CN107910956A - 一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，包括：对主站系统和设备进行统一采集接入，对厂站的二次设备和系统归一化接入；通过系统设备关联关系实现主厂站的一体化的综合监管，并通过统一数据接口实现与其他系统集成交互。本发明能够实现主厂站一体化的综合监管，具有较好的可操作性能；无需对设备进行技术改造即可实现对存量站的接入和监管，具有良好的可扩展性；能够综合接入不同厂家的设备，支持数字化变电站的IEC61850接口，具有良好的兼容性，有利于变电站的智能化和数字化改造。

Description

一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法

技术领域

本发明涉及一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，属于电网监管技术领域。

背景技术

电力二次系统的安全稳定运行直接影响着一次设备运行状态的安全可靠。随着电网的不断建设和发展，电力二次系统的建设规模和覆盖范围也持续扩大，电力二次系统涉及的业务范围、基础软硬件设施、通信链路和业务模块也越来越多。特别是随着智能电网调度控制系统关键技术的深入研究和落地实施，网、省、地（县配）各级系统业务模块之间的关联更趋紧密，一方面使得电力二次系统的日常监视和维护难度增大，另一方面增加显著增加了运维人员的工作量。因此，建立电力二次系统自动化运行监管系统，对电力二次系统各个业务模块的主机、数据库、网络设备、安全设备、中间件、关键进程、业务状态等进行监视和管理，对异常状态进行告警提示和运维流程处理，并从业务视角建立电力二次系统运行状态模型，分析各个监测点的运行状态对业务健康状况的影响，进而提高对电力二次系统运行状态的监视管理和运行维护能力，对于促进OS2系统的稳定可靠和业务持续具有重要意义。

此外，随着公司智能电网调度控制系统建设以及一体化工作深入开展，对厂站端自动化设备状态监测及运行管控提出更高要求，但目前厂站端系统及设备运行监视由于缺乏技术系统支持，基本通过人工巡检方式进行，且巡检周期过长，无法对异常进行及时发现及处理，对电网监视稳定运行造成安全风险。

现有技术中电网调度自动化运行综合监管方法存在以下问题：

（1）要么实现主站的综合监管，要么实现厂站的综合监管，但未实现集成主、厂站的监测内容，不能实现主厂站一体化的综合监测；

（2）需对现有设备进行技术改造，无法实现对存量站的接入和监管；

（3）只适合对特定设备的接入，不能综合接入不同厂家的设备，并且不支持数字化变电站IEC61850接口，不利于变电站的智能化、数字化改造。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，解决现有技术中电网调度自动化运行综合监管不能实现主厂站一体化的综合监测，不利于变电站的智能化和数字化的改造的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，包括如下步骤：

对主站系统和设备进行统一采集接入，对厂站的二次设备和系统归一化接入；通过系统设备关联关系实现主厂站的一体化的综合监管，并通过统一数据接口实现与其他系统集成交互，所述其他系统包括：EMS、OMS、机房监控系统。

通过统一协议采集平台实现对主站系统和设备进行统一采集接入。

所述统一协议采集平台支持SNMP、Syslog、WMI、JMX、JDBC协议数据采集，能够实现各类协议归一化转换、处理和存储。

所述主站系统包括：调度自动化SCADA、WAMS、OMS、综合防御系统、水调业务系统；所述设备包括：主机、路由器、交换机、数据库、中间件、存储、虚拟机、机房、电源、安防设备。

通过扩展后厂站协议实现对厂站的二次设备和系统归一化接入。

所述扩展后厂站协议包括：61850规约、以及使用61850封装的101规约、103规约、104规约。

所述厂站包括改造过的数字化变电站，以及未改造的存量站。

所述二次设备和系统包括纵向加密装置、隔离装置、防火墙、远动装置、监控后台、测控装置、五防装置、PMU装置、保信子站、保护装置、对时系统、工作站。

所述综合监管包括拓扑管理、监视管理、告警管理、查询统计、自动巡检、综合分析、系统管理、安全管理。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：能够实现主厂站一体化的综合监管，具有较好的可操作性能；无需对设备进行技术改造即可实现对存量站的接入和监管，具有良好的可扩展性；能够综合接入不同厂家的设备，支持数字化变电站的IEC61850接口，具有良好的兼容性，有利于变电站的智能化和数字化改造，应用于电网调度自动化运行中能够产生良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是典型硬件架构网络图；

