iES600系统技术白皮书

iES600系统技术白皮书 2007年11月 积成电子股份有限公司 目  录 1    概述    1 1.1    系统设计原则    2 1.2    系统设计基础    3 1.3    主要技术特点    4 1.3.1    真正的跨平台设计    4 1.3.2    真正的一体化设计    5 1.3.3    智能化的系统设计    6 1.3.4    丰富和强大的贴近用户的需求的功能    7 1.3.5    高可靠的前置设计    8 2    硬件系统体系结构    9 2.1    双倍冗余结构    10 2.2    双重网络    10 3    软件体系结构    10 3.1    实时监控与数据采集系统（SCADA）    11 3.1.1    软总线通信服务    11 3.1.2    公用信息模型服务    14 3.1.3    数据存储和数据处理    15 3.1.4    前置通信模块    20 3.1.5    人机界面部分    21 3.1.6    报表工具    25 3.1.7    网络互联功能    25 3.2    高层应用软件（PAS）    26 3.2.1    网络拓扑    27 3.2.2    状态估计    28 3.2.3    潮流计算    29 3.2.4    调度员潮流    30 3.2.5    短期、超短期负荷预报    31 3.2.6    静态安全分析（预想事故评定）    31 3.2.7    短路电流计算    33 3.2.8    无功电压优化    34 3.2.9    仿真研究环境    35 3.3    DTS功能    36 3.3.1    主要功能    36 3.3.2    主要培训项目    37 3.3.3    主要的电网模拟操作类型    38 3.3.4    主要的误操作类型模拟    39 3.3.5    培训方式    40 3.3.6    培训考核    40 3.3.7    电力系统模型    41 3.3.8    教员子系统    41 3.3.9    培训评估子系统    42 3.4    AGC功能    42 4    系统技术指标    42 4.1    通讯指标    43 4.2    DTS仿真规模    44 4.3    DTS真实性要求    45 4.4    响应指标    46 4.5    打印指标    47 4.6    切换时间    47 4.7    系统可靠性指标    48 5    iES600系统产品典型配置图    1 1 概述 iES600电网调度自动化主站系统是我公司在获得国家科技进步二等奖的产品iES500基础上全新开发的升级换代产品，是面向网省调（公司）、大中型地调的新一代能量管理电网自动化系统和电力企业信息化数据平台。该产品充分汲取了我公司长期从事电力系统自动化大型主站系统开发和现场运行与维护的经验，采用了国内外电子信息技术和SCADA/PAS/DTS系统技术的最新研究成果，具有技术先进、实用性强、安全稳定、高度智能化、配置灵活、维护方便等特点。该产品在设计、开发、测试以及工程化等方面的工作都严格按照 ISO9000质量保证体系和软件工程的CMM 规范进行。在国内外多名电力自动化系统专家的严格 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证和具体技术指导下，针对电力控制中心应用特点，开发了支持IEC 61970 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的开放式电力控制中心应用集成平台，并在此平台上实现了电力控制中心的各类应用，形成了我公司完整系列的iES600系统。 iES600系统可以运行于Unix(包括Tru64、Solaris、AIX或Linux等)操作系统或Microsoft Windows等操作系统上，可以充分发挥不同平台的的先进特性，可跨越多种RISC和CISC硬件平台。系统的数据库可采用高性能的大型商用关系数据库管理系统Oracle、，Sybase 、MS SQL Server等，进一步提高了系统组态的灵活性，给用户更大的选择空间。系统可采用Cluster技术，保证历史数据的一致性。报表系统可跨平台运行，也可在Windows平台上选择基于Excel的系统，使报表子系统更加灵活、方便易用。系统体系结构设计为网络分布式，采用客户/服务器网络计算机技术和面向对象的程序设计技术，构造了一个全面支持SCADA/EMS/DTS应用的电力调度自动化主站应用环境。 iES600系统基于一体化设计，对于SCADA、PAS、DTS系统，用户只需维护一套数据库、一套画面，维护及使用都方便灵活。采用开放分布式系统。系统中各种功能具有可扩充性及规范性，功能剪裁容易。各应用软件水平先进，实用可靠。 iES600系统的开发严格遵循国调中心颁发的《能量管理系统（EMS）应用功能要求及其实施基础条件》（试行）、《EMS应用软件基本功能实用要求及验收 细则 测试细则下载防尘监理实施细则免费下载免费下载地暖施工监理细则公路隧道通风设计细则下载静压桩监理实施细则下载 》（试行）、《调度员培训模拟系统（DTS）功能规范》（征求意见稿）等文件的要求。 1.1 系统设计原则 支持最新国际标准：系统支持国际标准IEC 61970/61968，支持基于中间件技术的组件化系统结构，包括基于共用信息模型（CIM）的信息组织方式、基于组件接口规范（CIS）的数据访问、以及基于XML的数据导入/导出交换等。 简单、易维护：在总结以前几代产品使用经验的基础上，在系统的操作简单、易维护性上下了很大的功夫，同时结出了丰硕的成果，如变电站自动成图、批量建模等。 一体化的运行环境：采用一体化设计的网络通信管理、图形引擎、模型数据库、事件及告警处理、报表框架、 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 和人机界面构成了调度自动化系统集成平台，为iES600系统的各应用提供统一的集成环境。 智能化：iES600系统在智能化方面根据用户现场的实际需求进行了大量的研发，无论是iES600系统自身的智能化还是调度智能化的辅助决策在应用中都很好的提升了系统的易用性。 完善的跨异构平台方案：iES600系统的三层体系框架设计为上层应用屏蔽了计算机硬件、操作系统、商用数据库和CORBA中间件的差异，实现了上层应用与计算机硬件、操作系统、商用数据库和CORBA中间件的无关性。 图模库一体化： 用户在绘制图形的过程中，即可将电网模型、设备参数、设备拓扑连接关系一次建立完成。 组件化的框架式图形平台：除了提供绘图工具、人机界面环境、绘图建模引擎等应用功能外，图形平台更提供了一套灵活而强大的插件架构，这种架构可以通过组合不同的插件而形成一个新的应用，为系统带来了极强的灵活性和可扩展性。 支持SVG的WEB信息发布：以SVG作为Ⅱ区和Ⅲ区的WEB服务的图形发布和交换的载体，结合XML Web Services为Ⅱ区和Ⅲ区的数据平台的客户提供电网信息的发布和数据访问服务。 1.2 系统设计基础 系统根据国际标准设计，使用最新的技术，具有先进的支撑平台，SCADA功能完善，PAS、DTS功能齐全，安全稳定，满足信息一体化要求。具体的设计约束包括： 符合新标准：系统在设计上符合国际标准，使系统真正做到开放，同时便于系统扩展，做到应用的即插即用。 使用新技术：INTERNET技术、组件技术、数据库技术、JAVA技术、Cluster技术、QT等。本系统设计可以采用ORACLE、SYBASE或SQL Server数据库。 完善的功能：具有完备的SCADA功能、PAS电网分析功能、DTS功能、AGC功能，具有电网实时监控、网络拓扑、状态估计、潮流计算、电压无功优化控制、负荷预测、故障分析（短路电流计算）、静态安全分析等模块及调度模拟、故障模拟、安全装置模拟等调度员仿真培训功能和自动发电控制功能。 符合IEC 61970国际标准的公用信息模型服务：iES600系统的公用信息模型服务器（CIMServer）提供符合IEC 61970 Common Information Model(CIM）的公共信息模型，并支持标准的组件接口规范（Component Interface Specification－CIS），系统提供的接口符合IEC 61970-403 Generic Data Access（GDA）标准定义。