省地调一体化PAS的设计和三级调度DTS联网

收稿日期：２０１０－０９－２６；修回日期：２０１０－１１－２９已申请国家发明专利，专利申请号：２０１０１０１７１１３１．８省地调一体化ＰＡＳ的设计和三级调度ＤＴＳ联网

高　明１，李文云１，李　峰２，袁德君１，蒋亚坤１

（１．云南电力调度中心，昆明６５００１１；２．国电南瑞科技股份有限公司，南京２１００６１）

摘要：为解决各级调度机构之间由于模型等信息无法共享所造成的ＰＡＳ及ＤＴＳ系统应用水平的制约问题，

研究了如何利用模型拼接的成果来建设省地一体化ＰＡＳ系统及进行三级调度ＤＴＳ联网，提出了网、省、地三

级调度模型拼接方案。在此基础上就省地一体化ＰＡＳ的实现分别提出了两种基本方案，比较了两者的优缺

点，同时提出了一种综合式分析计算方案。在拼接好的模型基础上提出了三级调度ＤＴＳ联网方案。分析表

明：综合式分析计算方案更具工程可行性，三级调度ＤＴＳ联网方案具有良好的工程适用性。

关键词：模型拼接；一体化；高级应用软件；调度员培训仿真系统；联网

中图分类号：ＴＭ７３４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－８９３０（２０１２）０１－０１０４－０６

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ＰＡＳ　ｏｆ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ－Ｒｅｇｌｏｎａｌ　Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ

ａｎｄ　ＤＴＳ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈｒｅｅ　Ｌｅｖｅｌ　Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ

ＧＡＯ　Ｍｉｎｇ１，ＬＩ　Ｗｅｎ－ｙｕｎ１，ＬＩ　Ｆｅｎｇ２，ＹＵＡＮ　Ｄｅ－ｊｕｎ１，ＪＩＡＮＧ　Ｙａ－ｋｕｎ１

（１．Ｙｕｎｎａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００１１，Ｃｈｉｎａ；

２．ＮＡＲＩ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌ　ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＡＳ　ａｎｄ　ＤＴＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｎｏｎ－

ｓｈａｒａｂｌｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ－ｌｅｖｅｌ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ，ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ＰＡＳ　ｏｆ　ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ－

ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ＤＴＳ　ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ

ｓｐｌｉｃｅｄ　ｍｏｄｅｌｓ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｓｐｌｉｃｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄ

ｔｈｅｎ　ｔｗｏ　ｂａｓａｌ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｆｏｒ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ＰＡＳ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ－ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｇｉｖ－

ｅｎ．Ａｄｖａｎｔａｇｅ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ａ　ｎｅｗ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎ－

ｓｉｖｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ．Ａ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ＤＴＳ　ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｇｉｖｅｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ

ｓｐｌｉｃｉｎｇ　ｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｆｅａｓｉｂｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ＤＴＳ

ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｅｌ　ｓｐｌｉｃｉｎｇ；ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ（ＰＡＳ）；ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ（ＤＴＳ）；ｉｎ－

ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ

各级调度中心仅对各自管辖范围内电网进行

建模，数据、图形及模型信息无法共享的问题在很

大程度上制约着各级调度机构高级应用软件

ＰＡＳ（ｐｏｗｅｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ）计算的实际效果，

也是造成其难以真正实用的主要原因之一。

在线外网等值方法［１］近年来在部分省调得到

工程实际应用，在一定程度上提升了地调网络分析

计算效果，但鉴于外网等值方法本身所存在的局限性［２］，这种方法总体看来仍有较大提升空间。模型

拼接技术在近年来的迅速发展与成熟应用［３，４］为

解决这一问题开辟了新途径。全电网模型的形成，

为进行省地两级调度的ＰＡＳ计算功能和调度员培

训仿真系统ＤＴＳ（ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ　ｔｒａｉｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）互联

的统一规划与管理提供了绝佳的数据平台。利用这

一技术实现省地调的一体化ＰＡＳ及进行ＤＴＳ互

联，符合电力调度体系＂纵向贯通＂趋势与方向，是第２４卷第１期２０１２年２月 电力系统及其自动化学报Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＵ－ＥＰＳＡ Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．１Ｆｅｂ．　２０１２对于近年来出现的多种省地一体化应用研究［５，６］

