OPEN3系统在青岛电网的应用分析[共6页]

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1、OPEN3000系统在青岛电网的应用分析王强，任杰（青岛供电公司调度处，山东 青岛 260001）Application Analysis of OPEN3000 System for Qingdao Power NetworkWang Qiang, Ren JieQingdao Power Supply Company, Shandong QingdaoABSTRACT: The architecture of OPEN3000 is presented, and the application in Qingdao power network is discussed, showing t

2、hat reasonable configuration of thethe system can improve efficiency of monitoring, controlling,operating and the level of fault treatment in order to provide a secure guarantee for the operation of power grid.KEY WORD: OPEN3000; Qingdao Power Network; EMS; Dispatching Automation摘 要：介绍了OPEN3000系统的结构

3、，重点就系统在青岛电网的应用情况及运行中出现的问题进行了详细的论述和分析，表明经过合理配置，能有效提高监控及运行效率，提高故障处理水平，保障电网安全运行。关键词：OPEN3000；青岛电网；EMS；调度自动化1 引言国家电网公司“统一坚强智能”电网建设第一阶段工作已全面启动。智能电网由坚强的实体电网与信息化、智能化的控制体系有机互补而形成。实体电网是实现智能电网的基础,智能控制体系是智能电网实现的手段。1作为智能控制体系核心一环的EMS的研究是智能电网建设的一个重要课题2。OPEN系列系统作为EMS成功的范例在各地地网取得了很好的成果，本文首先介绍了新一代OPEN3000的结构，重点分析了青岛

4、电网的应用情况及改进措施。通过本地化的合理配置，有效提高了监控及运行效率，提高了调度水平，保障了电网的可靠、安全和经济运行，为智能电网的建设打下坚实的基础。2 OPEN3000系统的体系结构OPEN3000系统的体系结构如图1所示，有硬件层、操作系统层、支撑平台层和应用层共四个层次。其中，硬件层包括ALPHA、IBM、SUN、HP和PC等各种硬件设备，操作系统层包括Tru64 UNIX、IBM AIX、SUN Solaris、HP-UX和各种WINDOWS操作系统。青岛系统的SCADA服务器、历史数据服务器、安全III区WEB服务器采用的是IBM p560Q，数据采集服务器、PAS服务器、横向

5、通讯服务器、DTS服务器、DTS WEB服务器采用的是IBM p55A，报表服务器采用的是HPPC机，此外还有8台IBM 285的工作站。操作系统除两台报表服务器为WINDOWS外，其余全部为UNIX和LIUNIX。对整个体系结构中处于核心的支撑平台进行进一步的分析，可其归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层等三层，集成总线层提供各公共服务元素、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，数据总线层为它们提供适当的数据访问服务，公共服务层为各应用系统实现其应用功能提供各种服务，比如图形界面、告警服务等。图1 OPEN3000系统体系结构图集成总线层遵循IEC61970、IEC61968等开

6、放性的国际标准，提供公共服务、各应用系统以及第三方软件之间规范化的交互机制，是系统内部以及与第三方软件之间的集成基础。数据总线层由实时数据库、商用数据库以及相应的数据访问中间件等构成。商用数据库具有可靠性高、容量大、接口标准、安全性好等特点。依托底层的集成总线层构成的分布式实时数据库，保证了实时数据的同步。OPEN3000系统设计时对各应用的需求进行了分析、归纳、总结，从而设计出满足各种应用需求的公共服务层，包括图模库一体化的图形管理工具、报表工具、权限服务、告警服务、WEB服务和系统管理等等。 3 OPEN3000系统的逻辑结构图2 青岛电网调度自动化系统（EMS）逻辑结构示意图OPEN30

