DQZHAN技術(shù)訊：調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的貫通技術(shù)剖析

摘要：當(dāng)前的電網(wǎng)調(diào)度與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間存在大量的重復(fù)性工作，而相互間的獨(dú)立性又很強(qiáng)，不利于其高效率、高可靠和智能化發(fā)展，客觀上有加強(qiáng)貫通性設(shè)計(jì)的需求。對(duì)限制調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用貫通的模型、數(shù)據(jù)、圖形、通信規(guī)約等基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行了梳理，分別從模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形一致性和通信規(guī)約支撐4個(gè)方面對(duì)貫通技術(shù)進(jìn)行剖析。指出統(tǒng)一的模型及其配置機(jī)制是實(shí)現(xiàn)調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)貫通設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)一致性是減少兩端重復(fù)工作、實(shí)現(xiàn)高效和智能化互動(dòng)的關(guān)鍵，在模型和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性基礎(chǔ)上，圖形共享和通信規(guī)約方案有靈活的選擇方式。

關(guān)鍵詞 : 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng);變電站自動(dòng)化系統(tǒng);電網(wǎng)模型;貫通;智能變電站

基金項(xiàng)目：國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(SGSXYQ00XTJS1700121)。

0 引言

貫通就是將原來(lái)分散、獨(dú)立的事物或元素，通過(guò)相互作用和緊密配合，獲得更高的協(xié)調(diào)性。集成則更進(jìn)一步把它們合并為一個(gè)有機(jī)整體。貫通和集成在電力自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中有特殊重要的意義，并且是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要趨勢(shì)[1]。

調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的貫通和集成過(guò)程。調(diào)度端從*初的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視(SCADA)、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃和故障分析等功能逐步發(fā)展到“一個(gè)調(diào)度中心內(nèi)部有10余套獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)”[2]，近年來(lái)才進(jìn)一步集成為1個(gè)平臺(tái)、4大類應(yīng)用[3]，今天的調(diào)控一體化、省地一體化、縣地一體化正在延續(xù)和加強(qiáng)這種趨勢(shì)[4-9]。變電站端也類似，從*初的控制屏臺(tái)、表計(jì)設(shè)備，發(fā)展到微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)，其中的監(jiān)控、保護(hù)、計(jì)量，乃至后臺(tái)、前置、二次設(shè)備等專業(yè)藩籬顯著，直到網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用、IEC 61850的推廣，才逐漸實(shí)現(xiàn)了目前功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、一次設(shè)備智能化的設(shè)計(jì)[10-13]。

調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間存在著復(fù)雜的相互聯(lián)系：1)兩者間有許多業(yè)務(wù)是重疊的，例如建模、數(shù)據(jù)維護(hù)、監(jiān)控業(yè)務(wù)、保護(hù)管理等，這影響了總體集約性;2)為了保證業(yè)務(wù)重復(fù)部分的一致性，增加了很多中間環(huán)節(jié)和步驟，突出體現(xiàn)在通信點(diǎn)表的維護(hù)和處理上;3)兩者間存在著復(fù)雜的模型、數(shù)據(jù)、指令和系統(tǒng)互動(dòng)關(guān)系;4)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的分割限制了自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

多年來(lái)，雖然也進(jìn)行了調(diào)控一體、集控系統(tǒng)等集成化嘗試，但都沒有改變調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)作為兩類獨(dú)立系統(tǒng)的基本框架。在難以直接集成為一套系統(tǒng)的情況下，應(yīng)該加強(qiáng)調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間的貫通設(shè)計(jì)，即盡量減少兩者間的重復(fù)工作，增強(qiáng)調(diào)度與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在模型、數(shù)據(jù)、圖形、業(yè)務(wù)功能等方面的共享和協(xié)同，其實(shí)質(zhì)是兩端人工和自動(dòng)化工作的共享和集成。

本文對(duì)限制貫通設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的各類基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行了梳理，分別從模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形、通信規(guī)約、**管理等方面進(jìn)行了深入分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步對(duì)調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的貫通方案進(jìn)行了綜合分析和展望。

