区域灾备系统在EMS系统中的建设探究

王玉琴 潘凯岩 刘海波

（东方电子股份有限公司，山东 烟台 264000）

区域灾备系统在EMS系统中的建设探究

王玉琴 潘凯岩 刘海波

（东方电子股份有限公司，山东 烟台 264000）

在电力EMS灾备系统的建设过程中，在保证系统持续运行的基础上，如何节省技术、设备、人力资源，提高投资回报比是需要重点考虑的问题。在城市电网或者地理位置相对集中通信状况良好的地域，建议采用区域灾备模式进行建设，以一套灾备系统对多套地调，改变传统一对一的灾备系统建设模式。在区域灾备系统中建设全集系统，每个地调作为区域备调系统的子系统，区域灾备系统在业务、功能、数据方面实现各个地调系统的备用，详细论述了灾备系统的数据、模型、图形、操作信息同步方法，并进行了异构/同构系统信息同步的对比。在模型拼接过程中，提出设备差异处理、拓扑关系处理及线路作为模型边界设备的处理方法。随着区域灾备系统的推广实施，灾备系统一直面临着投资汇报比低的问题将得到有效解决。

区域灾备；投资收益比；异构；模型拼接

电网互联加剧了电力系统运行环境的复杂性，电网意外中断不仅给电力企业带来经济损失，而且影响社会经济正常运行。调度系统的持续稳定运行关系到电网的安全，而灾备系统作为电网调度的重要支撑系统，是电网发展过程中必不可少的部分[1]。

20世纪90年代，NERC制定了灾备建设指导意见，灾备系统建设从简易型向完备型转变；风险防范范围囊括了严重自然灾害及社会安全事件，同时同城备用走向异地备用。美国PJM投资2亿美元建设新一代AC2（Advanced Control Center），实现了调度的全备用和热备用。欧洲电网于2009年成立了覆盖34个国家42个调度中心的ENTSO-E，目标是建立覆盖全欧洲的实时告知与告警系统（Realtime Awareness and Alarming System），解决系统容灾备份问题[2]。

在国内，国网于2009年启动了省级以上电网备用调度建设，初步完成省级以上电网备用调度中心建设，在地县备用调度建设自2011年开始启动，灾备系统建设模式有同城自备、异地自备、异地互备等。由于灾备系统是在系统故障时启动的，独立建设的灾备系统存在投资收益比的问题，所以考虑在城市电网中，或者是功能结构雷同、地理位置方便的地调系统中，以区域为单位进行一对多区域灾备系统的建设。本文论述区域备调的建设模式，辖区地调的大模型合并，模型、图形、实时数据、人工操作的免维护等，以期达到电网系统的连续运行与投资收益功能兼顾的目标[3]。

1 区域灾备系统总体建设思路

区域灾备系统的建设目标是节省设备、资金、技术资源，建设方需根据经济、功能、通信、地理、交通等各方面因素确定灾备系统建设地点，完成目标区域同构、异构调度系统的容灾备用。区域灾备主要功能为SCADA、数据采集、实时调度业务，同时实现上级主调对备调的远程调阅和控制功能。建设示意图如图1所示。

图1 区域灾备系统的建设示意图

在灾备系统的建设过程中，传统方法以独立互备模式建设，地调A—地调X对应建设灾备系统A—灾备系统 X，在技术、资金方面有较高的投入而且建设周期较长，对于地理位置比较集中且通信状况良好的地调，建议以一套灾备系统备用多套地调建设区域灾备系统，地调A—地调F对应建设一个区域备调1，地调G—地调J对应建设一个区域备调2，同理建设区域备调3、区域备调4。区域备调与辖区地调之间进行数据/图形/模型等信息同步，同时配合省调完成远程调阅/控制功能。在减少用户投资的同时提高备用效率。

但介于历史原因，由地理位置而聚合的地调往往存在多个厂家调度系统异构的情况，这在构建灾备系统时，一方面要考虑功能的灾备，还要考虑异构系统的信息同步，无论同构异构系统，原则上采用免维护工作方式，即各主系统向备调系统提供本系统的图形、模型、计算、设备、前置、人机交互数据等内容，以保证灾备系统与主系统监控画面及实时运行状态的尽量一致，将灾备系统的免维护性降至最低[4]。