7、00系统在青岛的硬件结构（即逻辑结构）如图2所示。从系统的组成来看，分为调度自动化子系统（SCADA）、远程工作站子系统、调度员培训仿真子系统（DTS）、实时数据采集子系统和外网部分构成。系统的网络结构采用分布式开放千兆局域网交换技术，双冗余配置，由1000 M后台交换机、1000M工作站交换机、1000M数据采集交换机、1000M安全区DTS交换机及安全区1000M交换机组成。SCADA服务器、历史数据服务器、数据采集服务器、PAS服务器、通讯服务器、无功优化系统服务器、GPS对时装置、认证密码机、网络打印机、正反向物理隔离装置等接入后台交换机，远程工作站通过电力光纤通信网接入后台局域网交换

8、机；调度员工作站、监控员工作站、维护工作站、PAS工作站、报表工作站、运方工作站、远程登录工作站、TOP3000工作站、大屏幕控制器接入工作站交换机；数据采集服务器配置5块网卡，分别接入后台局交换机、数据采集交换机和与配网主站系统相连的交换机，实时数据采集的终端服务器接入数据采集交换机；DTS服务器、DTS WEB服务器、DTS工作站接入安全区区DTS交换机； 实时WEB服务器、正反向物理隔离装置等接入III区交换机千兆口，WEB服务器、物理隔离、防火墙、路由器构成对外信息交换的途径。其中TOP3000电网无功电压优化自动控制系统为已有设备。4 OPEN3000系统在青岛供电公司的应用情况4.

9、1 SCADA 子系统OPEN3000的SCADA子系统已经不再是传统概念上的 SCADA。它经过了从传统SCADA（面向测点）到 OPEN-2000（面向设备）再到 OPEN3000（面向网络）的两次 重大的概念升级，尤其是 OPEN3000 系统对 SCADA 的概念升级使得 OPEN3000 的 SCADA 与传统的 SCADA有了本质上的飞跃。1、全新的实时越限报警统计在迎接奥帆赛的准备工作中,我公司加强了对设备越限的管理。但原有的OPEN2000越限报警使用不方便，监控人员需要时刻盯着报警窗口，并不断切换不同的厂站接线图，使监控人员过于疲惫且容易漏掉重要越限信息。鉴于此,我们将全网的

10、越限情况用数据列表一次显示出来,这张表让监控人员能一目了然地掌握全网设备的越限情况。该表能提供以下两方面的数据：提供从当日0 点到目前正在观察时刻的时间段内曾经越限的统计数据（包括越限设备名称、限值、越限累计时间、越限时的最大值数据）；实时越限统计数据（包括越限设备名称、限值、越限值数据等）。2、线路所在厂站的查询青岛地调调度员在管理整个青岛地区主网架的同时还管理着数以千计的市区10kV线路。由于数量的巨大且命名很难保持容易记忆的命名规则，调度员在平时的工作中不可能记得所有线路名称，在进行相关线路的操作工作中降低了效率。鉴于此，我们将全网的所有线路信息用数据列表一次显示出来，提供名称查询功能，

11、既可以通过厂站名查询所有出线线路，也可以通过线路名称查询所在厂站并可快速调出厂站接线图，大大提高了调度员的工作效率。3、事故追忆与反演事故追忆（PDR）是SCADA应用的一项重要功能。该功能在青岛电网原有调度自动化系统中一直没能发挥其应有的作用。在OPEN3000电网调度自动化系统设计开发中,借鉴以往的经验并结合实际需要，注重了PDR功能的实用。OPEN3000系统具备全部采集数据（模拟量、开关量等）的追忆能力，可以全方位地记录、保存电网的事故状态，并且能够真实、完整地反演电网的事故过程，即使电网模型已经发生了很大的变化也能够真实地反映当时的情况。PDR 重演不仅逼真再现当时的电网模型与运行方

12、式，而且具有实时运行时的全部特征， 包括告警信息的显示、语音、推画面等，并可在此基础上进行网络分析（如状态估计、调度 员潮流等），所以称为全景PDR。PDR功能的改进方便了调度员对电网历史状态的查询，在发生的几次220kV跳闸事故后的分析过程中给调度员提供了可靠的数据。4、光字牌青岛地调管辖的变电站数目庞大，每个变电站里的信号很多，由此导致整个系统内的遥信数量繁多，以往的系统只能将每个站的遥信未分类进行列表，当调度员需要查问题时，只能一页页去翻遥信表，严重影响着工作效率。OPEN3000系统引入了光字牌的概念，我们将每个站里的信号按照所在间隔进行分类，将间隔的状态用光字牌表示出来，可以点击间隔