通过标准的GDA接口暴露CIM模型数据，使得其它基于IEC 61970标准的应用可以方便地插入到系统，提高了系统的可扩展性，也更有利于电力企业的应用集成（EAI）。通过GDA接口，提供如下数据访问服务： ? 资源标识服务 ? 系统数据查询服务 ? 系统数据过滤查询服务 ? 系统数据更新服务 ? 系统数据变化通知服务 除提供GDA数据访问接口外，iES600系统还提供CIM XML模型交换文档导入/导出工具，用于将CIMServer中的数据导出成为XML文件，或将XML文件形式描述的数据模型导入到CIMServer中，可适应于松耦合的企业应用集成。导入、导出可以处理完整的信息模型（全模型），也可以处理用户重点关注的部分模型。 通过严格的模式校验对导入的数据进行检查，可以保证既能灵活地交换数据交换，又能够避免非法数据对系统造成破坏。 1.3 主要技术特点 1.3.1 真正的跨平台设计 iES600系统采用先进的跨平台特性和分布式的设计，给系统部署带来的足够的灵活性和伸缩性。目前主流的IBM Aix、HP Unix、SUN Solaris等UNIX系统和Windows操作系统都可以得到很好的支持。甚至可以在同一套系统内可以组成混合平台的异构系统，如实时数据服务模块的主模块和各备用模块可以分别运行在HP Tru64 Unix、SUN Solaris、IBM Aix及Windows上，并实现相互间的冗余热备，减轻了由于某个系统平台上的缺陷对系统可靠性的影响。在数据库方面，各种主流的商用数据库系统都能应用于iES600系统中。在设计上，系统的整个设计实现完全采用同一套代码，充分的保证了各平台的一致性，在各不同系统上只是编译的不同，实现完全是相同的，所以在各平台下的操作风格和界面风格做到了完全一致，调度操作使用人员甚至可以感受不同平台的变化和差异。 1.3.2 真正的一体化设计 iES600系统在设计初期就定下了一体化的思路，一体化的思想在iES600系统中的很多地方都有所体现。主要体现在以下几个方面： 1. 图模库一体化：我公司调度自动化主站产品从iES500系统开始就遵循图模库一体化的设计思路，绘图的同时建立模型并写入商业数据库中，但上层应用均有各自的图形、数据库。到了iES600系统我们进一步将SCADA、PAS、DTS应用层提升，各种应用使用统一的图模库，使一体化技术得到进一步的体现，大大减少了维护人员的维护工作量，保证数据的一致性、维护的方便性和界面的统一性。与不同应用需要维护不同的模型、图形相比，iES600系统的图模库一体化技术使得系统的维护工作量得到极大的降低。 2. 系统管理一体化：iES600系统所有应用基于统一的系统管理服务，系统管理主要包括系统安全管理、应用进程管理、系统网络管理、系统资源管理、系统配置管理等，以上这几个方面的管理功能在iES600系统中都统一到一个管理平台中，降低了开发的重复度，充分体现“一个系统平台”的设计原则。 3. 数据展示与界面操作一体化：iES600系统中的上层应用均使用统一的人机会话进行数据展示，使用者只需对人机会话连接的应用服务进行连接切换，就进入不同的应用环境，操作上下文菜单根据应用不同而不同，但使用风格不变。做到只要学会SCADA应用下的人机会话使用，就会使用PAS、DTS应用下的人机会话。 4. 集控功能一体化：系统具有完善的信息分层和分控责任区管理功能，通过修改责任区域能方便地实现调度和分控中心功能互为备用，即在系统均正常运行时仅分控子系统可执行遥控、遥调功能，当分控子系统故障时遥控和遥调功能改由调度执行。信息分层和分控责任区管理软件分为两部分：一是责任区域的设置和管理，二是根据责任区域进行相应的信息分层处理。系统采用信息分流技术，实现每个中心监控工作站只处理该责任区域内需要处理的信息，无关的画面、报表、历史数据等都不会出现在该监控站内。告警信息窗也只显示与该责任区域相关的告警信息，遥控、置数、封锁、挂牌等操作也只对责任区域内的设备有效，画面上不属于该责任区域的设备和信息将被消隐或屏蔽，从而起到各工作站节点之间信息分层和安全有效隔离的作用。 1.3.3 智能化的系统设计 1. 智能化的系统生成：iES600系统提供快速全站成图解决方案，根ES600系统提供快速全站成图解决方案，通过定义图形规则自动生成全站一次接线图，实现间隔的自动摆放。在自动生成一次接线图的同时，还可以选择生成相应的辅助图形，如：曲线、棒图等。 2. 智能化的系统运行监视：iES600系统管理服务负责监视系统中计算机硬件的关键性能参数，如CPU、内存和磁盘利用率等，并在磁盘空间过低或CPU利用率过高或服务程序发生内存泄漏等情况下主动警告系统管理员，有助于避免服务器故障停机。它还可以对网络交换机、网卡设备、网络打印机等以多种手段（状态轮询、异常检测、SNMP等）进行监视，并在发现异常错误时发出分类的、预定义严重级别的告警信息。 3. 智能化的系统维护：iES600系统管理服务可以配置系统各节点的运行方式（各服务模块运行于何处、热/冷备用配置、故障时的切换策略等）。可以监视各节点及应用的运行状态。在故障情况下，系统管理服务会自动进行故障切换。对于软件模块非正常退出的情况，如果是主用模块退出，系统会自动将备用模块切为主用模块，并尝试重启异常退出的模块，如果是备用模块退出，则直接尝试重启该模块。如果异常退出的模块不能在指定的时间内（由配置参数决定）成功重启，则系统将自动启动冷备用节点上的相应模块。在此过程中，系统会发出相应的事件通知用户进行必要的处理。 1.3.4 丰富和强大的贴近用户的需求的功能 系统在一套平台上，充分考虑电网调度自动化的需求，不仅可集成SCADA、PAS、DTS、AGC、AVC等大量应用功能，还进行了大量的功能性、易用性开发，如： ● 一体化设计带来的另外一个功能：动态着色，电网可以随着方式的变化，自动变更颜色，以表征代电、失电、接地等状态。 ● 前置通道支持多数据源处理，综合比较各数据源质量，实现软件判优切换。 ● 前置系统功能强大。具备相应权限后，任何一台工作站上都可以看到前置的源码数据。 ● 后台服务与操作界面分离：系统所有的数据处理功能均实现了由模块向后台服务的转变，提供了操作系统级的应用；前台操作界面在系统的任何一台工作站上，不需要复杂的配置或者安装，只要连接系统的服务，就可方便的查看各种系统信息等多项信息，使得了解和掌握系统的运行状况更加简单和便利。 ● 系统可以根据现场设备的运行状态，自动实现母线的旁代，使得供电统计更加准确和简易。 ● 支持不限时间的多年历史库储存（除非硬盘空间受限），同时保证历史数据高效的检索。 ● 为了确保系统数据库的安全，在发生灾难性故障时，能够及时快速的进行数据库的恢复。 ● 支持全网全数据的事故追忆 ● 图形可以进行版本管理，如果进行一个历史时间的事故追忆，显示的图形可以是历史图形 ● 调度挂牌后带闭锁功能，如挂接地牌后不允许遥控。 ● 动态生成实时数据曲线。 ● 设备运行态监控：可在MMI上实现对通道的状态、机器的CPU负载率、硬盘空间占有率，运行模块数量、IP地址设置等进行在线检测。 ● 图形编辑无限制回滚，可进行区域定义和按区域调图 ● 全面的在线帮助：iES600系统具有全面的在线帮助支持，特别是在人机会话重要的操作窗口、对话框中均提供帮助按钮，点击即可显示与此窗口、对话框相关的翔实的帮助信息，真正的在线帮助，不再需要印刷本的操作手册。 1.3.5 高可靠的前置设计 iES600系统前置采集使用终端服务器模式，为提高系统的可靠性，避免切换盲区，本系统前置通信软件进行了重要改进，抛弃了传统采用的冗余设备之间“整组备用、整组切换”的工作模式，采用了“端口级备用、端口级切换”的工作模式，并通过精心设计，实现了两台前置通信服务器间的“负载均衡”，实现了不丢失任何数据的“无扰动切换”。 系统设计实现了非常完备的通道状态监视功能，在系统运行过程中，一旦发现某个端口异常，若该端口是备用端口则给出告警，若是工作端口则进行端口级工作状态切换，由备用端口接替工作，同时系统发出故障报警信息；如发生一台前置通信服务器全部故障的情况下，则将所有属于该机负责的全部厂站切换到另一台前置通信服务器上，在对所有切换的厂站给出报警信息的同时给出该前置通信服务器工作异常的报警信息。 同时还支持常用规约在线报文翻译功能，并且为特殊规约预留了在线翻译的接口。 2 硬件系统体系结构 iES600系统遵循国际标准和工业标准基本设计原则。遵循IEEE POSIX 1003 规范，满足不同计算机硬件和操作系统的可移植性和互操作性，具有跨多硬件平台的特点，系统建设规模可依计算机机型不同有很大选择余地。