基于EMS的用電調度自動化平臺研發及應用

胡海峯 張杰明 潘嘉琪

摘要：地區調度機構應該掌握供電用戶信息，從而更好地實現確保社會用電、使供電服務上一個新臺階的要求。本文研究以調度自動化EMS（Energy Management System）系統為基礎，遵循南方電網一體化電網運行智能系統OS2（Operation Smart System）總體架構，開發基于EMS的用電調度自動化平臺。平臺創建了用電調度相關監視、控制與管理功能模塊，實現了EMS與配網GIS系統、營銷管理系統、計量自動化系統、主配網生產管理系統的互聯。通過該平臺的應用，為調度對發電、輸電、配電、用電等環節全過程管理提供了技術支撐，加強了用電調度縱向專業管理、橫向聯動協調，強化了對事故影響用戶分析、重要用戶、有序用電、電網風險管控、負荷預測、地區電網事故的管理。

關鍵詞：電網調度； 一體化； 用電調度； 自動化； 平臺； 支撐

0 引言

南方電網公司在為民服務創新爭優活動中，提出了“提高電力供應能力，切實保障民生用電，提升客戶滿意水平，促進社會和諧穩定”的總體目標，明確了地區調度機構應該掌握城市供電用戶信息，從而更好地實現確保社會用電、使供電服務上一個新臺階的要求。為此，地區電網調度模式需要由傳統的自上而下單向調度向綜合電網的互動調度轉變，及時了解重要用戶需求情況，優化供電方案，提升客戶滿意度。

用電調度自動化平臺的建設立足于地區電網特點和配網技術及管理現狀，充分考慮配用電調度運行、配網精益化管理和供電可靠性等需求，突破配網“盲調”和技術系統支撐不足等難點，實現電網設備管理、運行監控、信息分析、應急搶修、輔助決策等功能及重要運營指標實時監測，加強電力安全事故應急處理能力、高耗能企業監測能力以及分布式新能源的接納能力，提升調度對發電、輸電、配電、用電等環節全過程管理提供技術支撐。

1 用電調度自動化平臺研究及建設體系

用電調度的理念打破了調度領域重電網安全輕用戶服務的傳統觀念，是南方電網“主動承擔社會責任、全力做好電力供應”文化理念的落實和深化。以調度自動化EMS系統為基礎，構建用電調度自動化平臺，將配網GIS系統、營銷管理系統、配網生產系統以及計量自動化系統等實時/非實時系統的資源整合和數據集中處理，對電網調度、配網設備運行、用電信息管理實施集約融合、統一管理，實現調度控制、設備監控、在線監測、維護檢修、應急指揮、供電服務等功能于一體，大大優化調控系統控制環節，增強運行的靈活性，減少故障處理時間。用電調度自動化平臺體系架構，如圖1所示。

圖1 用電調度自動化平臺體系架構

用電調度自動化平臺以調度觀念的轉變為著力點，推動主配網調度以客戶為中心考慮實際應用需求，構建了“感知電網、感知用戶、體驗感知” 三大模塊，通過調度對電網信息全面感知、調度對用戶信息可感知、用戶對電網信息可感知，架設了用戶、調度、電網三者的互通橋梁。

2 用電調度自動化平臺部署

2.1 軟件邏輯

用電調度自動化平臺采用了數據總線、服務總線雙總線的實現方式，兩條總線獨立啟動、運行，互不干擾，分別服務于不同的目標。數據總線側重于平臺內部的高速數據同步，服務總線側重于多專業、多系統之間的服務調用與交互。用電調度自動化平臺通過內部數據總線的“數據插口”，實現了各專業數據庫的獨立加載與注冊、數據跨專業/跨安全區流動、多專業服務功能在線訪問等功能。平臺建立了在線實時可用的數據服務，通過高速數據訪問服務接口向安全Ⅰ區、安全Ⅱ區和安全Ⅲ區的應用提供實時數據，各安全區內的數據在邏輯上是統一的，并保持同步更新。

