【摘要】本文提出主備系統(tǒng)電網(wǎng)信息同步實(shí)現(xiàn)策略，杭州市調(diào)和監(jiān)控中心利用公共交互平臺(tái)，應(yīng)用CIM對(duì)調(diào)度系統(tǒng)電網(wǎng)的模型信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和圖形信息進(jìn)行包裝、導(dǎo)出，在目標(biāo)系統(tǒng)校驗(yàn)后導(dǎo)入。內(nèi)容包括CIM XML形式的電網(wǎng)模型同步，SVG格式的圖形信息同步，以及實(shí)時(shí)信息（遙測(cè)、遙信、掛牌、人工置數(shù)/置位）和遙控信息的交互同步等。為調(diào)度和監(jiān)控中心的故障切換、互為備用提供技術(shù)支撐。該工程建設(shè)形成的公共交互平臺(tái)同樣為后續(xù)的系統(tǒng)接入提供遵循IEC61970國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接入平臺(tái)和開放式應(yīng)用接口。

【關(guān)鍵詞】公共交互平臺(tái)；模型同步；增量模型；直采通道

Abstract：The synchronization strategy for power system information between standby and primary systems is provided in this paper.A common interaction platform is constructed between the two dispatch automation systems namely city dispatch and control center for provincial city HANGZHOU.With the application of CIM，the information of power grid such as：model，real-time information and graph shall be packaged，exported，and imported after the verification of targeted system.The synchronized information include：power grid model with CIM XML form，graph with SVG format，real-time information（such as：analog，digital data，tag，manual entry）and Tele-Control information.These shall be the technical supports for switch of failover and mutual backup between the two dispatch automation systems.This common interaction platform also provides the access platform and open application interface compliant with IEC61970 standards for the future expansion.

Key words：Common interaction platform；model synchronization；incremental model；direct acquisition channel

1.引言

為提高電力調(diào)度的穩(wěn)定可靠性，保證調(diào)度系統(tǒng)的持續(xù)有效運(yùn)行，國(guó)網(wǎng)公司于2009年啟動(dòng)了省級(jí)以上電網(wǎng)備用調(diào)度建設(shè)，并出臺(tái)《關(guān)于加強(qiáng)地縣級(jí)電網(wǎng)備用調(diào)度建設(shè)工作的意見》，指導(dǎo)各級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)開展備用調(diào)度（簡(jiǎn)稱備調(diào)）的建設(shè)。

各地級(jí)電力公司根據(jù)各自的具體情況，展開備調(diào)建設(shè)工作。主要分為以下情況：針對(duì)現(xiàn)有調(diào)度需求新建備調(diào)；在已有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，使之能夠?qū)崿F(xiàn)備調(diào)的管理、功能、應(yīng)用目標(biāo)。在第二種情況相對(duì)涉及類型較多，比如省為地備、縣為地備、集控與調(diào)度互備、區(qū)域共備等。杭州市電力公司調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱調(diào)度）已經(jīng)投入運(yùn)行，負(fù)責(zé)電網(wǎng)調(diào)度，而杭州市區(qū)監(jiān)控中心系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱監(jiān)控中心）負(fù)責(zé)變電站監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)調(diào)控分離。在故障情況下，調(diào)度喪失電網(wǎng)調(diào)度功能時(shí)，監(jiān)控中心在保證集控功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)的備用，監(jiān)控中心接管地調(diào)的功能并提供相應(yīng)的應(yīng)用。反之，當(dāng)監(jiān)控中心因故障而喪失變電監(jiān)控功能時(shí)，調(diào)度能夠接管監(jiān)控中心的功能，構(gòu)成調(diào)度與監(jiān)控中心的互備。調(diào)度與監(jiān)控中心的互為備用前提是應(yīng)用功能一致，運(yùn)行信息同步，操作風(fēng)格相同或類似，管理權(quán)限一致并可以切換。其中電網(wǎng)信息的一致性是互備關(guān)鍵。本文主要針對(duì)杭州市調(diào)和監(jiān)控中心的主備電網(wǎng)信息同步的實(shí)現(xiàn)展開。

2.主備系統(tǒng)信息同步架構(gòu)