系统的应用可以根据用户的需求分布在不同的机器上，设备既可以是基于RISC结构的，也可以是基于CISC结构的。重要的节点采用双机、双网，以保障系统的可靠性，并实现负载均衡，前置数据采集能够支持以常规方式和网络方式接收远动数据，服务器采用冗余配置，数据库服务器和磁盘阵列可以运用集群管理，构成全网的数据中心。 根据系统分区规划要求，整个系统的设备分布在三个安全区中，分别为安全区Ⅰ、安全区Ⅱ和安全区Ⅲ，主系统位于安全区Ⅰ，DTS 子系统位于安全区Ⅱ，WEB 子系统位于安全区Ⅲ，安全区Ⅰ与安全区Ⅱ使用防火墙，安全区Ⅰ与安全区Ⅲ之间设置正向与反向专用物理隔离装置，每一区都有完整的计算机系统（服务器和工作站）、网络设备及辅助计算机设备组成。 2.1 双倍冗余结构 为适应电力调度系统的高可靠性要求，系统的主服务器和其它有特殊硬件要求的关键设备，如通讯控制机、智能通道接口装置、终端服务器等，可设计为双倍冗余结构，在故障情况下可以自动切换。iES600系统的软件功能模块具有“即装即用”特性，每一功能模块可以备份安装在多个节点机上，互为热备用。当某一节点机出现故障时，系统功能可自动切换到其它节点机，保证系统的不间断可靠运行。 2.2 双重网络 为进一步确保数据通讯的可靠性，iES600系统可采用双重网络结构。系统采用交换网络技术，其网络传输速率为10MB、100MB自适应。双网络同时工作，可实现自动切换并可均衡网络负荷，单一网络故障不影响整个系统的正常工作。系统配置2组10/100MB交换机，每个节点配置2块10/100MB自适应网卡。系统配置中可以将两个前置通信服务器的第三块网卡与终端服务器通过一个单独的HUB组成一个子网，进一步提高数据流的可靠性与传输速度。也可以直接接到主网交换机。 3 软件体系结构 OCI（Oracle Call Interface）：UNIX平台下的Oracle数据访问接口。 SB(SoftBus)：网络软总线，数据通信总线。 系统软件体系结构的一个重要特点是广泛采用了客户/服务器工作方式。不仅对Oracle数据库的访问是客户/服务器的方式，而且对系统实时库的访问以及各软件模块之间数据的交互也都是客户/服务器的方式。这种工作方式优化了系统结构，化解了系统复杂性，提高了系统效率。 3.1 实时监控与数据采集系统（SCADA） 3.1.1 软总线通信服务 iES600系统作为一个建立在网络环境中的大型分布式系统，包括大量完成各种系统应用功能的软件模块，支持复杂的电力调度SCADA/EMS/DTS应用功能。这类系统有两个较困难的基本问题：一是随着电力调度自动化系统应用的不断深入，用户会不断提出新的要求，因此系统的功能必须是可以灵活增加的，即要求系统必须具备方便的功能可扩充性；二是电力系统用户所要求的系统配置规模相差悬殊，系统设计要适应特定规模的用户要求，因此，要求系统必须具有良好的规模伸缩性。这些问题涉及到系统的基本体系结构，必须从系统体系结构的设计出发来解决。 3.1.1.1 SB的设计目标 1.    规范系统模块间的通信接口方式，使符合规范的模块能随时修改和增加，只要不依赖特定的硬件资源，软件模块可以在系统中任意机器上做到即装即用，以便灵活配置系统。 2.    使系统各模块之间的耦合尽可能松，提高系统的坚固性。同时照顾到系统运行效率。 3.    提供进程间（包括网络各节点进程间）涉及内存中数据的传输以及关于系统、机器、模块运行状态监视维护的公共服务，简化系统模块编程。 3.1.1.2 SB的管理功能 每一个节点机操作系统启动后会自动启动一个名为SBUnix的进程（Windows平台下为名为SoftBus Manager Service的服务），该进程也可手动启动和停止。每个节点的Sb服务注册之后，会自动与系统中其它节点的SB相互通信，从而在全系统范围内建立起一个分布应用通信环境。 系统中的节点机通过启动SB后，即可加载其它应用软件模块。SB以软件模块为基础管理系统。系统中每个应用模块加载时首先向SB注册，注册内容包括模块名和模块的特定运行属性。SB负责监视模块的运行状态，维护模块的主辅属性，进行必要时的主辅模块切换。 应用模块注册后，还要向SB注册自己的服务。服务是iES600系统中的重要概念之一。由于iES600系统采用了客户/服务器模型，每一个软件模块或者是服务器，或者是客户端，或既是服务器又是客户端。这里的服务就是服务器，服务（器）依属于软件模块。一个软件模块可以有多个服务，每个服务都可以特定的交互方式提供特定的功能。 SB根据软件模块注册的属性，管理系统中的软件模块，进而管理系统中的各种服务（器）。SB还通过软件模块的属性了解系统中的软件和硬件配置。凡系统中的公共信息，都通过SB实现管理维护。 SB通过监视网络的运行，维护系统的双网结构，必要时在双网之间进行切换。这些操作对其他应用模块都是透明的。 3.1.1.3 即插即用和系统规模伸缩性 即插即用的概念本是指一种计算机外设硬件接口的标准，这里我们指iES600系统中的软件模块接口方式。SB通过提供规范的接口，在系统中构造了一个分布式软件环境。对系统中其它软件模块来说，没有节点的区别，在系统中任一台机器上都可以运行，因为任一节点机上的软件环境都是SB提供的分布式环境，彼此没有区别。如果一个软件模块依赖特定的硬件外设，如接口卡、打印机等，则将外设和该模块看作是一体的。原则上，iES600系统中的应用软件模块可以在系统各节点机上任意安装。 在系统中，只要有足够的硬件资源，一个节点机上可以安装系统的全部软件模块，构成单机的系统。也可以在多个节点机上安装同一软件模块的多个备份，由SB按各模块指定的属性维护主备运行，构成大规模的全分布系统，如可使用十几台高档Alpha服务器和工作站组成一个系统。 这种即插即用的软件模块接口特性解决了系统规模的可伸缩性问题。 由于模块接口是即插即用的，增加新的系统服务功能时可以按SB的接口标准增加一个新模块，对其它模块没有影响，既降低了模块间的耦合程度，提高了系统可靠性，又方便了系统的功能扩充。 3.1.1.4 SB提供的接口和客户/服务器方式 SB提供了一套供系统应用模块调用的程序接口，提供包括模块/服务注册和注销，各类传输服务，状态服务等功能。 由于采用了面向电网的描述，系统的实时数据库非常复杂，常规采用的以广播方式在每个节点机上分别维护自己的实时库的方法已不再适用。为此，SB提供了一套客户/服务器方式的交互机制，使客户可以用“订单”方式访问实时数据库，在客户端只维护一个和当前状态（如当前画面）有关的很小的局部实时库。这不仅降低了对客户端的配置要求，同时也保证了系统数据的唯一性。 3.1.1.5 SB的组成 每个节点机上的SB都由一个独立的进程和一组动态链接库（DLL）组成。其中名为SBUnix（Windows平台上为SBMixService）的独立进程负责各个节点机间的通信以及系统的各项维护功能，名为SBUnixDll(Windows平台上为SBMixDll)的动态链接库完成系统应用模块所需的各种交互功能，并提供一套标准程序设计接口，供应用模块调用。同时iES600系统提供一个名为SBFace(Windows平台上为SBMonitor)的应用程序，为每个节点机提供一个可监视操作的窗口界面，该程序可不必在线运行，只在需要监视的时候打开即可。 3.1.2 公用信息模型服务 公用信息模型服务（CIMServer）作为集成式电力控制中心系统的信息模型数据库服务器和其它电力系统自动化应用系统的信息模型数据库服务器。对于数据的所有写操作内嵌使用了数据库管理系统的事务处理功能，而且可以从不同方面对进入数据库的数据进行严格的检查，最大限度地保证数据库的一致性和完整性。 CIMServer为应用系统分布的各个组件提供符合IEC 61970 GDA要求的访问接口，暴露CIM模型数据。屏蔽了数据库的具体实现，使得其它基于标准的应用可以方便的插入到系统，提高了系统的可扩展性。 CIMServer提供的图形化的模式编辑器可以使用UML建模语言对业务对象进行可视化建模，并且生成数据库，可以非常方便地进行数据库结构的定义和修改。模式编辑器支持IEC61970标准的公用信息模型（CIM），并且可以在这个基础上进行扩展。这使系统既满足了国际标准，方便不同系统和应用之间的数据互联、共享，又满足了自己特定应用的需要。 XML导入/导出工具可以把符合IEC61970-501标准的XML数据进行导入/导出，方便了不同系统应用互联，提高了互操作性，易于施工和维护。XML导入/导出工具还可以根据需要进行部分数据导入/导出和数据的增量导入，同时能够根据标准的模式信息对要导入的数据进行严格的检验，检验信息完整地保存到日志文件。