專利名稱：電力數字化綜合管理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統信息化自動化的應用，尤其涉及電力數字化綜合管理系統。
背景技術：
我國電力企業的信息化從20世紀60年代起步，從應用的過程來看可分為四個 階段，20世紀60 70年代為第一階段，最初主要集中在發電廠和變電站自動監測 /監制方面；20世紀80 90年代為第二階段，該階段開始進入電力系統專項業務應 用，涉及電網調度自動化、電力負荷控制、計算機輔助設計、計算機仿真系統等應 用開始深入廣泛開展，某些應用達到了較高的水平，而計算機管理信息系統則剛剛 起步，并經歷了失敗較多的痛苦過程；20世紀末進入了第三階段，電力信息技術 進一步發展到綜合應用，由操作層向管理層、決策層延伸，各級電力企業建立管理 信息系統，實現管理信息化。但從傳統工業應用來看，電力信息資源的開發尚處于 剛剛起步及發展的階段，目標是形成集中、統一、穩定的信息采集渠道，基本建成 覆蓋全行業各門類的電力信息資源共享體系。目前，電力企業在信息化基礎建設基 本完成的前提下，企業管理信息化方面引入了所謂的"一體化"、"數字化電網"、 "數字化供電局"、"電力EAM"、"電力ERP"等先進概念，進入為提高企業 發展、市場的競爭、產業水平，推進企業科技創新、機構創新、體制創新的信息化 階段。
隨著電網規模的擴大和供電能力的加強，各行各業對電力供應需求不斷提高， 配電網的重要性日益突出。我國作為經濟高速發展中的國家，在對發電廠和輸電網 的大規模建設基本完成之后，近幾年又進行了大規模的城鄉電網改造，使我國配電 網得到了很大的改善，配電網硬件設施和網絡架構明顯加強，電網的安全、經濟運 行有了切實的保障，廣大電力用戶對電能質量和供電服務,則相應提出了更高的要 求，供電部門如果還靠原有的人工化、粗放型的管理方式，已經無法實現科學和高
效的管理。洋山港作為中國新興的深水港口，其獨特的地理位置決定了它的迅猛發
展。自2005年洋山港一期工程開港后至現在我們發現，原先的電力規劃建設已不 能滿足最新的發展需求。面對高速發展的港口建設，電力供應作為先行條件也須有 戰略眼光來為洋山港的建設和投運服務。
供電部門基礎設備建設、硬件設備投運的同時， 一個以改善客戶服務為手段、 以提高經濟效益為目的的新型管理體系和工作流程亟待建立。
配網管理體制的改革，對相應的計算機應用系統提出了新的更高的要求。為此， 我們提出在各種涉及配網應用系統的基礎上，開發面向配網運行的綜合應用系統 (以下簡稱配網管理系統)，為配電網生產、運行、檢修管理服務，進而實現配電 網生產、運行、檢修管理的自動化，并為企業市場營銷提供良好的技術支持。配網 管理系統是配電網實現科學管理的有效途徑，代表著配網管理技術發展的方向。
建立配網管理系統，給配網管理的確帶來了許多益處，在紛繁復雜的配網管理 工作中，初步規范了內部業務管理流程,縮短停電搶修時間，提高供電可靠性，是 投資少，見效大的方案。只有按照現代化管理理念和面向用戶服務的要求，通過計 算機應用系統集成與信息共享，實現配電網運行、搶修和服務等生產全過程的計算 機科學管理，才能進一步改善服務質量，提高供電可靠率，提高供電企業的綜合經 濟效益。
作為國內的電力企業，長期以來，在輸電網與配電網自動化系統的管理上始終 不能夠做到輸配一體。往往是在需要的時候，通過有限的信息傳遞方式進行接口完 成數據的交換。結果是無論是數據實時性，還是互操作性都不是很理想。
同時，信息化給電力企業帶來了許許多多的應用系統。這些系統在實施過程中 各自獨立。要么需要在運營管理過程中重復輸入數據，或者依靠各種系統間接口完 成數據交換。而這些接口基本上都是各系統之間自行協商制定形成的。系統各自獨 立、接口紛繁蕪雜給電力企業的信息化水平提高帶來了一定層度上的阻礙。

發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種具有擴展性 好、可維護性、安全性高的電力數字化綜合管理系統。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現電力數字化綜合管理系統，其特
征在于，該系統包括大屏幕顯示系統、三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系
