华东国调一体化互备系统关键技术的探讨和实践

孙惠

（国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106）

华东国调一体化互备系统关键技术的探讨和实践

孙惠

（国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106）

随着区域电网的互联、特高压交直流系统的建立、大规模清洁能源的集中接入和远距离输送等坚强智能电网的建设，对于调度一体化互备技术提出了更高的要求。以国家电网调度中心、华东电网分控中心异地互备项目在华东分控中心建设实施为基础，在项目实施过程中的创新点和关键技术为着眼点，阐述了在实施异地互备智能电网支撑平台系统中核心技术的解决办法，创新的提出了适应一体化互备需求的实时数据独立采集机制，实现系统的独立性和互备性；在免维护方面，通过全网唯一ID的电网模型管理机制，实现互备系统间的模型、图形和操作数据的高效同步。

电网模型；差异模型管理；分布维护；同步机制；分区维护

我国的坚强智能电网已进入全面建设阶段，“十二五”期间将建成连接大型能源基地、主要负荷中心、“三纵三横”结构的特高压骨干网架，并形成以“三华”（华东、华北、华中）电网为坚强受端，以西北、东北电网为坚强送端的三大同步电网。

坚强网架的建设需要发展与之相适应的智能调度支撑体系。区域电网的互联、特高压交直流系统的建立、大规模清洁能源的集中接入等也导致电网的运行和控制日益复杂，迫切需要提高电网调度的智能化水平，以增强电网的事故风险防范能力，提高电网运行的可靠性和经济性。对SG-OSS的支撑服务能力提出了更高的要求，除了对自身系统的一体化运行管理能力需进一步提升外，还需要增加系统风险防范意识，所以异地互备一体化调度支撑技术也随之提出。

针对以上问题，需要满足电网模型、图形、应用、服务以及故障时调度功能的切换互备系统。建设备用调度的目的是保证电网调度的不间断运行，备用调度必须具备独立性、免维护性和高可靠性。在免维护方面，通过全网唯一ID的电网模型管理，实现互备系统间的模型、图形和操作数据的自动同步；在高可靠性方面，着眼于研究系统的多级别备用方法；在系统独立性方面，研究适应一体化互备需求的实时数据采集机制，实现系统的独立性。本文重点就是讨论该方案的具体实施思路和需要进一步探索的问题，将以华东网调和国调互备为实例。

1 华东网调、国调中心调度一体化互备技术关键问题讨论

1.1 电网调度模型和操作数据同步现状

由于国调模型复杂，模型实体较大，模型变动较多等问题，很难保证主调（国调）、备调（华东）系统之间的模型一致，所以需要提供统一、高效的模型维护手段。同时还包括图形、操作数据（如挂牌、置数、封锁、挂牌）的同步。国调维护更新现采用每周拼接模型的方式，各网调上送模型文件到国调模型中心，国调通过模型拼接的方式更新模型，需要手工维护，工作量巨大。国调异地备用系统建设在华东，如果按照国调的方法必然消耗大量的人力，带来了维护上的麻烦。

1.2 全新的电网模型分布维护和即时同步机制关键技术阐述

通过对电网生产的各类数据、模型等信息进行了充分调研后，明确了需求和目前存在的主要问题。提出了源端维护、全网共享的快速统一建模关键技术研究[1]。

1.2.1 电网模型管理

电网通用模型描述规范-CIM/E语言规范（以下简称“CIM/E语言”）是在IEC 61970-301电力系统公用数据模型CIM（Common Information Model）的基础上[2]，针对CIM以XML方式进行描述时的效率缺陷所发展起来的一种新型高效的电力系统数据标记语言。

CIM/E语言将电力系统传统的面向关系的数据描述方式与面向对象的CIM相结合，既保留了面向关系方法的高效率，同时继承了其长期的研究成果，又吸收了面向对象方法的特点（如类的继承性等）[3]。

CIM/E语言是一种标记语言[4]，具有标记语言的基本特点和优点，其所形成的实例数据是一种标记化的纯文本数据。CIM/E语言通过少量的几个标记符号和描述语法，就可以简洁高效地描述电力系统各种简单和复杂电网模型，数据量越大，则效率越高，而且CIM/E语言更符合人们使用的自然习惯，计算机处理也更简单。

