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浅谈地调电网EMS系统方案设计

2007-02-06 13:45:00      365采购网新闻资讯中心
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当前全国各地调调度自动化系统大都采用SCADA系统,而多数系统硬件处理能力不足,软硬件容量已满,并且无扩展能力,电网需要更安全、更经济地运行,从而要求调度自动化系统除了SCADA功能外,还应具备电网分析PAS、经济调度EDC、调度员模拟培训DTS、地理信息系统GIS等功能,在现有的系统上根本无法做到。根据电网的发展和现有调度自动化系统的现状,电网调度自动化系统的更新改造是非常必要的。下面,笔者针对本地区电网EMS系统方案设计中遇到的问题谈一下自己的看法。    1. 系统设计总原则   1) 本系统设计重点将考虑到系统的成熟性、可靠性、先进性、可扩充性。主工作站采用先进的ALPHA服务器;其它工作站采用高档的ALPHA工作站; 前置系统建议采用美国原装微机工业控制机。   2)系统的功能: 系统将具备SCADA、PAS、DTS、DMS、GIS、电力市场等软件的支撑平台,具备成熟的、实用程度并经鉴定的SCADA、PAS、DTS等软件,具备成熟的和省调、县调、集控中心、计量计费系统、配电管理系统、雷电监测、气象系统、MIS系统、大屏幕投影仪、远方诊断系统、模拟盘等外围系统的接口。    2. 集中式与分布式比较 真正的分布式系统应该具备下述条件:   1) 硬件节点上的物理分布;   2) 应用功能分布;   3)与应用功能配套的数据库及信息分布到相应的节点上,除此以外的系统多是集中式系统,采用真正意义上的分布式系统而不采用CLIENT/SERVER集中模式,CLIENT/SERVER模式是80年代末90年代初的系统模式,比较适合于非实时的系统, 如:MIS系统,它的最大的优点是资源和数据的集中,使得系统的硬件资源和软件资源全系统共享,是一种典型的集中控制系统模式,其缺点是系统中所有的应用软件、任务和数据库都是在服务器上运行的,随着电力系统的应用越来越多,对服务器的要求也越来越高,当系统节点增多时,网络和数据库访问也显得比较繁忙,系统的实时性不能保证;而计算机技术发展至今,分布式系统越来越得到广大用户的推崇,由于分布式系统的数据库分布,才使得分布式系统能够实现功能上的分布,使得系统中节点能相互备用,确保系统的安全可靠运行。新的网络通信方式是采用客户/服务器(CLIENT/SERVER)和生产者/消费者结合的通信方式,实时数据都是在本节点上访问,而不必到SCADA节点通过网络访问,这样大大减轻了网络的负担,提高调显画面的响应速度,称生产者/消费者方式。另一种CLIENT/SERVER方式,一部分应用需要的数据要到其它应用数据库中取得,如DTS的初始断面要从网络库取得,一些运行管理的数据要从历史库取得,这项应用并非经常性的,因而对网络负担增加不大,系统综合利用了这两种访问方式,提高了系统的总体性能。    3. 采用微机做调度员工作站还是采用ALPHA工作站 调度自动化系统中无论是SCADA工作站还是调度员工作站,都建议采用工作站系统,而不采用微机做调度员工作站(局长、总工终端可采用微机)。   a.从计算机本身的特点来看   微机是一种商业和办公室自动化系统用机,不具备连续不间断长期运行的条件,而工作站克服了微机这一弱点;   采用微机做调度员工作站,使得系统中SCADA工作站上的画面和PC工作站上的画面不一致,维护工作量大; 采用ALPHA工作站,可充分发挥ALPHA机的图形优势,使得全系统画面一致;   采用微机做调度员工作站,不能真正实现系统的分布性; 真正的分布式系统必须具备三个条件(物理上的分布,应用功能上的分布,与应用配套的数据库的分布),缺一不可,尤其是数据库的分布,是分布式系统的最重要特征。采用ALPHA工作站,可真正实现系统的分布性;   微机是32位机,必将很快被64位机代替,一旦64位机诞生以后,原系统中的应用将再次面临更新的问题,而ALPHA工作站已最先实现64位;   b.从使用情况来看   除极个别的小型地调外,大多数用户,特别是大型地调和省会地调、网省调,所采用的系统都是分布式系统,所采用的机型都是统一机型--ALPHA机,而不采用微机做调度员工作站; 微机的实时处理、响应能力较差。    4. 前置机的选择 前置数据采集节点的选型首先必须考虑容量、实时性及可靠性,容量方面除能接的通道数量多外,还应是可扩的、分布式处理的、并能适应同步和异步的通信方式。根据上述选型原则,选用小型机或微机工业控制机作为前置数据采集节点。    5. 选设备还是选工具 系统不仅仅为调度运行人员提供了一套适合当前要求的监视和控制电网运行的设备, 更重要的是为用户提供了一套基本工具。电力系统发展迅猛,电网运行方式经常变换,电网对自动化的依赖越来越大、对自动化的要求越来越高, 这就要求调度自动化系统功能上能够不断的去适应它。