1 現(xiàn)狀和問(wèn)題

調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)貫通設(shè)計(jì)的自然屏障在于其地理位置間隔，實(shí)質(zhì)即廣域通信問(wèn)題。目前大多數(shù)變電站還是通過(guò)2M或2×2M鏈路接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)匯聚點(diǎn)。這一基礎(chǔ)條件可能逐步提升，但與局域網(wǎng)通信條件是無(wú)法相比的。

當(dāng)前兩端廣域貫通的現(xiàn)狀和關(guān)鍵問(wèn)題如下：

(1)模型不同。調(diào)度端使用的是IEC 61970中規(guī)范的公共信息模型(CIM)，以此為基礎(chǔ)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用的是更為高效的CIM/E模型[14-16]。目前調(diào)度模型主要包含調(diào)度應(yīng)用所需要的部分變電站一次設(shè)備模型(單相)。變電站端使用的是IEC 61850模型，其配置描述(SCD)模型文件更為詳細(xì)，以二次設(shè)備模型為主，對(duì)一次設(shè)備采用三相模型，包含大量目前調(diào)度端應(yīng)用尚未使用的信息。為統(tǒng)一兩端的模型表達(dá)，當(dāng)前已開展了大量研究，研究思路主要包括直接統(tǒng)一模型、模型映射、代理轉(zhuǎn)化、通過(guò)統(tǒng)一語(yǔ)義模型支持雙向轉(zhuǎn)化等[17]，這些研究都有一定的應(yīng)用，但都沒有**解決模型一致性問(wèn)題。

(2)數(shù)據(jù)差異。數(shù)據(jù)和模型緊密關(guān)聯(lián)，每一個(gè)數(shù)據(jù)都對(duì)應(yīng)到模型上一個(gè)具體對(duì)象的屬性或變量。不論CIM模型還是SCD模型文件，都是復(fù)雜的網(wǎng)狀或樹狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)還是以關(guān)系型為主，層次式、網(wǎng)狀或者面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)還不是主流，所以在兩端自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中主要還是以二維關(guān)系表的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，模型則隱含在數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中。主流的調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)只是以不同的二維表按自己的模型和規(guī)則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)與模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系，有的自動(dòng)化系統(tǒng)由應(yīng)用軟件編寫在程序中，有的直接在數(shù)據(jù)表中設(shè)置單獨(dú)域存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)在模型中的路徑。這樣，就造成了同一個(gè)對(duì)象數(shù)據(jù)，在兩端的自動(dòng)化系統(tǒng)中，分別對(duì)應(yīng)不同的模型位置和數(shù)據(jù)表位置。

(3)圖形差異。變電站站內(nèi)監(jiān)控圖形更詳細(xì)和豐富一些，通常調(diào)度端只要每個(gè)站的主接線圖和部分工況圖，而且圖上的監(jiān)控對(duì)象也較少，但一個(gè)調(diào)度可能負(fù)責(zé)幾十上百個(gè)變電站的監(jiān)控，其所牽涉到的數(shù)據(jù)來(lái)源更加復(fù)雜。雖然也存在著一些相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)圖形標(biāo)準(zhǔn)，如可縮放矢量圖形(SVG)、CIM/G[18]等，但圖形差異的關(guān)鍵在于，圖形要反映的電網(wǎng)實(shí)際情況是需要關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)并不斷刷新的。這些導(dǎo)致調(diào)度和變電站端不得不重復(fù)作圖，并且要維護(hù)與各自數(shù)據(jù)、模型的一致，特別是調(diào)度端需要監(jiān)控眾多變電站，情況更加復(fù)雜。