1.2.2 电网模型差异管理

电网规模的不断增大，电网模型的大小也在不断增加，如果每次都保存电网全模型，由于电网模型只是局部更新，这样新的模型文件相对于老的模型文件，冗余的信息就比较多，在存储空间的消耗以及对于全模型的存取、解析、分析效率等方面都带来很大影响。因此，从效率和存储方面考虑，采用差异模型来记录模型版本的变化就成为处理模型多版本演化问题的重要手段。为了满足电网调度人员对电网实时运行状况的及时掌握，通过差异模型反映电网模型的实时变化可以在控制中心间快速高效的进行交换以及对原有模型的及时更新，为调度员作出正确的判断提供良好基础。

1.2.3 电网模型存储管理

模型集记录了在某一个时间点的模型断面信息，由一份已经包含了设备连接关系的模型数据和与之配套的画面数据组成。差异模型记录了在某一个时刻生效的所有模型变化信息和与之配套的画面信息[5]。模型集中的模型数据基于CIM-E文件进行存储，画面数据基于G语言的文本文件进行存储。其中CIM-E文件存储了电网全模型，G文本存储全部厂站图；差异模型利用CIM-E文件的增量格式存储变化的电网模型，利用G文本存储对应变化的厂站图。

1.2.4 分区域标识的模型存储机制

为了满足大电网运行方式的需求，华东备用国调系统采用一种全新的电网模型分布维护和即时同步机制。基于物理一致存储的电网模型分布维护和全网即时共享机制，采用模型对象分区域分段标识的方法，将模型对象按不同的区域分段编码，保证对象编码在各相关系统间的唯一性，进而实现物理一致的电网模型存储方式。

为了保证国调系统中各个分控中心所管辖的电网模型设备标识不产生冲突，对调度系统中现有LONG型（长整型）的设备标识进行分段，具体做法是在64位二进制表示的设备标识中，利用其中的6位来表示设备所属调度系统，只要各调度系统保证在各自内部的设备标识唯一，就能够保证设备标识在各个分控中心的调度系统之间唯一[6]。

原有的设备分段标识在64位二进制表示的设备标识中，0到31位：表示记录顺序号，如图1所示。

在设备分段标识的实现上，对原有LONG（长整型）的设备标识进行分段，在64位二进制表示的设备标识中，利用24～31位来表示设备所属调度系统，具体见图2。

图1 设备标识示意图Fig.1 Device ID diagram

图2 设备标识示意图Fig.2 Device ID diagram

0到23位：表示记录顺序号。

24到31位：表示记录所属调度系统。例如，000001表示该设备属于调度系统A，000010表示该设备属于调度系统B，000011表示该设备属于调度系统C，000100表示该设备属于调度系统D。

32到63位：保持原有的设备分段标识含义不变。

采用模型对象区域分段后，各分控中心调度系统可以独立维护各自管辖的电网模型，然后同步到国调，国调系统整合了完整的包含各个分控中心调度系统和直调厂站的电网模型，然后同步到华东备用系统中；采用唯一性标识以及物理一致性存储的方式，不需要人工干预，可实现电网模型在全系统同步，保证数据准确性。

1.2.5 国产数据库同步机制

由于国调侧和华东侧均采用国产达梦数据库，通过达梦数据库公司的DMETL工具，实现统一、快速的访问各种异构数据源。包括各种数据库、消息服务器、XML文件和其他类型的数据文件，高效地对数据进行清洗和转换，能够快速地集成、发布、获取高质量的数据。首先用DMETL数据源封装数据同步中的源和目的数据库。通过DMETL的封装，将数据同步中的数据和逻辑隔离开来，即使数据同步中的数据源发生了改变，只要数据结构保持不变，则数据同步的转换逻辑可以不加修改地重用。

DMETL提供了多种数据同步方式，包括全量和增量数据同步。其中增量同步方式是通过对每张源表新建一张MD5比对表，对源表中现存的每条元组计算得到一个MD5散列值。通过查找MD5表，或重新计算并比对MD5值，则可以判断一条元组是否发生了增、删、改操作，从而完成增量数据同步。

1.3 华东网调和国调中心一体化互备模型、图形存储实例

1.3.1 国调和国调备调模型同步

目前华东分控中心和国调中心电网模型单独存储，格式标准不统一。国调与华东分控中心间的模型同步通过模型拼接进行，拼接流程复杂并需要人工干预，国备调系统基于以上关键技术采用了免维护的方法。

