d5000系统在浙江电网的应用分析

数据库同步机制如图 4 所示，ETL 工具 主要分为三大模块：ETL 核心模块、日志模 块和 WEB 模块。
图 4 ETL 同步机制示意图
WEB 模块的作用是作为用户操作的入 口，展示配置和维护界面，定义源数据库和 目标数据库的相关信息，例如表、域信息以
及同步规则、同步时间等等，定义完成后启 动同步引擎，主备调对应表对应域即在指定 时间通过 ETL 核心模块的运转进行同步，同 步结果记录在日志模块。
由于浙江电网网络拓扑结构复杂，潮流 分析要求较高，系统在设计开发中，强化了 对稳定断面和备用有无功的监视功能
通过对电网安全稳定运行所必需的稳 定监控规则进行分析，系统提供了基于运行 条件概念的稳定断面建模工具，对稳定限额 规则进行了结构化描述。在此基础上， SCADA 根据电网当前网络拓扑的变化，自 动识别设备运行状态，结合季节等条件因 素，实时选择正确的稳定控制断面及相应的 稳定限额值进行监控，降低了由于断面和限 额人工维护不及时等因素对电网运行带来
D5000 系统在浙江电网的应用分析
佟强，肖翔
（国网电力科学研究院，江苏省南京市 210063）
摘要：智能调度是建设统一坚强智能电网的关键内 容，是智能电网的神经中枢。D5000 系统作为一个 刚推出市场不久的智能电网调度技术支持系统的成 功范例，已经在国内各网省调取得了很好的成果并 获得用户较高的评价。本文介绍了 D5000 系统的总 体结构、平台构成、数据库体系以及典型应用，重 点就 D5000 系统在浙江电网的应用情况及运行中的 特色应用进行了详细的论述和分析，表明经过合理 配置，能有效提高电网监控及运行效率，提高设备 故障处理水平，全面提高调度驾驭大电网的能力， 提高调度资源优化配置能力，完善二次系统纵深安 全防护体系，保障电网安全运行。
1 D5000 系统的体系结构
D5000 系统的体系结构如图 1 所示，有 硬件层、操作系统层、支撑平台层和应用层 共四个层次。其中，硬件层基于国产服务器 和网络设备，如华为、联想、浪潮、曙光等， 操作系统层采用国产B级安全操作系统，如 Rocky linux等，数据库采用国产达梦数据库 系统。对整个体系结构中处于核心的支撑平 台进行进一步的分析，可将其归纳为数据管 理、信息传输与交换、公共服务和功能 4 个 层次。平台采用面向服务的软件体系架构 （SOA），具有良好的标准、开放、可靠、 安全和适应性强等特点，直接承载着实时监 控与预警、调度计划(OPS)、安全校核(SCS) 和调度管理(OMS)四大应用平台，能较好地 满足系统集成和应用不断发展的需要[2]。平 台具有层次化的功能设计，能有效对硬件资 源、数据及软件功能模块进行良好的组织， 对应用开发和运行提供理想环境。平台针对 系统和应用运行维护需求开发的公共应用 支持和管理功能，能为应用系统的运行管理 提供全面的支持。平台总体体系架构如图 2 所示。
的潜在风险。 备用监视模块作为电网运行稳态监控
功能的一部分，负责监视系统有功、无功备 用情况，低频、低压减载和紧急拉路实际投 入容量以及电容、电抗实际投入容量，在备 用不足时发送告警消息，并提供实时备用信 息的浏览功能和历史存储功能。备用监视模 块的功能包括自动处理和任务处理两部分， 自动处理部分对发电机、发电厂、区域的向 上、向下快速备用，10 分钟、30 分钟向上、 向下旋转备用和无功备用以及变电站、区域 的电容、电抗投入情况进行周期处理，处理 结果更新到对应的发电机、厂站、区域记录 中，任务处理部分对备用监视定义表中的记 录进行处理，将结果更新到备用监视定义表 中，在备用不足时发送告警消息。 3.2.5 全景事故追忆
安全区Ⅱ区 DTS 交换机；WEB 服务器、正 反向物理隔离装置等接入 III 区交换机， WEB 服务器、物理隔离、防火墙、路由器 构成对外信息交换的途径。
图 3 D5000 系统的体系结构
3 D5000 系统在浙江省调的应用情况
3.1 数据库 考虑到浙江省调的 D5000 系统共有主
调、备调两套系统，为了方便管理和易于维 护，两套系统的数据库采用模型自动同步， 历史数据分别采样的方式，其中两库模型同 步使用达梦数据库自带的 ETL 同步功能，可 以实现指定表，指定域的同步，表和域的设 定既可以一劳永逸，也可以随时根据需要进 行调整，十分方便快捷。
3.2 SCADA 子系统
D5000 系统的 SCADA 子系统已经不再 是传统概念上的 SCADA。它经过了从传统 SCADA（面向测点）到改进型 SCADA（面 向设备）再到智能电网的 SCADA（面向网 络）的演变，采用以面向设备对象和网络模 型为核心设计理念，遵循的设计原则也在传 统的“稳定、可靠、安全”的基础上重点考 虑“智能、高效”。智能电网时代的 SCADA 实现从传统的面向测点到面向设备模型最 终到面向网络模型的重大升级，尤其是面向 网络模型的设计理念升级使得智能电网时 代的 SCADA 与传统 SCADA 有了本质上的 飞跃，可称为网络 SCADA 技术。
图 1 D5000 系统的体系结构
图 2 基础平台的软件体系架构