(4)通信規(guī)約需求多樣。在IEC 61850廣泛應(yīng)用之前，調(diào)度和變電站端之間主流是使用IEC 60870 102/103/104等規(guī)約，按點(diǎn)傳數(shù)據(jù)(此類規(guī)約中組號(hào)、功能號(hào)、信息號(hào)的分法實(shí)質(zhì)還是數(shù)據(jù)編號(hào))，在兩端需要分別做協(xié)議中數(shù)據(jù)點(diǎn)與本身數(shù)據(jù)庫(kù)、模型的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化。這些規(guī)約的特點(diǎn)在于傳輸效率較高，但不夠靈活、**。其實(shí)智能變電站明確要求“與主站通信時(shí)強(qiáng)調(diào)模型信息也要傳輸”[11]。IEC 61850通過(guò)抽象通信服務(wù)接口(ACSI)提供了數(shù)據(jù)與模型緊密關(guān)聯(lián)的通信方式，但前提是雙方具有相同的模型(否則就需要某種IEC 61850模型代理服務(wù))。這種通信方式克服了按點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)，但也提高了通信帶寬要求。

(5)調(diào)度系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性限制。在調(diào)控一體化、地縣一體化建設(shè)中，不僅國(guó)/分電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，甚至一些大型地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)其“四遙”信號(hào)規(guī)模也已達(dá)到***別[7]。調(diào)度系統(tǒng)所面對(duì)的電網(wǎng)模型越來(lái)越復(fù)雜，其相關(guān)維護(hù)工作量巨大，面對(duì)提高全局決策和新能源消納能力、進(jìn)行大范圍資源優(yōu)化配置等要求，傳統(tǒng)集中式調(diào)度已經(jīng)達(dá)到或接近了當(dāng)前集中式處理方式的極限，不得不開展類似分布式處理、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用研究[7-8,19]。迫切需要加強(qiáng)兩端貫通研究，通過(guò)自動(dòng)化手段降低調(diào)度端的工作負(fù)載。

兩端自動(dòng)化系統(tǒng)貫通的基本框架如圖1所示。其中實(shí)線表示有實(shí)際的數(shù)據(jù)交互，虛線表示有對(duì)應(yīng)關(guān)系，但具體交互要通過(guò)其他方式完成。

圖1 調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)貫通基本框架示意圖

Fig. 1 Basic framework of the interconnections and interactions between dispatching and substation automation systems

實(shí)際上，一個(gè)調(diào)度端可能需要和眾多變電站實(shí)現(xiàn)交互。當(dāng)其中任一個(gè)變電站端新建或改變模型時(shí)，調(diào)度端多數(shù)情況要重新建立模型，部分研究可實(shí)現(xiàn)根據(jù)變電站端SCD模型轉(zhuǎn)化生成新的調(diào)度端模型，但離實(shí)用化和推廣尚有距離;當(dāng)變電站模型改變時(shí)，調(diào)度端多數(shù)情況下需要重新畫圖并關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，部分研究可在調(diào)度端實(shí)現(xiàn)變電站端圖形重用，但該圖所關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)必須重新更換為調(diào)度數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù);當(dāng)變電站端增加了一個(gè)調(diào)度端也需要的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)，必須在調(diào)度數(shù)據(jù)庫(kù)中也相應(yīng)地增加一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后在通信點(diǎn)表兩端重新校對(duì)，分別做好通信點(diǎn)表與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果影響到圖形中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，還必須重新更新圖形上的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

2 貫通技術(shù)剖析

在調(diào)度和變電站端都是同一廠家同一平臺(tái)的情況下，貫通技術(shù)問(wèn)題就內(nèi)部化了。這里主要是考慮開放式的異構(gòu)產(chǎn)品應(yīng)用，從模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形一致性和通信規(guī)約支撐4個(gè)方面對(duì)貫通技術(shù)進(jìn)行剖析。

2.1 模型一致性

調(diào)度所關(guān)心的站內(nèi)模型其實(shí)是變電站詳細(xì)模型的一個(gè)子集，對(duì)這一部分一致性的模型表達(dá)意味著對(duì)變電站對(duì)象的相同理解，有助于各類應(yīng)用的交互和智能化發(fā)展，也便于管理。