圖1 調(diào)度與監(jiān)控中心信息同步示意圖

調(diào)度為杭州電網(wǎng)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)分析、自動(dòng)電壓與無(wú)功控制等應(yīng)用。監(jiān)控中心分別為候潮集控中心和慶豐集控中心提供變電站監(jiān)控。兩系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后功能配置相同，通道各自分離，相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，互為備用。為保證調(diào)度與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)一致性，構(gòu)建了公共交互平臺(tái)，該平臺(tái)首先構(gòu)建基于標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)接口的實(shí)時(shí)交互平臺(tái)，為調(diào)度提供開放的數(shù)據(jù)整合和應(yīng)用集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、操作、模型、圖形等運(yùn)行信息和設(shè)備資源的交互同步，提供調(diào)度與監(jiān)控中心之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)事項(xiàng)、歷史數(shù)據(jù)、AVC信息的同步與一致性校驗(yàn)，對(duì)主備系統(tǒng)進(jìn)行一體化維護(hù)。本文主要描述電網(wǎng)信息的同步，具體包括模型、圖形、實(shí)時(shí)信息、AVC信息的同步實(shí)現(xiàn)策略。

圖2 導(dǎo)出XML文件的邏輯流程圖

3.調(diào)度與監(jiān)控中心的電網(wǎng)信息同步實(shí)現(xiàn)

調(diào)度與監(jiān)控中心兩個(gè)系統(tǒng)與公共交互平臺(tái)對(duì)外提供滿足IEC 61970國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)輸入與輸出，支持CIM/XML模型交換、CIS接口、XML格式、TXT格式、E格式、G格式、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等多種交互方式。系統(tǒng)間的同步對(duì)象包括模型、圖形、參數(shù)、操作信息等。

3.1 模型同步維護(hù)

主備系統(tǒng)采用同一套模型，在調(diào)度側(cè)維護(hù)后再同步到另一端，無(wú)需重復(fù)維護(hù)。調(diào)度的CIM/CIS服務(wù)器將電網(wǎng)模型和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按照CIM進(jìn)行組織，形成GDA/HSDA的物理模型視圖，并在調(diào)度模型數(shù)據(jù)變化后及時(shí)更新模型視圖。按廠站/區(qū)域/電壓等級(jí)實(shí)現(xiàn)模型的拆分以及導(dǎo)出增量模型，或者比較當(dāng)前模型與基模型的不同生成差異模型。

在具體的接口設(shè)計(jì)中，導(dǎo)出CIM XML電網(wǎng)模型的操作封裝在cXmlProc中。

class cXmlProc{

bool BuildNode_Company（）；//處理公司

bool BuildNode_Substation（）；//處理廠站

bool BuildNode_Switch（）；//處理開關(guān)刀閘

bool BuildNode_EnergyConsumer（）；//處理負(fù)荷

bool BuildNode_Generator（）；//處理發(fā)電機(jī)

bool BuildNode_ACLineSegment（）；//處理線路

bool BuildNode_BusbarSection（）；//處理母線

bool BuildNode_PowerTransformer（）；//處理變壓器

bool BuildNode_Compensator（）；//處理電容器、電抗器

bool BuildNode_Measurement（）；//處理量測(cè)

}

導(dǎo)出XML文件的邏輯流程如圖2所示。

系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)模型交換的過(guò)程中，在初次交換基模型后，以后每次交換的是描述變化的增量模型。增量模型（即差異模型）描述了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與基模型間的差異。增量模型與基模型合并之后即形成當(dāng)前時(shí)刻完整的網(wǎng)絡(luò)模型。在對(duì)增量模型的處理中，用到差異模型的語(yǔ)法和格式。差異模型本身是一個(gè)類型為dm：DifferenceModel的資源，它具備dm：forwardDifferences，dm：reverse-Differences，dm：preconditions等特性。在應(yīng)用中增加（或刪除）一個(gè)資源首先要生成一個(gè)ResourceID，即create_resource_ids（），或者構(gòu)造一個(gè)URI，并通過(guò)ResourceID Service轉(zhuǎn)化為資源；然后抽取rdf：type以及特定類的ResourceID。將特性加入forwardDifferences（reverseDifferences），并作為參數(shù)DifferenceModel的一個(gè)成員傳遞給apply_updates（）。DifferenceModel描述了應(yīng)用apply_updates（）之前和應(yīng)用apply_updates（）之后的差異，其結(jié)構(gòu)如下：