系统软件开放,所有源程序都对用户保留, 程序结构化、模块化、功能化, 各软件、数据库间的接口标准化,对数据库的访问, 系统提供了各种系统例程,用户自己就可方便地在系统中加载各种软件功能模块, 使得它不仅满足电网今天对它的要求, 而且, 能够很方便地使系统不断满足将来电网的要求。    6. 是用系统还是掌握系统 系统拥有一套友好的人机界面,非常方便地让运行和操作人员使用, 这主要是因为系统还提供了一套在线的帮助软件, 运行人员可随时查阅系统中运行操作指南, 而找到操作的方法。除此之外, 电网公司往往派出经验丰富的技术人员对用户培训, 把系统的工作站硬件、网络设备、UNIX操作系统、TCP/IP网络软件、X-Windows/MOTIF图形软件包、SCADA应用软件、报表管理软件、人机会话软件全面介绍给用户, 使得用户不仅会使用她, 而且能够很快地、熟练地掌握她, 让她更好地发挥其性能。    7. 具有数据分流和互为备用的双以太网结构 系统中无论是SCADA工作站,还是MMI工作站,特别是数据采集工作站(前置机)都可以实现交换式或共享式双网连接,实现网络的互为备用、数据分流。具备双网的系统已有数套系统投运。    8. 网络拓扑作色功能 系统应提供的网络拓扑作色功能, 能区分电网带电情况, 即在单线图上对系统带电或不带电的孤岛设置不同的颜色(颜色由用户定义),网络拓扑作色可以由网络拓扑的变化如开关开合、人工置开关而激活执行, 也可由调度员命令而激活执行; 另外, 系统还能统计线路停电时间。    9. 防误操作功能 可根据开关、刀闸、地线的信息,在主站系统上实现厂站和全网的操作连锁(防止带负荷分合刀闸,防止带地线合刀闸、开关, 防止带电设置地线标志等)。    10. MIS系统画面、数据免维护在与MIS系统连接的时候,系统又创造性地使得MIS系统具有和实时系统完全相同的画面,而且使MIS侧的实时画面和实时数据免予维护,实时系统的画面和数据一经改动MIS系统的画面和数据自动被修改    11. 丰富的反事故演习(PDR)功能 系统应提供各种各样的事故追忆再现功能,如: 曲线方式的显示; 单线图方式的显示; 报表方式的显示; 事故追忆源的任意定义; 事故前后帧数(或时间)的任意定义。    12. 丰富的SCADA功能 系统厂家应拥有丰富的SCADA经验 ,具备研制大到网调省调,中到省调地调, 小到县调的各种规模的SCADA工程项目之经验, 这样才能为用户提供了各种各样的功能供选择。比如: 调度工作站可以给调度员提示备忘录、多种方式的事故追忆再现、工作站上各厂站实时信息的列表、通信通道的监视、线路在各种情况下的电量损失统计、网络拓扑作色、大屏幕投影仪等外围设备的方便接入、防误操作等功能。    13. 全EMS界面互动式局域网和因特网Web浏览服务系统 这是又一个新用途,它将Web服务器及浏览技术和EMS在线系统人机界面转换技术结合在一起,使得局域网或远程网上任何PC机都可观察在线EMS的各种原形画面(包括高级应用软件的图、表、曲线原形画面),并可通过画面进行互动操作。画面内容还是自动动态更新的。    14. 和MIS系统的接口MIS实时信息子系统主要为领导层和其它生产管理部门提供显示电力生产实时工况、历史数据以及统计分析数据等功能,同时该子系统也能为非实时性的应用提供服务。 MIS实时信息子系统实现了 EMS系统与MIS无缝连接,是系统为MIS系统提供实进信息服务的扩展功能,为MIS实时信息子系统的实现提供了满意的解决方案。 MIS实时信息子系统基于Web浏览器技术,在MIS客户端使用通用浏览器显示 EMS系统的实时工况、历史数据以及统计分析数据,与EMS系统共享数据和画面,真正做到数据和画面的同一数据源管理,实现MIS实时信息子系统的EMS数据和画面的免维护。MIS实时信息子系统应达到以下总体目标:   1) 采用瘦客户机技术,实理客户端零管理。MIS客户端数目多,主动大,应尽量减少管理人员对客户端程序的维护工作量。 MIS实时信息子系统在客户端采用标准的商品化浏览器(如Netscape communicator,Internet Explorer),只要客户端机器安装有商品化浏览器,就能通过局域网或拔号入网方式,浏览实时信息。   2) EMS系统的所有画面和数据(包括单线图、曲线、表格等,甚至包括高级应用软件画面),在客户端能原样再现,而MIS侧无需任何维护。   3) 更多的功能特点,如网络动态拓朴着色等,在MIS实时信息子系统得到体现。   4)画面显示和更新速度快,所占网络开销校   5)与 EMS系统相配合的安全机制,在MIS和EMS均可进行权限控制。   6)实现交互功能。在 MIS实时信息子系统中可动态地查询 EMS系统中的数据和事项,也能在权限允许情况下,向 EMS系统输入数据。   7)为用户提供开发环境,用户可在 MIS实时信息子系统上扩充新的功能。   8)向其它应用子系统提供数据库和网络接口。和MIS系统连接方案说明: MIS系统与 EMS系统的网络连接。SCADA信息服务器中配置两块网卡,分别与SCADA系统和MIS系统连接。同时,SCADA 信息服务器又起到SCADA系统与MIS系统信息隔离的作用(网桥)。

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