既满足了数据交换的灵活性，又防止了不合法数据对系统造成的破环。 3.1.3 数据存储和数据处理 iES600系统数据库设计面向电网描述，使用面向调度员和电网运行管理人员，将SCADA数据库和PAS、AGC、DTS数据库融合为一个整体。 iES600系统数据库分三种类型：描述数据库、实时数据库和历史数据库。描述库和历史库的存储可采用Oracle、Sybase或SQL Server等大型商用数据库管理系统；实时数据库是为完成实时处理而专门设计的内存数据库，与描述数据库有完备的映射关系。 iES600系统的数据库管理系统是一个高性能、多用户关系型数据库管理系统，支持大容量的事务处理。它基于客户/服务器体系结构，独立于网络，适合于异构网络环境下的操作访问。通过OCI访问机制，可由多种开发工具来操纵访问数据库，如标准C++、Visual Basic、Visual C++、Visual FoxPro、Delphi、PowerBuilder等。这样，系统的数据库可以方便地与其它计算机系统共享，为系统的面向商业化应用奠定了坚实的基础。 实时数据库的设计也是基于客户/服务器体系结构。系统服务器中具有完备的数据，而其它节点机通过客户/服务器方式来获取所需的数据。实时数据库运行监视程序处理功能强，操作方便。可监视各电网部件的参数、数据及各处理线程的处理过程状态等。 描述数据库的主要内容有： ◆ 电网部件描述表 ◆ SCADA运算/操作表 ◆ 数据处理表 ◆ 设备参数定义表 ◆ DTS参数表 ◆ AGC参数表 历史数据库的数据存储内容、容量、采样间隔、保存期限可灵活调整，具备数据日月年统计和累计功能，可满足多种表示方式：画面数值显示、曲线显示、表格显示、报表打印处理等。更改报表数据、曲线数据时，可同时更改历史库内容。历史数据库主要内容有： 模拟量处理：一秒钟、一分钟、五分钟、整点数据及日月年统计数据，母线、频率等统计数据。 电度量处理：五分钟、整点用电量，日峰谷平电量及其日月年累积电量。 遥信量状态和分类动作次数统计。 电网参数操作、EMS事件和系统事件处理。 通道状态和统计数据处理。 主变、发电机、补偿电容等电网设备运行率统计。 事故追忆数据处理。 记录事故周波数据。 历史数据和描述数据均可备份到磁带或可读写光盘保存。可人工进行数据库备份和恢复，也可按格式文件方式备份和恢复数据。历史数据下载到磁带或可读写光盘后，可随时回装，供系统使用。系统提供数据库的结构及访问程序，方便用户二次开发。 数据库处理部分主要包括如下功能模块： 3.1.3.1 实时数据库模块 1.实时数据库管理功能 根据系统的描述数据库建立系统的实时数据库，并进行初始化。当某一描述参数发生变化，如：增加（减少）数量或修改原值，实时数据库能够保持同步改变。实时数据库通过软总线为其它模块（如：人机会话模块MMI）提供访问接口，也可供用户二次开发使用。 2.实时数据的接收转发功能 能够接收多个通信处理模块（包括集控中心）发送来的变电站或电厂的运行数据，生成实时库，与此同时还可把需要转发给其它系统（如：模拟盘、上级调度系统等）的数据转发给相应的处理模块。 3.数据处理功能 可对实时数据库的各类数据进行处理，其中包括各种计算、统计和异常报警等处理。具有三种触发方式：按指定周期处理、按指定时间处理和随机产生处理。参与计算的数据及其运算公式的描述亦有三种方法：任意表达式、内部已定义的常用公式和总加类运算。具有事故判断功能，即开关跳闸时，系统可根据其对应的事故总、相关的保护信号等对跳闸性质作出判断。具有限电条次及损失电量、停电条次及损失电量统计功能。具有开关动作次数、主变分接头调整次数、电容器投切时间等统计功能。 4.历史数据存储功能 定时或随机将系统所需的历史数据存入历史数据库中，例如：每分钟一点的曲线数据，每小时一点的遥测数据、电量数据，系统自动统计的电压合格率、电网设备运行率，随时检测出的越限数据、开关变位及故障判断结果等。可通过描述库指定欲存储的数据及其取样点密度。遥测越限和开关、刀闸、保护状态变位的历史记录均可在描述库中指定。 5.实时数据库监视功能 监视功能提供了观察实时数据库内容的手段，通过人机界面可方便地显示实时库各内部环节的当前数值或状态，这对于系统的调试和专业人员的日常维护是十分重要的。 3.1.3.2 数据库管理模块 其功能是维护系统服务器主备机中数据库管理系统的主辅状态。系统其它节点总是操作访问主处理机的数据库内容。 提供系统主备服务器节点机和 MIS 等服务器之间的数据库复制功能。人机会话模块和报表处理模块仅更改主数据库的内容，由它们通知数据库管理器模块来更新其它数据库的内容。 3.1.3.3 历史数据处理模块 其主要功能是保存历史数据，供 MMI 显示、报表生成和其它计算处理使用。 1.模块开始运行或每月1日零点时建立当月历史数据表及相应的其他数据表，如数据表已存在则保留原数据。 2.整点时，将遥测整点数据和电量整点数据存入历史库。 零点时，将遥测分钟数据和电量分钟数据、开关状态和动作次数、设备运行统计数据、频率处理模块处理的频率运行统计结果存入历史库；将前置通信服务器模块处理的通道运行统计结果存入历史库；各类数据的日月年统计处理。 历史数据带存盘标志：“实时”表示是系统遥测实时数据的存盘，“修改”是指后期修改过的数据，“故障”是指系统故障或宕机时产生的数据。历史统计数据支持存盘修改后的重新统计。 3.1.3.4 拓扑分析模块 iES600系统具有完备的拓扑分析功能，支持动态着色，并实现了图库模一体化，在绘图过程中可完成电网结构描述库信息的录入，使用方便，维护简单。拓扑分析模块就是根据数据库中描述的电网结构，对电网进行分析计算，并实时的向MMI提供电网的拓扑信息，从而实现动态着色。 3.1.3.5 事件服务器 软件模块（EvtServer）以服务的形式存在，负责接收实时数据处理模块、前置通信模块、高级应用软件模块、DTS服务器所产生的不同类别的事项，进行存盘处理同时向所有的客户端广播。 3.1.3.6 数据库编辑模块 数据库编辑模块可录入、修改、查询、检索全部描述库和历史库数据内容。它具有全屏幕和单记录编辑功能，数据输入直观、方便、快捷，可由键盘、静态列表框、动态列表框等方式输入。描述数据库记录内容更改时，可通知更改相关实时数据库内容。历史分钟数据、整点数据及年月日统计和累计数据，一次修改到位，这样通过应用程序的处理，加上数据库管理系统本身的事务处理、触发器机制等功能，保证了数据库的一致性。 1.    第一次生成系统时，需要进行数据库初始化。 2.    描述库表记录内容的添加、修改、删除，可在线通知更改实时数据库的内容。 3.    历史库表记录的内容监视、修改、删除。 4.    提供系统中各数据服务器之间的数据库复制功能，保证数据库的一致性。 5.    数据库备份、恢复。数据库可备份到磁带、可读写光盘上，计算机设备故障排除后，可由此恢复数据库。 3.1.3.7 数据库访问模块 提供数据库访问接口(动态链接库)，主要供人机会话和前置通信服务器处理模块访问数据库使用，也可供运行于同样环境的其它计算机系统二次开发使用。 3.1.4 前置通信模块 通信服务完成与外部设备（包括远动终端和其他计算机系统）的数据交换，它的软件由前置通信服务、通信监控模块、周波采集和模拟屏通信模块等构成。前两个软件模块运行在前置通信服务器（简称前置机）上，最后一个模块可在系统内的任意节点机上运行。通信服务主要功能包括： ◆ 与远动终端单元（RTU）通信； ◆ 与其他计算机系统通信； ◆ 与周波采集和模拟屏单元通信； ◆ 与全球定位系统（GPS）通信，统一系统时钟； ◆ 与智能通道测试柜等其它外部设备通信； ◆ 通过软总线与系统其它模块通信。 系统每一组前置通信服务器可由互为热备用的两台计算机（工控机或工作站）组成，系统可以有多组前置通信服务器。 每组前置通信服务器可配多组双倍冗余的终端服务器,也可以不进行冗余配置，每组终端服务器可提供双128路异步串行通道。终端服务器通过网络直接上网，一般由SCADA服务器直接接收数据并进行处理，也可由指定的其它节点如专门的前置通信服务器进行处理，然后再传送到SCADA服务器。而且可直接接入高速信道。 前置通信服务器支持通过包括104、476－92等在内的多种规约进行网络RTU的接入，同时支持网络通道和传统的数字、模拟通道之间的通道切换。 前置通信服务器中的前置监控模块（CCMUI）负责对整个前置机的通信进行监控。前置数据通信服务（CCMServer）直接调用各规约对应的动态链接库，完成对各RTU的收发处理，并通过对规约的动态加载实现系统的在线维护。