EMS系統與PSASP在線數據接口開發和應用

孫 蓉，邱 健

（1.江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103；2.中國電力科學研究院，北京100085）

江蘇電網根據職能的劃分，由網、省、市、縣公司的調度部門分別管轄不同層級的電網運行，因此電網實時運行數據分散地存儲在各級調度中心的EMS系統中，而這些資源只能在調度中心使用，無法供其他部門共享。另一方面，雖然EMS系統中完整地記錄了電網的運行狀態，但在實際分析計算時仍然采用離線數據，大量基礎數據的錄入均靠人工維護，大大降低了工作效率和計算的可信度。文中提出利用標準電網模型和計算機技術將調度實時在線數據接入到離線計算軟件的方法，并實現在線數據接口的開發和跨平臺的電網運行狀態的圖示化動態顯示，使研究人員能時刻掌握電網運行狀態，并利用基于在線數據接口的仿真軟件開展基于電網運行數據的狀態分析、故障診斷等工作。

1 在線數據接口的設計

1.1 總體框架

按照E語言數據格式[1]，以一定的設備命名規則，從EMS系統中導出所需的在線數據和基礎電網設備參數，通過對映射表的設置和維護，在線數據和離線數據相互補充驗證，數據接口按照5 min頻度實時自動接收EMS在線數據，并實現離線和在線電網數據的整合，形成一套結構完整、準確反映當前電網運行工況的計算數據，并能用于電網的潮流、短路、暫態穩定計算，另外利用圖模一體化技術，實現對電網的動態監視。在線數據接口的總體框架如圖1所示。

1.2 數據的整合方案

圖1 江蘇在線數據接口示意圖

根據在線、離線數據的特點[2]和江蘇的實際情況，設計在線數據接口的開發方案。由于江蘇EMS系統中設備參數數據不完整，只能滿足在線潮流計算的要求，而短路、穩定計算所需的零序參數、發電機參數、變壓器接地方式等數據并沒有同步維護，準確率和完整性很難保證，因此在線數據接口的開發方案采用以離線數據為基礎的數據整合[3]，即以華東的離線計算數據為基礎，用江蘇EMS在線數據刷新離線數據中的江蘇電網數據。

（1）以在線數據為基礎，保留在線數據原有的網絡結構、設備名稱，用離線設備模型和動態參數進行補充和修正。

（2）建立在線/離線元件設備映射表，通過映射表實現在線/離線數據的共用。2套模型中的電氣元件名稱都是相對穩定的，潮流整合程序通過分析廠站、元件連接關系及元件名稱自動生成大部分的映射表內容。少量等值、簡化的元件需要人工映射來完成，還有部分不對應的部分需要對模型本身進行修正。在建立映射表的過程中，通過對比2套模型之間的差異，相互進行校正。離線/在線模型通過映射表共享數據的示意如圖2所示。

（3）在線數據采用EMS系統狀態估計后數據，包含母線電壓相角、交流線、變壓器、發電機、電容器、負荷的有功和無功、主變抽頭、設備參數等數據；離線數據采用最新的華東電網運行方式計算完整的數據。

圖2 離線/在線映射處理

（4）由于在線運行數據與離線數據很難嚴格為同一時間斷面，邊界潮流很難一致，因此將在線運行數據刷新到離線數據上以后，需要對離線數據中省外的發電和負荷進行適當調整，使整合后數據的省際聯絡線潮流與在線數據一致。

1.3 離線斷面的調整

目前電力系統建模、計算和結果瀏覽的過程已經從文本模式發展到了圖形界面模式，基于組態思想的圖模一體化技術的應用在很大程度上提高了圖形系統維護和使用效率?；贓語言/組件接口規范，設計并實現一種跨平臺的電網圖示化瀏覽器，動態地讀取電網數據，并以多種視圖方式顯示電網數據信息，將圖形數據關系由強耦合變為單向推導，可方便地從電網數據中自動形成整體或局部的廠站接線圖、電網示意圖等。由于圖元形狀、大小、顏色、位置、連接關系等圖形屬性均為預先配置或者動態智能生成，從而將圖形系統的維護量幾乎降為零，提高了電網建模、計算和分析的靈活性。

1.4 通信方案

為了保證EMS系統的安全和數據傳輸的穩定，調度EMS服務器將狀態估計后的實時數據保存為E語言格式的數據文件，通過橫向正向隔離裝置從調度I區發到III區服務器，本地LINUX服務器通過綜合業務數據網，采用FTP的方式每5 min自動從III區服務器接受數據，并同時完成在線數據與離線數據的整合，整合結果同樣以FTP的方式傳輸至圖模顯示服務器，實現電網運行狀態界面的實時動態監視、各項指標顯示、歷史數據管理等功能。