CIM/E作為中國(guó)的推薦性標(biāo)準(zhǔn)[20]和IEC TC 57的技術(shù)規(guī)范[14]，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，為模型的一致性貫通提供了重要支撐。但目前通過(guò)CIM/E定義的變電站設(shè)備類主要是從調(diào)度角度出發(fā)需要的一次設(shè)備模型和少量的采集模型，遠(yuǎn)不能滿足變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的需求。已有不少針對(duì)CIM/E擴(kuò)充的相關(guān)研究[21-22]。

CIM/E較為接近關(guān)系型表達(dá)，與持久化存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)有直接的契合。在擴(kuò)充完善CIM/E模型文件的同時(shí)，需要充分考慮：1)無(wú)損分解。需要把基于統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)和可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言(XML)表達(dá)的模型文件信息，及其內(nèi)部的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)信息，完整地轉(zhuǎn)化為關(guān)系型表。2)合理的存儲(chǔ)空間。為了減少在數(shù)據(jù)庫(kù)持久化存儲(chǔ)時(shí)產(chǎn)生大量冗余信息，需要充分考慮服從數(shù)據(jù)庫(kù)范式，主要是第3范式和BCNF(boyce codd normal form)范式要求。3)兼顧關(guān)系表的處理效率。當(dāng)變電站模型采用CIM/E關(guān)系表達(dá)時(shí)，可能由于劃分的粒度太細(xì)，影響操作效率，局部冗余存儲(chǔ)有助于提高性能。

當(dāng)前電網(wǎng)模型的統(tǒng)一規(guī)范化管理已成為研究和實(shí)踐熱點(diǎn)。文獻(xiàn)[4]論述了統(tǒng)一模型中心的構(gòu)想，并設(shè)計(jì)為只有一次設(shè)備模型和部分與省級(jí)以上電網(wǎng)分析控制相關(guān)的二次模型信息才進(jìn)入統(tǒng)一模型維護(hù)中心，驗(yàn)證后進(jìn)入統(tǒng)一模型發(fā)布中心。文獻(xiàn)[15]論述了一種調(diào)度應(yīng)用多模型、離線和在線模型以及多級(jí)電網(wǎng)模型的一體化管理解決方案。在智能變電站建設(shè)中也開展了二次設(shè)備模型的規(guī)范化管理實(shí)踐[23]。

把調(diào)度和變電站模型關(guān)聯(lián)起來(lái)的統(tǒng)一規(guī)范管理將徹底實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型的廣域共享、規(guī)范高效，為各類應(yīng)用提供*堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但當(dāng)前此類研究還比較缺乏，關(guān)鍵問(wèn)題在于：1)兩端還未形成被廣泛認(rèn)可的一致性模型表達(dá)形式;2)全網(wǎng)大模型過(guò)于龐大而難以驗(yàn)證通過(guò)[4];3)關(guān)于統(tǒng)一模型的**保障、分級(jí)管理、維護(hù)機(jī)制等還需要深入研究。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)一致性

數(shù)據(jù)庫(kù)一致性貫通有3層內(nèi)涵，分析如下：

(1)數(shù)據(jù)庫(kù)中表示相同對(duì)象的表結(jié)構(gòu)相同或兼容。如果已經(jīng)具備模型一致性，那么相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)，可以允許兩端的數(shù)據(jù)庫(kù)分別在同一個(gè)表中存在自己特有的屬性;反之比較困難，把不同的模型表達(dá)分解為相同的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生較多不規(guī)范操作，對(duì)系統(tǒng)的可維護(hù)性、擴(kuò)展性和性能有影響。

(2)數(shù)據(jù)表中同樣數(shù)據(jù)對(duì)象的記錄號(hào)相同?？梢钥紤]分庫(kù)分表切分技術(shù)。在調(diào)度端，針對(duì)每個(gè)不同的變電站，采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)或者數(shù)據(jù)表，把一個(gè)變電站的數(shù)據(jù)集中存放;在變電站端，把與調(diào)度共同需要的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，并且保持記錄號(hào)一致。

