CN101364733A - 电力数字化综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力数字化综合管理系统，该系统包括大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统，所述的三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统均与大屏幕显示系统连接，所述的三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统与资源管理系统连接，所述的资源管理系统与能量管理/配电自动化系统连接。与现有技术相比，本发明具有一定的先进性、创新性及实时性，同时具有扩展性好、可维护性、安全性高等优点。

Description

电力数字化综合管理系统

技术领域

本发明涉及电力系统信息化自动化的应用，尤其涉及电力数字化综合管理系统。

背景技术

我国电力企业的信息化从20世纪60年代起步，从应用的过程来看可分为四个阶段，20世纪60～70年代为第一阶段，最初主要集中在发电厂和变电站自动监测/监制方面；20世纪80～90年代为第二阶段，该阶段开始进入电力系统专项业务应用，涉及电网调度自动化、电力负荷控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等应用开始深入广泛开展，某些应用达到了较高的水平，而计算机管理信息系统则刚刚起步，并经历了失败较多的痛苦过程；20世纪末进入了第三阶段，电力信息技术进一步发展到综合应用，由操作层向管理层、决策层延伸，各级电力企业建立管理信息系统，实现管理信息化。但从传统工业应用来看，电力信息资源的开发尚处于刚刚起步及发展的阶段，目标是形成集中、统一、稳定的信息采集渠道，基本建成覆盖全行业各门类的电力信息资源共享体系。目前，电力企业在信息化基础建设基本完成的前提下，企业管理信息化方面引入了所谓的“一体化”、“数字化电网”、“数字化供电局”、“电力EAM”、“电力ERP”等先进概念，进入为提高企业发展、市场的竞争、产业水平，推进企业科技创新、机构创新、体制创新的信息化阶段。

随着电网规模的扩大和供电能力的加强，各行各业对电力供应需求不断提高，配电网的重要性日益突出。我国作为经济高速发展中的国家，在对发电厂和输电网的大规模建设基本完成之后，近几年又进行了大规模的城乡电网改造，使我国配电网得到了很大的改善，配电网硬件设施和网络架构明显加强，电网的安全、经济运行有了切实的保障，广大电力用户对电能质量和供电服务，则相应提出了更高的要求，供电部门如果还靠原有的人工化、粗放型的管理方式，已经无法实现科学和高效的管理。洋山港作为中国新兴的深水港口，其独特的地理位置决定了它的迅猛发展。自2005年洋山港一期工程开港后至现在我们发现，原先的电力规划建设已不能满足最新的发展需求。面对高速发展的港口建设，电力供应作为先行条件也须有战略眼光来为洋山港的建设和投运服务。

供电部门基础设备建设、硬件设备投运的同时，一个以改善客户服务为手段、以提高经济效益为目的的新型管理体系和工作流程亟待建立。

配网管理体制的改革，对相应的计算机应用系统提出了新的更高的要求。为此，我们提出在各种涉及配网应用系统的基础上，开发面向配网运行的综合应用系统(以下简称配网管理系统)，为配电网生产、运行、检修管理服务，进而实现配电网生产、运行、检修管理的自动化，并为企业市场营销提供良好的技术支持。配网管理系统是配电网实现科学管理的有效途径，代表着配网管理技术发展的方向。

建立配网管理系统，给配网管理的确带来了许多益处，在纷繁复杂的配网管理工作中，初步规范了内部业务管理流程，缩短停电抢修时间，提高供电可靠性，是投资少，见效大的方案。只有按照现代化管理理念和面向用户服务的要求，通过计算机应用系统集成与信息共享，实现配电网运行、抢修和服务等生产全过程的计算机科学管理，才能进一步改善服务质量，提高供电可靠率，提高供电企业的综合经济效益。

作为国内的电力企业，长期以来，在输电网与配电网自动化系统的管理上始终不能够做到输配一体。往往是在需要的时候，通过有限的信息传递方式进行接口完成数据的交换。结果是无论是数据实时性，还是互操作性都不是很理想。

