海上孤網電網調度管理系統的設計與實現

李衛團++勞新力

摘 要 介紹了海上孤島電網調度管理系統的設計。結合現有的能量管理系統，提出利用目前的海上網絡架構，設計并實現電網調度系統（DMS），實現海上孤網電網調度管理的規范化、標準化和一體化。

關鍵詞 海上孤島電網；DMS系統；能量管理系統

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0015-03

微型電網簡稱微電網或微網（Microgrid），是指內部負荷比較集中的小電網，它是大型電力系統的一部分，往往通過電力電子裝置連接到電網運行。

海上孤島微電網由于其“孤島”的特征，表示其含有內部的能量管理系統，可以脫離大電網而獨立運行。海上孤島微電網與傳統大電網的距離遠，架設輸電線路不便，對于能量的供求能自給自足。

目前對于海上電網的管理基本都只是在EMS（能量管理系統）中實現，但是EMS系統只是局限于海上電網內部，但對于遠離組網電站的管理者來說，必須要有一套可以滿足各專業需求，輔助各級領導對電網決策的系統來對電網進行有效的管理和指導，因此，電網調度管理系統DMS應運而生。

DMS（Dispatch Management System，簡稱電網調度管理系統）是電網調度機構的日常管理和操作平臺，是電網調度機構和陸地管理部門與能量管理系統之間的紐帶，負責電網的日常調度管理、電網資料發布和存檔、應急恢復、遠程指揮、電網關鍵指標和報表分析、電網展示等功能。

EMS作為電網管理在中樞，承擔現場發電機組有功和無功的調配、運行方式的調節、相關斷路器的投切等操作；

EMS系統由于其重要性和必要性，只能在現場進行管理和操作，但是為了滿足在非EMS網絡中的陸地管理層和遠程專家對電網的有效管理和遠程支持，那必須使用DMS。

圖1為EMS、DMS在整個分公司網絡中的架構。

圖1 DMS和EMS在孤網中的架構示意圖

本文針對海上油田群電網的現狀，兼容海上油田群辦公系統的有點，建立孤網油田群的DMS系統，實現海上電網和陸地調度指揮中心的互動，達到了管理協調、配置合理、高效應用的目的。

1 系統建設目標

1）實現陸地電網調度室對電網進行管理和指導。

2）實現海上孤島電網調度管理的規范化、標準化，填補海上孤島電網調度管理規程的空白。

3）實現電網調度管理、智能報警管理、維修檔案管理、人員管理以及與油田其他辦公系統之間的信息共享，打造海上電網管理一體化。

2 系統設計的基本要求

海上油田群孤網有著小型化、孤島化、負荷穩和一體化等特征，對于DMS系統的軟硬件配置應具備如下特點。

2.1 實用性

從保護用戶原用的設備投資和能夠完全滿足現實需求的角度出發，充分集成現有的各種計算機系統、網絡設備、視頻會議系統設備，使建設的系統適用、安全、可靠且易管理、維護和擴展，避免重復投資，具有最高的性價比。

根據客戶對電力調度管理和專家支持中心系統提出的系統規模和應用要求，我們將選擇合適的產品，滿足對電力調度管理和專家系統的應用需求。通過大量的機組數據采集、上傳，在引入專家支持后，可對電網運行進行分析總結，更好的實現全方位的電力調度管理。

2.2 先進性

當今的計算機網絡技術發展日新月異，方向把握不準，則可能導致在很短的時間內技術落伍，從而面臨被淘汰的危險。因此在堅持實用性的前提下盡量采用國際先進成熟的技術和設備，適合未來的發展，做到一次規劃長期受益。

2.3 可擴充性

所選擇的聯網方案及設備要能適應網絡規劃的不斷擴大的要求，以便于將來設備的擴充；要能適應信息技術不斷發展的要求，平穩地向未來新技術過渡。

2.4 安全性

安全性包括兩個方面：1）網絡用戶級的安全性；2）數據傳輸級的安全性。網絡用戶級的安全性應在網絡的操作系統中給予考慮，而數據傳輸的安全性則必須在網絡傳輸時解決。

2.5 易維護性

系統應具備較高可維護性，主要包括硬件系統、軟件系統、運行參數三個方面，主要表現在：

1）系統所選設備應是符合現代國際標準、工業標準的通用產品，便于維護。

2）系統必須具備完整的技術資料（包括自身和第三方軟件完整的用戶使用和維護手冊）。

3）系統應具備簡便、易用的維護診斷工具，使系統維護人員可以迅速、準確的確定異常和故障發生的位置以及原因。

2.6 經濟型

合理的性能價格比是系統設計中應當考慮的重要內容。因此，所選用的設備在兼顧良好性能的基礎上也要考慮經濟性，除考慮系統總體造價外，還應當考慮系統長期運行成本。

3 系統設計

DMS系統主要包含硬件和軟件兩部分。

3.1 硬件結構

考慮到現場情況、數據流向以及EMS中心站的設置情況，DMS系統硬件配置如下。

3.1.1 關系數據庫服務器

配置一臺關系數據庫服務器。

關系數據庫服務器主要用來保存電網設備、參數、靜態拓撲連接、系統配置、告警和事件記錄、歷史統計信息等需要長期保存的數據。

3.1.2 數據庫交換服務器

配置一臺數據庫交換服務器。

數據庫交換服務器主要用來與第三方服務器交換電網和機組的實時和關系型數據。

3.1.3 WEB服務器一臺

配置一臺WEB服務器。

WEB服務器主要存儲DMS系統的數據，包括基本操作票、各種報表、電網和電站的施工文檔、完工文檔和各種手冊、故障報告等等。endprint

3.1.4 正向物理隔離裝置

配置一臺正向物理隔離裝置。

正向物理隔離裝置主要用來隔離外界數據對對電網的影響，保證數據在I區和III區之間的單向傳輸；

3.1.5 硬件防火墻

配置一臺硬件防火墻。

電網管理系統包括海纜，變壓器等等相關的監測系統，所以DMS需要將這些系統都集成在一起，供調度員綜合評判電網運行狀態，為科學合理決策提供依據。而這些相關系統接入到DMS就需要使用硬件防火墻，隔離其他系統對DMS的影響。