13、进入间隔页面查看相应间隔所包含的信号。这样我们就可以只关注那些光字牌亮着的间隔，可以尽快的进入到有问题的位置或想到达的位置，大大提高了工作效率。5、告警服务报警处理用于引起调度员和运行人员注意的报警事件处理，包括电力系统运行状态发生变化、未来系统的预测、设备监视与控制、调度员的操作记录等发生的所有报警事件处理。根据不同的需要，报警应分为不同的类型，并提供推画面、音响、语音、打印等多种报警方式。报警处理接收各类报警，把报警存入在商用库中，供报警检索查询工具或其他系统访问使用。过去OPEN2000系统的告警服务非常简单，所有遥信信号没有分类的不断在告警窗刷新，其中包括很多误发信号，使监控人员把精力

14、浪费在了对数以千计的各类信号鉴别上，很容易漏掉真正需要注意的信息。OPEN3000系统对此做了改进，将信号按照其重要程度分类，如一般性信号、告警性信号、事故性信号，方便监控人员对各类信号进行分类检查，确保了不会漏查，大大提高了工作效率。6、告警抑制在系统的运行过程中，由于设备因素，难免出现误发信号、频发信号的情况，让调度员频于应付。即使可以抑制，也不敢盲目抑制。在新厂站调试阶段，告警窗也会出现大量信号，这些信号调度员并不关心，但自动化调试人员必须关注。这就造成一种矛盾。在OPEN3000系统里，加入了告警抑制的双标签，即在厂站接线图上勾选告警抑制后，可以在告警窗选择是否抑制。在进行厂站调试时，

15、我们广泛采用了这种方式。先厂站接线图勾选告警抑制，然后对调度员的机器进行告警抑制，自动化的机器不进行告警抑制。这样就可以做到不影响调度员正常工作的情况下进行信号调试。4.2 Web浏览及报表子系统1、加强了Web浏览用户的权限管理。青岛供电公司是个大型的供电公司,浏览Web的用户比较多,所以必须对用户进行有效的管理。根据运行的需要,请厂家将用户分成了几个组,代表了不同的用户权限级别。分组的目的是为了保证重要用户的登陆、数据库的响应速度及远动人员的现场调试工作。另外该Web还加强了在线用户监测及控制功能,使优先级别高的用户随时能进行登陆。2、报表内容更加丰富。原OPEN2000系统的报表以固定格

16、式为主,没有灵活的查询功能,无法满足运行方式对数据统计的要求。OPEN3000系统采用基于Excel的报表方案，具备Excel的全部功能，同时在很多方面超越了Excel，具体表现在：提供“检索定义”功能，能够快捷方便地查询定位数据生成报表； 提供“批量定义”功能，减少重复工作量；提供“替换粘贴”功能，便捷地修改表格内容；提供“类似创建报表”功能，简化报表创建程序；报表定义直接存储在商用库；通过已有的服务取实际数据（采样、统计等）；客户端可以用HTML的方式浏览报表。 4.3 调度员培训仿真子系统（DTS）OPEN3000调度员培训仿真系统（DTS）能够模拟电力系统的静态和动态响应以及事故恢复过

17、程，使学员（Trainee，指受训调度员）能在与实际控制中心完全相同的调度环境中进行正常操作、事故处理及系统恢复的培训，掌握EMS 的各项功能，熟悉各种操作，在观察系统状态和实施控制措施的同时，高度逼真地体验系统的变化情况，提供对调度员进行正常操作、事故处理及系统恢复的训练，尤其是事故时快速反应能力的训练。过去调度员的事故演习只能通过人为模拟，出题人设置故障的随意性比较强，无法做到正确的给出电网事故后的实际潮流情况，且在演习过程中，出题人很容易遗漏电网运行方式的调整操作，使出题人与演习人员概念中的电网方式不同，使最终的故障排查不了了之。OPEN3000的DTS真正实现了“时空无限化”的仿真分析