同时，信息化给电力企业带来了许许多多的应用系统。这些系统在实施过程中各自独立。要么需要在运营管理过程中重复输入数据，或者依靠各种系统间接口完成数据交换。而这些接口基本上都是各系统之间自行协商制定形成的。系统各自独立、接口纷繁芜杂给电力企业的信息化水平提高带来了一定层度上的阻碍。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种具有扩展性好、可维护性、安全性高的电力数字化综合管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：电力数字化综合管理系统，其特征在于，该系统包括大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统(EMS/DMS系统)，所述的三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、EMS/DMS系统均与大屏幕显示系统连接，所述的三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统与资源管理系统连接，所述的资源管理系统与EMS/DMS系统连接。

该系统还包括控制系统，所述的大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、EMS/DMS系统分别与控制系统连接。

所述的控制系统包括系统控制模块、数据库，该数据库与大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、EMS/DMS系统连接。

与现有技术相比，本发明具有一定的先进性、创新性及实时性，同时具有扩展性好、可维护性、安全性高等优点。

附图说明

图1是本发明电力数字化综合管理系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，根据洋山港电力自动化的现状看，当前港区内110kV洋山站、10kV开闭所及各箱式变电站均是各自独立的自动化系统，还没有形成统一的供电网监控管理中心。对于要新建的洋山港自动化系统来说，应当综合考虑调度自动化(包括变电站自动化)和配网自动化功能需求。同时考虑到目前洋山港供电部门人员力量不足，可以采用变电站、配电网集中管控，配(网)调(度)合一的方式，建立统一的SCADA平台。从根本上改变以往电力企业自动化系统不能互通有无联合调度的分散管理状态。

自动化系统的结构可从纵向和横向两个方面去规划。

横向结构一是上层配调合一主站的结构，二是底层终端间的结构。上层配调合一(DA/DMS/EMS)主站上除输配电SCADA、配电故障处理功能外，还应将配电地理信息系统GIS、用户信息系统、用电管理、用户投诉及停电管理、抄表计量、配电变压器监测等作为DA/DMS中的子系统集成在一起，还应与MIS系统联网，从而使构架配电网统一数据中心，以实现信息唯一且信息共享，同时也便于系统扩充。底层终端横向间视通信介质及其结构的不同，一条线、一个供电片或环上的FTU、RTU间可以RS485串行总线方式连接或点对点通信方式直接与主站或子站连接。当使用光纤通信时，各终端间可以用以太网网络方式相连接，然后通向主站或子站，以提高传输速率，充分发挥光缆的传输能力。

纵向结构则根据电网规模、通信网结构、管理机构的设置和信息流量等情况，可设置两层次结构，即自动化的主站至配电终端；或三层次结构即自动化主站至中间站(子站)再至配电终端。根据“小洋山供电系统规划”到2010年洋山港区将建成由多个110kV变电站构成的骨干110kV供电网络，因此，洋山港配调自动化建议采用“主站——中间站(变电站/通讯子站)——配电终端”的层次结构。

根据系统建设的目标，系统总体架构从功能的逻辑结构上可划分为以下几个部分：

(1)输配电调度自动化系统SCADA/EMS/DMS：负责供电网运行状态实时监测；

(2)电力企业资源管理系统：基于地理信息的供电网络管理及供电网日常生产管理；

(3)安全防卫系统：负责供电网设备网络监视；

(4)三维仿真系统：基于GIS系统和三维模型的信息管理和展示。

以上几个基础平台系统作为洋山港港区供电自动化及信息化综合管理系统的子系统配合安全防卫系统、三维仿真系统，将构成统一的监控中心，可实现电力控制应急指挥中心系统。

根据系统总体架构看，供电自动化及信息化综合管理系统由输配电调度自动化系统、电力企业资源管理系统组成。其作用决定了该系统采用的技术必须遵循一些重要原则和要求：可靠性、开放性、先进性、创新性、实时性、扩展性、可维护性、安全性等。

(1)可靠性原则

在供电自动化及信息化综合管理系统中，企业资源管理系统在配电调度中心的特殊性，可靠性更是重中之重，只有可靠的技术和设备才有可能发挥出其先进的功能和优势。可靠性包含了系统与目前电力部门运行的各个系统的数据获取的可靠性，为此在可靠设计需要注意以下几点：

