电力调度通信中心主要对电网调度自动化系统及电力营销系统进行监控和调度。下面从LEBO大量电力行业经验,总结本方案对电力行业系统相关应用显示的实现方案。
电网调度自动化系统。它是确保电网安全、优质、经济地发供电,提高电网调度运行管理水平的重要手段,是电力生产自动化和管理现代化的重要基础。这其中可细分为:(1)电网能量管理系统(EMS)。这是一套为电力系统控制中心提供数据采集、监视、控制和优化,以及为电力市场提供交易计划安全分析服务的计算机软硬件系统的总称。(2)配电管理系统(DMS)。这是一个涉及供电企业运行管理、设备管理、用户服务等各个方面的计算机网络系统。以配电自动化实时环境、地理信息系统、综合性数据库系统等为基础,组成多个相对独立的应用功能子系统,包括配网自动化(DA)、配电工作管理(DWM)、故障投诉管理(TCM)、自动作图(AM)和设备管理(FM)、负荷管理(LM)、配网分析系统(DAS)等。从而实现配电网的管理自动化,优化配网运行、提高供电可靠性、为用户提供优质服务。此外还包括电力市场技术支持系统。
电力营销系统。电力营销系统是电力系统信息化的一个重要组成部分。电力营销的关键是电力技术、电力电子技术和信息技术的结合,集信息流、资金流、物流(电流)于一体。由于电力生产与销售同时进行,电力营销因此具备了开展电子商务的优势。
此外,还有供电企业生产管理系统(MIS)/ 办公自动化系统(OA)、发电企业资源管理系统(ERP)/ 生产管理系统(MIS)、电力客户服务系统(CRM / CALL CENTER)和地理信息系统(GIS)等其他IT系统。
1.1. EMS(Energy Management System)能量管理系统
能量管理系统(EMS)用于保障电网的安全稳定运行,主要由数据采集和监视控制(SCADA)、自动发电控制(AGC)及高级应用软件等功能模块组成。在电力市场环境中,要充分利用现有的EMS系统功能和数据资源,实现信息资源的共享。
基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的大范围联网的EMS/SCADA系统已经成为目前电力调度系统的非常重要的一个系统,其主要的特点包括1、各种信息的实时性2、开发式的体系结构3、友好的人机界面等多方面。
1) EMS与大屏幕系统的接口方式
EMS系统的显示内容包含了大量的动态信息和图文信号,一般的客户端工作站是无法完整显示的、利用大屏幕系统高分辨率显示的特性就可以充分的完整的显示。随着用户的需求要求的发展,在大屏幕系统上显示的信息不仅是单一的显示,对各种信息的显示提出了更高的要求,实时性、画面的显示质量等。为此大屏幕系统为EMS系统主要提供了两种接口方式网络和RGB。
◆RGB接口方式:即在用户客户端工作站的显卡上连接一个RGB信号分配器,其中分配出来的1路信号输送到本机显示器,另1路传输给大屏幕系统,大屏幕系统以开窗口的方式在屏幕上显示。这种显示方式显示内容和本地计算机的显示画面是一致和同步的。
优点:
接口方式简单:纯硬件方式进行连接
信息实时:与客户端计算接口方式完全同步。
缺点:
显示信息量不足:在大屏幕上显示的内容与客户端显示内容完全一样。
这样RGB接口方式并不能满足EMS系统在大屏幕系统中的显示要求,该接口方式仅能够作为显示的一种补充手段。
◆网络接口方式:即通过局域网从服务器上获取相关数据,在大屏幕上显示各种计算机的图文动态信息。包括如电力接线图、潮流图、系统图、GIS地图等高分辨率显示画面也是通过这种方式显示。
优点:
高分辨率画面的显示
各种动态数据的实时显示
网络信号接入数目不受限制
2) LEBO大屏幕系统与EMS系统的应用案例