2 区域灾备系统的建设

在综合选址后，灾备系统需要建设一个模型、图形和数据库的全集，区域内的目标调度的灾备系统作为该全集的子集，在子集下面建立相应的分区和表，对应备用各个主调的参数。主备调不仅完成图形、模型、参数的同步，而且将人工置数、挂牌等操作数据也进行同步。

2.1 灾备同步建设

1）调度业务及功能备用

在省调设灾备调度席位（远程监控终端）接管实时调度业务，在地调和省调之间通过调度数据网进行业务传递，通道带宽 2M以上，省调采用远程浏览方式实现对各地调实时调度业务的集中备用。备用功能主要包括数据采集与交换、全景数据建模、数据集成与服务、稳态监视、动态监视、暂态监视、在线计算、事件记录、手动/自动操作控制等。采集点规定设在地调数据网络第二汇聚节点，完成辖区110kV电网实时数据的双汇聚采集，而且因为区域灾备系统的建设的特点，需要采用分布式采集方式完成变电站数据上送。

2）数据备用

实时数据采用双汇聚采集和分布处理。在正常情况下，各个系统在主系统侧运行和维护，模型、图形、计算公式等做到一次维护。当主系统侧失去监控功能时，灾备系统接过调度监控权并正常调度，这段时间的历史数据和模型维护记录都缓存在灾备系统侧，待主系统恢复运行正常后，灾备系统通过服务监测和切换机制，自动将服务切换到主系统侧，并同步相关信息[5]。

主备调电网模型/图形同步,电网模型同步内容包括电网参数、SCADA参数（YC/YX/YK）、SCADA计算表达式、RTU参数、通道参数、通信服务器参数、前置服务器参数。图形同步内容包括地调主调潮流图、变电站一次接线图。

主备调人机交互数据同步内容包括人工置数、人工挂牌等，遵循Web Service相关标准及规范。

2.2 异构灾备系统建设

区域灾备系统的建设，主备完全同构的情况基本是不存在的，往往是区域内地调涉及多个厂家多套异构调度系统的备用。灾备系统与主系统之间进行必要的信息交互，内容包括电网模型数据、参数、计算公式、图形、实时数据、历史数据以及操作信息[6]。模型遵循《图、模信息共享CIM XML规范》及《图、模信息共享CIM XML文件格式》标准要求进行交互。公共图形遵循《图、模信息共享SVG图形规范》及《图、模信息共享SVG图形文件格式》标准进行交互。主备系统之间的操作信息基于Web Service的操作交互。在灾备系统具备和主调一致的、完备的厂站接入情况下，实时数据、历史数据通过自身采集获取，但要考虑系统时间同步问题。另外，无论是同构互备，还是异构互备，都要做到关键参数全部一致，要注重遥控序位的一致性[7]。表 1列出同构系统/异构系统灾备数据同步方式。

表1 同构/异构系统灾备数据同步方式对比

2.3 电网模型拼接及导入

区域灾备系统的建设其中关键工作是，将辖区内地调电网模型拼接形成一个大的电网模型，而源模型的不同源造成了在不同系统的模型描述和维护的方法各不相同，因此，导入、导出模型统一遵循IEC 61970国际标准。而且在拼接过程中，需要考虑地区调度的边界电网影响。图形采用SVG格式，模型、设备参数、SCADA参数遵循CIM格式，在国网范围内系统支持国网公司CIM E规范，图形遵循国网公司CIM G规范。

1）量测范围

地调模型在拼接过程中，涉及量测交互的范围包括220kV厂站主变以下设备（不含主变）；110kV厂站主变以上设备（含主变高压侧）；地调管辖的110kV电厂整站上送；无需地刀位置。

