论县级电网调度自动化系统的应用和发展

杨慧　张福灵

【摘 要】随着计算机及其网络技术、通信技术、远动技术的发展，为县级电网调度自动化及其支撑平台的发展提供了条件。本文总结了县级电网调度自动化的发展过程及县级电网调度自动化的应用情况，提出了以JAVA技术为核心的新一代广义平台的概念，介绍了新一代的县级电网调度自动化的展望。

【关键词】县级电网；调度自动化；应用；发展；JAVA技术

1.发展过程

20世纪70年代的调度自动化系统是基于专用计算机和专用操作系统SCADA（数据采集与监视、控制）系统，称为第一代；80年代是基于通用计算机（VAX系列/VMS或PC/DOS）的EMS（能量管理系统），称为第二代；90年代则是基于RISC/UNIX（或PC/Windows）的开放分布式EMS/DMS（能量管理/配电管理系统），称为第三代。毫无疑问，每前进一步都与计算机及其操作系统的升级有着紧密联系，但每一代的进步都有其各自的目标。可以这样说：第一代解决了调度员"一双眼睛"问题，也就是说调度员可以借助调度自动化工具对电网运行监视和获取一般的现象及信息；第二代解决了调度员"一双手"的问题，便于调度员对电网的一般性控制和获取安全经济运行的决策依据；第三代解决了调度员"一个大脑"问题，系统通过高级应用软件的快速计算和实时智能分析，帮助调度员对电网深层把握，及时处理电网可能发生的潜在问题，提供电网改造、扩展的技术依据。随着计算机技术的发展，调度自动化设备的技术水平也进入了快速发展阶段，我们充分抓住了计算机技术发展给调度自动化工作带来的机遇，清醒地认识到以往认为的先进模式存在功能单一、可靠性差等缺陷。

2.系统应用

近几年，电网的发展对调度自动化系统提出了更多、更高的要求，变电所综合自动化、无人值班变电所的实现，使调度自动化系统成为集电网测量、控制、保护、经济运行、指标考核等多方面的综合性管理系统。县调自动化系统是一个技术不断发展、功能不断扩充的系统，在发展中总会碰到新的问题，现行的一些标准已明显不能满足实际的需要。工程实施中常常碰到系统满足实用化指标，但不能满足实际要求。如：通道不可靠、监视不完善（烟火报警、发热部位温度、视频系统等）、一次设备开关机构分合不可靠等。那么新一代电网调度自动化的目标是什么？随着电力系统的发展，县级电网调度自动化已经成为县级电力企业的"心脏"，这就是说：未来的县级电网调度自动化将起一个心脏的作用，县级电力企业的活力就决定于它，如提高县级电网本身安全经济分析能力和负荷预测的准确度，为未来的数字化电网打基础等。总之，新一代县级电网调度自动化对电网的运行作用越来越大，而对计算机及其网络技术、通信技术的依赖性也越来越强。

3.新技术的展望

3.1组件化技术的发展

随着计算机技术和现代通信技术的飞速发展，电力系统自动化软件正在兴起网络化、组件化浪潮，从厂站侧间隔级的过程总线到主站侧的电力企业集成总线将全面组网和互联，IT界流行的公共对象请求代理体系结构（简称CORBA）、企业级Java组件（简称EJB）、分布式组件对象模型（简称DCOM）和基于简单对象访问协议（简称SOAP）的XML（可扩展标记语言）WebServices等组件模型开始用于电力系统自动化的解决方案。特别是IEC61970标准的出台使分布式、组件式的调度自动化系统必将成为未来发展的方向。

3.2 Linux操作系统的兴起

自由软件的蓬勃发展造就了Linux这一操作系统的诞生，它的出现削弱了微软Windows操作系统的霸主地位。Linux具有良好的开发性和稳定性，它采用的是Unix操作系统的内核，而且它的源代码是公开的。从安全角度讲Linux比Windows更具安全性，因此资深的系统安全分析家肯定地认为Linux是目前乃至未来5年最安全的操作系统，这可能也是我国政府加大发展有自主知识产权的Linux操作系统的出发点之一。电网调度自动化系统是一个实时系统，Linux的运用无疑为系统的稳定性下了一个定心丸。

3.3 Java的优点

Java优秀的平台有无关特性。Java的平台无关性，是指在某种操作系统（如Windows）中书写编译得到的Java字节码文件可以不加修改地在其它操作系统（如Linux、Unix）中运行。这一特性无论对于开发者还是用户都具有非同寻常的意义。

Java不同于C++等其它面向对象的语言特色。从数据结构中取消了C++语言指针结构；在多线程支持和安全性等方面已优于C++，大大降低了系统发生异常的可能性，有效地保证了电力调度自动化系统的可靠性；其内置的内存垃圾自动回收机制有效地解决了曾令程序员头疼的系统内存泄漏问题；Java以其优秀的类似于CORBA的RMI接口，使得开发分布式应用系统变得十分简单，从而为实时性要求较高的计算任务分摊在几个Java虚拟机上运行提供了较为简单的方案，并对未来实现国际电工委员会的IEC61970系列规约标准提供了实现的开放接口；有专门的类库支持网络通讯；Java强大的Internet功能，带来的好处是通用性、标准化、低成本、低维护费和高度的可移植性。使得许多以往常规电力调度自动化系统的许多功能在用户端的Web浏览器中实现，既简化了操作、延伸了电力调度自动化系统的管理范围，又大大减少了软件的升级维护费用。

面向对象性。Java程序是由程序包组成，每个程序包包括类的定义，而类的定义是产生对象实例的模板，由属性和行为组成。作为面向对象的语言，Java支持封装性、多态性、继承等概念。有效支持代码的重用，提高代码的开发速度，缩短软件的开发周期。

用户界面设计方面。由于Internet技术的发展和Java提供的界面控件的可插入观感特性和布局管理特性等界面设计新思路，满足了不同操作系统平台上和不同屏幕显示模式下用户对界面控制元素现实行为的多种要求，提供了同一平台上不同窗口系统的显示（模拟Java界面风格、Windows界面风格和Motif界面风格）；不同显示分辨率下界面控件的排布方式的管理，所有的系统显示都是用于查看、修改、监视和控制调度自动化系统功能执行的web页。这些特性可为现场监控人员对界面风格的要求提供很大的灵活性。

基于Java多层构架的调度自动化体系结构。整个系统包括四层：客户层，WebTop层，应用层和数据库层。客户层是一个图形用户界面，提供应用接口，这层不直接访问数据库，客户层只提供一个友好的人机界面，这使得客户端成为一个真正的瘦客户。WebTop层作为一个代理和缓冲，一个顶端的Web服务器用于存储JavaApplet程序和静态数据，并提供本地资源访问的能力。应用层是多层结构中最重要的一层，它提供所有的事务逻辑处理功能，所有的数据库访问操作在这一层完成。数据层的功能是存储数据，通常它采用关系型数据库，但是随着国际电工委员会满足面向对象数据结构和访问的实时数据库管理系统的设计和开发标准IEC61970系列的推出，将采用面向对象的数据库结构（多层架构）。

4.县级电网调度自动化系统的发展前景

新一代县级电网调度自动化系统的发展，应以IT技术的发展为基础，满足国际标准，兼具开发性与扩展性。从以上的技术角度分析，以Java作为开发工具的县级调度自动化系统已成为可能，同时也符合未来县级电网调度自动化系统的需求。