陳飛，張高峰，李海冬，王協(xié)華

(1.云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011；2.南京南瑞繼保電氣有限公司，南京 211102；3.國(guó)電南瑞科技股份有限公司，南京 210061)

引起EMS系統(tǒng)計(jì)算量非正常突變的因素

陳飛1，張高峰2，李海冬3，王協(xié)華2

(1.云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011；2.南京南瑞繼保電氣有限公司，南京 211102；3.國(guó)電南瑞科技股份有限公司，南京 210061)

探討了EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)因傳輸過(guò)程中的延時(shí)，以及因公式嵌套計(jì)算，導(dǎo)致計(jì)算量的因子實(shí)際上為不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)，從而引起計(jì)算量短時(shí)突變的問(wèn)題，并提出了改進(jìn)意見(jiàn)。

EMS系統(tǒng)；計(jì)算量；數(shù)據(jù)突變

0 前言

隨著EMS系統(tǒng)監(jiān)視、控制技術(shù)的不斷應(yīng)用，EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性已成為關(guān)系到電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的重要因素。電網(wǎng)事故時(shí)，通常會(huì)引起EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)劇烈突變；但在運(yùn)行中，EMS系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)某些計(jì)算量短時(shí)突變，而電網(wǎng)運(yùn)行并無(wú)異常的情況，給調(diào)度運(yùn)行帶來(lái)不便，同時(shí)，這種計(jì)算量突變誤發(fā)告警給調(diào)度運(yùn)行工作帶來(lái)安全隱患。通過(guò)時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)及歷史報(bào)文的反演分析發(fā)現(xiàn)，這種計(jì)算量突變誤發(fā)告警現(xiàn)象是因EMS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、處理過(guò)程中的局限性引起。本文對(duì)EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸以及主站系統(tǒng)周期性處理計(jì)算公式這兩個(gè)過(guò)程中，因不同延時(shí)導(dǎo)致計(jì)算因子為不同時(shí)刻數(shù)據(jù)，最終引起計(jì)算量突變的現(xiàn)象進(jìn)行了探討，并給出了改進(jìn)建議。

1 問(wèn)題分析

1.1 傳輸過(guò)程引起的延時(shí)

EMS系統(tǒng)采集的模擬量經(jīng)過(guò)了RTU采集、傳輸通道傳輸、主站系統(tǒng)接收處理三個(gè)環(huán)節(jié)[2]。其中，隨著技術(shù)的進(jìn)步，不同廠家、不同型號(hào)的終端裝置采集，以及主站系統(tǒng)接收處理兩個(gè)環(huán)節(jié)均能控制在毫秒范圍內(nèi)。而傳輸過(guò)程中，采用不同通信介質(zhì)、不同波特率，則對(duì)主站EMS系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)到的延時(shí)存在很大影響。表1顯示了當(dāng)遙測(cè)類(lèi)型、波特率不一致時(shí)，使用IEC60870-5-101規(guī)約，廠站端每次傳輸10個(gè)遙測(cè)量時(shí)，兩者相差超過(guò)1 s[3]。而傳統(tǒng)串行規(guī)約 (如CDT規(guī)約)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)約之間的傳輸時(shí)延將更明顯。

表1 IEC60870-5-101規(guī)約不同參數(shù)的延時(shí)情況

同時(shí)，因?yàn)橹髡緜?cè)與大部分站端RTU通信時(shí)，考慮到通道的速率、質(zhì)量，對(duì)通信報(bào)文一般采取精簡(jiǎn)編碼，通常采用不帶時(shí)標(biāo)的歸一化遙測(cè)類(lèi)型進(jìn)行通信，導(dǎo)致主站接收的報(bào)文數(shù)據(jù)均不帶時(shí)標(biāo)，但在EMS系統(tǒng)處理接收到的數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)加上時(shí)標(biāo)后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，此時(shí)系統(tǒng)所記錄的時(shí)標(biāo)并不是廠站上送的真正時(shí)間，二者存在一定的延時(shí)，該延時(shí)時(shí)間主要取決于通道的通信波特率、通信介質(zhì)等。

1.2 周期計(jì)算程序引起的延時(shí)

計(jì)算量是通過(guò)將采集到的遙測(cè)值、遙信值或者已定義的計(jì)算量作為計(jì)算因子，通過(guò)算數(shù)、邏輯等運(yùn)算，最終得到的量[4]。計(jì)算量是EMS系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)類(lèi)型之一，電廠出力、地區(qū)負(fù)荷、控制斷面等均為計(jì)算量。

計(jì)算量一般通過(guò)計(jì)算進(jìn)程周期性采集各計(jì)算因子實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，按照計(jì)算表達(dá)式的規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，并寫(xiě)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。為確保EMS系統(tǒng)的性能及實(shí)時(shí)性，一般公式計(jì)算周期設(shè)置為3～5秒。因此，與實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)相比，計(jì)算量的計(jì)算結(jié)果可能存在數(shù)秒的延時(shí)，如果某個(gè)計(jì)算量的計(jì)算因子中包含了多個(gè)計(jì)算量，經(jīng)過(guò)多次嵌套計(jì)算，則這種延時(shí)時(shí)間將可能更長(zhǎng)。

