智能电网调度支持系统介绍.ppt

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1、智能电网调度技术支持系统 功能介绍,沈国辉 中国电力科学研究院 2009年7月,2,效益分析,预期目标,研究内容和技术难点,国内外研究水平综述,目的和意义,项目组织实施,提 纲,3,电网调度面临的机遇与挑战,适应特高压电网的快速发展和 “三华”电网安全稳定运行的需要,适应节能发电调度和 大范围资源优化配置的需要,适应公司“四化”工作和 发展再上新台阶的要求,提高调度驾驭大电网的能力,提高调度资源优化配置的能力,提高调度系统精益化管理的水平,1,3,2,适应公司应急指挥和 备用调度建设的要求,加快建设标准化调度技术支持体系,4,4,调度运行的新需求,运行监控 综合告警,开关报警提升为设备状态告警

2、； 电压、潮流、负荷、备用等告警； 电网低频振荡的检测和告警； 保护及故录动作信息的告警；,及时发现和定位威胁电网安全稳定运行的隐患 快速提供消除电网运行隐患的调度辅助决策信息,安全稳定 在线预警,分析电网的发电和输电潜力，提供交易和增供的方式 分析操作后电网性能的变化，为操作提供在线校核,电网运行 潜力分析,提供灵活控制功率传输、电压水平和频率的有效手段 运用功率和电压的控制手段，优化电网的安全经济运行,电网运行 调整控制,5,在线并行平台,WAMS功能,调度数据网络,公用人机界面,其他调度 及厂站,调度值班,次日计划 次日方式 离线分析,数据网关,EMS功能,自动化维护,调度运行大值班,离

3、线并行平台,在线分析,实时交易,在线预警 辅助决策 裕度评估,安全校核 次日方式 离线分析,II区,I区,6,运行方式 的新需求,方便地实施工程前期、调试方式、检修方式的计算 便捷地开展大电网故障（或异常）的分析与研究 方便地开展大电网运行状况的系统分析 统一协调省级及以上调度机构的运行方式的安排,次日调度计划编制的手段从人工转变为自动 编排要求从“平衡+安全+优质+经济” 要求次日96时段母线负荷预报 要求调度计划的安全稳定校核工具,调度计划 的新需求,调度计划和日方式的新需求,7,调度管理的新需求,扁平化管理需求 应急管理要求直接浏览各级电网的实时画面 统计分析管理要求自动获取各级电网的结

4、果数据 设备管理要求自动获取电网各类设备的参数和运行状况 流程管理贯穿各级相关单位 应用需要 应用的信息服务面向广域 设备管理、统计分析功能规范化 网页的管理和服务发布规范化 系统的实现新设备投产管理,8,备用调度的要求,调度数据网络,SCADA、AGC、AVC、PAS,WAMS动态监测,在线预警、辅助决策、裕度评估,操作票、计划修改、调度日志,电网运行：频率、电压、潮流、备用、负荷,综合告警 智能调度,主用 调度,备用 调度,9,备用 调度,备用 调度,厂站,厂站,国调,省调,网调,国,省,网,生产控制大区,管理信息大区,广域全景分布式一体化调度技术支持系统,调度数据网络,综合数据网络,10

5、,系统在设计上面向广域分布的跨大区互联电网和各级调度，从全系统角度研究解决互联电网的数据和模型交换、共享，电网的监视预警、调整控制，在线分析评估、调度计划编制和调度管理等问题。,分布式,一体化,全景,广域,技术支持系统特征1,11,系统分析和展示是以整个运行电网为对象，能够实现从时间、空间、维度等多视角对电网运行情况进行全面分析，满足不同应用层面和不同专业的业务需求。,分布式,一体化,全景,广域,技术支持系统特征2,12,系统的体系结构、功能和维护是完全分布的。国、网、省三级调度的系统既是一个有机整体，同时又各有侧重；各应用功能可以根据需求进行灵活配置和调用；系统运行维护是分层分布的。,分布式

6、,一体化,全景,广域,技术支持系统特征3,13,系统的体系结构、系统平台和应用功能的设计是一体化和标准化的，能够满足调度机构各专业的需要，实现和SG186协同运作，基础数据、模型、图形等能够实现源端维护、全网共享。,分布式,一体化,全景,广域,技术支持系统特征4,14,系统建设总体思路,以全面提升驾驭大电网的能力、提高资源优化配置的能力和提高电网调度管理水平为目标，以电网调度应用需求为导向，认真落实公司“四化”工作和加快“两个转变”、推动公司发展再上新台阶的要求，充分发挥中国电科院、国网电科院和电网调度机构的技术和人员优势，按照“总体设计、规范统一、科学组织、急用先上、注重实效”的原则，组织开

