基于EMS的用电调度自动化平台研发及应用

胡海峯 张杰明 潘嘉琪

摘要：地区调度机构应该掌握供电用户信息，从而更好地实现确保社会用电、使供电服务上一个新台阶的要求。本文研究以调度自动化EMS（Energy Management System）系统为基础，遵循南方电网一体化电网运行智能系统OS2（Operation Smart System）总体架构，开发基于EMS的用电调度自动化平台。平台创建了用电调度相关监视、控制与管理功能模块，实现了EMS与配网GIS系统、营销管理系统、计量自动化系统、主配网生产管理系统的互联。通过该平台的应用，为调度对发电、输电、配电、用电等环节全过程管理提供了技术支撑，加强了用电调度纵向专业管理、横向联动协调，强化了对事故影响用户分析、重要用户、有序用电、电网风险管控、负荷预测、地区电网事故的管理。

关键词：电网调度； 一体化； 用电调度； 自动化； 平台； 支撑

0 引言

南方电网公司在为民服务创新争优活动中，提出了“提高电力供应能力，切实保障民生用电，提升客户满意水平，促进社会和谐稳定”的总体目标，明确了地区调度机构应该掌握城市供电用户信息，从而更好地实现确保社会用电、使供电服务上一个新台阶的要求。为此，地区电网调度模式需要由传统的自上而下单向调度向综合电网的互动调度转变，及时了解重要用户需求情况，优化供电方案，提升客户满意度。

用电调度自动化平台的建设立足于地区电网特点和配网技术及管理现状，充分考虑配用电调度运行、配网精益化管理和供电可靠性等需求，突破配网“盲调”和技术系统支撑不足等难点，实现电网设备管理、运行监控、信息分析、应急抢修、辅助决策等功能及重要运营指标实时监测，加强电力安全事故应急处理能力、高耗能企业监测能力以及分布式新能源的接纳能力，提升调度对发电、输电、配电、用电等环节全过程管理提供技术支撑。

1 用电调度自动化平台研究及建设体系

用电调度的理念打破了调度领域重电网安全轻用户服务的传统观念，是南方电网“主动承担社会责任、全力做好电力供应”文化理念的落实和深化。以调度自动化EMS系统为基础，构建用电调度自动化平台，将配网GIS系统、营销管理系统、配网生产系统以及计量自动化系统等实时/非实时系统的资源整合和数据集中处理，对电网调度、配网设备运行、用电信息管理实施集约融合、统一管理，实现调度控制、设备监控、在线监测、维护检修、应急指挥、供电服务等功能于一体，大大优化调控系统控制环节，增强运行的灵活性，减少故障处理时间。用电调度自动化平台体系架构，如图1所示。

图1 用电调度自动化平台体系架构

用电调度自动化平台以调度观念的转变为着力点，推动主配网调度以客户为中心考虑实际应用需求，构建了“感知电网、感知用户、体验感知” 三大模块，通过调度对电网信息全面感知、调度对用户信息可感知、用户对电网信息可感知，架设了用户、调度、电网三者的互通桥梁。

2 用电调度自动化平台部署

2.1 软件逻辑

用电调度自动化平台采用了数据总线、服务总线双总线的实现方式，两条总线独立启动、运行，互不干扰，分别服务于不同的目标。数据总线侧重于平台内部的高速数据同步，服务总线侧重于多专业、多系统之间的服务调用与交互。用电调度自动化平台通过内部数据总线的“数据插口”，实现了各专业数据库的独立加载与注册、数据跨专业/跨安全区流动、多专业服务功能在线访问等功能。平台建立了在线实时可用的数据服务，通过高速数据访问服务接口向安全Ⅰ区、安全Ⅱ区和安全Ⅲ区的应用提供实时数据，各安全区内的数据在逻辑上是统一的，并保持同步更新。

2.2 硬件架构

安全Ⅰ区部署2台主备冗余的一档PC服务器，提供运行监控服务；安全Ⅲ区部署1台二档PC服务器，提供运行管理服务。通过整合95598客户服务系统、配电管理、故障抢修等各类资源，实现电网设备状态监测、运维检修、生产运行、营销服务于一体的可视化管理功能。用电调度自动化平台硬件构架，如图2所示。

图2用电调度自动化平台硬件构架图3 平台模型及数据接口方案

Fig.2 Hardware architectureof power consumption dispatching automation platform

3 用電调度自动化平台关键技术

用电调度自动化平台是解决目前电网调度自动化、营配信息集成等相关系统独立建设、“孤岛”运行的主要技术手段，是实现数据整合与信息交互的传输纽带，它将变电站、配电线路、配电台区、用户等实时运行数据进行统一采集与集中监控，消除了信息孤岛，为地区供电企业生产、经营、管理等业务提供可靠、唯一的数据源。

3.1 信息共享与融合技术

创新信息共享模式，利用数据采集手段和结果，针对系统的异构性和信息共享实际需求，构建基于面向服务架构的用电调度自动化平台信息共享与融合技术方案，通过模型拼接，实现全网拓扑及实时数据驱动，解决不同系统之间数据共享和应用互操作的难题。用电调度自动化平台接入主网、配网数据，将配网10kV模型与主网模型进行拼接，形成完整的输配电模型；接入用户信息数据，即对台区、配变、用户等低压侧信息进行接入（可由营销、计量系统获取），建立起主、配网无缝连接的统一电网模型，实现了从主网到用户的全网络拓扑的贯通。用电调度自动化平台通过模型、数据、图形管理单元，遵从唯一来源规则，建立全网统一模型，如图3所示。

