電網EMS系統(tǒng)全數據記錄分析之研究

尹亭

(甘肅省電力科學研究院電網技術中心,蘭州730050)

摘要：本文提出了當前EMS系統(tǒng)難以解決的若干問題，指出產生問題的關鍵是EMS保存的歷史數據不是全數據，針對問題根源提出了解決方案并付諸實施，成功地解決了存在的問題。

關鍵詞：歷史數據存儲周期;報文;全數據記錄;工況歷史

中圖分類號：TM734

Research on Power Grid EMS System All-data Record

YIN Ting

(GansuElectricPowerScienceResearchInstitutePowerGridTechnologyCenter,Lanzhou730050,China)

Abstract：In the paper, several problems which cannot be solved by current EMS system are proposed. The crucial problem is that mainly historical data saved by EMS does not belong to full data. Solutions are proposed and implemented aiming at root cause, thereby solving problems successfully.

Keywords：historical data storage cycle; message; full data record; condition record

1概述

目前的電網調度自動化系統(tǒng)(EMS)已成為指揮電網安全、經濟運行的信息樞紐，其數據的實時性和正確性，直接關系到電網運行的安全和效率。

現在，一個省級電網的EMS系統(tǒng)，其監(jiān)控和采集的點數通常已達數十萬之多。如此巨量的數據，使系統(tǒng)存儲歷史數據的周期不可能很短。十多年以前，通常每0.5h存儲一次歷史數據，隨著技術的進步，目前的存儲周期通常定位在5min。如果要進一步縮短存儲周期，后臺系統(tǒng)的CPU負荷將進一步上升，對系統(tǒng)形成很大的數據處理方面的壓力。由于上述原因，目前的歷史數據存儲周期，相對于系統(tǒng)的實時性指標(重要數據每3s刷新一次，相當于每100個數據中存儲1個作為歷史數據)來說，就顯得太稀疏了。

上述歷史數據的保存周期，在多數情況下，對于電網調度所要求的歷史統(tǒng)計來說，是能夠滿足的。但在有些情況下，會出現疑難問題。

2問題的提出

EMS系統(tǒng)的運行和維護部門，有時候會碰到以下問題：

a.中樞點電壓出現過幾分鐘的越限，但EMS系統(tǒng)里卻查不到。

b.全網總加中，出現了一次60萬kW的跳變，卻找不到其數據源頭。

c.某些廠站經常有一些誤遙信上來，卻很長時間找不到其原因。

d.某電廠上網計量裝置發(fā)生故障6h，丟失幾百萬元電量，如何公正地追補。

以上這些問題，依據現有的歷史數據庫資料，都是無法解決的，原因有兩個：?歷史數據的存儲周期，相對于所發(fā)生事件的持續(xù)時間來說，顯得過于稀疏；?調度數據(包含了歷史數據)只顯示和保存對生產調度有用的數據，大部分為完成傳輸任務的功能性數據信息，在到達主站后都被丟棄了。

在上述4例事件中，a中問題的原因是，越限事件剛巧出現在兩次保存歷史數據的間隔中，現場的相關儀表記錄到了，而EMS系統(tǒng)卻沒有記錄到。但如果把前置系統(tǒng)的通信報文記錄保存下來，就能獲得整個事件發(fā)生過程的精確細節(jié)。

b中的問題基本上是一個普遍的問題。國網分控中心通常每月會發(fā)布一次通報，提醒各省網調控中心和主力電廠本月其提供的總加中，發(fā)生過幾次異常的數據跳變，要求查明原因，改善數據的正確性。這類事件，通常持續(xù)時間為十幾秒到數分鐘。若以省網EMS的歷史庫為依據，有的能夠定位事件的源頭到某個廠站，有的則查到某個區(qū)域就斷了線索，因為數據庫定時保存的特點，更進一步的細節(jié)，數據庫里不存在。

c中所表現出來問題，其實比真實發(fā)生的要輕。誤遙信是指不符合一次側真實狀態(tài)的遙信變位，它可能發(fā)生在從二次回路到RTU出口這一段，也可能發(fā)生在通信信道上，以及前置系統(tǒng)到后臺的傳輸路徑上。由于地域廣大，廠站眾多，沒有專門的技術手段，要確定其源發(fā)點是比較困難的。若從現有的主站信息入手進行查證，最直接的辦法不是核對數據庫信息，而是根據事件報警，找到時點，因為所有遙信變位都被定義為重要事件，并編入SOE，但因為是整5min保存一次，這些時點在歷史庫里沒有。事實上歷史庫里能夠查到的信息不會超過實際發(fā)生信息的1/10。

d中的問題是一個電量追補問題。主力電廠上網通常主、輔、備三表同時運行，電廠一般都非常重視這一關口，因為停計幾個小時可能就是幾百萬元的損失。當遇到二次回路(PT、CT)故障時，同側的主、輔表同時停計。后備表是在線路對側，要查證就有些困難，因為已經出了電廠范圍。