图3是自动化运行综合监管架构图；

图4是主厂站一体信息模型示意图；

图5是系统横向交互集成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，是本发明的流程图，一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，包括如下步骤：

通过统一协议采集平台实现对主站系统和设备进行统一采集接入；

统一协议采集平台支持SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）、Syslog（系统日志）、WMI（Windows Management Instrumentation，Widnows系统系统管理接口）、JMX（Java Management Extensions，Java管理扩展）、JDBC（Java DataBaseConnectivity,java数据库连接）协议数据采集，能够实现各类协议归一化转换、处理和存储。主站系统包括：调度自动化系统、综合防御系统、水调业务系统；所述设备包括：主机、路由器、交换机、数据库、中间件、存储、虚拟机、机房、电源、安防设备。

通过扩展后厂站协议实现对厂站的二次设备和系统归一化接入；

扩展后厂站协议包括：61850规约、以及使用61850封装的101规约、103规约、104规约。

厂站包括改造过的数字化变电站，以及未改造的存量站。

二次设备和系统包括纵向加密装置、隔离装置、防火墙、远动装置、监控后台、测控装置、五防装置、PMU（Power Management Unit，电源管理单元）装置、保信子站、保护装置、对时系统、工作站。

通过系统设备关联关系实现主厂站的一体化的综合监管，并通过统一数据接口实现与其他系统集成交互。

其他系统包括：EMS（energy management system，能量管理系统）、OMS（Operation Management System，运行管理系统）、机房监控系统。

所述综合监管包括拓扑管理、监视管理、告警管理、查询统计、自动巡检、综合分析、系统管理、安全管理。

如图2所示，是典型硬件架构网络图。

（一）确定主厂站一体化监管具体内容：

系统软件升级改造包括厂站端资源管控新增功能、数据采集功能改造、与其他系统（模块）的集成和综合监控功能实用化4个部分。厂站自动化设备状态监测系统包括主站端功能和厂站端功能，主站端主要是资源管控类功能，厂站端主要是资源管控运维装置，具体如下：

（1）主站端：资源管控类功能模块：接收厂站端资源管控运维装置采集的数据，并进行展示，同时对站端资源管控运维装置下令，按要求召唤相关数据。同时与主站端的资源管控类模块进行接口，通过嵌入画面方式统一展示安全管控类采集的告警、安全审计日志、非法互联信息等。在III区通过前置服务器直采变电站视频子系统的运行信息。

（2）厂站端：资源管控运维装置：接收主站端下发的指令，上送数据给主站端资源管控类模块，实现对站端二次设备建模，资源监视、业务监视、资源管控告警等功能，同时与站端安全管控运维装置接口，接收其告警等信息，完成与安全管控运维装置界面集成。

（二）部署系统硬件网络

为满足自动化运行管控系统数据交互的要求，需要正向隔离装置用于系统主网的I、II区与III区互联；并且需要在I/II区和III区分别部署一套数据服务器总线；物理架构如图2所示：

I区现有两台采集服务器，已经形成双机热备切换，因此无须新增设备；

II区采集为单节点，为提升可靠性，新增3台服务器作如下配置：（1）新增1台II区采集服务器，形成双机热备；（2）新增1台后台应用服务器，与已有服务器形成双机负载均衡，在保障后续站端数据接入性能的同时提供后台应用的双机热备；（3）新增1台数据库服务器形成双机热备；

III区采集为单节点，为提升可靠性，新增3台服务器作如下配置：（1）新增1台III区采集服务器，形成双机热备；（2）新增1台后台应用服务器，与已有一台形成双机热备；（3）新增1台数据库服务器形成双机热备。

（三）实现自动化运行综合监管系统

1.基于本方法的系统架构设计

自动化运行管控系统部署在自动化出，分为采集层、平台层、应用层和集成接口4个部分，这个应用的架构如图3所示。

（1）采集层。数据采集层包括数据采集平台、采集协议模块、采集任务执行模块等内容，支持自定义、在年的采集任务下发，实现支持基于SNMP（Simple Network ManagementProtocol，简单网络管理协议）、Syslog（系统日志）、WMI（Windows ManagementInstrumentation，Widnows系统管理接口）、JMX（Java Management Extensions，Java管理扩展）、JDBC（Java DataBase Connectivity,java数据库连接）各类采集协议，实现对主、厂站业务系统、主机、网络等网管软硬件系统、机房环境监控系统、安全设备系统的配置、性能和告警的采集和接入。

