新一代能量管理系统设计

林庆农　刘学松　姜正豪

摘　要　计算机及网络技术的发展，为能量管理系统（EMS）提供了全新的技术、观念和开发工具。文中对新一代EMS的系统结构、设计要点、数据库结构、图形接口、支撑平台进行了分析，并与以前的EMS进行了比较，阐述了新一代EMS的开放性、可移植性、功能分布等特点，介绍了基于上述设计思想的EMS产品OPEN—2000的软、硬件平台及其基本配置。该系统已在多处现场投运。
关键词　能量管理系统　面向对象　数据库　信息共享　网络
分类号　TM734

ANEWGENERATIONOFENERGYMANAGEMENTSYSTEM

LinQingnong
NanjingAutomationResearchInstitute,210003,Nanjing,China

LiuXuesong,JiangZhenghao
QingdaoPowerBureau,266000,Qingdao,China

Abstract　TherapiddevelopmentofcomputerscienceandnetworktechnologyprovidesEnergyManagementSystem(EMS)withbrand-newconcept,techniqueanddevelopmenttools.Inthisarticle,theconfiguration,designprinciple,databasestructure,graphicinterfaceandsupportingplatformofthenewgenerationofEMSarediscussed.Thecharacteristicsofthenewsystemsuchasopening,transferabilityanddistributedfunctionareillustratedthroughcomparisonwithmostoftheexistingsystems.OPEN-2000EMSbasedontheabovementioneddesignconceptsisintroduced.Ithasbeenputintooperationinanumberofpowercontrolcenterssuccessfully.
Keywords　EMS　object-orientedtechnology　database　informationsharing　network

0　引言
　　调度自动化系统在我国经历了几十年的发展过程，从早期单机系统只完成简单的电网监控功能，发展到现在的基于网络、分布式的能量管理系统，其间每一步的发展都与计算机技术的进步有着密切的联系。而由于80年代四大网的引进工作，使西屋公司的产品对我国能量管理系统的研制和开发产生了深远的影响，以后开发出的一些产品或多或少都可以看到这种影响的痕迹。这在当时无疑大大加速了我国在电力系统自动化领域的科研和开发进程，提高了我国科技人员的技术水平［1］。但日新月异的计算机技术发展到今天，给计算机应用领域提供了许多全新的技术、观念和开发工具［2］，如何更好地发挥计算机的作用，减少开发和维护费用，为电力系统服务，是摆在我们面前的主要问题。在设计新一代能量管理系统时，其设计思想在许多方面与过去是完全不同的。

1　新一代能量管理系统的设计思想［2～5］
1.1　系统结构
　　以前的系统都采用集中模式，所有功能都集中在1台服务器上，而现在大多采用客户/服务器(Client/Server)模式，功能分布，每台服务器都可有多个客户机，这样就没有地理位置的限制，可以异地访问多个功能。
1.2　设计要点
　　以前由于受计算机限制，设计系统时首先考虑怎样使算法最精简、速度最快、占用的内存最少。而现在由于计算机速度成倍提高，内存不断扩大，为算法的实现提供了优越的计算环境，所以设计系统时重点考虑的问题已发生了深刻的变化，应着重考虑系统的功能、适用性和可重用性等方面。
1.3　开发和维护费用
　　随着计算机技术的飞速发展，作为完全依赖计算机技术的能量管理系统就应该充分利用这些新技术。如面向对象技术［6］，可以充分利用对象的封装、继承等特性，把一些基本算法设计成模板供其他算法使用，这样不仅可以减少程序的开发量，而且可以提高程序的可重用性和可维护性，降低维护费用。
1.4　数据库［7］
　　以前受机器速度和内存容量的限制，在数据的安排和数据库的设计方面采用了许多技巧来加快计算和数据存取速度。而现在由于计算机的速度已不成问题，所以考虑的重点主要放在数据的安排和数据库的设计等方面，主要是采用标准方法，使数据便于共享，便于与商用数据库结合。
1.5　图形接口
　　由于计算机速度的提高，可以放心地使用各种标准的图形用户接口，许多功能都可以基于图形来完成，做到更直观、方便，减少命令行操作方式。
1.6　底层支持
　　过去应用软件都作为独立的系统来开发，与其他应用系统联系比较弱。而现在设计的重点应该是统一的支撑平台，各应用程序如SCADA，PAS，DTS，DMS等都基于这个统一的支撑平台来开发。这样做的好处是相同数据只需录入1次，且用户界面完全一致，使用方便。