如果要根據功率曲線進行追補，那么功率曲線的密度必須足夠細，否則就會有爭議。而且，僅靠電廠一側的曲線還不足以服人，還必須以調度系統(tǒng)的曲線來佐證，但調度系統(tǒng)的歷史曲線是5min的密度，不夠細，因此最好的辦法，還是由報文的全數據記錄來提供佐證更能使人信服。

3問題的關鍵

以上所面臨的問題，有一個共同的關鍵原因，就是EMS系統(tǒng)所保存的歷史數據不夠細，從而漏掉了一些系統(tǒng)過程中的細節(jié)表達，這與EMS主站對系統(tǒng)功能的定位有關。

自動化主站首先要保證的，是實時提供調度人員對全網重大數據的需求，準確、實時是其第一位的要求。而對事件的追溯和原因分析不是其主要關切。也就是說，系統(tǒng)的功能和性能是與設計目標有關的。不管在當前還是在今后，這一指導思想不會改變。但是，當前自動化系統(tǒng)存在重大缺陷，要考慮增加某些輔助的設備和功能來解決這些問題。

通過仔細分析可以看到，數據不全的問題，其實是在后臺才有的，它的前置系統(tǒng)的數據，是由真實反映整個運行過程細節(jié)的數據組成的，不但包含了采集系統(tǒng)最頻密的電網一次側信息，還包含了運載調度數據的許多功能性信息，這與后臺簡約提煉后的工程數據是完全不同的。這些對調度來說沒用的數據，對于系統(tǒng)狀態(tài)的分析、過程的追溯、事件源發(fā)點的查找，卻是非常重要的。從技術的層面看，要獲得這些信息，實現的途徑并不復雜，其目標也極其清晰簡單：就是要彌補后臺歷史數據存儲不夠頻密的缺陷。

由于系統(tǒng)后臺的定位是處理工程數據，這些要增加的功能可以放到前置系統(tǒng)來做，目標是面向系統(tǒng)的運行與維護。這些功能實現后，還能夠處理運維方面的更多技術難題，上述a、b、c、d中的問題，只是它功能的一部分。

這種設備的具體功能，就是要記錄EMS系統(tǒng)所有廠站的全部上下行報文，以歷史數據的形式保存起來，并能方便地查找所需報文和定位相關事件。

分析可知，這樣的全數據記錄，實際上保存了所有廠站同主站之間進行通信的全部工況過程。因為，所有的調度操作、任何信道狀態(tài)的變化，以及任何運行設備發(fā)生故障，其信息都會反映到通信報文中來，都會在通信報文上留下印記。因此，實際上它不但記錄了所有廠站的一次側信息，同時還對所有廠站信道的工況歷史進行了保存。有了這樣的設備，只要需要，就可以在任何時候，通過報文重復再現該廠站與主站通信的工況歷史。

下圖是研發(fā)完成后的裝置界面。畫面右上部分是報文的原始數據窗口，左側部分是反映通信過程工況的流水幀視窗，右下部分顯示的是過程中產生的事件信息。

裝置界面圖

對于過程歷史的宏觀分析者來說，最重要的是流水幀窗口的信息。從圖中可以看到，遙測、遙信發(fā)生變化的精確時點與前后順序，都被一一列出，從而可以回溯當時主站與該廠站進行通信的完整歷史過程。

只要這樣的報文數據被全部記錄，就可以在任何時候翻看該廠站與主站通信的工況歷史，其時點精確到毫秒。

4問題的解決

目標明確以后，概念設計根據以下要點進行：

a.設計一套獨立的裝置，只在信道入口與系統(tǒng)連接信息。

b.裝置只以監(jiān)聽方式記錄上下行報文，完全不干擾主系統(tǒng)的正常工作。

c.存儲數據的覆蓋周期可以根據要求自由設定，從而存儲空間是可選配置。

d.因為是規(guī)約監(jiān)聽，必須滿足主站使用的所有規(guī)約，這對普通用戶來說不容易辦到，因而采用外協(xié)方式與專業(yè)廠家共同開發(fā)該設備。

5結語

在經過了一年多的努力之后，裝置投入運行，基本上達到了設計所要求的目標，成為系統(tǒng)運行維護的有力工具。

參考文獻

[1]王士政.電網調度自動化與配網自動化技術[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

[2]楊濤.電力系統(tǒng)自動化技術的應用綜述[J].科技信息，2010(23).

[3]蔣瑞芬.基于電力調度集控一體化平臺和電力調度數據網的保護故障信息系統(tǒng)的研究[D].廣州：華南理工大學，2007.