(3)數(shù)據(jù)表中同樣數(shù)據(jù)對(duì)象的關(guān)鍵字相同。需要對(duì)變電站的數(shù)據(jù)對(duì)象統(tǒng)一命名和編碼。國(guó)內(nèi)已有對(duì)于變電站一次設(shè)備的相關(guān)研究[24]，但對(duì)于大量的站內(nèi)二次設(shè)備和其他信息的統(tǒng)一命名和編碼，則是一項(xiàng)巨大的工作。此項(xiàng)對(duì)于模型文件的源端維護(hù)、全網(wǎng)共享也有重要作用。

總體而言，目前此類研究還比較缺乏。

2.3 圖形一致性

調(diào)度與變電站端圖形的貫通需要考慮3個(gè)因素：1)采用同樣的圖形文件規(guī)范;2)具有模型一致性;3)具有數(shù)據(jù)一致性。對(duì)它們的組合情況分析如表1所示。

表1 調(diào)度與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)圖形貫通分析

Table 1 Analysis on the reuse acteristics of graphical files of dispatching and substation automation systems

注：“√”表示符合或一致，“×”相反。下同。

2.4 通信規(guī)約支撐

調(diào)度與變電站的廣域分布性決定了通信規(guī)約的重要作用。當(dāng)采用數(shù)據(jù)點(diǎn)性質(zhì)的通信規(guī)約時(shí)，例如IEC 60870 104，通?？梢杂枚M(jìn)制位反映遙信變化，以2～4個(gè)字節(jié)表示遙測(cè)或電度量數(shù)據(jù)，當(dāng)然還要加上規(guī)約本身的開銷(由于只關(guān)注數(shù)據(jù)點(diǎn)位，開銷較小)。而結(jié)合模型的通信規(guī)約，例如IEC 61850 ACSI規(guī)約加上應(yīng)用層的制造報(bào)文規(guī)范(MMS)映射，雖然獲得了自描述性、功能豐富等優(yōu)勢(shì)，但規(guī)約本身的開銷是巨大的。此外，包括分相測(cè)量單元(PMU)通信、故障錄波、視頻監(jiān)控、變電站安防等應(yīng)用根據(jù)情況還需要更多額外的通信帶寬支持。

其實(shí)兩端具體采用哪一類通信規(guī)約，還取決于其模型與數(shù)據(jù)庫(kù)一致性貫通的情況，分析見表2。

表2 調(diào)度與變電站 自動(dòng)化系統(tǒng)通信規(guī)約分析

Table 2 Analysis of data level communication protocol between dispatching and substation automation systems

從兩端貫通的角度看，通信規(guī)約的選擇和實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于：1)與兩端模型和數(shù)據(jù)庫(kù)一致性貫通密切相關(guān);2)需要在基于數(shù)據(jù)點(diǎn)和基于模型交互、通信效率和強(qiáng)應(yīng)用支撐能力之間獲得均衡。國(guó)內(nèi)目前已開展相關(guān)研究[25-26]。

3 綜合分析

綜合考慮調(diào)度與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的貫通，數(shù)據(jù)是其中的關(guān)鍵。以數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，模型其實(shí)也是一種數(shù)據(jù)的組織方式，CIM、IEC 61850相當(dāng)于基礎(chǔ)公共模型，其上還有各類應(yīng)用模型，模型轉(zhuǎn)化其實(shí)也是數(shù)據(jù)組織方式的轉(zhuǎn)化。在圖1的基礎(chǔ)上，圖2專注于調(diào)度與其中一個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的互聯(lián)，從數(shù)據(jù)映射的角度對(duì)調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間的貫通設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜合分析，圖中標(biāo)注了兩端的各類實(shí)際信息(數(shù)據(jù))映射關(guān)系。圖2中各類信息符號(hào)的含義如表3所示。

