引起EMS系统计算量非正常突变的因素

陈飞，张高峰，李海冬，王协华

(1.云南电力调度控制中心，昆明 650011；2.南京南瑞继保电气有限公司，南京 211102；3.国电南瑞科技股份有限公司，南京 210061)

引起EMS系统计算量非正常突变的因素

陈飞1，张高峰2，李海冬3，王协华2

(1.云南电力调度控制中心，昆明 650011；2.南京南瑞继保电气有限公司，南京 211102；3.国电南瑞科技股份有限公司，南京 210061)

探讨了EMS系统的数据因传输过程中的延时，以及因公式嵌套计算，导致计算量的因子实际上为不同时刻的数据，从而引起计算量短时突变的问题，并提出了改进意见。

EMS系统；计算量；数据突变

0 前言

随着EMS系统监视、控制技术的不断应用，EMS系统数据的准确性已成为关系到电网安全稳定控制的重要因素。电网事故时，通常会引起EMS系统数据剧烈突变；但在运行中，EMS系统经常出现某些计算量短时突变，而电网运行并无异常的情况，给调度运行带来不便，同时，这种计算量突变误发告警给调度运行工作带来安全隐患。通过时序数据库及历史报文的反演分析发现，这种计算量突变误发告警现象是因EMS系统在数据采集、处理过程中的局限性引起。本文对EMS系统数据传输以及主站系统周期性处理计算公式这两个过程中，因不同延时导致计算因子为不同时刻数据，最终引起计算量突变的现象进行了探讨，并给出了改进建议。

1 问题分析

1.1 传输过程引起的延时

EMS系统采集的模拟量经过了RTU采集、传输通道传输、主站系统接收处理三个环节[2]。其中，随着技术的进步，不同厂家、不同型号的终端装置采集，以及主站系统接收处理两个环节均能控制在毫秒范围内。而传输过程中，采用不同通信介质、不同波特率，则对主站EMS系统接收数据到的延时存在很大影响。表1显示了当遥测类型、波特率不一致时，使用IEC60870-5-101规约，厂站端每次传输10个遥测量时，两者相差超过1 s[3]。而传统串行规约 (如CDT规约)与网络规约之间的传输时延将更明显。

表1 IEC60870-5-101规约不同参数的延时情况

同时，因为主站侧与大部分站端RTU通信时，考虑到通道的速率、质量，对通信报文一般采取精简编码，通常采用不带时标的归一化遥测类型进行通信，导致主站接收的报文数据均不带时标，但在EMS系统处理接收到的数据时会加上时标后存入数据库，此时系统所记录的时标并不是厂站上送的真正时间，二者存在一定的延时，该延时时间主要取决于通道的通信波特率、通信介质等。

1.2 周期计算程序引起的延时

计算量是通过将采集到的遥测值、遥信值或者已定义的计算量作为计算因子，通过算数、逻辑等运算，最终得到的量[4]。计算量是EMS系统中应用最为广泛的数据类型之一，电厂出力、地区负荷、控制断面等均为计算量。

计算量一般通过计算进程周期性采集各计算因子实时数据，按照计算表达式的规则进行计算，并写入实时数据库。为确保EMS系统的性能及实时性，一般公式计算周期设置为3～5秒。因此，与实际电网运行数据相比，计算量的计算结果可能存在数秒的延时，如果某个计算量的计算因子中包含了多个计算量，经过多次嵌套计算，则这种延时时间将可能更长。

1.3 公式计算量突变实例

如图1所示，某日19：59，某调度机构计算量出现4秒钟的向上突变，经过检查，发现该计算量的分量由A～F 6个不同厂站上送 (如表2)，其中A、C、D、E、F 5个厂站以IEC60870-5-104规约通过调度数据网上送数据，B厂站以64 K数字通道上送数据。19：59左右，EMS系统收到6个厂站数据上送时间并不完全一致；同时，EMS系统计算量 (表2 J对应的数据行)4秒钟才变化1次。综合以上2个因素，导致了如图1的曲线。

图1 计算量突变截图

表2 计算分量及总加情况

2 改进建议

2.1 使用网络规约，统一规约参数设置

对于串行通道的性能提升，鉴于硬件以及其他客观条件，无法或很难有质的提升。采用基于网络的通道，涉及到硬件环节少，而且能够充分发挥出网络的及时通信性能，大大提升传送数据的速率，为保障数据的实时性提供坚实的基础。在基于网络通信的基础上，采用基于网络的Poling通信方式，能更有效地提升数据传输速度、显著改善通道延时。

同时，使用相同的规约参数设置，原理上也能够使得不同厂站上送的数据控制在相同的延时范围内。

2.2 减少公式嵌套

因系统处理计算公式时，实际上是CPU根据各计算因子参与计算的优先级先后进行计算，针对计算因子数量较多，尤其是存在多级计算因子嵌套模式的，需要严格划分其计算优先级。否则将引起各级计算不合理而出现计算结果明显差异，甚至出现延时。在EMS系统中，在定义计算公式时，其计算量因子应尽量使用直接采集量，避免产生嵌套的计算因子。确实需要有计算量因子嵌套进计算公式时，也要尽量减少计算量因子的嵌套层数以及各嵌套计算量因子的计算优先级。

3 结束语

随着自动化技术、电网技术的不断发展，数据采集精度不断提高，基于自动化数据的计算、处理、分析及应用功能对数据的准确性、实时性的要求也越来越高，对数据异常监视的手段也越来越多，但EMS系统仍存在因系统限制引起的数据异常，因此，合理的数据组织架构异常重要。在EMS系统建设时，可以通过改善通信条件、减少公式嵌套，有效减少采集、传输、处理过程中计算量的突变。在笔者多年的运行中，也未发生因计算量延时导致的误调误控事件的发生。

[1] 电力安全事故应急处置和调查处理条例 [Z].

[2] 于尔铿.能量管理系统 [M].北京：科学出版社，2001.

[3] 刘洋，卢建刚，黄凯.电网调度自动化实时信息分析与评估系统的研究 [J].电力系统保护与控制，2010，38 (8)：38-42.

[4] 龚强，王向东.调度自动化系统中计算量点的应用 [J].电力自动化设备，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

陈飞 (1982)，男，硕士，云南电力调度控制中心，从事电网调度自动化的运行维护及开发工作 (e-mail)13908858762＠139.com。