一体化电网运行智能系统的概念及特征

一体化电网运行智能系统的概念及特征

汪际峰

（中国南方电网电力调度控制中心，广东省广州市５１０６２３

）摘要：在总结电网运行新需求和调度自动化新技术的基础上，提出了现代一体化电网运行智能系

统的概念，指出其基础是调度自动化的全景化能量管理系统技术。介绍了一体化电网运行智能系

统新特征的内涵，

并进一步展望了其未来的发展方向。关键词：一体化电网运行智能系统；调度自动化；能量管理系统；智能电网

收稿日期：２０１１－０３－０１；修回日期：２０１１－０９－１８。中国南方电网公司总部科技项目（Ｋ０８１２

）。０　引言

２０世纪６０年代以来，

有“调度自动化之父”之称的Ｄｙ

－Ｌｉａｃｃｏ所发明的能量管理系统（ＥＭＳ）［１－

５］，在世界各国的调度中心得到广泛应用。受当时技术条件的限制，Ｄｙ

－Ｌｉａｃｃｏ给出的ＥＭＳ仅为调度中心服务，

强调的是单一的安全性目标。随着社会的进步和科学技术的发展，在保证安全的前提下，电力系统各利益主体（例如发电公司、输配电公司和用户）都需要更多地参与电网运行并扩大自己对电网的影响力。在这种新形势下，人类需要一种新的、以电力系统运行为核心的技术支持系统，实现业务及信息“纵向到底、横向到边”的全覆盖，使电力工业界的调度、规划、工程、资产、市场和财务等部门多层级、大范围地综合保障大电网安全、经济、优质、环保的运行。国际和国内很多专家在此方面做了很多有益的

探索性工作，取得了较好的实践成果［２－

７］。中国南方电网电力调度控制中心（以下简称“南

网总调”）自２００６年起开始逐步进行一体化电网运行智能系统（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｓｍａｒｔ　ｓｙ

ｓｔｅｍ，ＯＳ２）的研究，并不断将创新性的成果应用到南方电网的实际建设和运行中。

ＯＳ２是由各级主站和厂站的运行驾驶舱系统（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｄｒｉｖｅｒ　ｓｙ

ｓｔｅｍ，ＯＤＳ）共同组成的电网运行控制和管理系统。按照功能区分，每个ＯＤＳ又分为运行监控系统（ＯＣＳ）和运行管理系统（ＯＭＳ

）。与传统的、仅面向调度中心的ＥＭＳ不同，ＯＳ２的业务领域包含电力系统发电、输电、配电、用电各环节的运行监控及运行管理，以实现业务及信息“纵向到底、横向到边”的全覆盖。

１

）在运行监控方面ＯＳ２支持从发电（

包括新能源发电）、输电（电压范围为２２０ｋＶ到±８００ｋＶ及以上特高压电网）、配电（电压范围为１０～１１０ｋＶ）

到用电（智能表计）各环节的电网运行工况监控，一次设备状态的在线监测，

以及电能和计费信息的采集等。２

）在运行管理方面ＯＳ２全面覆盖网、省、地、县各级调度机构及厂站端（含集控中心）发电、输电、用电等运行部门，并

为各级规划、

工程、资产、市场和财务等部门及其技术支持系统提供信息支持。

１　ＯＳ２架构

ＯＳ２是智能电网的重要基础，

其整体架构如图１所示。

图１　ＯＳ２整体架构

Ｆｉｇ

．１　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＯＳ２·

１·第３５卷　第２４期２０１１年１２月２５

日Ｖｏｌ．３５　Ｎｏ．２４

Ｄｅｃ．２５，２０１１

由图１可以看出，ＯＳ２由各级主站和厂站的

ＯＤＳ共同组成：①全网建设有统一的网级Ｏ

ＤＳ，各省、地、县级调度机构及厂站端建设有相应的ＯＤＳ，各级ＯＤＳ实现相互之间的协调和统一控制；②按照功能，每级ＯＤＳ又可分为ＯＣＳ和ＯＭＳ，其中ＯＣＳ主要实现电网实时运行监控及分析评价等，ＯＭＳ主要实现运行管理、业务管理、计划管理及培训管理等；③系统整体遵循面向服务的架构（ＳＯＡ）体系，在统一模型及数据接口标准的基础上，构建ＯＳ２支撑平台及贯穿各级调度中心的运行服务总线（ＯＳＢ），各类业务功能以此为基础开展建设或改造完善；④通过横向Ｏ