圖2 調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)綜合貫通分析

Fig. 2 Interaction design of dispatching and substation automation system

表3 圖2 中各類信息符號(hào)的含義

Table 3 The meaning of all kinds of information symbols in Figure 2

抽取圖2中的映射關(guān)系得到圖3，其具體符號(hào)含義如表3所示。

圖3 調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)信息映射關(guān)系

Fig. 3 Information mapping relationship between dispatching and substation automation system

從圖3可以清晰地看到：調(diào)度和變電站端存在大量的重復(fù)性工作，而由于針對(duì)的是同一數(shù)據(jù)對(duì)象，還需要時(shí)時(shí)保持兩端的一致性。為保證兩端數(shù)據(jù)共享和交互過(guò)程中的一致性，增加了大量的中間環(huán)節(jié)，映射路徑眾多。兩端數(shù)據(jù)庫(kù)(X和X')作為圖3中連通度*大的點(diǎn)，其一致性貫通是避免兩端重復(fù)性工作和保持一致性的關(guān)鍵。

4 結(jié)語(yǔ)

調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間存在緊密的聯(lián)系，兩者間的廣域貫通設(shè)計(jì)是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

對(duì)所存在的模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、通信協(xié)議、圖形共享等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了梳理，并對(duì)相關(guān)的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了剖析，指出：1)模型一致是兩端貫通設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在目前缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、已存在多種局部解決方案的現(xiàn)實(shí)條件下，CIM/E應(yīng)用和統(tǒng)一模型管理是重要的突破方向;2)分析了數(shù)據(jù)庫(kù)一致性的3層次含義以及在避免兩端重復(fù)性工作和加強(qiáng)貫通設(shè)計(jì)中的重要意義;3)對(duì)各種模型和數(shù)據(jù)一致性條件下的圖形一致性、通信規(guī)約選擇問(wèn)題進(jìn)行了分析;4)從數(shù)據(jù)組織的角度對(duì)調(diào)度和變電站端存在的各類映射關(guān)系進(jìn)行了綜合分析。

預(yù)期未來(lái)自動(dòng)化系統(tǒng)開放、高效、共享的發(fā)展趨勢(shì)將持續(xù)推動(dòng)調(diào)度和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)向貫通設(shè)計(jì)方向發(fā)展：1)模型作為共性基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理具有重要應(yīng)用價(jià)值;2)在兩端模型一致的基礎(chǔ)上，基于分布式技術(shù)的各類數(shù)據(jù)庫(kù)一致性將成為研究熱點(diǎn);3)如表2所分析，在模型和數(shù)據(jù)一致的基礎(chǔ)上，可以靈活地根據(jù)需要采用基于點(diǎn)號(hào)或者數(shù)據(jù)模型的通信交互;4)圖形和各類應(yīng)用協(xié)同是自動(dòng)化系統(tǒng)智能化的具體體現(xiàn)，將隨著模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形一致性基礎(chǔ)的完善而逐步豐富。

參考文獻(xiàn)

[1] KEZUNOVIC M, VITTAL V, MELIOPOULOS S, et al. The big picture: smart research for large-scale integrated smart grid solutions[J]. IEEE Power and Energy Magazin, 2012, 10(4):22-34.

[2] 于爾鏗，劉廣一，周京陽(yáng). 能量管理系統(tǒng)( EMS) 第1講EMS的技術(shù)發(fā)展[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1997，21(1)：65-68.YU Erkeng, LIU Guangyi, ZHOU Jingyang. Energy management system(EMS) part one technical evolution of EMS[J]. Automation of Electric Power Systems, 1997, 21(1):65-68 (in Chinese).

[3] 辛耀中，石俊杰，周京陽(yáng)，等. 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39(1)：2-8.XIN Yaozhong, SHI Junjie, ZHOU Jingyang, et al. Technology development trends of smart grid dispatching and control systems[J]. Automation of Electric Power System, 2015, 39(1):2-8 (in Chinese).