struct DifferenceModel

{

ResourceDescriptionSequence header；

ResourceDescriptionSequence precon-ditions；

ResourceDescriptionSequence forwar-dDifferences；

ResourceDescriptionSequence revers-eDifferences；

}；

其中使用dm：forwardDifferences特性聲明網(wǎng)絡(luò)模型需要增加的部分，dm：reverseDifferences用來(lái)聲明網(wǎng)絡(luò)模型需要?jiǎng)h除的部分。而在在監(jiān)控中心將CIM XML模型檢驗(yàn)、導(dǎo)入并合并。模型校驗(yàn)主要使用CIMXMLValidator校驗(yàn)XMLImportFile、XMLExportFile、XMLSubExportFile、XMLDiffExportFile，檢查其正確性。而在異常情況下監(jiān)控中心承擔(dān)主調(diào)功能，故障恢復(fù)后，監(jiān)控中心負(fù)責(zé)引導(dǎo)差異信息同步維護(hù)。

3.2 圖形同步維護(hù)

調(diào)度與監(jiān)控中心的圖形同步需要通過(guò)SVG格式來(lái)完成。首先通過(guò)SVG圖形轉(zhuǎn)換工具將SCADA單線圖轉(zhuǎn)換為符合浙江省電力局規(guī)范的SVG格式。圖形轉(zhuǎn)換的要點(diǎn)包括：SVG格式、圖元描述、圖元對(duì)象符合CIM、圖形文件中能夠體現(xiàn)與CIM XML電網(wǎng)模型的關(guān)系。

交換所使用的協(xié)議是SVG的一個(gè)子集，使用XML作為交換的格式。圖形交換可與CIM XML/RDF數(shù)據(jù)文件一起進(jìn)行，或者領(lǐng)域?qū)ο蟮慕粨Q在圖形交換之前進(jìn)行。采用以圖形為中心的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有從圖元到CIM對(duì)象的引用。而要實(shí)現(xiàn)SVG圖形的IE瀏覽需要IE瀏覽器安裝必要的插件，如Adobe SVG Viewer。

圖3 以圖形為中心的傳輸方法

在監(jiān)控中心端將規(guī)范的SVG接線圖導(dǎo)入，以便進(jìn)行外網(wǎng)模型參數(shù)和接線形式的查詢和瀏覽。規(guī)范的SVG圖形將轉(zhuǎn)換為目標(biāo)系統(tǒng)繪圖包支持的格式進(jìn)行展示。在導(dǎo)入之前使用CIMSVGExporter導(dǎo)出SVGExportFile，利用SVGViewer驗(yàn)證圖形是否可以在IE瀏覽器上正確瀏覽，并確定差異性，同時(shí)驗(yàn)證熱點(diǎn)連接和瀏覽量測(cè)值的正確性。

3.3 實(shí)時(shí)信息同步維護(hù)

公共交互平臺(tái)的另一方面功能是實(shí)現(xiàn)主備系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息同步。在調(diào)度和監(jiān)控中心側(cè)均配置CIS服務(wù)器，提供遵循IEC 61970的組件服務(wù)，包括GDA（通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)）、HSDA（高速數(shù)據(jù)訪問(wèn)）、GES（通用事件和訂閱）服務(wù)，其中包括了資源ID服務(wù)的公共服務(wù)、GDA查詢服務(wù)、GDA更新服務(wù)、GDA事件服務(wù)、DAIS數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)、DAIS報(bào)警與事件和HDAIS等。同時(shí)也提供更新實(shí)時(shí)信息的CIS客戶端。CIS客戶端通過(guò)GDA服務(wù)來(lái)獲取電網(wǎng)模型信息，遙信、遙測(cè)等信息，掛牌、人工置數(shù)、人工置位信息，以及進(jìn)行控制命令的轉(zhuǎn)發(fā)；通過(guò)HSDA服務(wù)來(lái)訂閱遙信和遙測(cè)的實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)；通過(guò)GES服務(wù)來(lái)訂閱SCADA產(chǎn)生的報(bào)警和事項(xiàng)。從而，保證一、二次系統(tǒng)電網(wǎng)和設(shè)備運(yùn)行信息的主備系統(tǒng)一致性。