3.2 海量数据处理与分析应用

本地区供电机构经营范围内用户数量超过180万户，涉及数十万的秒级实时数据点以及上千万的准实时数据点，用电调度自动化平台建立了全业务数据模型，以实现数据的综合利用和功能的高级应用。由于用户数量多、采集数据量大，需要采用多线程处理、并行数据处理、批量数据处理、集群、负载均衡、分区存储、容灾备份等技术，实现海量数据和多任务的并发处理，提高主站运行的可靠性。

用电调度自动化平台支持内存数据库、实时数据库、关系型数据库混合搭配，以虚拟化的手段，提供海量、实时的数据支撑，建立起涵盖计量、GIS、营销、EMS、配网生产、主网生产等系统的数据中心，将各系统数据有效的统一起来，为应用分析提供坚实的数据基础。

数据处理过程采用无损数据方式，全面接收及处理EMS、计量自动化等的所有实时数据及准实时数据，数据刷新频率与各系统本身保持一致，充分满足调度专业的实时性要求。

3.3 全景信息展示技术

用电调度自动化平台采用电网运行驾驶舱的设计理念，通过面向对象和模块相结合的全景信息综合展现，提供实时用电信息、告警信息、电价政策，提供历史用电记录、数据统计图形，提供电网运行关键指标，提供关键/异常事件的预警和决策支持，利用智能信息引擎和智能任务引擎，深入分析电网运行特征，评价操作和控制行为，指导用户合理用电，调节电网峰谷负荷。用电调度自动化平台多窗口、多维度、集成化的全景信息展示方式，既可以使调度员从点到面、从面到点把握所关注电网对象的相关特性，也可以为用户提供增值服务信息，提升用户体验参与度。

3.4 标准化模块处理技术

用电调度自动化平台采用标准化技术对功能模块进行接口封装，抽象描述属性、操作和关系等管理信息，提供统一的访问接口，使数据能够在多种应用间共享。用户可方便自由的进行功能模块的订阅组合，实现了用户功能的个性化和可扩展性。

4 用电调度自动化平台实用化及发展趋势

4.1 平台实用化

基于南方电网一体化电网运行智能系统OS2总体架构下建立的用电调度自动化平台实时采集和储存发、输、变、调、配、用各环节的相关数据，提供相关实施策略，优化运行方式，为缩短停电时间、提高供电可靠性和客户满意度提供了技术支撑。

（1） 用电调度自动化平台实现了负荷分层分区分类实时统计、突变负荷异动情况的分析跟踪和重过载配网线路的实时负荷监控，为全地区负荷实时监控提供了全方位手段。

（2） 实现单向调度向综合电网的互动调度转变，改变传统自上而下调度方式，形成调度与需求侧互动，调度实时了解重要用户需求情况，根据用户需求优化调度方案，提升客户满意度。

（3） 用电调度自动化平台为确保全地区用电客户的有序用电提供了技术手段。

（4） 通过重要用户的实时监控及预警、计划停电中重要用户线路的着色显示以及重要用户停电故障的提级处理，加强了对重要用户的管理。

（5） 告警诊断由“人工型”上升为“智能综合型”。

（6） 对事故（事件）提供了安全监视，对电网安全运行实施了风险管控。

4.2 发展趋势

目前用电调度自动化平台建设成果距离一体化电网运行智能系统的总体要求还有一定的差距和不足，今后仍需结合地区供电企业发展实际，深化开展用电调度管理新模式研究，为电网运行、检修和营销等核心业务的集约化运作提供技术实现手段。

（1） 充分利用已有的用电调度自动化平台建立的全网电力模型及实时数据模型，分析发电、输电、变电、配电、用电和新能源设备模型特点，研究分布式能源、微网、储能装置、电动汽车充电站等新设备模型，形成智能电网设备模型标准，完善已有的全网电力模型及实时数据模型。在此基础上，建立符合调度运行优化支撑的二次数据原型，夯实电网调度运行优化支撑高级应用研究的数据基础。

（2） 对主网线路、主变、出线负荷、馈线、配变等主要电力设备进行供电能力评估，建立最大剩余容量模型，研究剩余容量分析方法、校验方法，对目标电网进行剩余容量分析，实现最优转供方案。

（3） 深入分析各类影响因素对负荷的影响，提高负荷预测的科学性与精确度，开展清洁型/分布式能源的调度运行优化，开展发电侧的控制、发电计划的实时经济优化，实现发电侧与需求侧形成互动，达到“移峰填谷”的目标。

（4） 通过快速感知发电、电网和用户，生成基于电网实时变化情况下的有序用电方案；通过动态监测用户侧有序用电方案的执行情况，与营销系统形成互动，实时反馈有序用电达标情况；采用高容错性矩阵算法实现故障快速定位及隔离，为电网安全经济运行提供辅助决策。

5 结语

用电调度自动化平台是建设智能电网，转变公司发展方式和电网发展方式的必然要求，可有效提升主网调度、配网调度、市场营销等工作层面的管理质量和工作效率，為调度日常操作、转方式、事故处理、保供电、计划停电等业务提供强大的分析支撑。研究成果为今后电网运行、检修和营销等核心业务的集约化运作提供技术实现手段，有效支撑新能源开发、阶梯电价执行和双向互动服务的开展，对于优化资源配置、促进节能减排、引领技术革新、带动产业升级、保障经济社会可持续发展具有重要意义。

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作者简介：

胡海峯（1960-），男，广东顺德人，工程师，从事电网调度运行管理工作；

张杰明（1973-），男，广东高明人，高级工程师，从事电网调度自动化运行工作；

潘嘉琪（1989-），女，湖南岳阳人，从事电网调度自动化运行工作。