周寒英 張錫然 左黎斌 袁興宇 趙江梅

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院 云南省昆明市 650000 2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局 云南省保山市 678000）

近年來，不斷擴(kuò)展的電網(wǎng)規(guī)模與業(yè)務(wù)促使電力企業(yè)不斷向信息化、智能化發(fā)展和完善，智能電網(wǎng)的發(fā)展和完善為電力行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇[1]。目前，調(diào)度自動化已經(jīng)在調(diào)度作業(yè)中發(fā)揮了重要的作用，通過結(jié)合計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及自動化技術(shù)的不斷運(yùn)用大大提升了電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率，有效滿足電網(wǎng)總體需求[2-4]。當(dāng)前，調(diào)度自動化在技術(shù)方面取得了巨大成就，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息與通信技術(shù)（information and communications technology，ICT） 已經(jīng)給調(diào)度自動化系統(tǒng)更新發(fā)展帶來了新的基礎(chǔ)條件，實際上這些年來調(diào)度領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了大量新技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計和驗證[3]。

查閱近幾年電網(wǎng)智能調(diào)度建設(shè)、信息數(shù)據(jù)融合等相關(guān)文獻(xiàn)，文獻(xiàn)[5]提出新一代調(diào)度自動化標(biāo)準(zhǔn)體系:根據(jù)智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)和調(diào)控云實際應(yīng)用發(fā)展的需求，根據(jù)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展和實際情況，進(jìn)一步重新劃分各個調(diào)度應(yīng)用功能類，把它們歸類4 個系列共計20 類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的調(diào)度自動化標(biāo)準(zhǔn)體系，為調(diào)度各業(yè)務(wù)信息融合提供了寶貴的標(biāo)準(zhǔn)體系可供參考。文獻(xiàn)[6]設(shè)計了一套基于智能電網(wǎng)的電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)，將每個調(diào)度中心10 余套獨立的應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一整合為一套平臺和4 個系列的應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合可視化系統(tǒng)。文獻(xiàn)[5]提出一種基于任務(wù)劃分和蟻群算法的電網(wǎng)云平臺虛擬資源配置方法可以提高調(diào)度效率，均衡分配資源，較好地實現(xiàn)云平臺虛擬資源利用的最大化。文獻(xiàn)[7-8]提出了一種基于SOA的統(tǒng)一模型的信息融合技術(shù)，是一種統(tǒng)一模型的總體框架和技術(shù)實現(xiàn)方案，通過模型拼接和統(tǒng)一建模使智能電網(wǎng)的模型統(tǒng)一化，提升智能電網(wǎng)服務(wù)水平的方法。文獻(xiàn)[13]提出了一種基于Hermite 正交基前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，在融合具體步驟中提高數(shù)據(jù)融合效率，對風(fēng)電場功率進(jìn)行了較為精準(zhǔn)的預(yù)測。綜合上述文獻(xiàn)，近年來基于云大物移智的發(fā)展，在信息融合技術(shù)的探討與創(chuàng)新上越發(fā)層出不窮，為本文的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)信息融合及優(yōu)化技術(shù)研究提供了理論基礎(chǔ)。然而，調(diào)研業(yè)務(wù)信息融合技術(shù)的研究有待進(jìn)一步探討更多的發(fā)展新思路，如何從硬件方面實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合的融合技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)尚未發(fā)現(xiàn)。本文提及的多系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息融合技術(shù)基于物理硬件結(jié)構(gòu)的改善，從源頭上綜合各類關(guān)鍵業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)，為電網(wǎng)調(diào)度提供更加可靠的技術(shù)管理平臺。