[4] 馮樹海，姚建國(guó)，楊勝春，等. “物理分布、邏輯集中”架構(gòu)下調(diào)度系統(tǒng)一體化分析中心總體設(shè)計(jì)[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2015，35(12)：138-144.FENG Shuhai, YAO Jianguo, YANG Shengchun, et al. Overall design of integrated analysis centre for physically-distributed and logically-integrated dispatch system[J]. Electric Power Automation Equipment, 2015, 35(12): 138-144 (in Chinese).

[5] 金芬蘭，王昊，范廣民，等. 智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的變電站集中監(jiān)控功能設(shè)計(jì)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39(1)：241-247.JIN Fenlan, WANG Hao, FAN Guangmin, et al. Design of centralized substation monitoring functions for smart grid dispatching and control systems[J]. Automation of Electric Power System, 2015, 39(1): 241-247 (in Chinese).

[6] 陳融知，屈譜，辛闊，等. 網(wǎng)省地縣一體化調(diào)度業(yè)務(wù)**性評(píng)價(jià)平臺(tái)研究及應(yīng)用[J]. 中國(guó)電力，2016，49(9)：83-86.CHEN Rongzhi, QU Pu, XIN Kuo, et al. Study and application of safety evaluation platform for region, province, prefecture and y integrated power grid dispatching[J]. Electric Power, 2016, 49(9):83-86 (in Chinese).

[7] 鄭宗強(qiáng)，翟明玉，彭暉，等. 電網(wǎng)調(diào)控分布式SCADA 系統(tǒng)體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，41(5)：71-77.ZHENG Zongqiang, ZHAI Mingyu, PENG Hui, et al.Architecture and key technologies of distributed SCADA system for power dispatching and control[J]. Automation of Electric Power System, 2017, 41(5): 71-77 (in Chinese).

[8] 孫宏斌，牟佳男，盛同天，等. 適應(yīng)兩級(jí)分布式智能調(diào)度控制的變電站**應(yīng)用軟件[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39(1)：233-240.SUN Hongbin, MU Jianan, SHENG Tongtian, et al. Smart substation advanced application software adapted for twolevel distributed Smart dispatch and control[J]. Automation of Electric Power System, 2015, 39(1): 233-240 (in Chinese).

[9] 李勇，李佳. 基于智能變電站調(diào)度控制運(yùn)行維護(hù)管理及標(biāo)準(zhǔn)化接入的探討[J]. 山西電力，2015，35(3)：22-25.LI Yong, LI Jia. Discussion on dispatch control operation and maintenance management and standardization access of smart substation[J]. Shanxi Electric Power, 2015, 35(3): 22-25 (in Chinese).

[10] 唐濤，諸偉楠，楊儀松. 發(fā)電廠與變電站自動(dòng)化技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[11] GB/T 30155-2013 智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[12] 李瑞生，李燕斌，周逢權(quán). 智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38(21)：24-28.LI Ruisheng, LI Yanbin, ZHOU Fengquan. The functional frame and design principles of smart substation[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(21): 24-28 (in Chinese).

[13] 王德文，葛亮. 智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)通信服務(wù)映射與封裝方法[J]. 中國(guó)電力，2015，48(10)：127-133.WANG Dewen, GE Liang. The mapping and encapsulation of communication services for integrated supervision and control system of Smart Substation[J]. Electric Power, 2015,48(10):127-133 (in Chinese).

[14] IEC TS 61970-555:2016 Energy management system application program interface (EMS-API) - Part 555: CIM based efficient model exchange format (CIM/E) [S]. 2016.

[15] 辛耀中，米為民，蔣國(guó)棟，等. 基于CIM/E的電網(wǎng)調(diào)度中心應(yīng)用模型信息共享方案[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37(8)：1-5.XING Yaozhong, MI Weimin, JIANG Guodong, et al. Scheme of application model information sharing between control centers based on CIM/E [J]. Automation of Electric Power System, 2013, 37(8): 1-5 (in Chinese).

