配电管理系统DMS的技术要点

配电管理系统(DMS )的技术要点
朱义勇　宣晓华　王孟龙
(浙江省电力试验研究所　310014　杭州)
摘　要　分析了配电管理系统(DMS )的特点及其性能要求,对其馈线自动化、地理信息系统、配电工作管理、配电网应用软件、故障投诉管理、用电营业管理、电能计费、负荷管理等基本功能进行了探讨,提出了技术要求,并就DMS 网络构成及其与其他系统和设备的接口提出建议。

关键词　配电管理系统　技术要点　建设分类号　TM 727.2　T M 73
1998-12-17收稿。

[编者按]为了配合城网建设和改造项目的实施,本刊将来自设计和工程应用部门有关配电网自动化的方案论证、系统配置、技术实现方式等方面的文章,以“配电网自动化专题”的形式集中发表,供大家交流和参考。

本刊将继续关注配电网自动化及其相关领域的研究和技术发展动态,及时报道。

欢迎从事配电网自动化及相关领域研究和工程应用的广大科技工作者积极参与,踊跃投稿。

采用世界银行贷款公开招标建设的杭州、宁波配电管理系统(DMS)是“浙江电力发展项目——杭州、宁波城市电网改造和增强子项目”的一部分,旨在为杭州市电力局和宁波电业局各建设一套配电管理系统(DMS )以及配套的部分配电网自动化设备和通信设备。

本文将以杭州、宁波DM S 的建设工程为背景,从多方面分析DM S 的技术要点。

1　DMS 基本要求和特点
DM S 的总体设计方案、网架结构以及相关各子
系统的技术支持应有近期的先进性以及远期的适应性。

主要体现于:系统支撑环境的开放性,支撑平台的近、远期适应性,应用软件的规范、标准、可维护性,网架结构的规范、可扩展性和系统分阶段开发的经济性。

1.1　DMS 基本要求
DM S 应由一个安全可靠、
能提供各种应用服务,以及能为应用的实施和执行提供功能强大环境的、开放式的基础平台和运行在该平台之上的多个相对独立的应用子系统组成,是一个符合配电系统现代化管理要求的,分布式、开放式、模块化、可扩充的综合自动化系统。

基础平台除提供基本的硬件技术和操作系统内核这一基本服务外,还能提供诸如数据库系统、信息传递、人机界面、实时环境应用程
序、地理环境应用程序等基础服务以及与其他系统的接口。

基于基础平台之上的各应用子系统包括:馈线自动化、故障投诉管理(T CM )、配电网地理信息系统(GIS)、配电网分析软件(PAS)、配电工作管理系统(DWM )、配电网及相关地区电网的SCADA 系统(即配电网监控主站)、电量计费(EEF)、用电营业管理(SM )、负荷管理(LM )等,同时还应和已有的M IS 等系统进行接口。

这些子系统之间在开放系统结构基础上实现有机的横向和纵向的集成,形成一个完整的配电网管理系统。

同时DM S 应具有适应电网逐渐发展、控制与管理相结合的特点。

系统设计时,在开放性、集成性等方面应特别加以重视,以保证做到每一个功能模块的维护和扩展对其余模块的影响都最小。

在系统的开放性方面:整个DMS 中的各个应用程序应能在不同的操作系统平台上运行,应符合IEEE POSIX 1003.1操作系统接口以及IEEE POSIX1003.4实时性扩充要求;数据库应使用结构查询语言SQL ,并具有成熟的数据库接口技术(ODBC);遵循针对用户人机界面通信的、图形用户界面外观及其定义的OSF/M OT IF 标准,或M S-W indo ws 标准;网络通信应遵循ISO 的开放系统互联网络OSI 协议模型、LAN 协议和T CP/IP 协议,现场终端单元(FT U)的通信协议应遵循国际标准或事实上的工业标准。

在系统的集成性方面:DM S 中完成不同功能的服务器和工作站应由一个统一的计算机集成网络,在遵循各种接口标准的基础上,利用系统的开放性,按照用户的实际需要,支持不同厂家的应用软件。

在系统的安全性方面:要求任何情况下,DM S 的运行和故障都不能危及配电网的安全稳定运行和工作人员的安全,并采取措施确保数据存取、点控
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1999年4月
电　力　系　统　自　动　化
A uto matio n of Elect ric P ow er Sy stems
第23卷　第7期
制、系统配置和其他操作上的安全性。