7、展国家电网公司广域全景分布式一体化电网调度技术支持系统的研究、开发和建设，为电网的安全优质经济运行和电网调度的规范化、流程化、信息化、精益化和智能化提供坚强的技术支撑，促进电网调度自动化整体应用水平早日达到国际领先水平。,15,效益分析,预期目标,研究内容和技术难点,国内外研究水平综述,目的和意义,项目组织实施,提 纲,16,我国能量管理系统的技术发展,华北 SD176,1970,1980,1990,2000,2010,国调 H80-E 湖北 ASEA,四大网 VAX/VMS,国调、华中 等 RISC/UNIX,国调、江苏等 CC2000A/OPEN3000,SCADA + AGC + SE

8、+ OPF + DTS +SA + AVC,专用机无 操作系统,专用机、简单操作系统,通用机、集中操作系统,通用机、开放操作系统,国产系统,17,电力二次系统的技术发展,微机继电保护,微机继电保护,安全自动控制系统,安全自动控制系统,广域相量测量系统,广域相量测量系统,调度自动化系统,调度自动化系统,变电站自动化系统,变电站自动化系统,在线,在线,预警,预警,调度,调度,决策,决策,极限,极限,计算,计算,在线,在线,稳定,稳定,控制,控制,离线方式计算,离线方式计算,响应,响应,时间,时间,秒级,秒级,几十,几十,毫秒,毫秒,毫秒,毫秒,1980 1990,1980 1990,2000 2,

9、2000 2,010,010,年代,年代,响应,响应,时间,时间,秒级,秒级,几十,几十,毫秒,毫秒,毫秒,毫秒,1980 1990,1980 1990,2000 2,2000 2,010,010,年代,年代,微机继电保护,微机继电保护,安全自动控制系统,安全自动控制系统,广域相量测量系统,广域相量测量系统,调度自动化系统,调度自动化系统,变电站自动化系统,变电站自动化系统,在线,在线,预警,预警,辅助,决策,裕度,评估,在线,在线,稳定,稳定,控制,控制,离线方式计算,离线方式计算,18,VLPGO- 21世纪EMS体系结构,国际特大电网运行组织（VLPGO，国网是成员）的第2工作组与CIG

10、RE D2合作，用4年时间提出了“21世纪EMS体系结构”白皮书，在今年CIGRE大会上报告，反映强烈。 白皮书从大电网用户的角度提出系列新要求：面向服务的架构、统一的消息总线、标准的数据模型、统一的人机界面、安全的体系结构等。 美国PJM是组长单位，拟将白皮书的思想用于其“先进控制中心-2代”（AC2，2亿美元）工程项目，组织西门子、AREVA、ABB三家公司联合开发，今年初ABB退出，AREVA负责电力市场，西门子负责平台和EMS，预计明年底能有雏形。,19,效益分析,预期目标,研究内容和技术难点,国内外研究水平综述,目的和意义,项目组织实施,提 纲,20,系统研发的主要内容,1. 研究制

11、定技术支持系统体系框架 2. 技术支持系统支撑平台的开发 3. 技术支持系统应用规范及关键技术研究,21,分布式一体化调度技术支持系统设计,实 时 库 结 构,三区 关系库 结构,二区 关系库 结构,历 史 库 结 构,满足国家四级安全要求的B级安全操作系统,实时图形结构,消息结构,安全浏览,消息结构,WEB浏览,操作 系统,内部 结构,程序 接口,智能告警处理 电网运行分析 AGC/AVC,状态估计 调度员潮流 静态安全分析 实时调度计划,动态稳定监测 在线安全预警 调度辅助决策 在线裕度评估,应用 功能,SOA 服务,母线负荷预测 日调度计划 日计划校核 日运行方式 计量与结算 水库调度,

12、统计报表 调度流程 三项分析 卫星云图 雷电监测,计算机及网络硬件设备,硬件,安全数据通信,常规SCADA,SG-D5000,22,实时监控类应用,面向调度值班，完善稳态监控， 推进在线预警，实现系统联动。,23,调度计划类应用,面向调度计划，加强负荷预测， 支持节能调度，实现安全校核。,24,调度管理类应用,面向调度管理，完善二次分析， 推进调度流程，贯通调度信息。,25,系统功能总揽,26,系统总体结构示意图,EMS 服务 器群,WAMS 服务 器群,在线 安全 预警 服务 器群,调度 计划 服务 器群,计量 服务 器群,安全 校核 服务 器群,水调 服务 器群,调度数 据网络,SAN,S