2.2 硬件架構

安全Ⅰ區部署2臺主備冗余的一檔PC服務器，提供運行監控服務；安全Ⅲ區部署1臺二檔PC服務器，提供運行管理服務。通過整合95598客戶服務系統、配電管理、故障搶修等各類資源，實現電網設備狀態監測、運維檢修、生產運行、營銷服務于一體的可視化管理功能。用電調度自動化平臺硬件構架，如圖2所示。

圖2用電調度自動化平臺硬件構架圖3 平臺模型及數據接口方案

Fig.2 Hardware architectureof power consumption dispatching automation platform

3 用電調度自動化平臺關鍵技術

用電調度自動化平臺是解決目前電網調度自動化、營配信息集成等相關系統獨立建設、“孤島”運行的主要技術手段，是實現數據整合與信息交互的傳輸紐帶，它將變電站、配電線路、配電臺區、用戶等實時運行數據進行統一采集與集中監控，消除了信息孤島，為地區供電企業生產、經營、管理等業務提供可靠、唯一的數據源。

3.1 信息共享與融合技術

創新信息共享模式，利用數據采集手段和結果，針對系統的異構性和信息共享實際需求，構建基于面向服務架構的用電調度自動化平臺信息共享與融合技術方案，通過模型拼接，實現全網拓撲及實時數據驅動，解決不同系統之間數據共享和應用互操作的難題。用電調度自動化平臺接入主網、配網數據，將配網10kV模型與主網模型進行拼接，形成完整的輸配電模型；接入用戶信息數據，即對臺區、配變、用戶等低壓側信息進行接入（可由營銷、計量系統獲取），建立起主、配網無縫連接的統一電網模型，實現了從主網到用戶的全網絡拓撲的貫通。用電調度自動化平臺通過模型、數據、圖形管理單元，遵從唯一來源規則，建立全網統一模型，如圖3所示。

3.2 海量數據處理與分析應用

本地區供電機構經營范圍內用戶數量超過180萬戶，涉及數十萬的秒級實時數據點以及上千萬的準實時數據點，用電調度自動化平臺建立了全業務數據模型，以實現數據的綜合利用和功能的高級應用。由于用戶數量多、采集數據量大，需要采用多線程處理、并行數據處理、批量數據處理、集群、負載均衡、分區存儲、容災備份等技術，實現海量數據和多任務的并發處理，提高主站運行的可靠性。

用電調度自動化平臺支持內存數據庫、實時數據庫、關系型數據庫混合搭配，以虛擬化的手段，提供海量、實時的數據支撐，建立起涵蓋計量、GIS、營銷、EMS、配網生產、主網生產等系統的數據中心，將各系統數據有效的統一起來，為應用分析提供堅實的數據基礎。

數據處理過程采用無損數據方式，全面接收及處理EMS、計量自動化等的所有實時數據及準實時數據，數據刷新頻率與各系統本身保持一致，充分滿足調度專業的實時性要求。

3.3 全景信息展示技術

用電調度自動化平臺采用電網運行駕駛艙的設計理念，通過面向對象和模塊相結合的全景信息綜合展現，提供實時用電信息、告警信息、電價政策，提供歷史用電記錄、數據統計圖形，提供電網運行關鍵指標，提供關鍵/異常事件的預警和決策支持，利用智能信息引擎和智能任務引擎，深入分析電網運行特征，評價操作和控制行為，指導用戶合理用電，調節電網峰谷負荷。用電調度自動化平臺多窗口、多維度、集成化的全景信息展示方式，既可以使調度員從點到面、從面到點把握所關注電網對象的相關特性，也可以為用戶提供增值服務信息，提升用戶體驗參與度。

3.4 標準化模塊處理技術

用電調度自動化平臺采用標準化技術對功能模塊進行接口封裝，抽象描述屬性、操作和關系等管理信息，提供統一的訪問接口，使數據能夠在多種應用間共享。用戶可方便自由的進行功能模塊的訂閱組合，實現了用戶功能的個性化和可擴展性。