18、培训功能，可实现对历史、现在以及未来的网络断面进行培训、演习和分析，充分考虑了各种演习、培训和分析的“全方位”需求。不仅在现实模型基础上建立不影响调度实时运行的未来电网模型，且可逐步投入到实时调度模型中，实现了实时模型与未来模型的统一维护，很好地满足了未来网架模型下电网反事故演习的需求。几个月的试用过程证明了DTS在事故演习中的重要作用。DTS真实的模拟出电网故障时的潮流情况、保护及自动装置的动作情况、开关变位情况，事故演习过程中调度员有了更多真实性的参考信息，增强了事故演习的真实性，切实提高了调度员处理电网事故的能力。4.4可视化模块作为一个最新的模块，可视化展示了3D的效果，使潮流图直观化

19、，可使调度员更加清楚的观察到线路潮流跑动、线路负载率、变压器负载、发电机有功无功出力、电压等高线等电网信息，协助调度员对电网进行更加有效的运行管理。 4.5 事故诊断与恢复决策模块电网的安全运行越来越依赖于对各种信息的有效分析和处理。电力系统发生故障,尤其是大面积复杂故障后,来自SCADA系统和微机保护间隔单元的保护、开关接点的变位数字量信息，其数据量将非常之大，调度员难以做出准确判断。鉴于此，我们与南瑞公司特别开发了“事故诊断与恢复决策模块”。该模块在运行时监控开关变位、潮流、电压突变等故障信息，并对事故信息通过相关信息和数据进行分析、判断，剔除伪信息（如人工操作等）后作为电网是否发生事故的

20、判断依据。根据开关变位情况，通过网络拓扑分析，判断故障停电范围、及事故性质；并找出因本事故而导致的其它变电站停电、小系统解列事故等。对于简单故障，可定位到元件；对于复杂故障（开关或保护拒动、误动），可定位到区域，如果故障信息系统提供的信息（开关、保护）完整，可定位到元件。如果只能定位到停电区域，系统可计算出停电区域各元件的故障可信度，按故障可信度由大到小进行排队，并由调度员根据现场的检查汇报结果，最终确定故障设备。诊断过后，该模块会输出以下信息为调度员提供可靠的事故诊断与恢复决策的参考：待恢复区统计信息，如失电区总负载，失电区包含的厂站以及每个厂站失电负载统计；隔离方案，如不允许逆向供电，需要

21、开断主变低压侧开关；电源信息：如顶端厂站、顶端支路、原负载、转供负载、限值、负载率；恢复预案操作步骤信息；该模块目前已通过国家电网公司专家组评审通过。5 结论OPEN3000系统作为一个适应当前一体化、分层分布、扩展性开放性平台设计要求的第四代SCADA 产品，在网络互联及应用功能上都体现了其产品的优越性。作为一个推出市场不久的新产品，结合青岛电网的实际，经过改进，大幅度提高了工作效率，为保障电网和设备的安全稳定运行起了重要作用，取得了很好的成效，其作用是智能电网信息化、自动化、互动化的重要体现。参 考 文 献1 陈树勇; 宋书芳; 李兰欣; 沈杰.智能电网技术综述. J电网技术, 2009,(8).2 肖世杰.构建中国智能电网技术思考. J电力系统自动化, 2009,(9).3 程碧祥.电力调度自动化系统中事故告警的探讨.J电力信息化,2008,(3).4 辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势.J电网技术, 2001,(12).5 胡贵清.电网调度员培训仿真系统的改造及互联. J电力信息化,2008,(2).6 姚建国;杨胜春;高宗和;杨志宏.电网调度自动化系统发展趋势展望. J电力系统自动化作者简介：王强(1981 - ) ,男,工学硕士,从事电力系统调度运行与控制方面的研究工作。任杰(1985 - ) ,男,工学学士,从事电网调度自动化系统的运行与研究工作。