LEBO的大屏幕系统与国内主要的EMS系统商均进行了许多成功的合作。主要包括:
◆CC-2000电网调度自动化系统
该系统为分布式体系结构,硬件使用康柏公司的ALPHA计算机,操作系统选用了Tru64 UNIX,CC-2000将电网调度的实时数据采集、数据处理及各种应用按功能分布在不同的ALPHA服务器和工作站节点上。LEBO的大屏幕系统利用UNIX系统的X-Window协议将显示内容通过网络在大屏幕上显示。已成功在东北网调,辽宁省调、黑龙江省调、甘肃省调等项目中应用。
◆OPEN-2000能量管理系统
OPEN-2000开放型分布式能量管理系统是由南京电力自动化研究院(南瑞集团)于1998年开发成功的一套集SCADA、AGC、PAS、DTS、DMS、DMIS于一体,适用于网、省调和大中型地调的新一代能量管理系统。LEBO的大屏幕系统利用网络将各种高分辨率的图文动态信息在显示墙上实时显示,已成功西北网调、江苏省调、重庆市调、成都地调等10多个系统中应用。
◆SD-6000能量管理系统
该系统也是由南京南瑞集团公司开发,分布式SCADA/EMS/DMS系统的SD-6000运行在Compaq Alpha服务器与工作站。LEBO的大屏幕系统利用网络将各种高分辨率的图文动态信息在显示墙上实时显示,已成功在广东省调、北京地调、南京地调等多个系统中应用。
◆DF8002 SCADA/PAS/DTS/TMR/DMS系统
该系统由烟台东方电子信息产业股份有限公司开发而成。F8002具有分层开放的软件层次、分布式的客户服务器体系结构;软硬件平台对用户透明,支持Oracle、Sybase、SQL Server等多种商用数据库;实现了SCADA、PAS电力应用软件(网络拓扑、状态估计、调度员潮流、无功优化、短路电流计算、负荷预报、安全分析、网络等值、校正控制、故障分析/保护校核等)、DTS调度员防真培训、TMR电量计量计费等功能。TRON的大屏幕系统利用网络将各种高分辨率的图文动态信息在显示墙上实时显示,已成功在贵阳市北供电局、广东佛山地调江等系统中应用。
1.2. 电能量计量系统
电能量计量系统(TMR)对电能量数据进行自动采集、远传和存储、预处理、统计分析,以支持电力市场的运营、电费结算、辅助服务费用结算和经济补偿计算等。
大屏幕系统与其接口方式:
目前由于目前国内大部分电能量计量系统是与电力SCADA系统合为一体的,因此接口方式与EMS系统是一 致的。
1.3. 电力市场技术支持系统
1) 电力市场支持系统包括:
◆发电厂报价管理:提供基于浏览器界面的数据申报和信息浏览的工具。
◆购电计划预处理:编制充分考虑电网安全、价格及各种约束的购电计划。
◆实时电力市场调度:根据实时报价重申、EMS实时信息,考虑安全和价格的因素确定实时发电计划。通 过数据网关发送指令,实现全系统闭环实时调度。
◆资金结算与合同管理:结算现货市场和合约市场的电费、辅助服务电费、市场其他特定情况下的电费, 并监视、管理合同的执行情况。
◆即时信息发布:发布市场运营信息,保证市场"公平、公正、公开"运营。
◆市场运营管理:为市场交易提供检索各种信息和管理市场运营的手段。
◆电量采集计量:实时采集各关口数据,通过数据网络及时发送到交易中心。
◆数据网络:实时传输各种市场和系统运行信息,构建市场成员的访问通道。
2) 系统主要特点:
◆适用开放:系统满足电力市场从发电到输电逐步开放的需求;系统能适应不同层次、不同地区电力市 场的需求;为不同的竞价模式和交易方式提供全面支持,适应市场规则的变化。
◆先进可靠:与先进的电力市场理念、成熟的电力系统理论与安全可靠的信息技术有机结合。
◆配置灵活:系统采用开放式体系结构和分布式系统设计。