1 地區(qū)電網(wǎng)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，大量綜合自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)[10-10]或2M 專線[11]通道上傳地區(qū)調(diào)度自動化系統(tǒng)，以上兩種通信方式均采用遠(yuǎn)動傳輸規(guī)約IEC60870-5-104 規(guī)約[3]實現(xiàn)主廠站雙網(wǎng)遠(yuǎn)動通信。其他業(yè)務(wù)主廠站系統(tǒng)間均采用不同的通信規(guī)約（如保護(hù)采用IEC60870-5-102、電能量采用IEC60870-5-103 規(guī)約）通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)傳輸。以云南電網(wǎng)某地調(diào)為例，目前遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)具備三種通信方式：101 數(shù)字通道、2M 通道及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道，其他業(yè)務(wù)采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)分區(qū)傳輸?shù)礁髯詷I(yè)務(wù)主站系統(tǒng)。主廠站間各項業(yè)務(wù)通信的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。保信、設(shè)備在線監(jiān)測、故障錄波、電量、遠(yuǎn)動、PMU 等數(shù)據(jù)通過廠站RTU 裝置采集經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)劃分vlan 及網(wǎng)段的方式通過不同的規(guī)約傳送給各自的省、地調(diào)主站系統(tǒng)，由于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)無統(tǒng)一規(guī)范，數(shù)據(jù)共享性差，系統(tǒng)集成性不高，導(dǎo)致各業(yè)務(wù)主站系統(tǒng)間相互毫無關(guān)聯(lián)，部分?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù)但數(shù)據(jù)無法共享。

圖1：調(diào)度主站與變電站各項業(yè)務(wù)的通信的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

毫無關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成了業(yè)務(wù)系統(tǒng)泛濫，而不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)專業(yè)運(yùn)維人員運(yùn)維水平或力度不夠，導(dǎo)致各業(yè)務(wù)系統(tǒng)安全形勢嚴(yán)峻，實用性差，人機(jī)界面不友好等一系列問題。同時，多業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用者調(diào)控員無暇顧及各業(yè)務(wù)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，在處理故障時需人工綜合運(yùn)用判斷，易于出現(xiàn)紕漏，且耗費時間長，不利于故障的及時處理與消除。因此，在邁向未來電網(wǎng)的征程中，通過不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，可使電網(wǎng)在線運(yùn)行方式下開展全面可靠的失穩(wěn)風(fēng)險排查，有利于及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)安全隱患，避免電網(wǎng)發(fā)生連鎖故障等嚴(yán)重危害事故發(fā)生[7]。

2 地區(qū)電網(wǎng)全業(yè)務(wù)信息融合技術(shù)研究

針對地區(qū)電網(wǎng)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)目前存在的以上問題，本文旨在提出一種從變電站層面通過IEC 61970 CIM 模型與IEC 61850 變電站模型映射關(guān)系整合調(diào)度關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)到SCADA 系統(tǒng)的全業(yè)務(wù)信息融合方法。其具體實現(xiàn)方式如下:變電站層面，對二次設(shè)備終端增加主站端地址，并開通加密裝置上的主廠站業(yè)務(wù)訪問策略；調(diào)度自動化主站層面，一方面將調(diào)度主站的橫向防火墻更換為NAT 防火墻，通過該防火墻將變電站傳輸上來的數(shù)據(jù)經(jīng)過NAT 轉(zhuǎn)換和更換新的業(yè)務(wù)訪問策略實現(xiàn)主廠站前置業(yè)務(wù)通信鏈路。另一方面配置相關(guān)業(yè)務(wù)通道及廠站設(shè)備地址，打通前置機(jī)系統(tǒng)與調(diào)度中心人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)的通信鏈路。最終實現(xiàn)變電站保信、電量、在線監(jiān)測、故錄業(yè)務(wù)實時傳送至I 區(qū)前置服務(wù)器上，經(jīng)SCADA 服務(wù)器處理后在各調(diào)度員工作站中調(diào)度自動化系統(tǒng)中集中監(jiān)視，其具體實現(xiàn)形式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。該全業(yè)務(wù)信息融合方法有利于統(tǒng)一電網(wǎng)物理模型，為調(diào)度監(jiān)控、智能告警、調(diào)度員潮流、電網(wǎng)故障預(yù)警、調(diào)度全業(yè)務(wù)流程、輔助決策等提供可靠的數(shù)據(jù)來源。

圖2：調(diào)度業(yè)務(wù)電網(wǎng)信息融合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3 地區(qū)電網(wǎng)信息融合技術(shù)應(yīng)用實例及管理