13、AN,公用 图形 终端,公用 图形 终端,防火墙,四大类功能：前置、历史、人机、应用,安全 网关,安全 网关,安全 网关,安全 网关,安全 网关,安全 网关,综合数据网络,OMS 服务 器群,SAN,防火墙,横向 隔离,横向 隔离,27,关键技术1 面向服务架构SOA,服务总线 消息总线,28,面向服务的架构(SOA),Service Oriented Architecture,WEB服务描述语言 WSDL : Web Service Definition Language,通用描述与发现接口 UDDI: Universal Description and Discovery Interfac

14、e,简单对象访问协议 SOAP: Simple Object Access Protocol,服务 注册中心,服务 提供者,服务 请求者,WSDL,服务,编程 三角,服务三角,29,简单服务 （Simple Service）,服务 代理,服务 代理,服务 提供者,简单服务S,服务 请求者,实时消息M,服务模块对应简单 输入输出参数简单 业务流程编排简单 传输数据参数简单,90%以上应用可 归结为简单服务,特点：粗粒度、松耦合、无状态、效率高，适合实时环境，适合行业集成。,30,调度数据网络,1,应用功能数据库文件,本地,远程,用户程 序模块,通信 模块,服务提供者,2,4,3,5,6,应用功能

15、数据库文件,.服务请求者与本地代理建立tcp连接， 发请求报文； .本地代理与远程代理建立tcp连接，转 发请求报文； .远程代理与服务提供者建立tcp连接， 转发请求报文； .服务提供者将执行结果通过响应报文 （文件）返回远程代理； .远程代理向本地代理发送响应报文 （或文件）； .本地代理将响应报文（或文件）最后 返回服务请求者。,面向服务的总体流程,31, 服务列表 目录清单 文件传输 数据库访问 画面调阅 电网模型 状态估计 ,简单服务描述语言S,已经提炼出调度系统的27类公用服务，覆盖了 I、II、III区，支持浏览器式交互服务方式。,32,程序调用服务原语,serviceRegis

16、te () 服务注册 serviceUnRegiste () 服务注销 serviceLocate() 服务定位 serviceDispatch() 服务分发 serviceRequest () 服务请求 serviceResponse() 服务应答 serviceSubscribe() 服务订阅 servicePublish() 服务发布 ServiceAck() 服务确认,33,消息体,消息头,统一定义： 几十类服务， 几百个事件， 预留扩展。,typedef struct Short len; / 长度Short seq; / 序号Short service; / 服务 Short ev

17、ent; / 事件 Uchar context; / 态 Uchar domain; / 域 Short key; / 加密Short stid; / 源 Short dtid； / 目的 MessageHeader;,通用消息头,维护工具： 服务维护， 事件维护， 动态注册， 动态预定。,关键技术 2 实时动态消息总线,消息注册：messageRegister() 发送消息：messageSend() 接收消息：messageReceive() 订阅消息：messageSubscribe(),消息原语：,34,SCADA EMS,在线预警 调度决策 裕度评估,培训仿真,安全校核 方式计算,负

18、荷预测 机组组合 调度计划,实测值 估计值,元件 参数,仿真 参数,校核 参数,经济 参数,动态 参数,应用功能,公用电网 结构模型,专用数 据模型,关键技术 3 面向设备的数据库技术,35,实时数据库设计,SG-D5000实时数据库规范V2.0 初步确定： 数据表（类） 53个； 程序访问接口API 32个。,设计原则：基于CIM 、面向设备、简化关系、重在效率。,态 / 库（应用） / 表（类） / 视图 / 属性 Context / Data Base / Class / View / Attribute 实时态 SCADA Substation All 研究态 AGC Voltage

19、AGC 测试态 PAS Bay SA 仿真态 Bus 地县调 反演态 Transformer 变电站 。 发电厂,36,实时数据库API设计,GetRecByID() /按ID读记录 GetRecByName() /按名称读记录 UpdateRecByID() /按ID修改记录 UpdateRecByName () /按名称修改记录 DeleteRecByID() /按ID删除记录 DeleteRecByName() /按名称删除记录 GetBySql() /按SQL方式读记录 GetBitFieldByID() /读BIT位 UpdateBitFieldByID() /写BIT位 GetRe