监控界面与通信处理服务独立运行。 周波采集和模拟屏通信模块可在系统的任意节点机上运行。该模块负责接收 iES600系统多功能单元传来的周波数据，并对周波数据进行越限统计、生成越限告警事项和进行故障录波等处理；同时可将实时数据库传来的数据发给模拟屏，可对模拟屏进行不下位操作。 前置机中的RTU、模拟屏等设备描述参数是存放在系统服务器的数据库中，各模块通过OCI与主描述数据库连接，有单独的数据库编辑器（CCMEdit）进行管理维护，可在线对有关模块正常运行所需的参数进行维护。可以将前置通信服务器配置成单独的具有数据库支持的专用通信服务器。 iES600系统通信服务器软、硬件设计上克服了许多技术难关，有较鲜明的技术特色，满足了系统的整体功能要求。 3.1.5 人机界面部分 iES600系统的人机会话部分是全图形方式的人机交互界面。系统中该部分软件的设计充分考虑到用户使用的方便性，采用全图形界面，为用户提供了一个易学易用的人机交互环境。 iES600系统的人机会话部分和系统数据库之间是以客户/服务器方式进行数据交换的。作为系统的客户端，人机会话部分每次只将当前显示图形的有效区域所包含的实时信息组成请求订单提交给服务器，由服务器负责信息的传送和更新。这种方式交互信息量少，而且由于每次只对变化量进行处理，因而大大减轻了网络负荷和图形重画所需的时间。由于人机会话部分并不维护庞大完整的实时库，仅需维护和当前显示内容有关的一个很小的数据库子集，从而降低了对客户端机器的配置要求，并有利于提高画面的显示速度。 3.1.5.1 人机会话模块 系统的人机会话模块在UNIX /Windows 2003/XP等操作平台下运行，风格新颖，操作简单快捷。画面全屏显示，视野开阔。所有的显示窗口均支持滚动条，可对画面进行滚动漫游。对用户所画图形可进行缩放处理，操作方便灵活，使操作者可纵观全局或关注局部。弹出菜单的应用使用户可以通过在画面的任意图元位置上点击鼠标右键获取与该图元有关设备的选择操作信息，无需烦琐的选择。操作界面主窗口可使多个界面窗口显示于主窗口中，并且可以全部选中打开或全部关闭，方便调度人员对各个厂站实时信息进行监视和进行各种调度操作。 iES600的人机会话模块采用全图形界面，界面风格可灵活调整, 图文语音并茂, 可随意漫游、变焦、移动。声音文件用来报警，可增强调度人员对异常事件的直观了解，以便及早处理。通过光字牌和动态着色功能，可在保护动作或开关跳闸造成线路失电时，给调度员更直观醒目的提示，也便于调度员直观地了解电网的运行状况。完善可靠的安全机制依赖于操作人员的权限和口令。 图形的设计采用了目前流行的分层图（即世界图），将图形划分为一系列缩放比例不同的平面，每一平面都包含了某一详略层次的全部网络信息，当变焦达到预定的变焦倍数即可显示下一层，系统设计支持多至16层的画面。人机会话部分的显示画面丰富多样。包括一次接线图、曲线图、棒形图、饼形图、地理接线图、电网结构图、潮流分布图、目录表、常用数据表、厂站设备参数表、报警一览表和备忘录等。其中曲线图可以包括日曲线、当前小时曲线和瞬时曲线，每个曲线单元可包含当天、昨天、前天、上 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 和下计划、三级报警限值等13条曲线，曲线密度为1分钟或5分钟。在曲线图上可以修改数据或下达最多一个星期的计划值。棒图的类型多种多样，包括方平面棒、圆立体棒、方立体棒，X轴和Y轴所对应的标度意义可以交换。每根棒对应量的越限部分可改变颜色显示，并将显示数值置于棒顶，便于调度员直观地了解越限量的状况。电网的潮流分布及流向可以用箭头动态表示，也可以用流水线来表示。实时数据的刷新周期可根据需要调整。 画面显示内容全面。包括实时或置入的遥测量、计算处理量（功率总加、功率因数以及布尔量的运算等）、遥信状态量（开关、刀闸状态、保护信号以及变压器档位等）、电度量、时间、周波、设备信息、统计信息、事项记录和多媒体信息等，并可显示动态量的历史数据。画面显示具有动态着色功能，将不带电区域用不同颜色显示，画面醒目直观。 方便完善的各种操作。调图方式多样，有热点调图、热键调图、组合键调图和多层图的缩放调图，并可直接对应于所调图形的某一焦点位置，方便了调度人员。可人工置入或解除开关和刀闸状态，画面和模拟屏上所有变化修改内容同步到位。可人工设置接地、检修标志或挂牌。可进行遥控和遥调（变压器分接头位置的升降）操作，包括开关的分合、电容器的投退、变压器有载调压。所有操作均可生成操作过程的历史记录（操作人员、时间、内容等）。所有操作都提供了安全操作手段，在操作开始时均需提问操作人员及口令。为避免大量连续操作所带来重复输入口令的麻烦，在输入口令的同时可规定口令有效时限。遥控遥调操作除具有遥控选择、命令返校、命令执行步骤外，增加了遥控选择对象校核、异席确认、遥控闭锁、语音提示，确保了对厂站设备操作的正确性。对遥控操作具有命令重发和批次遥控功能。以上操作只需在画面上的某个设备上用鼠标点一下即可获得操作选项，其中包括该设备的有关参数。 可结合开关、事故总信号和保护信号进行事故判断；事故时可自动推图、事项打印和语音报警并且需要进行确认处理，同时可以进行事故追忆；对于追忆数据可以以曲线或报表形式显示出来，也可以在单线图上进行事故重演，即在事故开关对应的一次接线图上将追忆数据按一定的时间间隔显示出来，便于调度员观察事故过程中相关设备的运行情况。系统支持全网全数据的追忆。针对在同一时刻不同厂站同时有开关事故的情况下会造成所推图形重叠的问题，系统推出一列表框显示所有事故，等待调度人员选择显示观察和进行处理。 支持多屏显示（需硬件支持）。当选择整屏显示时，图形跨屏幕显示；当选择双屏或多屏交替显示时，不同的图形交替显示在不同的屏幕上，扩大了调度员的视野，使用更方便。支持拖拉操作。 支持调度员注释功能，调度员可以随时根据电网的情况在任意变电站的电气接线图的醒目位置添加注释信息，如方式变化、接地检修等关键信息，使调度过程更加灵活方便。 3.1.5.2 微机保护模块 微机保护模块可以召唤变电站微机保护的定值、测值和开关量信息，可进行修改和下装保护定值及保护信号复归。支持多种类型的微机保护：RCS、LFP、ISA、DSA、103等。 3.1.5.3 事件浏览器 事项浏览器既可观察实时事项，又可观察历史事项。所有事项归类显示，并可浏览某一时段的历史事项。另外，可以跟踪打印实时事项和召唤打印历史事项。 3.1.5.4 绘图工具 方便的绘图软件包提供给用户多种绘图手段。iES600系统提供快速全站成图解决方案，通过定义图形规则自动生成全站一次接线图，实现间隔的自动摆放。在自动生成一次接线图的同时，还可以选择生成相应的辅助图形，如：曲线、棒图等。另外，也具有图元符号，图元或图元块的搬移、删除、复制和旋转等常规用法。使用户绘图更加得心应手。 3.1.6 报表工具 iES600系统的报表采用Qt编写，提供了类似于Microsoft Excel电子报表软件的操作界面，功能强大，使用方便。提供了“设置报表属性”、“设置报表参数”、手动和定时生成、浏览和打印报表等功能。该模块可跨平台运行。 Windows平台上也可选用基于Excel的报表系统，在保留Excel全部功能的前提下，为保证与实时系统的有机集成，增加了“设置报表属性”，“设置报表参数”等功能，并修改了一些 Excel 的内部功能（例如绘图、报表修改等功能）使得iES600系统报表子系统使用起来更方便，更灵活。能定时、随时生成报表，定时、随时打印报表，随时浏览和修改报表，报表能实现图文并茂，能方便地实现多种运算。采用OLE技术，生成报表时自动启动EXCEL模块，在平时EXCEL可不运行，降低了系统资源的开销。 3.1.7 网络互联功能 iES600系统的设计包括了与其它信息系统（如MIS等）的互联、远程计算机通信和远程系统监控等功能，主要包括以下内容： 3.1.7.1 与其它信息系统互联 通过iES600系统的互联服务器可以和其它信息系统（如MIS网）互联，并支持这些系统的工作站在Unix、Windows2000/XP等操作系统上运行系统的人机会话工作站软件，接收并查看包括系统实时画面等各种信息。 3.1.7.2 远程工作站 通过RAS支持通过拨号网络连接远程工作站，远程工作站支持和局域网工作站相同的功能。 3.1.7.3 计算机通信 可通过X.25或DDN专线网络和远程系统按部颁DL476-92协议进行计算机实时数据通信，支持TCP/IP、NetBEUI、IPX/SPX等各种网络协议。 