以某地市供電局新建PCS9000 調(diào)度自動化系統(tǒng)為例，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)及NAT 防火墻NAT 轉(zhuǎn)換，已將地區(qū)電網(wǎng)的遠(yuǎn)動、電量、安穩(wěn)、保信、在線監(jiān)測等變電站二次設(shè)備接入PCS9000 調(diào)度自動化系統(tǒng)，詳見圖3所示。通過以上方式，配置變電站各業(yè)務(wù)終端的主站IP 地址為調(diào)度自動化系統(tǒng)前置地址，可實現(xiàn)變電站各應(yīng)用業(yè)務(wù)的集成，達(dá)到地區(qū)電網(wǎng)信息融合的目的。

圖3：各應(yīng)用業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)集成通道監(jiān)視

各個應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)功能均需動態(tài)維護(hù)，為確保一致性和正確性，建立審核維護(hù)管理體系，包括4 個環(huán)節(jié)：

（1）當(dāng)需變更參數(shù)時（包括新增、修改、刪除等），由系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)專業(yè)運(yùn)維需求人員提前準(zhǔn)備好申請材料后，根據(jù)初步匯總和整理的申請內(nèi)容提出相應(yīng)申請，通過OMS系統(tǒng)平臺提交同一批變更申請。

（2）針對不同的處理流程（新增、修改、刪除等），對已提交的申請由同級專業(yè)審批人員完成專業(yè)評判過程，根據(jù)具體流程單獨定制設(shè)定和分析機(jī)制。

（3）接下來由同級審批人員處理完成分析后的變更內(nèi)容，對已通過影響分析的申請由系統(tǒng)管理負(fù)責(zé)人完成系統(tǒng)評判過程。

（4）對通過審批的申請由系統(tǒng)管理員并向申請涉及的人員發(fā)送消息和郵件。系統(tǒng)維護(hù)管理流程如圖4所示。

圖4：系統(tǒng)維護(hù)管理流程圖

信息的融合必然帶來信息安全方面的考慮。如今電力企業(yè)覆蓋全國，但在安全問題建設(shè)上水平差異較大，眾多中小型電力企業(yè)的安全防護(hù)措施急需解決[8]。本次設(shè)計結(jié)合自身情況研究個體化的防護(hù)措施， 電量、保信等安全I(xiàn)I 區(qū)的業(yè)務(wù)均通過非實時區(qū)傳輸至主站端，經(jīng)防火墻NAT 轉(zhuǎn)換后融合到PCS9000 系統(tǒng)使用。通過以上方法防止大數(shù)據(jù)外來攻擊，滿足國家《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》“安全分區(qū)，網(wǎng)絡(luò)專用，橫向隔離，縱向認(rèn)證”十六字總體安全防護(hù)原則，滿足電力二次系統(tǒng)允許把高屬于低安全等級區(qū)域的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的終端設(shè)備放置于高安全等級區(qū)域，由屬于高安全等級區(qū)域的人員控制和使用的要求。本文設(shè)計的應(yīng)用屬于保障二次系統(tǒng)的安全，防范電力二次安防事件導(dǎo)致擴(kuò)大化的電網(wǎng)事故事件的范疇。

4 結(jié)束語

信息融合不僅能在發(fā)生電網(wǎng)故障時減輕調(diào)控人員檢查各個獨立的二次系統(tǒng)并人工分析故障原因及快速尋求處理方法的壓力，同時能在滿足二次安防要求的情況下將電網(wǎng)調(diào)控人員所關(guān)心的所有信息融合在同一個系統(tǒng)，為智能告警提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)來源，滿足電力調(diào)度工作高效開展要求，并為其調(diào)度自動化水平的提升打下基礎(chǔ)。

信息融合的目的為統(tǒng)一電網(wǎng)模型，將保護(hù)整定所需的保護(hù)裝置等二次設(shè)備模型與電力調(diào)度自動化系統(tǒng)PAS 應(yīng)用、方式BPA 計算中所需的一次設(shè)備模型有機(jī)的結(jié)合起來，為電網(wǎng)智能調(diào)度提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。電力信息的融合，可以有效地提高電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的傳輸與處理的效率，改變了以往電力體系的管控模式和管控思路，是一種全新的信息化管理理念與傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)的相融合，為實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”高度一體化融合的電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展方向提供了一種全新的思路。