統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統(EMS/DMS系統)，所述的三維展 示系統、安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、EMS/DMS系統均與大屏 幕顯示系統連接，所述的三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統與資源管理 系統連接，所述的資源管理系統與EMS/DMS系統連接。
該系統還包括控制系統，所述的大屏幕顯示系統、三維展示系統、安全防衛系 統、用電管理系統、資源管理系統、EMS/DMS系統分別與控制系統連接。
所述的控制系統包括系統控制模塊、數據庫，該數據庫與大屏幕顯示系統、三 維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、EMS/DMS系統連接。
與現有技術相比，本發明具有一定的先進性、創新性及實時性，同時具有擴展 性好、可維護性、安全性高等優點。


圖1是本發明電力數字化綜合管理系統的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1所示，根據洋山港電力自動化的現狀看，當前港區內110kV洋山站、 10kV開閉所及各箱式變電站均是各自獨立的自動化系統，還沒有形成統一的供電 網監控管理中心。對于要新建的洋山港自動化系統來說，應當綜合考慮調度自動化 (包括變電站自動化)和配網自動化功能需求。同時考慮到目前洋山港供電部門人 員力量不足，可以采用變電站、配電網集中管控，配(網)調(度)合一的方式，建立 統一的SCADA平臺。從根本上改變以往電力企業自動化系統不能互通有無聯合 調度的分散管理狀態。
自動化系統的結構可從縱向和橫向兩個方面去規劃。
橫向結構一是上層配調合一主站的結構，二是底層終端間的結構。上層配調合 一 (DA7DMS/EMS)主站上除輸配電SCADA、配電故障處理功能外，還應將配電 地理信息系統GIS、用戶信息系統、用電管理、用戶投訴及停電管理、抄表計量、 配電變壓器監測等作為DA/DMS中的子系統集成在一起，還應與MIS系統聯網， 從而使構架配電網統一數據中心，以實現信息唯一且信息共享，同時也便于系統擴 充。底層終端橫向間視通信介質及其結構的不同， 一條線、 一個供電片或環上的
FTU、 RTU間可以RS485串行總線方式連接或點對點通信方式直接與主站或子站 連接。當使用光纖通信時，各終端間可以用以太網網絡方式相連接，然后通向主 站或子站，以提高傳輸速率，充分發揮光纜的傳輸能力。
縱向結構則根據電網規模、通信網結構、管理機構的設置和信息流量等情況， 可設置兩層次結構，即自動化的主站至配電終端；或三層次結構即自動化主站至中 間站(子站)再至配電終端。根據"小洋山供電系統規劃"到2010年洋山港區將 建成由多個110kV變電站構成的骨干110kV供電網絡，因此，洋山港配調自動化 建議采用"主站——中間站(變電站/通訊子站)——配電終端"的層次結構。
根據系統建設的目標，系統總體架構從功能的邏輯結構上可劃分為以下幾個 部分
(1) 輸配電調度自動化系統SCADA/EMS/DMS:負責供電網運行狀態實時 監測；
(2) 電力企業資源管理系統基于地理信息的供電網絡管理及供電網日常生 產管理；
(3) 安全防衛系統負責供電網設備網絡監視；
(4) 三維仿真系統基于GIS系統和三維模型的信息管理和展示。 以上幾個基礎平臺系統作為洋山港港區供電自動化及信息化綜合管理系統的
子系統配合安全防衛系統、三維仿真系統，將構成統一的監控中心，可實現電力控 制應急指揮中心系統。
根據系統總體架構看，供電自動化及信息化綜合管理系統由輸配電調度自動 化系統、電力企業資源管理系統組成。其作用決定了該系統采用的技術必須遵循一 些重要原則和要求可靠性、開放性、先進性、創新性、實時性、擴展性、可維護 性、安全性等。
(1)可靠性原則
在供電自動化及信息化綜合管理系統中，企業資源管理系統在配電調度中心 的特殊性，可靠性更是重中之重，只有可靠的技術和設備才有可能發揮出其先進的 功能和優勢?？煽啃园讼到y與目前電力部門運行的各個系統的數據獲取的可 靠性，為此在可靠設計需要注意以下幾點
在系統設計和設備選型中嚴格遵循國際國內有關標準，充分考慮技術和設備 的成熟性，只有經過大量實際運用的技術和設備才可能說成熟，才具備一定的可靠
性。
采取模塊化、集散型、分布式系統構造和控制方式，從系統設計的結構形式和 控制方式的角度來提高系統總體的可靠性，分散故障風險，降低系統的整體故障的 可能性。
為了保證信息交換的可靠性，對重要部分應考慮采用網絡通信的冗余要求，如 雙網、雙通道；
為保證設備工作的可靠性，關鍵的主站系統設備應考慮冗余配置，如數據庫服 務器、通信服務器和與其它控制中心通信接口；