（2）平台层。包括数据处理（实现各类采集数据的预处理、模型化和入库）、消息总线（JMS消息总线，负责进行系统内各类状态、性能数据的互传）、数据库（包括关系库、内存库以及负责记录历史信息的Mogo数据库）、统计分析引擎（支持系统各类台账数据、告警数据、性能数据的统计分析和报表输出）、图形服务（支持拓扑、设备面板、曲线图形的组件支持）、系统管理（支持各类用户管理、权限管理、系统和操作中日志的记录），系统基于SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构）业务平台，时间业务的伸缩性。

（3）应用层。支持B/S方式的Web应用，包括厂站资源管控（包括厂站资源管理、拓扑管理、设备测点监视、告警管理等）、数据采集和管理功能（采集任务管理、业务测点采集管理、虚拟资源监视厂站设备监视、机房信息采集管理等）、综合监控（综合告警、综合监视、自动巡检、综合台账、查询统计）等功能。具体功能详见后续章节相应内容。

（4）集成接口。

2.基于本方法的厂站建模及61850协议接口

为便于进行应用，系统通过接入厂站设备模型建模和存储，实现对厂站端设备模型管理，接入的设备信息包括路由器、交换机、纵向加密装置、隔离装置、防火墙、远动装置、监控后台、测控、五防、PMU装置、保信子站、保护装置、对时系统、工作站等设备。实现对全网二次模型文件、网络拓扑图形文件查询等服务方法进行总线封装，供其它模块调用。系统厂站数据建模如图4所示。

厂站自动化设备需要建模二次装置包括：间隔层的保护装置、测控装置、交直流辅助设备等；站控层的监控后台、远动装置、通信管理机等。厂站端自动化设备的二次运维模型包括静态的设备基本信息和动态的运行及通信状态信息。

（1）保护装置：编号、厂家、型号、版本、闭锁、告警、串口状态、网口状态；

（2）测控装置：编号、厂家、型号、版本、闭锁、告警、串口状态、网口状态；

（3）辅助设备（通用装置）：编号、厂家、型号、版本、闭锁、告警、串口状态、网口状态；

（4）远动装置：编号、厂家、型号、版本、值班状态、通道状态、对下通信状态；

（5）监控后台：编号、厂家、型号、版本、值班状态、串口状态、网口状态；

（6）交换机：编号、厂家、型号、版本、闭锁、告警、网口状态；

（7）通信管理机：编号、厂家、型号、版本、闭锁、串口状态、网口状态、对上通信状态；

系统提供全网、单个厂站端的监视画面，提供树状导航界面；网络拓扑监视图形功能如下：网络拓扑图支持放大、缩小和平移，同时可选定局部区域进行缩放；支持根据需要切换不同的网络视图，提供视图的前进、后退功能；网络拓扑图的背景和各节点图标应可根椐需要进行自定义；支持IP或设备名称进行切换显示或同时显示；能根椐IP、名称等搜索条件进行拓扑图上设备的定位；支持对拓扑图进行导出（图像文件）和打印等操作。

3.基于本方法的主站横向系统集成接口

针对主机设备、网络设备、存储设备等硬件设备，以及数据库、中间件等基础软件，业务软件监控等各功能模块之间的集成。通过针对不同的模块制定一套完整的指标体系，并采集主流、跨平台的接口方式，实现各模块之间的灵活集成，如图5。

自动化上级调度运行管控系统的接口方式支持目前主流的JMS、Web-Service两种方式。

（1）JMS接口集成方式。JMS是一种与厂商无关的 API，用来访问消息收发系统消息，它提供同样与厂商无关的访问方法，以访问消息收发服务。JMS 能够通过消息收发服务从一个 JMS 客户机向另一个 JMS客户机发送消息（消息由两部分组成：报头和消息主体。报头由路由信息以及有关该消息的元数据组成。消息主体则携带着应用程序的数据或有效负载。