3.1.7.4 远程监控功能 通过拨号网获取系统各种配置信息，包括系统各节点上运行模块/服务的属性配置、各模块状态等。 通过拨号网远程监视系统运行，包括对表征系统运行状态的各种计数器的检测及运行错误记录的获取与分析。 通过拨号网远程调整系统运行状态，包括远程加载、卸载软件模块, 远程修改系统静态配置信息，远程获取系统文件等，因而可以做到对系统的远程维护。 3.2 高层应用软件（PAS） 上图给出了系统高层应用功能模块的结构及其与 SCADA 子系统的关系。从层次关系上看，高层应用功能模块使用 SCADA 采集的实时数据、人工设置的某些状态和数据库对电网的描述数据作为分析计算的基础，而且使用SCADA子系统作为统一的人机界面。在这个意义上，SCADA子系统是SCADA/EMS/DTS系统的支撑系统，高层应用模块是在支撑系统上的应用系统。 目前已经完成了网络拓扑、状态估计、调度员潮流、负荷预报、静态安全分析、无功/电压优化、短路电流计算、无功电压自动控制等模块。 在功能设计上严格按国调中心关于地区电网调度自动化高层应用软件的功能要求进行设计，各项指标已达到或部分超过应用功能实用化的验收要求，并提供了一些具有地区电网特色的功能。 3.2.1 网络拓扑 在网络拓扑建模中采用了电网设备组合单元（开关和对应的刀闸等）的输入方式，实现了节点编号的自动化，大大提高了网络拓扑建模速度。 通过绘图可方便的添加各种组合单元，能处理各种复杂的组合接线方式。 在设备参数输入上提供了图形上直接输入设备铭牌参数的输入方式，使设备参数的维护变得极其简单。 3.2.2 状态估计 稳态状态估计实际上是根据电网的实时量测数据和伪量测数据（节点母线电压幅值、节点有功/无功注入、线路和变压器上的有功/无功潮流等）和网络方程，计算出节点复数电压的估计值。有了节点复数电压估计值，就可以根据网络阻抗参数计算出节点有功/无功注入、线路和变压器上的有功/无功潮流等的估计值。 电力网络由线路、变压器等支路元件和断路器、刀闸等开关元件组成，这些元件的连接点称为“元节点”。状态估计和潮流计算能直接处理的是不含开关元件的连通电网络。通过搜索开关元件的状态，把闭合开关连接在一起的元节点集合化为一个节点，构成一个或多个不含开关元件的连通电网络（电气岛），这就是网络接线分析（也称为网络拓扑分析）的任务。在电力系统中，断路器/刀闸组（开关组）往往按特定的方式连接。iES600系统的接线分析预先对各种标准的开关组进行拓扑分析，把结果保存在数据表中。在进行拓扑分析时，根据开关组的状态，通过查表，立即可以集合开关组中的元节点，然后再对各厂站的各电压等级进行接线分析，这样需要搜索的开关和元节点就很少了，可以大大提高网络接线分析的速度。开关组的定义和连接表的形成都是在可视化环境进行的，非常方便。 在对每一个连通电网络进行状态估计计算前，先要确定其可观测性，即状态估计问题的可解性。我们采用的是普通的可观测性检验方法，即对每一个连通电网络，其可用的量测数据应满足： 1.    电压测点数大于等于1； 2.    有功量测应覆盖全部节点，而且测点数大于等于节点数减一； 3.    无功或电压量测应覆盖全部节点，而且测点数大于等于节点数。 状态估计是高维的非线性量测方程的加权最小二乘解问题，没有直接解法，只能用凑试法，从初猜值开始，逐次修正各步的近似解，试图得到能收敛于真解的解序列。收敛性和收敛速度是对非线性问题解法的基本要求。在理论上无法证明一种解法是绝对有效的。特别是，对于接近病态的问题，求解是很困难的。目前比较流行的是基于牛顿-拉夫荪算法和简化假设的快速分解法和正交化法，有时也需要采用原始的牛顿-拉夫荪算法。目前我们已经实现的是快速分解法和正交化法、以及由它们变化而产生的多次估计算法，可大大提高估计精度。 在各种状态估计算法和潮流算法中，往往需要求解大型但系数矩阵稀疏的线性代数方程组，为了降低对计算机内存的需求（不存储稀疏矩阵中的零）和提高计算速度（不进行对零进行的无意义的运算），可以采用稀疏矩阵技术。在PAS系统中，我们提供一个稀疏矩阵类库，提供双链接表和三角形表两种数据结构，在对角线和非对角线中选取主元的Tinney-Walker和Markowitz等多种优化排序算法，LU分解法等，使用起来非常方便。 状态估计模块（SE）提供实时状态估计和调试状态估计计算功能（后者用于参数调整），模块内置接线分析功能。可定时启动、事项启动、人工启动。实时运行方式下程序定时启动状态估计运算并将计算结果反送至SCADA实时数据服务器，调试状态运行时可以使用菜单中的命令修改系统参数并控制计算过程。 3.2.3 潮流计算 潮流计算是最基本的网络分析计算，它求解由线性的支路元件（线路和变压器等）和给定功率的源/负荷组成的电网络，得到节点复数电压，进而得到各节点注入的和支路上的功率。由于这样描述的源/负荷是非线性的，所以潮流计算要求解非线性的电网络方程。目前较为流行的算法是牛顿-拉夫荪算法和基于牛顿-拉夫荪算法和简化假设的快速分解法。已实现的算法有快速分解法、带R-X修正的快速分解法、牛顿法。 3.2.4 调度员潮流 调度员潮流功能是研究方式的功能，要根据当前的实时数据、计划数据和超短期预报数据计算出调度员进行操作后的潮流分布。从网络分析问题的可解性看，各个调度中心只能得到其所管辖的那部分电网（称为内网）的充分的数据，但是，影响操作后潮流分布的是整个网络。所以，调度员潮流必须考虑本调度中心管辖范围之外的那部分电网（称为外网）的贡献。早期采用的方法是用大大简化的模型来“等效”外网。近年来，非简化的外网等效或外网估计方法开始流行。当然，外网估计中使用的量测量只能是实时性较差的伪量测（工程数据）。随着本调度中心和上级及邻近调度中心之间数据网络的发展，这些伪量测的质量会有所改进。 在iES600系统中采用的是非简化的三步外网估计方法： 1.    对操作前的内网进行一次状态估计，求出边界节点上的复数电压和联络线上的功率。 2.    用第一步状态估计的结果和外网的伪量测数据对外网进行一次潮流计算。 3.    用第二步外网潮流计算的结果和内网的数据对全网进行一次状态估计，这样就得出了外网的估计。 有了外网的估计，就可以对操作后的全网进行潮流计算了。多次计算证实这个方法的效果还是很好的。 iES600系统的状态估计计算和潮流计算服务器均具有将当前采集数据断面进行保存的功能，因而可以从不同的数据来源获取系统数据，有利于离线方式的参数调整。 iES600系统的调度员潮流仿真人机界面模块与SCADA的 MMI为统一操作界面，但其面对的数据服务器是调度员潮流仿真服务器。 3.2.5 短期、超短期负荷预报 短期负荷预报是指超前几天的预报，超短期负荷预报则是超前几分钟到超前一小时的预报。在调度自动化系统中用于安全监视和负荷控制的是超短期负荷预报。目前，短期、超短期负荷预报方法大致可分为两类，一类是以时间序列法为代表的传统方法，它们主要有：时间序列法﹑多元线性回归法及傅立叶分量法等。传统方法比较成熟，也比较实用，在天气变量对负荷的影响规律比较清楚的条件下，可达到比较高的预报精度。另一类是以人工神经元网络法为代表的新型人工智能方法。神经元网络法是近几年来研究和使用的较多的一种方法。由于神经元网络具有并行分布信息﹑自学习及任意逼近连续函数的能力，因而能捕获电力负荷的各种变化趋势，容易处理各种天气变量对负荷的影响（非线性关系）。目前，神经元网络法大都采用BP（误差反向传播）学习算法进行网络权值训练，收敛速度慢，收敛后的均方误差指标也较大，因而在实际应用特别是在线预报时受到一定限制。将传统方法和神经元网络法两者相结合，利用各自的长处，避开它们的短处，已取得很好的预报效果。 3.2.6 静态安全分析（预想事故评定） 静态安全分析（预想事故评定，又称为预想事故分析），是根据系统中可能的预想事故集，来评定系统的安全性。预想事故分析利用完全的潮流计算分析所有可能的预想事故集（一台或多台发电机开断，和一条或多条输电线路开断），并从所得的潮流分布和母线电压解中，评定系统的安全性。 预想事故分析完全模仿实际的事故状态，根据用户预先设好的事故集在现有的潮流状态下进行潮流分析。对于故障排序采取四种方法（无功越限，有功越限，有功分布系数和越限部件总数）对故障组中的所有故障的执行结果排序。 要进行故障排序首先由用户填写故障库，设定预想事故集。每个预想事故集包含若干事故，事故由几个主开断元件的状态来确定。预想事故评定就是对事故集中的每个事故进行潮流分析后，按照选定的方法对事故集中的事故重排序。事故中可以有条件继发开断元件，按照主开断元件状态进行潮流分析后，如果条件监视元件符合条件，就要在当前状态下，把条件继发开断元件开断后再进行一次潮流分析，这样才算执行完一个故障。 