為保證重要數據的可靠性，需考慮數據冗余及備份必要時采取異地容災備用系 統的方式，以保證系統整體的可靠性。 (2)開放性原則
開放性是系統集成的關鍵因素，國際信息技術發展的潮流，集成系統設計必須 遵循"開放式"的原則。所謂"開放式"，實質上是要求解決不同系統和產品之 間的接口和協議的標準化，以保證它們之間具備"互操作性"。在系統設計和設 備選型上采用開放的技術標準，避免系統互聯或擴展的障礙。采用標準化的設計， 選擇標準化的產品，便于備件儲備和互換。充分考慮系統及其設備的兼容性。系 統和設備在橫向上應具備廣泛的兼容性， 一方面能兼容多種主流品牌、協議、廠家 的不同或相同的設備，便于廣泛利用先進的技術和設備進行系統擴充和升級，另一 方面能在通訊協議上廣泛兼容相關的二次系統，以便所二次系統無縫地集成為一個 先進的一體化系統。
從電力應用集成的角度，電力自動化系統的開放性可以主要從標準性、可移植 性、互操作性三個方面加以描述，三者相輔相成，三個指標的實現程度不同，則形 成不同開放程度的開放系統?？梢浦残灾赶到y的應用可以運行在不同的平臺上。 互操作指電力自動化系統中各應用之間相互交互，獲得對方資源和服務的能力。本 系統標準性主要涉及以下幾方面
1. 計算機網絡通信必須遵循OSI網絡通訊參考模型；
2. EMS/DMS應用軟件系統建模要求采用面向對象技術，參考 IEC61970/IEC61968公共信息模型(CIM)，統一全網對象命名，遵守CCAPI應 用接口要求，從而支持用戶或第三方的二次開發；
3. 自動化主站與終端之間的通訊建議采用IEC60870-5系列的協議；4.自動化主站與上級調度、其他調度或控制中心的接口建議按照
IEC60870-6(TASE 2)標準協議通信。
(3) 先進性原則
系統的先進性首先體現在技術設計思想上，只有系統設計結構的先進才有整 個系統先進的基礎。采用先進的模塊化、開放式、集散分布式的系統設計思想，具 有內部調整的足夠靈活性，可滿足變化著的各種需要。
充分利用目前的數字化技術和設備，充分考慮系統及其設備的擴充性，在系統 設計時留有合理的冗余，使系統具有充分的擴展能力，盡可能在規模上能滿足將來 相當長的時間內的擴充需要，不會因日益增長的需要而不得不淘汰現有的系統， 或被迫進行大規模的改造。
(4) 創新性原則
創新性是系統設計的重要原則，輸配電自動化系統在技術上有許多挑戰，沒有 創新性思維，就不可能有創新的系統模式，因此在設計過程中，創新性是很重要的 一個原則。要產生一個創新的系統，用新的角度、新的視野審視原有的設計模式和 體系，進行大膽地創新設計。
(5) 實時性原則
對于配電事故的處理是有時效性的，只有盡可能地快速響應，盡早采取措施， 才能將事故的損失降到最低。因此配電系統必須滿足實時性的要求，特別是處理對 電網狀態地反應，要求與SCADA系統實時性基本一致。
(6) 擴展性原則
系統對于用戶已有的投資有充分的考慮,對已經有的電子數據充分利用的基礎 上，未來的電子地圖數據可以通過轉換或導入到新的GIS系統中去。當網絡系統 采用新技術、新設備進行改進、擴充和升級時，新系統可以和老系統兼容，滿足對 已有資源的保護。
(7) 可維護性原則
隨著自動化系統的增多以及規模不斷擴大，維護人員的工作量日益增大，需要 提供方便、易用、功能強大的維護手段來支持系統各種日常維護工作。
提供一體化配網自動化系統的工程化工具，包括工程管理、配置管理、參數化 管理、文檔管理、開發與系統運行權限管理、版本自動管理等，保障數據唯一入口， 和遠程診斷工具，提供配網自動化系統本身運行可靠性的保障；
(8)安全技術原則
1. 系統對安全防護的要求
供電自動化及信息化綜合管理系統的安全主要包含五個層面，即物理安全、網 絡安全、系統安全、應用安全和人員管理。
1) 物理安全
主要包含主機硬件和物理線路的安全，如自然災害、硬件故障、盜用、偷竊等， 由于此類隱患而導致重要數據、口令及賬號丟失；
2) 網絡安全
由聯網計算機的網絡安全措施不到位導致的安全問題；
3) 系統安全
包括系統存取授權設置、賬號口令設置、安全管理設置等安全問題，如未授權
存取、越權使用、泄密、用戶拒絕系統管理、損害系統的完整性等；
4) 應用安全
主機系統上應用軟件層面的安全，如Web服務器、Proxy服務器、數據庫等 的安全問題；
5) 人員管理
如何防止內部人員對網絡和系統的攻擊及誤用等。
2. 系統安全防護策略
1) 數據傳輸網絡的技術體制
規劃數據網絡技術體制和電力系統安全防護體系，應根據電力生產業務對數據 網絡安全性、可靠性、實時性方面的特殊要求，并遵照國家對涉密單位網絡安全方 面的有關規定。根據網絡的規模、目的、服務對象、實時程度、安全級別等綜合考 慮，確定最基本的網絡技術體制。