2 系統結構

2.1 硬件配置

江蘇電網在線數據接口及分布式計算平臺的硬件系統結構如圖3所示。在線數據接口服務器專用于實時接收EMS系統發出的E語言格式數據，并進行在線與離線數據的整合，管理節點用于江蘇電網實時運行潮流的圖模化展示，實現圖形瀏覽、歷史數據保存、統計分析等功能。

2.2 軟件配置

圖3 硬件系統結構示意圖

在線數據接口程序采用標準C++語言編寫，MySQL數據庫，圖形界面基于跨平臺的專業程序庫QT，在線數據接口服務器采用Linux REDHAT AS 4.0 64位操作系統，管理節點采用Windows系統。

2.3 數據接口的功能

通過在線數據接口，可以實現基于在線數據的全面計算分析。在線數據接口具備以下功能：

（1）接受E語言格式的EMS在線數據；

（2）自動生成在線/離線數據的映射表；

（3）在線網絡拓撲分析，以提高數據的可靠性；

（4）根據時間或其他原則自動實現對多套特定離線數據進行整合，降低邊界處的聯絡線功率差額，讓合并后的數據盡可能反映系統實際運行情況；

（5）支持對多套在線數據的整合，能整合110 kV電網的EMS信息；

（6）實現電網運行狀態的實時監視和告警，并具備分區分市發電負荷統計等功能；

（7）能以文件和數據庫方式保存任一歷史斷面的整合數據；

（8）能夠與實時數字仿真裝置對接，開展基于實際電網的物理裝置測試。

3 數據校驗

為了驗證數據接口程序開發的準確性，保證EMS在線數據與在線/離線數據整合后的計算結果一致，需要對整合前后潮流數據進行校驗。采用江蘇2009年11月8日22:00的EMS數據斷面，比對電網實際潮流與數據整合后的計算結果，部分母線比對結果如表1所示 (單位為標幺值，基準容量為100 MW，基準電壓為 525 kV/230 kV/35 kV)，結果顯示整合前后潮流結果基本一致，滿足精度要求。

4 在線數據接口的應用

在線數據接口程序經過一段時間的實際運行，目前運行狀態良好，實現了設計功能，并在電網迎峰度夏、故障分析中發揮了作用，由于仿真軟件與實時數字仿真裝置為同一數據平臺上，今后基于實時數字仿真裝置可開展以下研究工作。

表1 母線潮流計算比較結果

（1）基于電網在線運行數據的實時仿真分析和試驗研究，提高研究內容與實際電網背景的契合度，為電網實際運行提供技術支撐。

（2）結合數字仿真裝置的機電暫態-電磁暫態混合的大規模電網實時仿真計算功能，開展實際運行電網的故障再現、原因分析及措施研究。

（3）開展基于在線數據的安全分析、電網穩定裕度評估、電網綜合防御系統協調控制策略及校核分析。

5 結束語

江蘇電網在線數據接口遵循E語言格式規范，根據離線/在線2套數據的特點，充分利用現有的EMS調度自動化系統的在線數據資源，將狀態估計后的實時電網運行數據引入到電力系統綜合程序PSASP基礎數據庫中，在很大程度上解決了傳統離線計算中數據源的問題，結合PSASP原有的強大離線計算分析功能，不但使江蘇電網計算分析更加符合電網運行實際，同時也減輕了相關工作人員的數據錄入和維護的工作強度，在線潮流瀏覽采用圖形的可視化技術，清晰、易用，便于用戶查詢當前潮流狀態和下載歷史斷面進行研究，對運行人員掌握江蘇電網的當前和歷史狀況，以及為電網的安全、優質、可靠、經濟運行提供了科學、快速的輔助分析計算手段。

[1]辛耀中，陶洪鑄，李毅松，等.電力系統數據模型描述語言E[J].電力系統自動化，2006，30(10)：48-51.

[2]柳 明，何光宇，盧 強.網絡分析應用中的公用信息模型[J].電網技術，2006，30(17)：51-58.

[3]嚴亞勤，陶洪鑄，李亞樓，等.對電力調度數據整合的研究與實踐[J].繼電器，2007，35(17)：37-40.

[4]于爾鏗，劉廣一，周京陽，等.能量管理系統[M].北京：科學出版社，1998.