[16] 張龍，高志遠(yuǎn)，姚建國(guó)，等. 通過(guò)CIM/E語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)變電站端與調(diào)度端模型協(xié)調(diào)共享[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，33(4)：148-154.ZHANG Long, GAO Zhiyuan, YAO Jianguo, et al. Coordination between CIM model and IEC 61850 model based on CIM/E language[J]. Electric Power Automation Equipment, 2013,33(4): 148-154 (in Chinese).

[17] 高志遠(yuǎn)，姚建國(guó)，曹陽(yáng)，等. 公共信息模型和IEC 61850模型協(xié)調(diào)方案評(píng)析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(16)：9-14.GAO Zhiyuan, YAO Jianguo, CAO Yang, et al.A Survey of coordination Scheme Between CIM and IEC 61850 Model[J].Automation of Electric Power System, 2011, 35(16): 9-14 (in Chinese).

[18] 趙家慶，張亮，錢科軍，等. 基于CIM/G的電網(wǎng)潮流圖自動(dòng)生成關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2015,35(9): 156-162.ZHAO Jiaqing, ZHANG Liang, QIAN Kejun, et al. Key technologies of automatic power flow t generation based on CIM/G and its application[J]. Electric Power Automation Equipment, 2015, 35(9): 156-162 (in Chinese).

[19] 曹陽(yáng)，高志遠(yuǎn)，楊勝春，等. 云計(jì)算模式在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)電力，2012，45(6)：14-17.CAO Yang, GAO Zhiyuan, YANG Shengchun, et al. Application of cloud computing in power dispatching systems[J]. Electric Power, 2012, 45(6):14-17 (in Chinese).

[20] GB/T 30149-2013電網(wǎng)通用模型描述規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[21] 曹陽(yáng)，姚建國(guó)，楊勝春，等. 基于模型集和差異模型的電網(wǎng)模型多版本管理方法[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39(5)：142-146.CAO Yang, YAO Jianguo, YANG Shengchun, et al.A multiversion management method of grid model based on model set and difference model[J].Automation of Electric Power System, 2015,39(5)：142-146 (in Chinese).

[22] 高志遠(yuǎn)，姚建國(guó)，曹陽(yáng)，等. 一種用于表達(dá)變電站模型的CIM/E擴(kuò)充方案[J]. 中國(guó)電力，2013，46(7)：116-125.GAO Zhiyuan, YAO Jianguo, CAO Yang, et al. An expansion scheme of CIM/E for the expression of substation model[J].Electric Power, 2013, 46(7):116-125 (in Chinese).

[23] 楊青，黃樹幫，張海東，等. 智能變電站信息模型工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化校驗(yàn)技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016，40(10)：132-36.YANG Qing, HUANG Shubang, ZHANG Haidong, et al.Standardized check technologies of information model for engineering application in Smart Substation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(10):132-36 (in Chinese).

[24] DL/T 1171-2012 電網(wǎng)設(shè)備通用數(shù)據(jù)模型命名規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[25] 王文龍. IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)作為變電站出站遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議的可行性分析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36(17)：109-112.WANG Wenlong. Feasibility analysis of IEC 61850 used as substation telecontrol protocol[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(17): 109-112 (in Chinese).

[26] GB/T 33602-2017電力系統(tǒng)通用服務(wù)協(xié)議[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

作者簡(jiǎn)介：高志遠(yuǎn)(1972)，男，碩士，研究員級(jí)**工程師，研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)、廠站自動(dòng)化系統(tǒng)，Email：gaozhiyuan@epri.sgcc.com.cn。

曹陽(yáng)(1978)，男，碩士，研究員級(jí)**工程師，研究方向?yàn)橹悄苷{(diào)度、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化。

徐美強(qiáng)(1976)，男，工程師，研究方向?yàn)閺S站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)和開發(fā)。

狄方春(1978)，男，碩士，**工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)。

黃海峰(1969)，男，博士，研究員級(jí)**工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、電力自動(dòng)化系統(tǒng)檢測(cè)。