在系统设计和设备选型中严格遵循国际国内有关标准，充分考虑技术和设备的成熟性，只有经过大量实际运用的技术和设备才可能说成熟，才具备一定的可靠性。

采取模块化、集散型、分布式系统构造和控制方式，从系统设计的结构形式和控制方式的角度来提高系统总体的可靠性，分散故障风险，降低系统的整体故障的可能性。

为了保证信息交换的可靠性，对重要部分应考虑采用网络通信的冗余要求，如双网、双通道；

为保证设备工作的可靠性，关键的主站系统设备应考虑冗余配置，如数据库服务器、通信服务器和与其它控制中心通信接口；

为保证重要数据的可靠性，需考虑数据冗余及备份必要时采取异地容灾备用系统的方式，以保证系统整体的可靠性。

(2)开放性原则

开放性是系统集成的关键因素，国际信息技术发展的潮流，集成系统设计必须遵循“开放式”的原则。所谓“开放式”，实质上是要求解决不同系统和产品之间的接口和协议的标准化，以保证它们之间具备“互操作性”。在系统设计和设备选型上采用开放的技术标准，避免系统互联或扩展的障碍。采用标准化的设计，选择标准化的产品，便于备件储备和互换。充分考虑系统及其设备的兼容性。系统和设备在横向上应具备广泛的兼容性，一方面能兼容多种主流品牌、协议、厂家的不同或相同的设备，便于广泛利用先进的技术和设备进行系统扩充和升级，另一方面能在通讯协议上广泛兼容相关的二次系统，以便所二次系统无缝地集成为一个先进的一体化系统。

从电力应用集成的角度，电力自动化系统的开放性可以主要从标准性、可移植性、互操作性三个方面加以描述，三者相辅相成，三个指标的实现程度不同，则形成不同开放程度的开放系统。可移植性指系统的应用可以运行在不同的平台上。互操作指电力自动化系统中各应用之间相互交互，获得对方资源和服务的能力。本系统标准性主要涉及以下几方面：

1.计算机网络通信必须遵循OSI网络通讯参考模型；

2.EMS/DMS应用软件系统建模要求采用面向对象技术，参考IEC61970/IEC61968公共信息模型(CIM)，统一全网对象命名，遵守CCAPI应用接口要求，从而支持用户或第三方的二次开发；

3.自动化主站与终端之间的通讯建议采用IEC60870-5系列的协议；

4.自动化主站与上级调度、其他调度或控制中心的接口建议按照IEC60870-6(TASE 2)标准协议通信。

(3)先进性原则

系统的先进性首先体现在技术设计思想上，只有系统设计结构的先进才有整个系统先进的基础。采用先进的模块化、开放式、集散分布式的系统设计思想，具有内部调整的足够灵活性，可满足变化着的各种需要。

充分利用目前的数字化技术和设备，充分考虑系统及其设备的扩充性，在系统设计时留有合理的冗余，使系统具有充分的扩展能力，尽可能在规模上能满足将来相当长的时间内的扩充需要，不会因日益增长的需要而不得不淘汰现有的系统，或被迫进行大规模的改造。

(4)创新性原则

创新性是系统设计的重要原则，输配电自动化系统在技术上有许多挑战，没有创新性思维，就不可能有创新的系统模式，因此在设计过程中，创新性是很重要的一个原则。要产生一个创新的系统，用新的角度、新的视野审视原有的设计模式和体系，进行大胆地创新设计。

(5)实时性原则

对于配电事故的处理是有时效性的，只有尽可能地快速响应，尽早采取措施，才能将事故的损失降到最低。因此配电系统必须满足实时性的要求，特别是处理对电网状态地反应，要求与SCADA系统实时性基本一致。

(6)扩展性原则

系统对于用户已有的投资有充分的考虑，对已经有的电子数据充分利用的基础上，未来的电子地图数据可以通过转换或导入到新的GIS系统中去。当网络系统采用新技术、新设备进行改进、扩充和升级时，新系统可以和老系统兼容，满足对已有资源的保护。

(7)可维护性原则

随着自动化系统的增多以及规模不断扩大，维护人员的工作量日益增大，需要提供方便、易用、功能强大的维护手段来支持系统各种日常维护工作。

提供一体化配网自动化系统的工程化工具，包括工程管理、配置管理、参数化管理、文档管理、开发与系统运行权限管理、版本自动管理等，保障数据唯一入口，和远程诊断工具，提供配网自动化系统本身运行可靠性的保障；