2　OPEN—2000能量管理系统的设计目标
　　OPEN—2000能量管理系统(本文简称OPEN—2000)采用当今计算机领域最新的发展技术，并结合国家电力公司电力自动化研究院电网控制研究所多年来在电力自动化领域的工程经验，是集SCADA，PAS，AGC/EDC，DTS等于一体，适用于省调和大型地调的大型能量管理系统［8，9］，具有开放性、可移植性和功能分布等特点。
2.1　开放性
　　系统的开放性除了广泛采用国际标准以外，最重要的一点是能实现数据共享和数据开放。对于电力系统来说，SCADA采集的实时数据是很重要的实时信息，调度生产的各个部门都需要使用，如果这些信息只局限于远动部门，不能被其他部门使用，这无疑是一种浪费，所以设计OPEN—2000时，要解决的首要问题就是信息共享。SCADA采集来的实时信息不仅要被调度和远动人员使用，还能被其他部门如运方、三电、用电等部门使用，这样才能最大限度地发挥调度系统的作用。另外，生产管理部门在MIS中有大量的管理信息和系统参数，只有把这两类信息有机地结合起来，才能完整地反映电网的运行情况和全局的生产管理情况，所以，在设计OPEN—2000时，充分考虑数据共享的要求，可方便、安全地与外界交换数据。数据共享主要表现在：
　　a.实时网内部各应用功能之间，如SCADA，PAS，DTS等数据共享；
　　b.实时系统与外部其他系统，如MIS之间，数据也可以共享；
　　c.广域网之间实时系统与上级调度和下级调度之间可通过X.25进行数据通信，共享数据；
　　d.所有数据都可被各种商用软件访问。
2.2　可移植性
　　由于OPEN—2000广泛采用了国际标准，并在设计时就考虑到各种硬件平台、操作系统、图形支持之间的差别，在可移植性上做了大量工作，从而保证OPEN—2000能运行于多种计算机平台，并保持用户界面和操作风格不变。

2.3　功能分布
　　OPEN—2000包括多种应用功能，这些功能模块是积木式的，可任意组合并分布于不同的机器上。采用Client/Server模式，在任意1台机器上都可访问到全网中的所有功能，就好像所有功能都集中于本台机器上一样。
2.4　开放的应用程序接口
　　OPEN—2000提供C/C 语言的应用程序接口API，用户可用API访问数据库，编写自己的应用程序，实现自己的功能，而不需要了解全部系统程序，同时还提供图形调用接口，把用户程序与图形用户界面有机地结合起来。
2.5　简单适用的界面
　　OPEN—2000功能很多，但操作界面却简捷明了。用户通过应用切换就可看到各种应用的数据，各种控制操作通过鼠标在图形上直观进行，使调度员不需要具备高深的计算机知识就可以方便使用。

3　系统平台
3.1　硬件平台
　　OPEN—2000主要采用64位RISC工程工作站/服务器为硬件平台，如SUNULTRA系列、DECAlpha系列、IBMRS6000系列，并可配以微机挂在网上，作为工作站使用，以达到最佳的性能价格比。
3.2　软件平台
　　操作系统采用UNIX；网络协议采用TCP/IP，X.25；数据库采用Sybase；图形界面采用Motif；核心程序全部采用面向对象的程序设计语言C 编写。

4　系统配置
　　OPEN—2000系统(参见图1)主要由以下几部分组成。

图1　OPEN-2000能量管理系统配置图
Fig.1　TheconfigurationofOPEN-2000EMS

　　a.2台历史数据服务器(互为热备用)主要用于存储数据库模型、网络结构、历史数据等，可接磁盘阵列保存历史数据库，负责管理全网。
　　b.2台SCADA服务器用于完成数据的接收，规约的解释，SCADA计算和越限、变位处理等。
　　c.多台人机界面(MMI)工作站可以带多屏，主要完成各种图形显示、调度员操作、模拟屏控制，在任意1台工作站上都可看到所有应用的数据，如SCADA，PAS，DTS等。
　　d.2台PAS服务器互为热备用，主要完成应用软件计算，所有数据存于PAS服务器中，任何MMI工作站和其他工作站都可在本地看到PAS数据。
　　e.2台DTS服务器中1台作为教员机，1台作为学员机。可接大屏幕投影仪，完成调度员培训仿真功能，教员和学员通过图形界面进行直观操作，联网交互进行。
　　f.前置采集系统通过终端服务器接收RTU信息。RTU最多可接256路，终端服务器直接挂在网上，可靠性高、扩容方便。能实现双通道，双机热备用。
　　g.网络是一个分布式系统的关键部件，OPEN—2000配置灵活，可采用双网，也可采用单网，可以是100Mbit/s高速网，也可以是10Mbit/s低速网，或是它们的混合型。无论采用何种网络硬件，上层软件都不需要修改，完全兼容。

5　结语
　　OPEN—2000吸收了前人的许多成功经验，全部采用面向对象技术设计和开发，数据库管理系统把商用数据库Sybase和实时数据库有机地结合起来，形成了一个全分布的网络数据库管理系统，为各个应用功能的有机结合提供了可靠的保障。OPEN—2000已在南京供电局、青岛供电局等十几个单位成功投运。

作者简介：林庆农，男，高级工程师，多年从事电力系统自动化方面的开发和研究工作。
　　　　　刘学松，男，工程师，多年从事电厂、变电站计算机远动系统的工程技术工作。
　　　　　姜正豪，男，工程师，多年从事调度、变电站计算机远动系统的工程技术工作。
作者单位：林庆农(电力自动化研究院　210003　南京)
　　　　刘学松　姜正豪(青岛电业局　266000　青岛)

参考文献
1　蔡　洋，王积荣，石俊杰，等.我国电网调度自动化系统大发展的十年.电力系统自动化，1992，16(6)：7～12
2　辛耀中

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