20、csByAttr() /按属性读记录 GetRecsByRel () /按关系读记录,设计原则：高效可靠、面向应用；支持按ID、按名称、按SQL、 BIT位、按属性条件、按关系等的数据操作。 核心API包括：,37,关系数据库通用接口 Database Call Interface (DCI),接口统一 易于扩展：主流国产数据库均支持 DCI标准，可以方便的增加新接口 兼收并蓄 易于移植：和其他商用库厂家接口高度兼容，代码移植工作方便快捷,DCI接口 工作流程：,38,关键技术4实时图形技术,图形文件交换,远方图形浏览,39,电网图形描述语言G,/ 例1： 厂站图描述 ,源于SVG 高于SVG

21、,40,统一全系统电网图形颜色,41,可视化调度,信息 高度集成、紧扣应用,表达 直观形象、巧妙关联,42,遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的安全防护原则，满足国家信息安全等级保护第4级的要求，基于安全操作系统、调度数字证书和安全标签技术，构建纵深的安全防护体系。,关键技术5纵深安全防护技术,43,信息窃取,信息传递,信息冒充,信息篡改,信息抵赖,加密技术,完整性技术,认证技术,数字签名,基于数字证书和安全标签的安全防护,44,基于调度数字证书的签名加密,加密,签名,1、遥控命令 2、操作票 3、调度计划 4、检修票 5、保护定值单 6、安控定值单 7、报价单 8、结算单 。,文

22、件类应用:,会话类应用:,1、实时数据库的联接认证； 2、关系数据库的联接认证； 3、消息注册或联接认证； 4、服务的注册及联接认证； 5、业务人员登录认证； 6、系统管理员登录认证； 7、安全审计人员登录认证； 8、网络管理人员登录认证；,45,一体化平台认证授权流程,46,全系统统一的安全标签L,机构：4字节,角色：4字节,服务类别：8字节,身份编码 专业 : 1个字节 分区 : 1个字节 角色：1个字节 级别：1个字节,服务编码： 共64位，8个字节； 目前27个服务占27位， 其余留待扩充。,机构编码 网省1个字节 地县1个字节 变电站和发电厂 共占2个字节,电力安全 标签的基本操作规

23、则：“上读自写”， 比适用于保密系统的“上读下写”更安全。,47,国产服务器（5家） 国产网络设备（3家） 国产安全操作系统（2+2 家） 国产数据库（4家） 国产平台和应用软件（2+ 家） 自主知识产权，全面提高安全水平,采用国产设备和国产软件,48,效益分析,预期目标,研究内容和技术难点,国内外研究水平综述,目的和意义,项目组织实施,提 纲,49,预期目标,1、提交调度技术支持系统相关系列标准和规范； 2、研究系统平台的关键技术，提交技术报告； 3、研究系统应用功能的关键技术，提交技术报告； 4、统一组织开发系统平台，包括：消息总线、服务总线、实时数据库、关系数据库接口、统一图形界面、安全

24、防护、系统管理等模块； 5、统一组织开发实时监视控制、安全通信前置处理等基本应用功能，并在国调、华中网调、四川省调投入应用。,50,核心标准,1、简单服务描述规范（S）： 专利，企标、国标、IEC 2、电网图形描述规范（G）：专利，企标、国标、IEC 3、数据模型描述规范（D）：专利，企标、国标、IEC 4、动态对象消息协议（M）：专利，企标、国标、IEC 5、统一安全标签规范（L）：专利，企标 6、电网数据命名规范（N）：专利，企标 。,51,效益分析,预期目标,研究内容和技术难点,国内外研究水平综述,目的和意义,项目组织实施,提 纲,52,效益分析,采用一体化设计，大量采用国产化硬、软件，

25、系统建设费用将会大幅度降低。初步估算，1个省级调度系统，可节约费用20003000万元，按31个省级以上主、备调度系统计算，仅此一项即可节省12.418.6亿元，如果考虑到今后在更大范围推广应用，经济效益更加可观。 实现数据、模型、参数、画面等源端维护、全网共享，可大幅降低系统维护成本，提高应用分析的实用水平。,53,效益分析（续）,系统平台、软件功能的标准化，可以较好地解决网省调系统应用水平的“短板效应”问题，大幅提升网省调整体应用水平。 主、备调系统一体化设计，可以有效提高系统运行的可靠性和安全性。 极大促进调度系统标准化建设和精益化管理，使系统的改进、升级更加方便。 系统的研发将使国网公司在该领域处于国际领先水平，有利于推进公司“走出去战略”的实施。,54,谢谢！,汇报结束,