EMS系统与PSASP在线数据接口开发和应用

孙 蓉，邱 健

（1.江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京211103；2.中国电力科学研究院，北京100085）

江苏电网根据职能的划分，由网、省、市、县公司的调度部门分别管辖不同层级的电网运行，因此电网实时运行数据分散地存储在各级调度中心的EMS系统中，而这些资源只能在调度中心使用，无法供其他部门共享。另一方面，虽然EMS系统中完整地记录了电网的运行状态，但在实际分析计算时仍然采用离线数据，大量基础数据的录入均靠人工维护，大大降低了工作效率和计算的可信度。文中提出利用标准电网模型和计算机技术将调度实时在线数据接入到离线计算软件的方法，并实现在线数据接口的开发和跨平台的电网运行状态的图示化动态显示，使研究人员能时刻掌握电网运行状态，并利用基于在线数据接口的仿真软件开展基于电网运行数据的状态分析、故障诊断等工作。

1 在线数据接口的设计

1.1 总体框架

按照E语言数据格式[1]，以一定的设备命名规则，从EMS系统中导出所需的在线数据和基础电网设备参数，通过对映射表的设置和维护，在线数据和离线数据相互补充验证，数据接口按照5 min频度实时自动接收EMS在线数据，并实现离线和在线电网数据的整合，形成一套结构完整、准确反映当前电网运行工况的计算数据，并能用于电网的潮流、短路、暂态稳定计算，另外利用图模一体化技术，实现对电网的动态监视。在线数据接口的总体框架如图1所示。

1.2 数据的整合方案

图1 江苏在线数据接口示意图

根据在线、离线数据的特点[2]和江苏的实际情况，设计在线数据接口的开发方案。由于江苏EMS系统中设备参数数据不完整，只能满足在线潮流计算的要求，而短路、稳定计算所需的零序参数、发电机参数、变压器接地方式等数据并没有同步维护，准确率和完整性很难保证，因此在线数据接口的开发方案采用以离线数据为基础的数据整合[3]，即以华东的离线计算数据为基础，用江苏EMS在线数据刷新离线数据中的江苏电网数据。

（1）以在线数据为基础，保留在线数据原有的网络结构、设备名称，用离线设备模型和动态参数进行补充和修正。

（2）建立在线/离线元件设备映射表，通过映射表实现在线/离线数据的共用。2套模型中的电气元件名称都是相对稳定的，潮流整合程序通过分析厂站、元件连接关系及元件名称自动生成大部分的映射表内容。少量等值、简化的元件需要人工映射来完成，还有部分不对应的部分需要对模型本身进行修正。在建立映射表的过程中，通过对比2套模型之间的差异，相互进行校正。离线/在线模型通过映射表共享数据的示意如图2所示。

（3）在线数据采用EMS系统状态估计后数据，包含母线电压相角、交流线、变压器、发电机、电容器、负荷的有功和无功、主变抽头、设备参数等数据；离线数据采用最新的华东电网运行方式计算完整的数据。

图2 离线/在线映射处理

（4）由于在线运行数据与离线数据很难严格为同一时间断面，边界潮流很难一致，因此将在线运行数据刷新到离线数据上以后，需要对离线数据中省外的发电和负荷进行适当调整，使整合后数据的省际联络线潮流与在线数据一致。

1.3 离线断面的调整

目前电力系统建模、计算和结果浏览的过程已经从文本模式发展到了图形界面模式，基于组态思想的图模一体化技术的应用在很大程度上提高了图形系统维护和使用效率。基于E语言/组件接口规范，设计并实现一种跨平台的电网图示化浏览器，动态地读取电网数据，并以多种视图方式显示电网数据信息，将图形数据关系由强耦合变为单向推导，可方便地从电网数据中自动形成整体或局部的厂站接线图、电网示意图等。由于图元形状、大小、颜色、位置、连接关系等图形属性均为预先配置或者动态智能生成，从而将图形系统的维护量几乎降为零，提高了电网建模、计算和分析的灵活性。

1.4 通信方案

为了保证EMS系统的安全和数据传输的稳定，调度EMS服务器将状态估计后的实时数据保存为E语言格式的数据文件，通过横向正向隔离装置从调度I区发到III区服务器，本地LINUX服务器通过综合业务数据网，采用FTP的方式每5 min自动从III区服务器接受数据，并同时完成在线数据与离线数据的整合，整合结果同样以FTP的方式传输至图模显示服务器，实现电网运行状态界面的实时动态监视、各项指标显示、历史数据管理等功能。