圖4 公共交互平臺(tái)上的實(shí)時(shí)信息交互

3.3.1 變電站實(shí)時(shí)信息的同步

調(diào)度GDA客戶端通過(guò)監(jiān)控中心上的GDA寫服務(wù)將調(diào)度的遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)更新到監(jiān)控中心的CIS服務(wù)器上，通過(guò)限制每次更新操作的差異模型大小來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)流量。而監(jiān)控中心的GDA客戶端則連接調(diào)度GDA寫服務(wù)將監(jiān)控中心的遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)更新到調(diào)度CIS服務(wù)器上。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新可通過(guò)HSDA訂閱的方式進(jìn)行，即調(diào)度HSDA客戶端訂閱監(jiān)控中心CIS服務(wù)器上的遙信和遙測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心HSDA客戶端訂閱調(diào)度CIS服務(wù)器上的遙信和遙測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3.2 實(shí)時(shí)控制信息的交互

當(dāng)監(jiān)控中心的直采通道故障時(shí)，監(jiān)控中心可通過(guò)公共交互平臺(tái)將遙控命令轉(zhuǎn)發(fā)到調(diào)度，由調(diào)度實(shí)現(xiàn)控制操作命令的執(zhí)行。監(jiān)控中心GDA客戶端首先通過(guò)調(diào)度CIS服務(wù)器GDA寫服務(wù)將遙控命令更新到調(diào)度CIS服務(wù)器上，調(diào)度CIS服務(wù)器通知調(diào)度進(jìn)行遙控的相關(guān)操作。調(diào)度的操作過(guò)程、操作結(jié)果將由調(diào)度側(cè)的GDA客戶端通過(guò)GDA寫服務(wù)更新到監(jiān)控中心CIS服務(wù)器上，由監(jiān)控中心的CIS服務(wù)器導(dǎo)入監(jiān)控系統(tǒng)中，完成整個(gè)控制操作過(guò)程。

3.3.3 實(shí)時(shí)報(bào)警事件的訂閱

監(jiān)控中心CIS客戶端通過(guò)調(diào)度CIS服務(wù)器的GES服務(wù)從調(diào)度CIS服務(wù)器訂閱報(bào)警和事件，調(diào)度CIS服務(wù)器通過(guò)客戶端實(shí)現(xiàn)的回調(diào)函數(shù)將最新的報(bào)警和事件發(fā)送到監(jiān)控中心CIS客戶端。

3.3.4 掛牌、人工置數(shù)/置位等實(shí)時(shí)信息的同步

監(jiān)控中心的GDA客戶端連接調(diào)度的GDA寫服務(wù)將監(jiān)控中心的掛牌、人工置數(shù)、人工置位等實(shí)時(shí)信息更新到調(diào)度的CIS服務(wù)器上；而調(diào)度的GDA客戶端則通過(guò)監(jiān)控中心的GDA寫服務(wù)將調(diào)度的操作實(shí)時(shí)信息更新到監(jiān)控中心的CIS服務(wù)器上。從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度側(cè)和監(jiān)控中心側(cè)掛牌、人工置數(shù)、人工置位等實(shí)時(shí)信息的一致性正確性，保證及時(shí)同步顯示。

3.3.5 AVC信息交互

監(jiān)控中心AVC二級(jí)服務(wù)器與調(diào)度AVC服務(wù)器之間的信息交換同樣通過(guò)公共交互平臺(tái)進(jìn)行，其交互的方式為：

1）調(diào)度AVC服務(wù)器與監(jiān)控中心AVC二級(jí)服務(wù)器、AVC客戶端的運(yùn)行狀態(tài)的互傳將通過(guò)實(shí)時(shí)信息平臺(tái)的GDA服務(wù)進(jìn)行。調(diào)度GDA客戶端將調(diào)度AVC服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)GDA寫服務(wù)更新到監(jiān)控中心CIS服務(wù)器上，監(jiān)控中心的CIS服務(wù)器再將該信息傳遞給監(jiān)控中心AVC二級(jí)服務(wù)器；監(jiān)控中心側(cè)的GDA客戶端將監(jiān)控中心AVC二級(jí)服務(wù)器、AVC客戶端的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)GDA寫服務(wù)更新到調(diào)度CIS服務(wù)器上，調(diào)度的CIS服務(wù)器再將該信息傳遞給調(diào)度AVC服務(wù)器。