3.2 軟件功能

DMS系統應具備如下功能。

根據其他電網DMS實施情況，DMS中開發的軟件模塊包含但不限于以下部分。

3.2.1 電網調度管理模塊

負責完成電網各種設備的調度管理，主要實現各個設備操作票的申請、制定、審批、執行等操作。

3.2.2 與EMS一致的、具備IE發布條件的SCADA監視模塊

該SCADA監視模塊為IE版，客戶只需要安裝插件就可以在IE中對電網的運行情況進行監控，但是不具備操作功能。

3.2.3 透平發電機組SCADA一致的、具備IE發布條件的SCADA監控模塊

該SCADA監視模塊為IE版，客戶只需要安裝插件就可以在IE中對電站的運行情況進行監控，但是不具備操作功能。

3.2.4 設備的維修檔案管理模塊

主要對電網運行過程中所出現的故障進行管理，包括故障的起因、維修過程、使用備件、處理結論等都需要進行詳盡的記錄，為今后處理類似故障提供參考。

3.2.5 設備管理模塊

設備管理模塊主要對電網設備進行管理，包括設備信息、關聯的維修檔案等。

3.2.6 專用工具模塊

主要關注電網的專用工具。

3.2.7 備品備件模塊

主要關注電網的備品備件，對少于一定數目的備件要進行提醒。

3.2.8 報表模塊

對平臺需要展示的各種報表都實現電子化。

3.3 通信通道

為了避免重復投資，DMS系統一般借助于海上微波通道，帶寬在350kb/s到8Mb/s。

3.4 DMS系統結構

圖2為油田群電網DMS系統硬件結構示意圖。

圖2 DMS硬件結構示意圖

3.5 DMS系統各層的基本功能

DMS系統主要包括交換層、存儲層、應用層三層結構。

3.5.1 交換層的總體功能

交換層主要用來從EMS歷史數據庫中鏡像交換各平臺機組和電網的各種實時數據，包括遙測和遙信采樣點。

其實現的主要功能要求有：

1）鏡像交換透平發電機組的實時數據。

為了遠程實時在線反映機組的運行情況，以及遠程實時評判機組的性能狀況，都需要對機組的所有數據進行鏡像交換和存儲。

2）鏡像交換電網的實時數據。

3.5.2 存儲層的總體功能

存儲層主要用來存儲各平臺機組和電網的各種實時數據和用戶對電網的管理信息。

其實現的主要功能有：

1）機組實時數據存儲。

將交換層鏡像交換的數據進行存儲，存儲的速率由用戶進行定義，最小的時間間隔為1秒。

2）電網實時數據存儲。

將交換層鏡像交換的數據進行存儲，存儲的速率由用戶進行定義，最小的時間間隔為1秒。

3）關系數據存儲。

關系型數據庫包括以下數據。

DMS網站的基礎數據，包括發布包、用戶信息等。

用戶對DMS系統所做的可以存檔的操作記錄，比如操作票申請、審批等；其他電網和機組的運行數據。

3.5.3 應用層的總體功能

應用層將現場傳輸的數據集成用戶的應用數據根據需求進行定制和發布。

其實現的主要功能有：

1）機組實時數據發布。

為了讓并不處在MCC的運行人員或者管理人員能遠程監控機組的運行情況，將機組的實時數據按照現場等比例開發，并實現與現場基本同步顯示。

2）電網實時數據發布。

電網實時數據發布平臺將電網EMS系統進行等比例開發，并實現與現場基本同步顯示。

3）關系型數據的應用。

用戶依據DMS系統對本電網進行有效的管理，都屬于關系型數據的應用，同時還包括其他機組和電網的非實時數據。

4）電網調度功能的WEB發布。

作為DMS的基礎數據發布平臺，提供DMS網站的操作、維護和修改功能。

4 運行實例

目前某海上油田群DMS系統已成功上線運行。圖3所示為該DMS系統運行界面。

圖3 某油田群DMS系統運行界面示意圖

5 結束語

近年來，隨著海上油田群電力組網的高速發展，迫切需要提高海上油田群電網調度標準化、一體化管理水平，DMS系統以信息化建設，促進各專業的管理標準化、操作規范化、流程一體化建設。對提高生產管理的集約化、規范化和精益化水平和效益具有十分重要的意義。EMS系統承擔了電網的實時控制功能，DMS系統承擔了電網的電力調度、電網操作管理、電網應急管理等功能，EMS和DMS一起組成了電網的控制、管理系統。

參考文獻

[1]張曼.智能電網環境下對電網調度管理的思考[A].2011年云南電力技術論壇論文集（優秀論文部分）[C].2011.endprint