（2）WebService接口集成方式。基于XML（可扩展标记语言）、XSD（XMLSchema）等独立于平台、独立于软件供应商的标准，是创建可互操作的、分布式应用程序的新平台。WebService的主要目标是跨平台的可互操作性。固定接口方法，以便于自动化上级调度运行管控系统在与各模块、业务系统集成时的唯一性。

完成对数据接口模块进行改造，实现与应用安全日志模块、新SCADA系统、网管系统、新机房监控系统、OMS、厂站采集模块、大屏、上级调度运管、下级调度主站等系统数据集成，实现了各类监管数据的集中共享。

（四）本方法的关键技术说明

基于本方法总体上支持上级调度、下级调度、厂站的分层展现方式，在总览中集中展示地理分布，以及、下级调度和厂站在设备和告警的分布情况，点击后进行相应的模块进行展示：

（1）基于61850的厂站资源综合管控技术。厂站自动化系统和设备的统一建模、数据采集、实时监视和自动扩容技术。参与制定《变电站自动化系统综合监管技术规范》，基于图模一体化实现厂站模型自动入库，监测数据实时接入保鲜算法。完成变电站监管技术规范初稿，实时厂站资源和状态自动更新、告警自动生成，并支持后期改造厂站自动接入。

（2）基于ZooKeeper的统一采集接入技术。电力二次相关主(厂站)站自动化业务系统、软硬件、虚拟资源、机房环境和安全设备的统一采集接入技术。通过研究二次相关业务系统模型、软硬件网络结构、机房监控和安全架构，基于ZooKeeper分布式应用框架，结合大数据采集和监测技术实现统一监管。完成新基地、上级调度EMS/SCADA、厂站等自动化相关业务系统、先关主机网络软硬件、新老机房环境和主上级调度安全设备和信息的统一接入和管理，拓展了自动化管控覆盖面和深度。

（3）基于总线的多系统集成方法。各类横向自动化系统的横向集成、跨区传输和下级主站级联接入管控技术。基于消息总线，实现对不同架构和接口的系统的统一云接入和监管。完成SCADA、OMS、厂站、新基地网管、新机房、日志审计、上级调度、大屏、下级调度主站等统一集成和全面管控。

（4）上级调度、下级调度及厂站一体综合监控能力。二次系统和设备的综合告警、系统监视、综合台账、自动巡检和统计分析等综合监控技术。基于PI3000统一建模技术、CAS统一加密认证、SOA/J2EE/Spring架构技术、EASYUI展现技术实现数据和界面集成。完成综合主站、厂站二次系统、设备和网络在内的统一告警监盘，实现不同间隔的自动巡检任务执行，实现各类台账和运行信息的统计分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，包括如下步骤：

对主站系统和设备进行统一采集接入，对厂站的二次设备和系统归一化接入；通过系统设备关联关系实现主厂站的一体化的综合监管，并通过统一数据接口实现与其他系统集成交互，所述其他系统包括：EMS、OMS、机房监控系统。

2.根据权利要求1所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，通过统一协议采集平台实现对主站系统和设备进行统一采集接入。

3.根据权利要求2所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，所述统一协议采集平台支持SNMP、Syslog、WMI、JMX、JDBC协议数据采集，能够实现各类协议归一化转换、处理和存储。

4.根据权利要求2所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，所述主站系统包括：调度自动化SCADA、WAMS、OMS、综合防御系统、水调业务系统；所述设备包括：主机、路由器、交换机、数据库、中间件、存储、虚拟机、机房、电源、安防设备。

5.根据权利要求1所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，通过扩展后厂站协议实现对厂站的二次设备和系统归一化接入。

6.根据权利要求5所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，所述扩展后厂站协议包括：61850规约、以及使用61850封装的101规约、103规约、104规约。

7.根据权利要求1所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，所述厂站包括改造过的数字化变电站，以及未改造的存量站。

8.根据权利要求1所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，所述二次设备和系统包括纵向加密装置、隔离装置、防火墙、远动装置、监控后台、测控装置、五防装置、PMU装置、保信子站、保护装置、对时系统、工作站。

9.根据权利要求1所述的主厂站一体化的电网调度自动化运行综合监管方法，其特征在于，所述综合监管包括拓扑管理、监视管理、告警管理、查询统计、自动巡检、综合分析、系统管理、安全管理。