2）調(diào)度GDA客戶端將調(diào)度AVC服務(wù)器端控制策略通過(guò)GDA寫服務(wù)更新到監(jiān)控中心的CIS服務(wù)器上，而AVC客戶端對(duì)控制策略的確認(rèn)和撤銷則由監(jiān)控中心GDA客戶端通過(guò)GDA寫操作寫回到調(diào)度CIS服務(wù)器上。控制操作結(jié)果通過(guò)GDA寫服務(wù)更新到調(diào)度CIS服務(wù)器上，將結(jié)果通知調(diào)度AVC服務(wù)器。

3）監(jiān)控中心所轄的有載調(diào)壓、無(wú)功設(shè)備閉鎖、檢修等參數(shù)將由監(jiān)控中心GDA客戶端通過(guò)GDA寫服務(wù)更新到調(diào)度CIS服務(wù)器上，調(diào)度GDA客戶端通過(guò)DAF事件得到更新參數(shù)的通過(guò)，隨后通過(guò)GDA讀服務(wù)從CIS服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)更新到調(diào)度AVC服務(wù)器上。

事實(shí)上遵循IEC 61970的公共交互平臺(tái)也支持第三方在此平臺(tái)上靈活開發(fā)新應(yīng)用，或者使用這些服務(wù)進(jìn)行消息傳遞，實(shí)現(xiàn)RPC等多種形式的數(shù)據(jù)交換。

4.結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)針對(duì)主備系統(tǒng)的信息同步，提出了模型、圖形、實(shí)時(shí)信息等多方面的主備同步傳輸策略。應(yīng)用CIM對(duì)調(diào)度系統(tǒng)電網(wǎng)的模型信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行信息和圖形信息進(jìn)行包裝、導(dǎo)出，通過(guò)主備系統(tǒng)提供的CIM XML電網(wǎng)模型、SCADA SVG圖形、GDA/HSDA服務(wù)，通過(guò)公共交互平臺(tái)，共同解決主備系統(tǒng)電網(wǎng)信息一致性問(wèn)題，為主備系統(tǒng)切換奠定了基礎(chǔ)，為調(diào)度的不間斷運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

本工程中的公共交互平臺(tái)支持通過(guò)導(dǎo)入導(dǎo)出其他EMS系統(tǒng)提供的CIM XML模型和SVG圖形，將外系統(tǒng)的模型合并到本地系統(tǒng)模型中，在地調(diào)可以合并其他等級(jí)調(diào)度的模型，進(jìn)行更大范圍的網(wǎng)絡(luò)分析或者支撐一體化系統(tǒng)建設(shè)。而CIM/CIS數(shù)據(jù)器不僅能夠使當(dāng)前系統(tǒng)對(duì)外提供符合IEC61970的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，而且方便用戶未來(lái)開發(fā)新應(yīng)用，工程實(shí)施完成后，用戶可使用這些標(biāo)準(zhǔn)接口靈活地開發(fā)新應(yīng)用，對(duì)外提供開放式的便于擴(kuò)展的應(yīng)用平臺(tái)接口。運(yùn)用該策略同樣適用于電力企業(yè)各部門、各業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)整合，從而保障大電網(wǎng)運(yùn)行模式下信息的統(tǒng)一性、完整性、可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：

孫姍（1979—），女，浙江杭州人，大學(xué)本科，工程師，技師，現(xiàn)供職于國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司檢修公司檢修試驗(yàn)工區(qū)，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化檢修管理工作。

楊帆（1971—），男，北京人，大學(xué)本科，高級(jí)技師，工程師，現(xiàn)供職于國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司電力調(diào)度控制中心，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行管理工作。

王玉琴（1973—），女，山東煙臺(tái)人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于東方電子股份有限公司技術(shù)中心，主要從事電力調(diào)度自動(dòng)化及配電自動(dòng)化研究工作。

李建平（1959—），男，山東煙臺(tái)人，高級(jí)工程師，現(xiàn)供職于東方電子股份有限公司技術(shù)中心，主要從事電力調(diào)度自動(dòng)化及配電自動(dòng)化研究工作。