由于电网对象标识在国调和华东分控中心之间的唯一性；实现了基于分区域标示技术的电网模型的分布式维护机制。华东分控中心调度系统可以独立维护其管辖的电网模型，并同步到国调侧，国调侧完成各个分控中心电网模型以及自身直调厂站模型的整合后，将包括华东在内的完整的电网模型同步到华东分控中心，华东主调使用属于自己辖区内的模型即可，无需进行统一的跨系统模型维护工作，可以保证电网模型维护的方便性、可靠性和即时性。导入流程见图3。

国调与华东调度系统之间互备的电网模型同步是指模型数据的同步，不包括模型表结构的同步。模型表结构的改变（新增表、新增表域等）需要通过管理制度进行人工同步。但模型管理提供各类技术手段，比如表结构的导入导出等功能，方便进行人工同步表结构的工作。不是系统中所有的电网模型都需要同步，只在系统内部使用的模型表，比如各类配置信息表、结果保存表等，是不需要同步的。模型管理需要提供电网模型的同步配置功能，可以配置需要同步的模型表。这种配置信息是可以修改的，并且配置信息在国调和华东两套调度系统中保持一致，增加了同步的灵活性。

为了电网模型完全互备的需求，电网模型同步的过程是自动完成的，不需要人工干预。在国调系统中对直调厂站所作的模型修改，会立即通过达梦同步工具，迅速同步到华东国调备调系统中。一次模型同步的流程简述为：如果用户在华东分控中心调度系统中进行模型编辑，华东分控中心调度系统的模型编辑模块将为新增加的设备生成设备标识，保证设备标识在华东分控中心调度系统内部唯一的基础上，根据设备所属调度系统设置设备标识的相应二进制位，以保证设备标识在其他分控中心调度系统中唯一。又比如在国调系统中对直调厂站进行模型编辑时，国调系统的模型编辑模块将为新增加的设备生成设备标识，在保证设备标识在国调系统内部唯一的基础上，根据设备所属调度系统设置设备标识的相应二进制位，以保证设备标识在其他分控中心调度系统中唯一。模型编辑完成后，DMETL工具将本次模型修改的内容生成SQL语句，完成一次同步流程，为保证模型数据的唯一性，该同步流程为单向流程不反向回写，方向为国调侧同步到华东的国备调侧。

基于电网模型的手工同步功能，实现了国调与华东调度系统之间模型数据一致性的修正机制。该机制提供了一种系统间模型数据的检测手段，对数据一致性进行周期性检查，当出现数据不一致时，可由人工触发，进行数据不一致的修正工作。

1.3.2 国调和国调备调图形同步

在国调与华东调度系统模型数据物理一致基础上，图形的同步流程类似于模型数据的同步流程，在源端系统修改完图形并网络保存后，图形相关服务将图形文件传递到其互备系统的图形工作目录下（老的图形文件被直接覆盖），完成图形的同步流程。

图形功能需增加对系统区域的支持，可以区分不同的系统，图形文件针对不同的系统区进行分目录存储和同步，以解决不同系统间图形文件重名的问题。

1）图形分区存储目录结构

为方便国调与华东调度系统互备的图形同步，图形进行了分区存储。如“国调+三华”图形分区目录见图4。

图3 模型同步流程图Fig.3 The flow chart of the modal synchronization

图4 图形目录示意图Fig.4 Graphics catalog sketch

2）G文件的命名规范

a）bay、element和image目录下G文件的命名规范

在G文件的名称前面增加区域名，如原属于华东的bay文件dbo2.dbo.bay.g更改为EC_dbo2.dbo. bay.g。

b）curve、display、menu和table目录下的命名规范

在G文件的名称前面增加区域名，如原属于华东的test.fac.pic.g更改为EC.test.fac.pic.g。

1.3.3 互备需求的实时数据采集机制

华东建设国调备调系统实现了国调与华东调度系统前置信息相对独立、基于转换的实时数据采集机制，通过互备调度系统之间转发数据定义和前置的点多源功能，使得互备系统中的数据采集不依赖其它系统，做到了系统级之间的前置互备功能。

1）国调与华东互备系统实时数据采集方案

调度互备功能中，国调与华东调度系统的实时数据采集是独立运行的，一方数据采集功能的故障不会影响另一调度系统数据采集功能的正常运行，另外，互备系统需求的实时数据采集机制还可以满足用户一体化维护、一体化监测的需要，便于用户的日常管理。