2) 專用數據網絡的安全防護措施
應根據各類應用的不同特點，采用不同的安全防護措施，對傳輸控制信息的通 道應采用專網，實時業務具有較高的優先級，生產信息的優先級次之。
供電自動化及信息化綜合管理系統是一個十分復雜和龐大的信息工程，如此 龐大的工程很難獨立建設，必須在已有的相關系統中提取需要的信息，這需要通過 全面的信息綜合，在此基礎上進行分析，才能做出準確的判斷，進行正確的處理。
這些信息不僅來生產系統、輸電系統、負荷管理系統、設備材料管理等電力系
統內部，還包括其他行業的信息，如氣象信息、交通信息、地震信息、用戶信息等 等。這些信息有的存在于計算機數據庫中，有的存在于文件中，有的需要人工錄入; 有的是靜態信息如用戶位置，有的是動態信息如電網狀態，要將這些信息進行整合， 必須有強大的信息集成能力的平臺。
(9)企業資源管理系統相關的信息源 企業資源管理系統的數據主要是對電網所涉及到各電氣元件的屬性和狀態量 進行分析，其主要電氣元件有
1. 變電站配電出線；
2. 配電變壓器；
3. 配電線路；
4. 開閉站母線；
5. 無功補償設備；
6. 相關的二次設備(繼電保護，安全自動裝置，控制系統，通信系統)。 電力系統業務范圍內所涉及的數據包括所有的電力二次系統和其他信息系統，
包括
1. 調度自動化系統(SCADA、 AGC);
2. 能量管理系統(EMS);
3. 調度員培訓系統(DTS);
4. 電量計費系統(TMR);
5. 電力營銷系統；
6. 繼電保護和故障錄波信息系統；
7. 生產管理系統；
8. 雷電檢測系統；
9. 保護及故障信息實時數據；
10. 電網一次設備參數，準實時的保護設備運行狀態、保護定值、故障信息和 統計分析結果等；
11. 配電自動化系統；
12. 負荷管理系統。
綜合上面的分析，企業資源管理系統將集成SCADA、 EMS、 DMS、生產管 理等綜合信息；并且要進行分析、處理、計算和信息發布，滿足系統內部和職能部
門對信息的需求，還需要保證信息的實時性、準確性。企業資源管理系統與其它 電力系統的信息交換或提取本身就是一個十分復雜的問題，需要什么數據、如何定 義數據、如何理解數據、數據集合的規模等等，從配電管理信息流程圖，可以看出 數據組織的復雜性。
權利要求
1.電力數字化綜合管理系統，其特征在于，該系統包括大屏幕顯示系統、三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統，所述的三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統均與大屏幕顯示系統連接，所述的三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統與資源管理系統連接，所述的資源管理系統與能量管理/配電自動化系統連接。
2. 根據權利要求1所述的電力數字化綜合管理系統，其特征在于，該系統還 包括控制系統，所述的大屏幕顯示系統、三維展示系統、安全防衛系統、用電管理 系統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統分別與控制系統連接。
3. 根據權利要求2所述的電力數字化綜合管理系統，其特征在于，所述的控 制系統包括系統控制模塊、數據庫，該數據庫與大屏幕顯示系統、三維展示系統、 安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統連接。
全文摘要
本發明涉及電力數字化綜合管理系統，該系統包括大屏幕顯示系統、三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統，所述的三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統、資源管理系統、能量管理/配電自動化系統均與大屏幕顯示系統連接，所述的三維展示系統、安全防衛系統、用電管理系統與資源管理系統連接，所述的資源管理系統與能量管理/配電自動化系統連接。與現有技術相比，本發明具有一定的先進性、創新性及實時性，同時具有擴展性好、可維護性、安全性高等優點。
文檔編號H02J13/00GK101364733SQ200810040889
公開日2009年2月11日 申請日期2008年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者吳建國, 周俊宏, 浩 孫, 李榮高, 王劍東, 譚勇桂, 陳鎖柱 申請人:上海同盛工程建設配套管理有限公司