每个事故还可以引发条件故障。一个故障执行完毕后可以对监视元件进行监视，如果监视元件超过规定的条件就会引发条件故障。 故障及其引发的条件故障执行完后，可以根据故障的结果采取补救措施，这就是规则。可以设定规则集合，如果规则监视元件符合条件，就执行相应的规则开断元件。 预想事故分析是在各种开断情况下进行潮流分解，然后对系统所致后果的严重程度，用各种行为指标来表征。潮流分析的技术特点已在调度员潮流部分的技术说明中介绍过，预想事故分析的主要特点体现在表征后果严重程度的行为指标的选取上。我们采取了三种行为指标： 1) 有功行为指标 它用来表征线路潮流违限的严重程度。 2) 无功行为指标 用来表征节点电压违限的严重程度。将有功和无功行为指标分开考虑的原因，是两者之间并无必然的联系；即在某一预想事故情况下，对有功潮流来说可能是不违限的，但在该情况下，对电压和无功功率潮流来说，却可能是违限的。 3) 有功分布系数 这一方法以潮流法为基础，算出某一预想事故下的各线路的有功潮流，再根据反映线路的有功过负荷的行为指标公式计算故障的严重程度。 3.2.7 短路电流计算 在电力系统的计算中，利用三相解耦原理进行电网的不平衡性故障计算。 实际计算中针对不同的短路情况采用不同的算法：对于对称故障采用相分量分析法，对于不对称故障采用了对称分量法。 短路电流计算的目的主要用以解决下列问题：许多运行工作中，都必须有短路电流的计算结果作为依据。 电力系统中的故障分简单故障和复故障，由于复故障可认为是简单故障的组合，而且工程中的许多实际问题，可通过对简单故障的计算来解决，所以主要研究单故障情况下的短路电流计算。 电力系统短路的类型主要有三相短路、两相短路，在大接地电流系统中还有一相接地短路和两相接地短路。其中三相短路属对称短路，其余属不对称故障，即三相不平衡条件下的故障。 通常电力系统计算是在三相平衡的条件下进行的，由于三相之间的关系都相同，其等值电路每相的电流电压相互独立，所以可以取其中一相进行研究。在当系统发生三相不对称故障时，由于故障电路的三相不对称，使得三相电流不平衡，所以电力网络元件上流过的三相电流也会是不平衡的，这时就不能只用其中一相。短路电流计算的目的主要用以解决下列问题： 1.    电气主接线方案的比较与选择，或确定是否要采取限制短路电流的措施； 2.    电气设备及载流导体的动、热稳定校验和开关电器、管型避雷器等的开断能力的校验； 3.    接地装置的设计； 4.    继电保护装置的设计与整定； 5.    输电线对通信线路的影响； 6.    故障分析。 对短路电流计算的要求应视欲解决的问题而定，主要包括对系统运行方式、短路计算点、短路类型等基本计算条件的要求，以及对计算项目及其准确度的要求等。 3.2.8 无功电压优化 根据电网的实时情况，在潮流分析的基础上，结合调度员的经验和调度规程，通过改变电网中可控无功电源的出力，无功补偿设备的投切，变压器分接头的调整来满足安全经济运行条件，提高电压质量，降低网损。 ◆ 可计算出在当前电网运行状态和负荷水平下，满足安全运行条件且使网损最小时，全网各有载调压变压器分接头的位置，各并联补偿电容器的投切状态； ◆ 并联补偿电容器组按功率因数和电压调整循环投切； ◆ 并列运行的变压器分接头同步调整； ◆ 提高母线电压合格率； ◆ 提高负荷的功率因数，降低网损。 ◆ 提高补偿设备的投运率。 3.2.9 仿真研究环境 为使研究分析人员更直观地进行仿真操作，系统PAS软件包提供了一个仿真研究环境——面向研究态各模块的操作环境。该环境与SCADA系统界面采用统一的人机操作界面。对于使用人员而言，只需要选择连接PAS服务，界面就会展示与此服务相关的功能。仿真环境可以利用系统接线图进行研究。各个功能模块作为计算服务器可存在于网上的任意节点，仿真研究环境在启动时及运行中可以有目的地选择，根据其所连接的服务器的类型的不同（如可选择是连接状态估计服务还是调度员潮流服务等）而具有不同的功能。 仿真环境有以下特点： ◆ 图形与SCADA完全兼容； ◆ 完全仿真的遥控、遥调、置入/解除操作； ◆ 图形库维护使用SCADA MMI的维护，图形类别为EMS； ◆ 客户发令、服务器执行，完全基于客户/服务器模式； ◆ 功能随所连服务器的改变而改变。连接到调度员潮流服务器时，可以在仿真环境中执行获取SCADA数据、启动潮流计算、仿真遥控、仿真置入/解除、查看开关所连母线信息（用于分、合环操作）等；连接到静态安全分析服务器时，在仿真环境中可以打开故障研究窗口，在窗口中控制预想事故分析，同时在图形中监视计算得出的数据；连接到短路电流服务器时，可以在仿真环境中载入系统接线图，指定短路点并设定短路信息，之后进行短路计算并查看计算结果； ◆ 可以与SCADA MMI界面相互切换，方便操作。 统一的仿真研究环境，为使用多个不同类型的计算服务器提供了一个方便的手段。 3.3 DTS功能 3.3.1 主要功能 3.3.1.1 调度员培训 1) 能模拟电力网的正常运行，进行电网调功、调频、调压、负荷管理、改变运行方式、经济运行等基本调度技能训练，用于熟悉电网特性； 2) 模拟正常操作和误操作，进行倒闸操作训练； 3) 模拟电网的各种故障及异常现象，模拟继电保护、自动装置等二次设备及其动作情况，进行事故处理和事故后恢复控制训练； 4) 模拟电网的故障和动态过程，进行暂态失稳模拟，加深学员对电力系统各种故障机理的认识； 5) 进行事故演习和现场事故分析，为制定反事故措施提供科学依据； 6) 可进行事故预想研究； 7) 模拟远动系统和调度室环境，进行发调度令、使用调度自动化系统等训练； 8) 与在线SCADA/EMS系统接口，采用在线实时断面进行在线培训； 9) 采用多个学员台，实现调度班组的协同调度培训。 3.3.1.2 运行方式研究和反事故演习 1) 进行各种运行方式的研究和探讨，可进行安全、稳定和经济评估，可为编制运行和检修计划提供参考依据； 2) 与在线SCADA/EMS系统接口，读取现场实时数据进行分析计算，并可电网一次操作校核，以指导现场运行和操作； 3) 研究电网在各种运行方式和负荷水平下发生故障时，全电网的三相和三序电气量，考虑进行继电保护定值及其配合的研究，并进行定值的校核。 3.3.2 主要培训项目 ◆ 显示全省电网接线、各电厂、变电所主接线及开关/刀闸的状态和运行方式； ◆ 显示全网潮流、当前电网周波、联络线功率值、各地区负荷、电网各母线电压和各电源出力； ◆ 显示各种故障下，电网A、B、C相或正、负、零序的故障电流和电压值； ◆ 显示全网自动装置、继电保护的配置和动作情况； ◆ 各种正常操作训练； ◆ 防误操作训练； ◆ 系统频率控制训练； ◆ 系统电压控制训练； ◆ 系统潮流控制训练； ◆ 系统AGC控制训练； ◆ 联络线潮流控制训练； ◆ 系统AVC控制训练； ◆ 电网各种异常情况处理； ◆ 设备检修操作训练； ◆ 挂地线操作训练； ◆ 改变继电保护和自动装置投退状态和修改定值操作训练； ◆ 同期合环和并列训练； ◆ 发电机变工况运行的分析培训； ◆ 电网各种故障的分析与处理训练； ◆ 电网安全稳定分析与控制训练； ◆ 电网经济运行与控制训练； ◆ 恶劣通信条件下的调度能力训练。 3.3.3 主要的电网模拟操作类型 3.3.3.1 电网的一次操作 ◆ 开关分、合操作； ◆ 电网的并列、解列操作； ◆ 变压器的停、送电操作； ◆ 隔离刀闸及接地刀闸的投、切操作； ◆ 发电机的并网、退出操作； ◆ 电容器、电抗器的投切操作； ◆ 发电机的进相、调相运行、自启动操作； ◆ 抽水蓄能电站的抽水、发电运行状态切换操作； ◆ 有载变压器分头位置调节操作； ◆ 消弧线圈档位调节操作。 3.3.3.2 电网的二次操作 ◆ 继电保护定值修改、保护装置投、退和压板投退及保护动作的模拟操作； ◆ 自动装置的定值修改、投退、动作、复位等操作； ◆ AGC、AVC调节控制操作。 3.3.3.3 电网的综合操作 ◆ 发电机出力调节操作（各发电机组能以指定的调节速率调节至指定值）； ◆ 负荷调节操作； ◆ 发电机、调相机、静止补偿器的无功（电压）调节操作； ◆ 各种类型故障的处理； ◆ 各种故障后的复原操作（包括正常的同期并列、非同期并列、线路故障后的强送电等）； ◆ 发电厂总出力调节操作; ◆ 变电站负荷调整、转移操作; ◆ 地区总负荷调整、转移操作; ◆ 系统总负荷调整操作; ◆ 一次设备运行状态改变的操作 ◆ 零启动操作（含部分地区网）。 