在正常运行时，国调与华东一体化互备的两套调度系统都有自己独立运行的前置子系统，包括若干前置服务器和采集设备，两套前置子系统可以共同接入共有的厂站数据，同时也可以分别接入各自独有的厂站数据。每个前置子系统只处理自己管辖的厂站和通道，大量外前置子系统的数据也不会影响本前置子系统的数据处理，不会增加本前置子系统的负载，在前置子系统内数据采集仍然采用负载均衡的技术，保证数据处理的可靠和高效。每个前置子系统都是独立运行，任何一个前置子系统的故障也不会影响另一前置子系统的正常运行。

2 结语

华东网调和国调中心于2013年10月份举行了48 h互备演练，并取得了圆满的成功，此次互备演练华东网调和国调中心调度员异地值班，各互备48 h。基本调度业务正常，包括计划下发，实时计划修改，三区各模块流程都囊括了进去。

坚强网架的建设对于智能调度支撑体系的依赖越来越强，智能调度平台系统上构建的模块和应用也越来越多。在区域电网的互联、特高压交直流系统的为智能电网的发展建设奠定了坚实的基础，但也是一把双刃剑 电网的运行和控制日益复杂，提高电网调度的智能化水平的要求不断迫切，以增强电网的事故风险防范能力，提高电网运行的可靠性和经济性。本文以2014年下半年国调在华东的新备调项目建设为基础，通过国调中心和华东网调的异地互备系统建设经验，关键技术的详解展现了国调和华东网调对于智能电网问题迈出实践性的一步，在实施过程中也遇到了不少问题，对于未来坚强智能电网的发展做出探索，该项目仍在继续，通过不断攻克如数据采集互备、操作信息实时同步等相关技术问题。把异地互备大系统做到常态化，使得异地互备达到坚强互备。

[1]辛耀中，米为民，蒋国栋，等.基于CIM/E的电网调度中心应用模型信息共享方案[J].电力系统自动化，2013，37（8）：1-4. XIN Yaozhong，MI Weimin，JIANG Guodong，et al. Scheme of application model information sharing between control centers based on CIM/E[J].Automation of electric Power Systems，2013，37（8）：1-4（in Chinese）.

[2]全国电力系统控制及其通信标委会.DL/T 890.301-2004能量管理系统应用程序接口（EMSAPI）：第301部分公共信息模型（CIM）基础[S].北京：中国电力出版社，2005.

[3]IEC 61970 Energy management system application program interface（EMSAPI）：Part 552 CIM XML model exchange format[S].2009.

[4]张慎明，刘国定.IEC 61970标准系列简介[J].电力系统自动化，2002，26（14）：1-6. ZHANG Shenming，LIU Guoding.Introduction of standard IEC61970[J].Automation of electric Power Systems，2002，26（14）：1-6（in Chinese）.

[5]钱静，徐丹丹，蒋国栋，等.智能调度离线模型管理技术的深化研究[J].电网技术，2012，36（12）：76-81. QIAN Jing，XU Dandan，JIANG Guodong，et al.Indepth study of offline model management technologies for intelligent powerdispatching system[J].PowerSystem Technology，2012，36（12）：76-81（in Chinese）.

[6]米为民，荆铭，尚学伟，等.智能调度分布式一体化建模方案[J].电网技术，2010，34（10）：6-9. MI Weimin，JING Ming，SHANG Xuewei，et al.Distrubuted and integrated modeling of intelligent dispatch[J]. Power System Technology，2010，34（10）：6-9（in Chinese）.

DiscussionsonKeyTechnologyandApplicationofIntegratedMutualPreparation System of East China Power Dispatch and State Power Dispatch

SUN Hui
（NARI Technology Development Limited Company，Nanjing 211106，Jiangsu，China）

This paper takes the National electric Power Dispatching and East China dispatch control center’s network 1ong-distance mutualfordrilling engineering construction implementation on the basis of ensure the development of strong power grid construction and operation.In needing and the corresponding intelligent dispatching support platform is established in this paper.Implementation in 1ong distance for each key technology in intelligent dispatching support platform system solutions，and puts forward some innovative to meet the needs of integration for each of the principle of real-time data acquisition mechanism and realizes the independence of the system.In the aspect of free maintenance，the unique ID of the grid model management，model between the implementation for each system.Graphics and efficient operating data are synchronized.This article focuses on engineering in the center of the east China network and the concrete implementation plan，further detail the key technology of the 1ong distance for each point.

2015-03-25。

孙 惠（1984），女，国电南瑞科技股份有限公司工程师。

（编辑 李沈）

1674-3814（2015）08-0026-05

TM73

A

KEY W0RDS：power grid model；differences in model management；distribution maintenance；the method of synchronization；partition maintenance