1.3 公式計(jì)算量突變實(shí)例

如圖1所示，某日19：59，某調(diào)度機(jī)構(gòu)計(jì)算量出現(xiàn)4秒鐘的向上突變，經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)該計(jì)算量的分量由A～F 6個(gè)不同廠站上送 (如表2)，其中A、C、D、E、F 5個(gè)廠站以IEC60870-5-104規(guī)約通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送數(shù)據(jù)，B廠站以64 K數(shù)字通道上送數(shù)據(jù)。19：59左右，EMS系統(tǒng)收到6個(gè)廠站數(shù)據(jù)上送時(shí)間并不完全一致；同時(shí)，EMS系統(tǒng)計(jì)算量 (表2 J對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)行)4秒鐘才變化1次。綜合以上2個(gè)因素，導(dǎo)致了如圖1的曲線。

圖1 計(jì)算量突變截圖

表2 計(jì)算分量及總加情況

2 改進(jìn)建議

2.1 使用網(wǎng)絡(luò)規(guī)約，統(tǒng)一規(guī)約參數(shù)設(shè)置

對(duì)于串行通道的性能提升，鑒于硬件以及其他客觀條件，無(wú)法或很難有質(zhì)的提升。采用基于網(wǎng)絡(luò)的通道，涉及到硬件環(huán)節(jié)少，而且能夠充分發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)通信性能，大大提升傳送數(shù)據(jù)的速率，為保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在基于網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上，采用基于網(wǎng)絡(luò)的Poling通信方式，能更有效地提升數(shù)據(jù)傳輸速度、顯著改善通道延時(shí)。

同時(shí)，使用相同的規(guī)約參數(shù)設(shè)置，原理上也能夠使得不同廠站上送的數(shù)據(jù)控制在相同的延時(shí)范圍內(nèi)。

2.2 減少公式嵌套

因系統(tǒng)處理計(jì)算公式時(shí)，實(shí)際上是CPU根據(jù)各計(jì)算因子參與計(jì)算的優(yōu)先級(jí)先后進(jìn)行計(jì)算，針對(duì)計(jì)算因子數(shù)量較多，尤其是存在多級(jí)計(jì)算因子嵌套模式的，需要嚴(yán)格劃分其計(jì)算優(yōu)先級(jí)。否則將引起各級(jí)計(jì)算不合理而出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果明顯差異，甚至出現(xiàn)延時(shí)。在EMS系統(tǒng)中，在定義計(jì)算公式時(shí)，其計(jì)算量因子應(yīng)盡量使用直接采集量，避免產(chǎn)生嵌套的計(jì)算因子。確實(shí)需要有計(jì)算量因子嵌套進(jìn)計(jì)算公式時(shí)，也要盡量減少計(jì)算量因子的嵌套層數(shù)以及各嵌套計(jì)算量因子的計(jì)算優(yōu)先級(jí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著自動(dòng)化技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集精度不斷提高，基于自動(dòng)化數(shù)據(jù)的計(jì)算、處理、分析及應(yīng)用功能對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性的要求也越來(lái)越高，對(duì)數(shù)據(jù)異常監(jiān)視的手段也越來(lái)越多，但EMS系統(tǒng)仍存在因系統(tǒng)限制引起的數(shù)據(jù)異常，因此，合理的數(shù)據(jù)組織架構(gòu)異常重要。在EMS系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，可以通過(guò)改善通信條件、減少公式嵌套，有效減少采集、傳輸、處理過(guò)程中計(jì)算量的突變。在筆者多年的運(yùn)行中，也未發(fā)生因計(jì)算量延時(shí)導(dǎo)致的誤調(diào)誤控事件的發(fā)生。

[1] 電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例 [Z].

[2] 于爾鏗.能量管理系統(tǒng) [M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[3] 劉洋，盧建剛，黃凱.電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)信息分析與評(píng)估系統(tǒng)的研究 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38 (8)：38-42.

[4] 龔強(qiáng)，王向東.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中計(jì)算量點(diǎn)的應(yīng)用 [J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2000，20(5)：54-56.

Discussion on Factors of Mutations Influences the Derived Data of EMS

CHEN Fei1，ZHANG Gaofeng2，LI Haidong3，WANG Xiehua2
(1.Yunnan Power Dispatching Control Center，Kunming 650011；2.NARI-relay Electric Co.，Ltd.，Nanjing 211102；3.NARI Technology Development Co.，Ltd.，Nanjing 210061)

s：This paper discusses the delay in the process of data transmission and nested calculation which cause the mutation，and also gives some suggestions for improvement.

EMS；derived data；mutation

TM74

B

1006-7345(2014)04-0042-03

2014-03-10

陳飛 (1982)，男，碩士，云南電力調(diào)度控制中心，從事電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的運(yùn)行維護(hù)及開(kāi)發(fā)工作 (e-mail)13908858762＠139.com。