软件开发过程的标准化。iec 61970要求应用软件和支持平台通过合理的功能划分提供清晰的接口，实现组件化和标准化。组件化是将系统划清各自明确的责任，包装成黑箱，提供清晰的接口与外界通信，在组件容器中协调工作，完成系统功能并控制异常事件流，因此，组件化对软件的成熟度有较高的要求，对软件开发的过程能够制。调度自动化系统将逐渐采用面向对象的软件开发工具进行分析、设计和编程总体而言，新标准将对调度自动化系统的发展产生重大而深远的影响，对使用、研发都是非常重要的。对用户而言，克服了传统系统接口困难的问题，调度自动化系统本身各个模块之间以及与其它系统之间不再需要产品生产厂家协商进行一一定制，将原来的网状接口拓扑变成了总线结构，通过符合标准的数据总线， 将各个软件集成在一起，降低了接口的成本， 提高了数据共享的范围和效率，用户可同时采用不同厂家的支持平台和应用软件产品。对开发单位而言，降低了开发成本和开发周期，提高了系统的灵活性和开放性。 4 新需求的影响

当前，调度自动化系统的发展任务是，一方面采用新技术和新标准解决传统系统的老问题，另一方面是实现新的应用软件满足新需求。在新形势下，安全防护、电力市场和动态分析等新的需求将对调度自动化系统的发展产生较大影响。

1） 电网动态分析。电网动态过程的在线分析和预决策应该是非常有效的。我国目前调度自动化应用软件还基本处于静态分析的应用水平，去年南方电网冰灾险情，这些一次系统的电网灾变使我们认识到电网动态分析的重要性和迫切性。电网调度自动化的应用将从静态分析向动态分析发展。融合电网实时信息、pmu信息、保护动作信息、故障录波信息并加以分析提炼的电网灾变防治辅助决策系统将成为调度员强有力的助手。

2） 研究态应用。调度自动化系统不仅要分析和处理实时数据，而且还要同时分析历史数据或未来预想的数据， 有实时态和研究态2种应用方式。因此，调度自动化系统要有同时处理多份数据环境的能力，而传统系统一般只能处理实时态一份数据。 3） 调度管理模式。随着电网的发展和无人值班变电站的大量接入， 系统的信息量会越来越多，进行更细的分层管理模式是必然的，将信息汇入区域性的集控站，再接入调度自动化系统，并在业务上进行合理的划分。这种调度管理模式的变化，使调度自动化系统延伸出集控站管理系统。但如何进行合理的信息分流，不致使大量信息干扰调度员的判断是一个值得研究的课题。

4） 电力市场交易。电力市场对调度自动化系统发展的影响是

根本性的，一方面，系统要开发出与电力市场交易相关的应用，另一方面，系统中传统的应用软件要根据电力市场条件做相应的改动。真正使调度中心在指挥中心的基础上成为交易中心。 5） 交直流混合系统分析。目前，全国电力系统联网，用直流输电进行大区联网具有独特的优势，将来的电网将是一个交直流混合的特高压大电网。因此，调度自动化系统要能适应一次系统的这种变化，分和处理直流模型。由于对直流系统的运行特性，特别是交直流混合系统的动态特性，调度人员不是很清楚， 因此， 加强交直流混合输电网的分析手段和仿真手段是应用软件面临的新课题。

6） 二次系统三层四区安全防护。网络技术使二次系统能互联互通和共享资源，然而，带来新的要求是保证包括调度自动化系统在内的二次系统的安全问题。各级控制中心的调度自动化系统都必须按照三层四区的安全防护方案整改。在各种安全隔离设备下的网络管理和数据接口要达到新的要求。同时，各种新的安全防护技术将用于调度自动化系统的各个接口环节。