大部分在线维护处理,包括图形编辑、应用数据库的制作和实时数据库记录的增加、删除和修改等,必须在不中断和不干扰系统正常工作的情况下,以在线的方式进行。

同时系统必须具有权限管理功能。

在系统的可靠性方面:服务器、工作站和网络设备应采取双机冗余的技术手段,即系统中任一设备故障都不应引起系统功能的丧失。

主要文件和数据库都应有“镜像”备份,并具有热启动功能。

在系统的容错性方面:软、硬件设备应具有良好的容错能力,当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通信出错,或当运行人员或工程师在操作中发生错误时,均不能引起系统的任何功能丧失或影响系统的正常运行。

对上述故障,系统应具有纠错和自恢复能力。

在系统的可维护性方面:硬件、软件和数据信息应便于维护,各部件都应具有自检和联机诊断校验的能力,应提供完善的检测维护手段及仿真软件,包括在线和离线的方法,便于准确、快速地进行故障检测和维护。

在系统的可扩展性方面:通信机、服务器、工作站、网络等设备应具有灵活的扩展功能,系统的有关运行参数(如CPU负荷率、磁盘容量、内存、通道利用率、通道数据传输能力等)仍应有一定的裕度。

在系统的抗干扰性方面:所有设备应具有足够的抗电磁干扰能力,并符合相应的国际或国家标准。

1.2　DMS特点
a.DM S的功能分布在许多数据库、应用服务器和工作站上,服务器和工作站通过局域网或广域网互联。

b.适应配电网现代化管理的要求,有一套完整的支持配电网运行管理的系列功能软件,各个模块及其功能应相互配合。

c.DMS采集和监控的信息要比能量管理系统大得多,一般要大10倍以上;通过配电远方终端单元(FT U)采集的实时数据量和控制量一般不到全部配电网数据总量的10%,必须依靠故障投诉管理、负荷管理、电量计费和用电营业管理等子系统收集的信息来弥补实时信息的不足。

d.DMS主要保证供电质量,迅速确定故障部位,及时处理故障,恢复线路送电和降低网损。

e.由于配电网非常复杂,且网络结构经常变化,原有的模拟盘调度方式已不能适应现代化配电网调度与管理的需要。

配电网调度必须建立在地理图的基础上进行。

2　DMS基本功能
2.1　配电SCADA
配电SCADA系统(即配电网监控主站)应能满足配电网的监控需要,并可以根据实际需要不断扩充系统功能。

一般具有的功能包括:数据采集与处理,控制,开关操作联锁,人工设置状态标志,人机界面(M MI),信息与报警,事件顺序记录,事故追忆,历史数据存取,趋势曲线分析,报表功能,数据分类,计算功能,进程调度,数据库与数据库管理系统,实时数据库与应用数据库之间的数据传输,计算机系统之间的数据传输,模拟显示,时钟校正,通道的切换与监视,通信,拨号方式RT U处理功能,变压器分接头位置的显示。

2.2　馈线自动化
馈线自动化是一个完全集成在DM S环境中,用于配电网络运行、监视、控制、故障诊断、故障隔离、网络重构,旨在提高配电网供电可靠性和管理水平的子系统。

具体功能包括:事故预想、操作票管理、线路的动态着色和局部追踪、临时性的网络修改、设备定位、故障诊断隔离和恢复供电。

配电网的实时信息通过就地的FTU采集,传送到区域集控站或变电站集中后,上报配电调度中心;配电调度中心的控制命令通过区域集控站或变电站转发给FT U执行。

应根据实际情况采用多种通信通道,区域集控站或变电站与FT U之间可采用的通信介质为低压载波、光纤、无线电、公用电话网等,配电调度中心与区域集控站或变电站之间的通信一般可采用已有的调度与区域集控站或变电站的通信通道。

2.3　地理信息系统
地理信息系统(GIS)的应用为配电网的运行管理提供一个具有地理环境信息的网络模型,对配电网设备的资产、规划、设计、施工、检修等进行有效的管理,并支持应用软件的开发和其它子系统功能的实现,如馈线自动化、故障投诉管理等。

宜采用成熟的商用地理信息系统(如ARC INFO)作为配电网地理信息系统的开发平台。

基本要求包括:
a.数据库采用层的概念来组织和管理基础数据;
b.设备信息及地理信息的数据收集与转换;
c.应具备多种方式创建、复制、更新、组合地图的能力;
d.支持数字化仪的图形输入方式,直接生成矢量图;
e.提供地图拼装工具。

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・配电网自动化专题・　朱义勇等　配电管理系统(DM S)的技术要点
2.4　配电工作管理
配电工作管理是在GIS 提供的地理背景图形上,对配电网络的日常工作进行全面的运行管理。