D5000 系统的数据管理采用实时数据库 与关系数据库相结合的方式，利用实时库来 满足高速实时数据存取需求，同时利用关系 数据库保存可靠性要求高的数据，既充分利 用了关系数据库的高可靠性、可扩展性和通 用性，又充分发挥了实时数据库的高速性。 关系数据库主要用来保存电网设备、参数、 静态拓扑连接、系统配置、告警和事件记录、 历史统计信息等一切需要永久保存的数据， 这些数据又细分为模型数据和历史数据两 部分。模型数据指维持系统正常运行需要的 数据，历史数据指反映电网过去运行状态的 数据。实时数据库提供高效的实时数据存 取，实现电力系统的监视、控制和电网分析。 在 D5000 系统里面，对实时性有较高要求的 应用都需要构筑在实时库之上，同时实时库 也是应用和平台之间、应用和应用之间数据 交互的基础。实时数据库采用磁盘文件映射 的内存管理机制实现，并支持多应用、多态。 实时数据库提供各种访问接口，包括本地接 口与网络接口。
系统实现了能根据现场采集的实时运 行数据，结合电网模型、拓扑连接关系，将 传统的面向开关、量测的监视提升为面向一 次设备运行状态的综合监视，为调度员提供 基于设备基本量测的信息，如机组停复役、 线路停运、线路充电、线路过载、高抗的投 退、静止补偿器投退、变压器投退或充电、 变压器过载、母线投退等，使得调度员能够 直观了解设备运行状态。 3.2.3 故障跳闸监视
公共服务是基础平台为应用开发和集 成提供的一组通用的服务，包括数据服务、 模型服务、文件服务、画面服务、告警服务、 消息邮件服务、权限服务、日志服务和工作 流服务等。这些服务具有位置透明性，客户 端不需要关心服务的位置就能够使用这些 服务。
针对智能电网调度技术支持系统的特 点，基础平台包含针对电力调度智能化专门 设计的以下几个方面的功能：系统管理；关 系数据库管理；实时库；消息总线；服务总 线；公共服务；人机界面；工作流；数据采 集与交换；安全防护；并行计算平台；CASE 管理；权限管理；报表管理以及模型管理。
出于对浙江全省各地调的考核，以及浙 江电网自动发电和自动调压控制功能更方 便实现等需求，系统提供了用于用户自编程 计算的公式计算功能，此功能可以定义复杂 的计算条件，能完成算术运算、关系运算、 逻辑运算等，能进行变量说明，并能支持通 常程序设计所必需的最基本的语句如赋值 语句、循环语句、条件语句等语句。它采用 C 语言的语法，用于满足稳定计算等高要求 应用场合，用户可根据自己的需求灵活定义 计算公式。这样就将应用逻辑从应用系统中 分离出来，为应用系统大大增加了灵活性。 系统提供方便的、友好的界面供用户定义计
基于事件的消息总线提供进程间（计算 机间和内部）的信息传输支持，具有消息的 注册/撤销、发送、接收、订阅、发布等功能， 以接口函数的形式提供给各类应用；支持基 于 UDP 和 TCP 的两种实现方式，具有组播、 广播和点到点传输形式，支持一对多、一对 一的信息交换场合。针对电力调度的需求， 支持快速传递遥测数据、开关变位、事故信 号、控制指令等各类实时数据和事件；支持 对多态（实时态、反演态、研究态、测试态） 的数据传输。对于超过消息最大长度的事 件，仍能通过拆分、重组等各种技术，保证
算公式。 3.2.2 开关状态检查和设备状态综合监视
鉴于浙江电网设备种类繁多，数量庞 杂，监视难度较大，系统在设计开发中，借 鉴以往的经验并结合实际需要，更注重功能 的实用，增加了开关状态检查和设备状态综 合监视功能，大幅提升监控员和调度员对开 关等重要设备的监控能力。
系统能够根据网络拓扑状态自动进行 线路对端量测和开关状态的一致性检查，检 查的内容包括：开关断开有遥测；开关闭合 无遥测。并能够分别用列表指出上述的检查 结果。
2 D5000 系统的逻辑结构
D5000 系统的硬件结构（即逻辑结构） 如图 3 所示。从系统的组成来看，分为调度 自动化子系统（SCADA）、调度员培训仿真 （DTS）及其他 II 区应用子系统、实时数据 采集（前置）子系统和 III 区应用子系统。 系 统的网络结构采用分布式开放千兆局域网 交换技术，双冗余配置，由 1000 M 后台交 换机、1000M 数据采集交换机、1000M 安全 区ⅡDTS 交换机及 1000M 安全区Ⅲ交换机 组成。SCADA 服务器、历史数据服务器、 数据采集服务器、NAS 服务器、AGC 服务 器、GPS 对时装置、认证密码机、网络打印 机、正反向物理隔离装置以及调度员工作 站、监控员工作站、维护工作站、报表工作 站、远程登录工作站等接入后台交换机；数 据采集服务器配置 4 块网卡，分别接入后台 交换机和数据采集交换机，实时数据采集的 终端服务器接入数据采集交换机；DTS 服务 器、二区其他应用服务器、DTS 工作站接入
其可靠的送达。服务总线采用 SOA 架构， 屏蔽实现数据交换所需的底层通信技术和 应用处理的具体方法，从传输上支持应用请 求信息和响应结果信息的传输。服务总线以 接口函数的形式为应用提供服务的注册、发 布、请求、订阅、确认、响应等信息交互机 制，同时提供服务的描述方法、服务代理和 服务管理的功能，以满足应用功能和数据在 广域范围的使用和共享。具备服务的查询界 面，提供服务的排序、查找、统计功能。