3.3.4 主要的误操作类型模拟 ◆ 带负荷拉开线路侧隔离刀闸； ◆ 带负荷拉开母线侧隔离刀闸； ◆ 带负荷推上线路侧隔离刀闸； ◆ 带负荷推上母线侧隔离刀闸； ◆ 用刀闸充空载线路或变压器； ◆ 带空载线路或变压器拉刀闸； ◆ 带电压合地刀； ◆ 带地刀合开关； ◆ 强送电至永久故障上； ◆ 误投切远切压板、保护压板； ◆ 电网二次误操作（含自动装置）； ◆ 非同期并列（电网、发电机的并列）。 3.3.5 培训方式 3.3.5.1 自学方式 自学是学员自我学习的一种方式，通过学员对系统的了解可以人为的设置系统数据断面。设置各种故障，来考核自身的调度水平，提高自已的调度艺术。此方式下教员台作为独立的培训平台，由学员在此平台上完成一切操作。 3.3.5.2 培训方式 培训是由教员和学员共同完成的过程。教员设置的故障学员是不知道的。学员必须根据学员台所显示的故障信息和系统状况来判断故障类型，对故障进行处理。此时教员台的教员担当厂站值班员的角色根据学员的指令对故障进行处理，然后对处理结果进行评估，以实现背对背教学的目的。这种方式非常适合进行反事故演习。 3.3.6 培训考核 在教学培训过程结束后，教员应对学员的培训情况进行评估，并对学员的调度能力进行评价，这时，仿真系统可以自动报告培训过程中学员调度操作的记录、教员操作的记录、误操作记录、失电记录、自动装置动作记录、继电保护动作记录、电网的潮流/电压/电流/频率的越限记录以及网损情况等，以供教员在评估学员水平时参考。 提供评估报告功能、支持教员进行培训评估。 3.3.7 电力系统模型 iES600系统中，采用全动态仿真算法。主要应用于调度员培训、运行方式安排、反事故演习等。主要的设备模型有：发电机、调相机、调速器、励磁机、交流输电线路、直流输电线路、变压器、电抗器、电容器、母线、静止补偿器、开关、刀闸、负荷、消弧线圈、继电保护、安全自动装置、外网等。 3.3.8 教员子系统 教员系统应该完成培训前的准备、培训过程中的操作和控制、培训后的分析等功能。 系统中的调度工作站、运行方式工作站、继电保护工作站和自动化工作站，都具备教员台的所有功能。 3.3.8.1 培训前的准备 1) 教案的准备； 2) 教案初始条件的建立； 3) 教案事件表的制作和保存。 3.3.8.2 培训过程中的操作和控制 1) 事件处理器； 2) 对电力系统模型的操作； 3) 对培训过程中的控制。 3.3.8.3 培训后的分析 1) 培训过程重演； 2) 复现动态曲线； 3) 培训结果报告。 3.3.9 培训评估子系统 自动报告系统的功率、电压、电流和频率越限的情况、失电情况、网损等情况，供教员在评估学员水平时参考，系统可以实现人工输入或者自动生成培训评价。 3.4 AGC功能 提供多种控制模式，运行模式有：定频率控制方式、定联络线净交换功率控制、联络线净交换功率与频率偏移控制、网供控制方式、网供与频率偏移控制。 ACE（Area Control Error,区域控制误差）计算处理，采用Butterworth低通滤波和PI处理，得到处理后ACE。 系统在线方便的切换各种控制模式，并实时进行系统运行状态的判断，能够对机组的不同状态进行分别处理。 自动记录和统计ACE。 配置足够的监视、维护与控制画面，供调度人员监视、干预AGC。 记录调度员干预AGC的操作。 4 系统技术指标 系统符合部颁标准： 《电网调度自动化实用化要求》 《电力系统设计实时计算机系统运行管理规程》 《电力系统实时数据通信应用层协议》 《电网调度自动化文件汇编》（1）、（2） 《关于地区电网调度自动化系统应用功能实施的基础条件和开展步骤的几点意见》 《电力二次系统安全防护总体要求》 iES600系统是按可伸缩要求设计的，其硬件配置的规模、档次可选择，系统的大多数指标仅取决于所配硬件的容量和档次，不受系统软件的限制。 4.1 通讯指标 1.    可实现 双128 路×8组 串行、全双工、多规约通讯。 2.    每路通道可分别设置通讯速率：300、600、1200、9600bps直至64kbps。接口符合 RS-232C 标准。 3.    每路通道支持各种类型CDT方式和POLLING方式的通讯规约。 4.    单台RTU 接收容量没有限制，由用户自定义。 5.    接收数据容量（用户可自定义，以下为中档配置的指标）： 模拟量（遥测量）：    40000 状态量（遥信量）：    80000 电能量：            20000 单精模拟计算量：    10000 双精模拟计算量：    10000 状态计算量：        5000 遥控量：            20000 遥调量：            5000 转发容量：遥测量、遥信量及脉冲电度量等由用户自定义，没有限制。 4.2 DTS仿真规模 DTS系统仿真计算规模满足以下要求，如下表所示： 类 别 容量要求 公 司 2 分 区 20 电压等级 1200 线 路 1500 厂 站 600 负 荷 1500 变压器 1500 开关/刀闸 16000 解列子系统 20 SCADA遥测 10000 SCADA遥信 50000 遥调量 200 遥控量 200 继电保护装置 5000（线路、母线、旁路、发电机、变压器） 继电保护段数 4段以上 自动装置 1000 数据采集周期 < 5秒 画面数量 不限 节 点 满足现有及软件生命周期内的使用需求。 发电机 厂用电     电网仿真计算规模（可调） 4.3 DTS真实性要求 DTS系统应提供与学员使用环境基本一致的培训环境,其真实性应满足以下条件： 1) 画面系统真实性:各画面的风格与SCADA系统中各画面的风格基本保持一致； 2) 初始化条件的真实性:从SE启动后,DTS结果应满足: DTS电压幅值残差(标幺值)|Vidts - Vise| ≤0.015； DTS线路两端电压相角残差(度)|δidts -δise|<2°。 3) 基本操作的真实性:所有厂站的遥信、遥测应满足克希霍夫定律； 4) 故障模拟的真实性:检查故障跳开的开关是否正确, 故障是否被切除； 5) 继电保护装置工作的真实性:保护动作是否正确,动作时间是否准确,自动重合闸动作是否正确； 6) 自动装置动作的真实性:设定的自动装置动作条件满足时,检查自动装置的动作是否正确； 7) 动态计算过程的真实性:以年度实际运行方式中的大、小方式,的计算结果来校验,其指标满足: DTS电压幅值残差(标幺值)|Vidts - Vise| ≤0.015； DTS线路两端电压相角残差(度)|δidts -δise|<2°。 8) 模拟精度:潮流计算过程中，迭代精度大于或等于0.001。 项目 指标 收敛精度 ﹤0.001（可调） 潮流误差 ﹤0.001 稳态计算速度 ﹥1：1 暂态计算速度 ﹥1：3 频率计算分布 按时空分布、各点不同，﹤0.001Hz 画面刷新 ﹤1秒 画面缩放 无级（包括图符和字符） 实时库访问 ﹤0.01秒 暂态计算步长 ﹤0.04秒     4.4 响应指标 DTS系统中各项功能的实时响应性，应满足下表的要求： 项 目 指 标 发电机出力及电压调节 ﹤0.2" 开关或分接头操作 ﹤1.0" 动态频率计算周期 ﹤0.5" 故障模拟 ﹤1.0" 动态计算步长 ﹤0.04"（可调） 动态输出周期 ﹤0.05"（可调） 动态过程模拟速率 ﹤1：3（在1：3至1：10之间可调） 状态估计计算时间 ﹤2" 在线潮流计算时间 ﹤1" 开断潮流计算时间 ﹤1" 最优潮流计算时间 ﹤1" 自动故障选择扫描时间 ﹤0.5"（每次） 画面放大缩小倍率 无级 服务器CPU平均负载 ﹤30%（任意10分钟内） 工作站CPU最大负荷 ﹤30%（任意10分钟内）     4.5 打印指标 1) 打印可显示任何画面和报表； 2) 可分块打印或缩放打印； 3) 即时、定时和召唤打印； 4) 多种机型，网络共享。 4.6 切换时间 1) 主辅机硬件切换时间     ﹤2秒； 2) 主备用软件模块切换时间     ﹤25秒。 4.7 系统可靠性指标 1) CPU负载率：电网正常时任意30分钟内平均小于30%；电网事故时10秒内小于60%； 2) 计算机双机月平均运行率＞99.9%； 3) 系统年可用率≥99.9%； 平均无故障时间 (MTBF) ≥25000小时。 5 iES600系统产品典型配置图 iES600 SCADA/EMS/DTS系统具有极佳的可扩展性，用户可以根据自己的实际情况和投资规模而选择不同的搭配模式，既可以包括PAS服务器、DTS服务器及工作站，也可以包括调度运行管理工作站、通信监控工作站和电能量自动计量及计费及其它系统。 iES600系统典型配置示意图如下：