其主要功能为:配电网运行工作管理;配电网设备检修管理;配电网设备档案管理;配电网统计报表管理;配电网工程设计;配电网施工计划和施工工作管理。

2.5　配电网的应用软件
根据配电网的需要,用于配电网的应用软件一般包括配电网络建模和拓扑、负荷建模和校准、配电潮流、配电负荷预报、网络结构优化和重构等。

所有应用软件都应有实时和研究方式;应用软件的驱动方式可以选择定时、按事件或调度员请求;中低压配电网络分析软件应充分考虑配电网三相不平衡、R /X 值大、辐射结构等特点,在算法上确保计算的收敛性;允许用户选择计算模型和计算方法;所有网络分析软件应共享一个系统模型,对可以由用户修改的部分应具有缺省值;应用软件共享同一核心数据库,在简化系统中,只通过改变母线的数学模型来反映对网络所作的部分简化,核心数据库保持不变。

2.6　故障投诉管理
故障投诉管理(TCM )主要包括用户电话投诉管理、故障诊断、故障定位等功能模块,用于配电网停电管理过程。

在GIS 提供的带有地理信息背景的设备管理界面上,通过馈线自动化系统提供的实时信息和从配电工作管理系统、用电营业管理系统获取的有关信息,将表示投诉电话地址和停电状态(提出并确认)的图符显示在网络图上,为供电可靠性、优质服务提供保证。

应能提供一套完整的工具软件,确认故障投诉电话反映的故障与可能的停电故障之间的关系,快速而准确地确定电网所发生的故障位置,显示故障诊断结果(如故障类型、故障地点和故障严重程度),需要时对诊断结果给出解释,并给出修复对策,形成故障抢修命令及抢修人员安排计划。

2.7　用电营业管理
用电营业管理系统是DM S 面向电力用户的前置机,向DM S 提供用户信息。

一般由下述几部分组成:用户报装管理,用户电能信息管理,营业电费管理,电能计量表计管理,用电检查管理。

目前国内的许多电力公司都正在或已经单独建立了这一面向电力用户的系统,因此在考虑DM S 建设时,主要应解决DMS 与用电营业管理系统的接口。

在考虑接口时,DM S 中应建立一个用户信息
数据库,它是用电营业管理系统中用户信息的有选择的“镜像”,应能提供一系列用户数据管理功能,允许定时或由操作人员人工进行“镜像”操作。

为满足
唯一性和独立性的要求,DM S 对用户信息数据库中的数据不能更改。

此数据库应能为馈线自动化及T CM ,GIS 提供用户信息(如用户地址、供电区域等);同时,用电营业管理系统也可以从DMS 中获得相应的实时信息。

在硬件方面,可考虑采用路由或虚拟网的网络连接方式,网络通信协议采用T CP /IP 协议,以保证信息交换的畅通。

2.8　电能计费
电能计费功能通过对电量的分时段采集,对不同时段的电量进行不同价格计费,了解不同时段的电量变化情况,更好地实现计划用电,并使电网更高效地运行。

DMS 中应提供单独数据库及电能计费的常规软件,具有数据库访问手段,允许在系统支持平台上开发应用软件。

DMS 通过通信工作站用电话拨号方式对远方厂站的各计量关口电量进行采集、处理、统计、结算,能方便地生成各种统计、分析报表,具有电量分时段(即按负荷峰、谷、腰时段)统计和计算等功能,能方便地在线修改有关参数及报表格式等。

2.9　负荷管理
负荷管理目前主要应用于大用户的负荷控制。

通过负荷管理这一手段,可提高DM S 所需信息的覆盖面;根据配电网的负荷情况、用户的用电性质、用电合同等用户信息,自动编制负荷的削峰填谷计划;根据削峰填谷计划,自动编制实施负荷控制用户的清单,允许人工修改、确认并自动进行用户监控参数的设定;对计划限荷和紧急限荷进行多方案比较选定;根据当前电网运行的状况,向负荷管理系统提供调整负荷的方案,该方案应充分考虑电网运行的安全性和经济性;根据当前电网运行的状况,提供降压减载方案,并通过买方负荷管理系统实施用户可控负荷周期控制,切除用户可控负荷,当电网出现紧急情况时,及时向买方负荷管理系统提供强制性切负荷命令。