ＳＢ实现ＯＣＳ和ＯＭＳ各业务功能模块的标准化建设和即插即用，实现各业务功能的“横向协同”；⑤通过纵向ＯＳＢ，实现与上下级相关业务系统的互联，以满足信息交互需求，并实现相互之间的协调控制及流程化管理；⑥通过ＯＳＢ与公司企业服务总线交互，实现与企业其他相关业务系统（

如生产管理系统、营销系统、人力资源系统等企业信息化系统）的信息共享及流程化管理；⑦ＯＳＢ是系统一体化、智能化、模块化的技术支撑工具之一，在平台级起到关联性作用。ＯＳ２的实施为智能电网发电、输电、配电、用电的进步提供了技术条件，这些环节上的很多部门将由于ＯＳ２的技术支撑而不断发生变化。例如，对于调度中心而言，由于ＯＳ２的技术支撑，调度中心将从过去比较单一的调度指挥中心，变为全网一体化电网运行监控中心、运行数据中心、分析中心和运营管理中心。

１）一体化电网运行监控中心具备全网统一的状态感知能力，实现统一的电网运行监视和调控功能。采用网络化快速调度发令，实现从各级电网调度到各调度对象及集控操作人员操作的无缝衔接；采用自动闭环控制手段，实现自动发电控制、自动电压控制以及在线的安全稳定控制。在一体化电网运行监控中心的支持下，通过网、省、地、县、厂、站间的联合协调自动闭环控制，逐步实现多目标、多维度、多区域的协调控制，兼顾电网安全、经济、优质、环保的运行需要。

２）一体化电网运行数据中心通过标准化手段实现系统运行数据的集中收集、统一管理和规范使用。电网运行数据包括电力系统的模型、图形，以及实时／历史运行数据、事件、告警等各类信息。运行数据中心从时间、空间、对象等维度收集并整合相关信息，确保数据、模型和图形的一致性，促进信息范围的全面覆盖和各类数据在全网的共享。

３）一体化电网运行分析中心提供各种在线和离线的统计分析服务，以运行数据中心提供的各类运

行数据为基础，提供上下协同的在线分析手段，从事前、事中、事后的不同时间点为电网安全、经济、优

质、

环保运行提供全面的支撑，实现电网计划编排、安全校核、风险防范、辅助决策、运行评价等功能，并支撑智能电网的相关应用。

４

）一体化电网运营管理中心构建全网一体化的电网运行流程操作平台，

在全网一体化数据中心的基础上，

通过统一的流程化工具、表单和工作流引擎、流程固化模板等技术支撑，实现涵盖全网各级调

度及调度对象的统一运营管理功能，并实现与其他三大中心的服务联动及共享。

值得一提的是，“驾驶舱”的概念最早出现于飞行等运动系统，是运动系统首脑元件的代称。中国

南方电网公司在应用和推广ＯＳ２的过程中，利用此概念来代指ＯＳ２服务于公司高层决策领导和电网运行关键岗位的首脑元件。ＯＳ２中的ＯＤＳ是反映

电网关键运行状态、

控制关键运行风险的“一站式”决策支持系统。它采用当前最先进的图像展示技

术，以驾驶舱的形式，通过直观形象的图表展示电网运行的关键指标，提供关键异常事件的预警和智能

决策支持，

并通过信息综合挖掘技术深入分析电网运行特征，评价操控行为。

２　ＯＳ２基础———全景化ＥＭＳ技术

２．１　全景化ＥＭＳ技术的初步实践受技术条件所限，传统ＥＭＳ只针对调度中心所直接调管的厂站进行建模和监控，主要解决的是调度员监控层面的问题，无法满足方式、保护等计算应用的需求，也无法满足自然灾害情况下的全局抢险工作，而全景化ＥＭＳ技术则旨在解决原有ＥＭＳ的这一不足。全景化指对电网运行所涉及的所有数据进行统一管理和展现的逻辑形式。

自２００６年起，

南网总调开始进行分布式建模的研究［８－

１０］，实现了现代全景化ＥＭＳ的新特征。在南

网总调ＥＭＳ中，基于公共信息模型／可扩展标记语

言（ＣＩＭ／ＸＭＬ）、可缩放矢量图形（ＳＶＧ）

、实时数据转发协议（ＴＡＳＥ．２）等技术，实现了全网２２０ｋＶ以上模型源端的一次维护，即能在总调侧ＥＭＳ中实

现共享的分布式建模。２０１０年法国电网公司（ＲＴＥ）研究中心专门来中国南方电网公司进行调研，准备将此技术应用于其承建的欧洲电力控制中

心（ＣＯＲＥＳＯ）。２．２　全景化技术的深入研究

在已有的全景化技术基础上，南方电网将在ＯＳ２中进一步深入推进全景化技术。未来的全景

·

２·２０１１，３５（２４

）