2 系统结构

2.1 硬件配置

江苏电网在线数据接口及分布式计算平台的硬件系统结构如图3所示。在线数据接口服务器专用于实时接收EMS系统发出的E语言格式数据，并进行在线与离线数据的整合，管理节点用于江苏电网实时运行潮流的图模化展示，实现图形浏览、历史数据保存、统计分析等功能。

2.2 软件配置

图3 硬件系统结构示意图

在线数据接口程序采用标准C++语言编写，MySQL数据库，图形界面基于跨平台的专业程序库QT，在线数据接口服务器采用Linux REDHAT AS 4.0 64位操作系统，管理节点采用Windows系统。

2.3 数据接口的功能

通过在线数据接口，可以实现基于在线数据的全面计算分析。在线数据接口具备以下功能：

（1）接受E语言格式的EMS在线数据；

（2）自动生成在线/离线数据的映射表；

（3）在线网络拓扑分析，以提高数据的可靠性；

（4）根据时间或其他原则自动实现对多套特定离线数据进行整合，降低边界处的联络线功率差额，让合并后的数据尽可能反映系统实际运行情况；

（5）支持对多套在线数据的整合，能整合110 kV电网的EMS信息；

（6）实现电网运行状态的实时监视和告警，并具备分区分市发电负荷统计等功能；

（7）能以文件和数据库方式保存任一历史断面的整合数据；

（8）能够与实时数字仿真装置对接，开展基于实际电网的物理装置测试。

3 数据校验

为了验证数据接口程序开发的准确性，保证EMS在线数据与在线/离线数据整合后的计算结果一致，需要对整合前后潮流数据进行校验。采用江苏2009年11月8日22:00的EMS数据断面，比对电网实际潮流与数据整合后的计算结果，部分母线比对结果如表1所示 (单位为标幺值，基准容量为100 MW，基准电压为 525 kV/230 kV/35 kV)，结果显示整合前后潮流结果基本一致，满足精度要求。

4 在线数据接口的应用

在线数据接口程序经过一段时间的实际运行，目前运行状态良好，实现了设计功能，并在电网迎峰度夏、故障分析中发挥了作用，由于仿真软件与实时数字仿真装置为同一数据平台上，今后基于实时数字仿真装置可开展以下研究工作。

表1 母线潮流计算比较结果

（1）基于电网在线运行数据的实时仿真分析和试验研究，提高研究内容与实际电网背景的契合度，为电网实际运行提供技术支撑。

（2）结合数字仿真装置的机电暂态-电磁暂态混合的大规模电网实时仿真计算功能，开展实际运行电网的故障再现、原因分析及措施研究。

（3）开展基于在线数据的安全分析、电网稳定裕度评估、电网综合防御系统协调控制策略及校核分析。

5 结束语

江苏电网在线数据接口遵循E语言格式规范，根据离线/在线2套数据的特点，充分利用现有的EMS调度自动化系统的在线数据资源，将状态估计后的实时电网运行数据引入到电力系统综合程序PSASP基础数据库中，在很大程度上解决了传统离线计算中数据源的问题，结合PSASP原有的强大离线计算分析功能，不但使江苏电网计算分析更加符合电网运行实际，同时也减轻了相关工作人员的数据录入和维护的工作强度，在线潮流浏览采用图形的可视化技术，清晰、易用，便于用户查询当前潮流状态和下载历史断面进行研究，对运行人员掌握江苏电网的当前和历史状况，以及为电网的安全、优质、可靠、经济运行提供了科学、快速的辅助分析计算手段。

[1]辛耀中，陶洪铸，李毅松，等.电力系统数据模型描述语言E[J].电力系统自动化，2006，30(10)：48-51.

[2]柳 明，何光宇，卢 强.网络分析应用中的公用信息模型[J].电网技术，2006，30(17)：51-58.

[3]严亚勤，陶洪铸，李亚楼，等.对电力调度数据整合的研究与实践[J].继电器，2007，35(17)：37-40.

[4]于尔铿，刘广一，周京阳，等.能量管理系统[M].北京：科学出版社，1998.