目前国内许多电力公司都正在或已经单独建立了这一面向大用户的系统,因此在考虑DM S 建设时,主要应解决DMS 与负荷管理的接口。

硬件方面,可考虑采用路由或虚拟网的网络连接方式,网络通信协议采用TCP/IP 协议,以保证信息交换的畅通。

2.10　与其他系统和设备的接口
在DM S 建设过程中,还应考虑与省调、县(市、区)调、M IS 、模拟屏、大屏幕投影仪等系统和设备之间的接口。

a .与M IS 的接口,可采用路由或虚拟网的网
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络连接,网络通信协议采用T CP/IP 协议。

b .DM S 与省调、
县(市、区)调系统之间采用DDN 通信网,采用CCIT T X.25网络通信,系统应用层协议为部颁《电力系统实时数据通信应用层协议》。

c .DMS 可将状态(数字状态)和模拟值的变化通过RS 232C 端口传送到模拟屏控制器上。

DM S 中必须有一个模拟屏应用软件,用来管理模拟屏点的操作(增加、删除、修改、闪烁、确认)。

d .DMS 与大屏幕投影仪连接时,可采用RGB 方式接口,使大屏幕投影仪可同步显示CRT 上的内容。

3　DMS 网络构成
从目前国际网络发展动态来看,星形网络拓扑结构是发展的方向。

交换式以太网解决了共享带宽的问题。

DMS 的计算机网络应选用高速交换式以太网,它的主要优点是:技术较成熟;在国际网络市场中占有率较高;传输速率为100M bit /s ;每个端口独占100M bit/s 带宽;可以方便地升级到AT M 或千兆以太网。

服务器连接在100M bit /s 端口上,工作站根据需要连接在100M bit/s 或10M bit/s 端口上,网络应采用双网冗余的技术,100Mbit/s 端口的网络介质应采用光纤,10Mbit /s 端口的网络介质采用光纤或双绞线。

DM S 和已有的系统(如M IS 等)采用路由器的方式或虚拟网(VLAN)进行连接。

网络具有高速传送数据能力和极高的可靠性,任一单元故障不影响网络内其它单元的正常通信。

发生故障应立即发信,并记录相应报告。

网络具有扩展方便、允许节点数满足将来扩展的需要。

另外还可根据需要在网络上添加工作站(如Web 工作站等),为此应特别重视网络互联能力和端口数量。

4　DMS 建设过程的有关工作
配电管理系统(DM S)是一个涉及供电企业运行管理、设备管理、用户服务等各个方面的计算机网络系统,它的正常运转,不仅需要功能强大、高可靠性的软硬件作为系统平台,而且必须有大量的、准确的数据来支撑,并加以严格管理和高水平维护。

DMS 对工作人员的素质和企业的管理水平提出了很高的要求。

要把DMS 建设好,还应做好以下工作:加强领导,建立强有力的组织机构;制订建设DMS 的工作计划;DM S 的调研;技术规范书的编制和招标工作;工作人员的组织和培训;有关技术问题的试验研究;基础数据的整理和收集工作。

朱义勇,1963年生,工程师,主要从事DM S 、变电站自动化的试验、研究工作。

宣晓华,1965年生,工程师,室主任,主要从事DM S 、变电站自动化、继电保护等方面的试验、研究工作。

王孟龙,教授级高级工程师,副总工程师,主要从事电力系统自动化的研究和管理工作。

TECHNICAL KEY POINTS OF DISTRIBUTION MANAGEMENT SYSTEM
Zhu Y iy ong ,X uan X iaohua ,W ang M englong
(Zhejiang Elect ric P ow er T est and R esear ch Inst itute,310014,Hang zho u,China)
Abstract T he char acteristics and per fo rmance demands o f distr ibutio n ma nag ement system (D M S )ar e a nalyzed .Some basic functions,such as feeder aut omation,g eog raphical infor matio n sy st em (G IS),distribut ion w or k manag ement,application softw ar e fo r distr ibutio n netw or k,complaint ma nag ement,pow er business,pow er ener gy metering and pow er load managem ent ,are discussed.T he technical requir ement s ar e po inted out.So me useful sug gestio ns ar e pr opo sed about the netw or k co nstr uctio n o f DM S as w ell as the inter face to o ther sy st ems a nd equipment .Keywords distr ibutio n ma nag ement system (DM S)　technical key point s co nstr uctio n
全国性的电磁兼容研讨会即将在南京召开
由于电力电子和微电子技术及设备的广泛采用,电气、电子设备及其系统的电磁兼容问题一直受到普遍关注。

为更全面地了解国内、外电磁兼容的研究现状和动态,进一步研究、完善抗电磁干扰和抑制电磁干扰的措施,以改进设备的性能质量,提高运行的可靠性,江苏省电工技术学会和南京电工技术学会将于1999年4月20日～23日在南京举办电磁兼容研讨会。

届时,将由东南大学和电力自动化研究院的教授、高级工程师讲授电磁兼容的概念和基本知识、电磁干扰源及其特性、电磁兼容标准、电磁兼容试验和测量方法、提高电磁兼容性能的措施等内容,并和与会者共同讨论。

联系电话:(025)3363921
(张宏笙　210018　珠江路670号江苏省暨南京电工技术学会)
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