(8)安全技术原则

1.系统对安全防护的要求

供电自动化及信息化综合管理系统的安全主要包含五个层面，即物理安全、网络安全、系统安全、应用安全和人员管理。

1)物理安全

主要包含主机硬件和物理线路的安全，如自然灾害、硬件故障、盗用、偷窃等，由于此类隐患而导致重要数据、口令及账号丢失；

2)网络安全

由联网计算机的网络安全措施不到位导致的安全问题；

3)系统安全

包括系统存取授权设置、账号口令设置、安全管理设置等安全问题，如未授权存取、越权使用、泄密、用户拒绝系统管理、损害系统的完整性等；

4)应用安全

主机系统上应用软件层面的安全，如Web服务器、Proxy服务器、数据库等的安全问题；

5)人员管理

如何防止内部人员对网络和系统的攻击及误用等。

2.系统安全防护策略

1)数据传输网络的技术体制

规划数据网络技术体制和电力系统安全防护体系，应根据电力生产业务对数据网络安全性、可靠性、实时性方面的特殊要求，并遵照国家对涉密单位网络安全方面的有关规定。根据网络的规模、目的、服务对象、实时程度、安全级别等综合考虑，确定最基本的网络技术体制。

2)专用数据网络的安全防护措施

应根据各类应用的不同特点，采用不同的安全防护措施，对传输控制信息的通道应采用专网，实时业务具有较高的优先级，生产信息的优先级次之。

供电自动化及信息化综合管理系统是一个十分复杂和庞大的信息工程，如此庞大的工程很难独立建设，必须在已有的相关系统中提取需要的信息，这需要通过全面的信息综合，在此基础上进行分析，才能做出准确的判断，进行正确的处理。

这些信息不仅来生产系统、输电系统、负荷管理系统、设备材料管理等电力系统内部，还包括其他行业的信息，如气象信息、交通信息、地震信息、用户信息等等。这些信息有的存在于计算机数据库中，有的存在于文件中，有的需要人工录入；有的是静态信息如用户位置，有的是动态信息如电网状态，要将这些信息进行整合，必须有强大的信息集成能力的平台。

(9)企业资源管理系统相关的信息源

企业资源管理系统的数据主要是对电网所涉及到各电气元件的属性和状态量进行分析，其主要电气元件有：

1.变电站配电出线；

2.配电变压器；

3.配电线路；

4.开闭站母线；

5.无功补偿设备；

6.相关的二次设备(继电保护，安全自动装置，控制系统，通信系统)。

电力系统业务范围内所涉及的数据包括所有的电力二次系统和其他信息系统，包括：

1.调度自动化系统(SCADA、AGC)；

2.能量管理系统(EMS)；

3.调度员培训系统(DTS)；

4.电量计费系统(TMR)；

5.电力营销系统；

6.继电保护和故障录波信息系统；

7.生产管理系统；

8.雷电检测系统；

9.保护及故障信息实时数据；

10.电网一次设备参数，准实时的保护设备运行状态、保护定值、故障信息和统计分析结果等；

11.配电自动化系统；

12.负荷管理系统。

综合上面的分析，企业资源管理系统将集成SCADA、EMS、DMS、生产管理等综合信息；并且要进行分析、处理、计算和信息发布，满足系统内部和职能部门对信息的需求，还需要保证信息的实时性、准确性。企业资源管理系统与其它电力系统的信息交换或提取本身就是一个十分复杂的问题，需要什么数据、如何定义数据、如何理解数据、数据集合的规模等等，从配电管理信息流程图，可以看出数据组织的复杂性。

Claims (3)

1.电力数字化综合管理系统，其特征在于，该系统包括大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统，所述的三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统均与大屏幕显示系统连接，所述的三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统与资源管理系统连接，所述的资源管理系统与能量管理/配电自动化系统连接。

2.根据权利要求1所述的电力数字化综合管理系统，其特征在于，该系统还包括控制系统，所述的大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统分别与控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的电力数字化综合管理系统，其特征在于，所述的控制系统包括系统控制模块、数据库，该数据库与大屏幕显示系统、三维展示系统、安全防卫系统、用电管理系统、资源管理系统、能量管理/配电自动化系统连接。

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