4 用電調度自動化平臺實用化及發展趨勢

4.1 平臺實用化

基于南方電網一體化電網運行智能系統OS2總體架構下建立的用電調度自動化平臺實時采集和儲存發、輸、變、調、配、用各環節的相關數據，提供相關實施策略，優化運行方式，為縮短停電時間、提高供電可靠性和客戶滿意度提供了技術支撐。

（1） 用電調度自動化平臺實現了負荷分層分區分類實時統計、突變負荷異動情況的分析跟蹤和重過載配網線路的實時負荷監控，為全地區負荷實時監控提供了全方位手段。

（2） 實現單向調度向綜合電網的互動調度轉變，改變傳統自上而下調度方式，形成調度與需求側互動，調度實時了解重要用戶需求情況，根據用戶需求優化調度方案，提升客戶滿意度。

（3） 用電調度自動化平臺為確保全地區用電客戶的有序用電提供了技術手段。

（4） 通過重要用戶的實時監控及預警、計劃停電中重要用戶線路的著色顯示以及重要用戶停電故障的提級處理，加強了對重要用戶的管理。

（5） 告警診斷由“人工型”上升為“智能綜合型”。

（6） 對事故（事件）提供了安全監視，對電網安全運行實施了風險管控。

4.2 發展趨勢

目前用電調度自動化平臺建設成果距離一體化電網運行智能系統的總體要求還有一定的差距和不足，今后仍需結合地區供電企業發展實際，深化開展用電調度管理新模式研究，為電網運行、檢修和營銷等核心業務的集約化運作提供技術實現手段。

（1） 充分利用已有的用電調度自動化平臺建立的全網電力模型及實時數據模型，分析發電、輸電、變電、配電、用電和新能源設備模型特點，研究分布式能源、微網、儲能裝置、電動汽車充電站等新設備模型，形成智能電網設備模型標準，完善已有的全網電力模型及實時數據模型。在此基礎上，建立符合調度運行優化支撐的二次數據原型，夯實電網調度運行優化支撐高級應用研究的數據基礎。

（2） 對主網線路、主變、出線負荷、饋線、配變等主要電力設備進行供電能力評估，建立最大剩余容量模型，研究剩余容量分析方法、校驗方法，對目標電網進行剩余容量分析，實現最優轉供方案。

（3） 深入分析各類影響因素對負荷的影響，提高負荷預測的科學性與精確度，開展清潔型/分布式能源的調度運行優化，開展發電側的控制、發電計劃的實時經濟優化，實現發電側與需求側形成互動，達到“移峰填谷”的目標。

（4） 通過快速感知發電、電網和用戶，生成基于電網實時變化情況下的有序用電方案；通過動態監測用戶側有序用電方案的執行情況，與營銷系統形成互動，實時反饋有序用電達標情況；采用高容錯性矩陣算法實現故障快速定位及隔離，為電網安全經濟運行提供輔助決策。

5 結語

用電調度自動化平臺是建設智能電網，轉變公司發展方式和電網發展方式的必然要求，可有效提升主網調度、配網調度、市場營銷等工作層面的管理質量和工作效率，為調度日常操作、轉方式、事故處理、保供電、計劃停電等業務提供強大的分析支撐。研究成果為今后電網運行、檢修和營銷等核心業務的集約化運作提供技術實現手段，有效支撐新能源開發、階梯電價執行和雙向互動服務的開展，對于優化資源配置、促進節能減排、引領技術革新、帶動產業升級、保障經濟社會可持續發展具有重要意義。

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作者簡介：

胡海峯（1960-），男，廣東順德人，工程師，從事電網調度運行管理工作；

張杰明（1973-），男，廣東高明人，高級工程師，從事電網調度自動化運行工作；

潘嘉琪（1989-），女，湖南岳陽人，從事電網調度自動化運行工作。