◆使用维护方便:
3) 大屏幕系统与其接口方式:
接口方式与EMS系统是一样的。
4) 应用案例:
PMOS-2000发电市场技术支持系统
该系统由南京南瑞集团公司开发,运行在Compaq Alpha服务器与工作站。LEBO的大屏幕系统利用UNIX系统的X-Window协议将显示内容利用网络在大屏幕上显示,已成功的在广东的茂名电力、高明电力等使用。
1.4. 调度生产管理信息系统DPMS
电力调度管理信息系统主要涵盖调度专业管理、继电保护专业管理、自动化专业管理、运行方式管理、通讯管理、综合管理等六大部分。主要技术特点如下:
1) 该系统具有面向对象的动态建模技术、自动应用生成技术、可视化工作流技术、基于通用报表技术、基于XML标准的数据交换等技术特点。
2) 整个系统基于统一的电网设备中心库展开设计,实现各种应用数据的最佳共享和关联模式以及应用功能的合理分布。能满足电力二次系统安全防护体系要求的前提下,与各种调度专业应用系统接口,如SCADA/EMS系统、电能量计量系统、电力市场技术支持系统等,实现数据的互通与共享。
3) 系统运行界面图

统一电网设备管理界面图

基于图形的调度运行日志管理

调度操作票管理
4)大屏幕系统与其接口方式:
接口方式与EMS系统接口方式一致。
5) 应用案例:
南瑞的调度生产管理信息系统(DMIS),该系统是基于Windows系统平台,LEBO的大屏幕系统通过网络或RGB的方式在大屏幕上显示,已成功的在浙江嘉兴电力局调度生产管理信息系统(GX-DPMS)、宁夏省局电力调度管理信息系统、江苏省电力公司调度管理信息系统(全省含13个地调)、南京供电局调度管理信息系统、广东省电力公司调度管理信息系统、国电西北网调调度生产管理信息系统(NWEP-DPMS)等使用。
2. 关于LEBO大屏幕显示墙符合电力二次系统安全防护规定
大屏幕显示系统将与电力系统多个监控和调度子系统进行网络连接,为了保证不同系统子网的安全,并符合电力二次系统安全防护规定,我方提出以下解决方案:
2.1、专用网络
LEBO大屏幕显示系统作为浙江电力调度通信中心监控系统的一部分,保持和生产控制大区的物理隔离,保持和非安全网络的隔离。
2.2、不同网段的分离连接
LEBO大屏幕显示系统提供多个独立的网络接口和各系统网络连接,并在各系统防火墙外部进行连接;不要求各网络为大屏幕显示系统提供统一连接,以实现横向隔离。
2.3、认证机制
LEBO大屏幕显示系统在显示各系统监控信号之前,采用认证的方式建立连接,并且不要求长期信任,实现纵向认证。大屏幕显示系统不发出对各系统主机的控制指令,采用被动显示机制,保证信号传输的单向性。
2.4、本方案原理示意图

2.5、网络隔离技术
在本方案中大屏幕系统采用了分时访问的网络隔离技术,保证了大屏幕控制器在任何时候只与一个网络进行连接,所有的数据交换均通过数据分区进行,并不会影响整个系统区的正常工作和显示。
网络隔离的关键是在于系统对通信数据的控制,即通过不可路由的协议来完成网间的数据交换。由于通信硬件设备工作在网络七层的最下层,并不能感知到交换数据的机密性、完整性、可用性、可控性、抗抵赖等安全要素,所以这要通过访问控制、身份认证、加密签名等安全机制来实现,而这些机制的实现都是通过软件来实现的。我司采用的隔离技术的实现原理是通过专用通信设备、专有安全协议和加密验证机制及应用层数据提取和鉴别认证技术,进行不同安全级别网络之间的数据交换,彻底阻断了网络间的直接TCP/IP连接,同时对网间通信的双方、内容、过程施以严格的身份认证、内容过滤、安全审计等多种安全防护机制,从而保证了网间数据交换的安全、可控,杜绝了由于操作系统和网络协议自身漏洞带来的安全风险。