（1）线路：有功、无功、三相的电流。

（2）变压器：有功、无功、档位、三相的电流。

（3）母线：三相的相电压和线电压。

图2 灾备系统模型合并流程图

（4）发电机：有功、无功、三相的相电压和线电压、三相的电流。

（5）负荷：有功、无功、三相的电流。

（6）电容电抗器：无功、三相的电流。

（7）开关刀闸：位置。

在模型拼接过程中，要确定归并单位，允许信息重叠，而且在重叠的情况下自动选择主数据源同时形成重叠信息列表，同时关注模型与模型之间的关联性。对于数据录入系统，按单记录方式进行数据检验，大量数据导入时采用差异处理方式实现。

图3 设备的差异处理示意图

2）拓扑关系的处理

设备的端子是随着设备入库由平台自动分配，对于同一个设备，在模型中的端子和连接点，和在数据库中的端子和连接点没有直接联系，而是通过设备与之联系起来，如图 4（●表示端子，○表示连接点）所示，所以拓扑关系的处理实际上就是模型中设备的连接点与数据库中的连接点的绑定关系处理。

图4 拓扑关系处理示意图

3）模型拼接

线路是模型边界拼接的设备，正确处理边界线路信息是模型合并的关键。主要分两步来进行：①检查待导入线路是否为边界线；如果是，则根据边界配置用数据库中的线路代替，并把合并侧连接点做绑定；②根据线路始末端厂站信息，只维护模型侧的连接关系。

3 结论

本文结合长期的电力系统工作经验及对灾备系统的深入理解，对灾备系统建设过程的业务、功能、数据备用以及异构系统的建设难点进行分析，并对区域灾备的建模与合并进行详细阐述。目前在国网范围内，天津备调已经完成了勤俭道、春华路两个区域灾备系统的建设，在南网也进行了地调的区域灾备系统建设关键技术研究。区域灾备系统的大面积推广一方面减轻灾备系统的维护工作，比起传统的独立灾备系统建设将大大节省灾备系统建设的投资，保障EMS系统的持续稳定运行。

[1]汪际峰.南方电网一体化电网运行智能系统建设初探[J].南方电网技术,2012,6(2): 1-5.

[2]周华锋,易仁波,王玉琴.南方电网一体化运行智能系统灾备建设模式初探[J].南方电网技术,2014,8(2): 9-14.

[3]刘育权,吴国沛,熊文,等.对提高地区电网调度系统抗灾能力的探讨[J].电力系统保护与控制,2009,37(24): 203-206.

[4]周华锋,王玉琴,易仁波,等.OS2服务注册容灾方法探究[J].电气技术,2015(11): 77-82.

[5]孙姗,杨帆,王玉琴,等.主备系统电网信息同步在杭州市调与监控中心的实现[J].电子世界,2013(20): 90-92.

[6]孙宏斌,李鹏,李矛,等.中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计[J].电力系统自动化,2007,31(10): 82-86,91.

[7]米为民,韦凌霄,钱静,等.基于CIM XML的电网模型合并方法在北京电力公司调度系统中的应用[J].电网技术,2008,32(10): 33-37.

Investigation of Regional Disaster Recovery System Construction based on EMS

Wang Yuqin Pan Kaiyan Liu Haibo
(Dongfang Electronics Co.,Ltd,Yantai,Shandong 264000)

During the construction process of disaster recovery system for EMS,one important question is how to reduce the resources of technology、device and human,the goal is improve return on investment.In city power grid,recommended regional disaster model construction,one regional disaster recovery system to many sets of the urban control centre EMS.To change the traditional model which disaster recovery system is one to one.In the regional disaster recovery system construction of the complete system,each regional ems as the subsystem of the regional disaster recovery system.In the aspect of business,function,data backup for the achievement of the regional EMS.Disaster recovery system was described in detail the data synchronization method,model,graphics,operation information,and comparison between heterogeneous/homogeneous system information.During the process of model merging,pointed out the methods of equipment differences、topological relations,at the same time,combined methods of circuit model boundary is expounded.With the promotion of regional disaster recovery system implementation.Disaster recovery system has been faced with the low return on investment will be solved effectively.

regional disaster recovery system; return on investment; different structure system; model merging

王玉琴（1973-），女，山东蓬莱人，硕士，高工，从事EMS/DMS系统的需求分析、研发和项目实施工作。