的又一探索。

获取包含网省地调模型的全模型在当前的技

术条件下不再是难题，但是在获取了全模型后，究

竟采用什么样的一种方案来实现省地一体化的

ＰＡＳ和进行ＤＴＳ互联，成为一个需要研究与思考

的新问题，也是本文所研究的主要内容。

为了表述方便，仍使用了传统概念上的术语

ＰＡＳ进行相关表述。实际上，近年来传统ＰＡＳ各模

块有被屏蔽和后台化的趋势，各种真正面向最终需

求的综合应用逐渐出现。本文论述的内容，同样可

以扩展到这些新的网络分析应用。

１　网省地模型拼接方案

模型拼接系统生成的全网详细模型依赖于空

间上分层的各个数据源，包括有云南省调能量管理

系统ＥＭＳ（ｅｎｅｒｇｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ）系统核心

模型，南网总调下发的南方电网２２０ｋＶ以上电压

等级电网，云南电网各个地调ＥＭＳ系统模型等。模

型拼接系统从各个数据汇集模型数据，经过模型服

务程序分析，进行合并更新最终形成全网模型。拼

接方案如图１所示。

图１　两维模型示意Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｎａｌ　ｍｏｄｅｌ

图１中，分布式建模系统得到的拼接结果有多

种表现形式，具体见第２．１节关于两维模型信息的

论述。

２　两种基本部署方案

为了达到实现基于模型拼接的省地一体化

ＰＡＳ系统的目的，本文提出了两种基本部署方案：

一是集中式分析计算方案，二是分散式分析计算方案。两种方案各有优劣，对系统的管理、维护、使用

也提出了不同的要求。

２．１　集中式分析计算方案

本方案的特征为：由省调向省、地调用户提供

统一的分析计算服务，实现服务的统一管理和维

护，并提供灵活的、具备权限管理。ＰＡＳ系统、模型

拼接系统及相关分析计算服务均部署在省调，地调

均不部署，省地调用户均使用部署在省调的一体化

ＰＡＳ系统。

此方案下系统基本架构分为三层，前端应用

层、应用服务层和模型服务层，省调、地调用户在前

端应用层使用客户端登陆系统，由应用服务层提供

统一的ＰＡＳ计算服务，计算所需的模型由模型服

务层提供。图２给出了系统架构示意。

图２　集中式分析计算方案示意Ｆｉｇ．２　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ

前端应用层由客户机组成，省调、地调用户均

能够访问到计算服务资源，进行相关计算。前端应

用层通过网络连接到应用服务层，可以完成用户登

录，厂站图、系统潮流图、计算统计表格信息的显

示，相关计算属性的设置和计算的启停。

应用服务层作为省地一体化ＰＡＳ的核心环

节，负责监听客户机的请求，为其提供相应服务。从

逻辑上讲包括３个功能模块：①服务管理器，负责

接收客户的远程连接请求，对用户进行身份校验，·５０１·第１期 高　明等：省地调一体化ＰＡＳ的设计和三级调度ＤＴＳ联网管理用户的权限，在预先设定的用户访问权限分配

计算资源。服务管理层的核心功能是实现负载均

衡，它管理着后台多个计算服务器所提供的计算资

源池，在考虑服务器的ＣＰＵ使用率，内存使用率，

网络带宽等一系列因素情况下，将客户端连接到指

定服务上，这样能够有效的提高计算资源的应用

率，在多用户情况下可有效配置服务器资源，减少

资源浪费。②计算服务池，用于提供具体的计算服

务，如状态估计、调度员潮流、静态安全分析、短路

电流计算、灵敏度分析等。服务创建在后台服务器

上，初始启动后会自动建立一定数目的资源。服务

池接收服务管理器的统一调度，每个计算服务均能

标识其可用状态。每当有新的用户登录，服务管理

器会把空闲的服务分配给用户。当用户退出系统或

者长时间没有使用计算服务，服务管理器将回收计

算服务资源，将其标识为空闲，放置到可分配资源

中。③ＰＡＳ模型服务，是模型服务层提供的服务

之一。

模型服务层用于为各应用提供可计算的电网

模型、方式数据以及相关的图形。在模型拼接中实

现了南网总调下发的电网模型，云南省调核心电网

模型和云南各地调电网模型的汇集和实时拼接。模

型是广义的概念，包括有电网物理模型、运行方式

和图形；从时间维度而言，包括历史、实时、未来电

网模型；从空间维度而言，包括全电网模型、省调核

心模型、各地调电网模型、多区域模型的灵活组合、

外网等值模型。模型可提供给省地一体化的ＰＡＳ

及用于ＤＴＳ联网，且能够与ＢＰＡ动态设备的控制

模型相结合提供给方式进行电网运行方式的研究、

校核。一体化ＰＡＳ系统对模型的利用可分为多种，

能够在时间维、空间维进行定义。例如省调用户可

以使用实时的全云南电网模型，进行静态安全分

析，校验当前断面条件下系统的安全性；地调用户

能够提取本地调模型和省调模型，当然也可以直接

使用全网模型，进行设备开断计算、合环操作前计

算等。图３给出了模型服务提供的时空两维模型数

据的示意。计算服务ａ使用了未来的省调模型进行

研究；计算服务ｂ则使用了实时的全网模型；而服

务ｃ使用了历史的地调模型进行分析研究。

从信息流上，分析计算服务的动作序列主要

是：①省、地调客户端连接到省调ＰＡＳ计算服务管

理器，管理器在完成用户身份和权限的校验后，根

据当前计算服务池情况为其分配合适的计算资源；

②客户端用户可定义计算属性（模型信息），计算服务通过本层的模型访问接口从模型服务层得到

需要的电网物理模型、运行方式和相关图形信息，

最终作好开始计算的数据准备；③用户可在此基

础上对电网方式进行调整，启动计算，所有操作均

提交给计算服务，有计算服务响应操作并返回计算

结果，这样用户就能够通过客户端得到所需的计算

结果。图４给出了完成一次技术服务的活动序列。

图３　两维模型示意Ｆｉｇ．３　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ

图４　集中式分析计算的动作序列Ｆｉｇ．４　Ａｃｔｉｏｎ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