電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中調(diào)度協(xié)議查詢工具的設(shè)計與實現(xiàn)

王以波 張鵬 楊鑫 周潔 陳元培

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

在電網(wǎng)電力調(diào)度自動化技術(shù)中，1801、101等傳統(tǒng)傳輸通信協(xié)議仍占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的傳輸通訊協(xié)議限制了監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸，TASE.2協(xié)議成功解決了傳統(tǒng)通訊協(xié)議的制約因素。例如，傳統(tǒng)的通信協(xié)議必須多方定義，點數(shù)必須匹配，傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)量限制，常見故障難以準(zhǔn)確定位。TASE.2協(xié)議（Telecontrol Application Service Element 2，遙控業(yè)務(wù)系統(tǒng)元素協(xié)議，又稱控制中心通信協(xié)議，ICCP）是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織明確定義的監(jiān)控中心之間信息交換的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。它以更高的信息量、更高的處理速度和更高的精度實現(xiàn)了監(jiān)控中心的傳輸規(guī)則[1]。本文的重點是討論TASE.2協(xié)議在電網(wǎng)二次生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用。同時，這也是TASE.2協(xié)議首次在全國所有地區(qū)作為通信協(xié)議使用。工作中產(chǎn)生的便利，為下一步推進云南與當(dāng)?shù)剌旊姅?shù)據(jù)傳輸，完善云南電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度信息化規(guī)劃，邁出了有利的一步。

1 第二調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)概況

電網(wǎng)第二智能監(jiān)控系統(tǒng)位于云南省第二地面站曲靖市。二次智能監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)的總體目標(biāo)是在節(jié)約成本的條件下，具備EMS的基本要素和盡可能與省調(diào)一致的生產(chǎn)調(diào)度自動化技術(shù)。詳細(xì)的初級接線方法由以下三部分組成：實體模型、圖表和數(shù)據(jù)信息。采用的方法是：實體模型和圖形立即由省專員按照標(biāo)準(zhǔn)化的CIM實體模型和SVG圖形文件格式共享到二次生產(chǎn)調(diào)度。在信息共享方面，選擇了以下方式：220kV及以上省級直調(diào)配電站按照TASE共享到二次生產(chǎn)調(diào)度，該方法立即連接到第二個生產(chǎn)計劃[2]。同時，為了更好地維護本地調(diào)度到二次生產(chǎn)調(diào)度共享的數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，大家也將省調(diào)度自動化技術(shù)的數(shù)據(jù)信息共享到二次生產(chǎn)調(diào)度。中介共享的數(shù)據(jù)信息比較發(fā)達(dá)，考慮到一定的偏差，可以快速提取不良數(shù)據(jù)信息。

2 電網(wǎng)TASE.2協(xié)議的實現(xiàn)

電網(wǎng)采用TASE.2協(xié)議完成EMS互聯(lián)項目，它是建立在互聯(lián)網(wǎng)上的電力調(diào)度數(shù)據(jù)信息之上的軟件系統(tǒng)，目的是按照Internet的方式完成不同EMS之間實時監(jiān)控系統(tǒng)信息的傳輸和交換。同時，賦予南站核心運營管理手段，打造統(tǒng)一管理、控制和運營的實際運營服務(wù)平臺，總體方案設(shè)計的總體目標(biāo)是提供省級調(diào)度、備災(zāi)調(diào)度和地方調(diào)度SCADA/EMS系統(tǒng)之間的實時數(shù)據(jù)交換。根據(jù)電網(wǎng)分級生產(chǎn)調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)，共享各個SCADA/EMS系統(tǒng)軟件采集的不同區(qū)域的實時數(shù)據(jù)，完成實時數(shù)據(jù)的雙重傳輸。

2.1 TASE.2協(xié)議簡介

TASE.2協(xié)議基于制造消息規(guī)范MMS（Manufacturing Message Specification）。TASE.2協(xié)議中定義的領(lǐng)域模型和方法基于MMS，為不同SCADA/EMS系統(tǒng)軟件的互聯(lián)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的方法和解決方案。當(dāng)TASE.2協(xié)議完成后，它只通知i～MMS必須傳輸哪些信息內(nèi)容以及相應(yīng)的主要傳輸參數(shù)，SCADA/EMS系統(tǒng)具備TASE.2通訊功能后，就可以隨意與具備該功能的SCADA/進行通訊[3]。TASE.2協(xié)議可以基于TCP/IP協(xié)議和OSI協(xié)議，因此，它可以立即使用數(shù)據(jù)安全通道完成局域網(wǎng)內(nèi)的資源共享，無需多次更改信息內(nèi)容，節(jié)省大量資金，降低出錯概率。TASE.2需要一個監(jiān)控中心之間實時數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)，也適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的機器設(shè)備操作、通用信息傳輸和系統(tǒng)控制。由于TASE.2選擇了面向?qū)ο蟮木幊谭绞?，根?jù)外界可以觀察到的數(shù)據(jù)信息和個人行為，描述了具體的監(jiān)控中心。目標(biāo)本質(zhì)上是一個抽象的定義，促進了它在各種地方的使用，并為高級消息傳遞和通信技術(shù)提供了一個通用的解決方案。因此，TASE.2可以根據(jù)局域網(wǎng)（WAN）完成一個電網(wǎng)監(jiān)控中心與其他電網(wǎng)監(jiān)控中心、區(qū)域監(jiān)控中心、單個電站等之間的數(shù)據(jù)傳輸，交換的信息內(nèi)容為供電系統(tǒng)監(jiān)控和操作使用的實時數(shù)據(jù)和歷史記錄，由準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)信息、程序數(shù)據(jù)信息、電能清零數(shù)據(jù)信息和實際運行信息內(nèi)容組成[4]。

2.2 實現(xiàn)方案

由于現(xiàn)階段部分本地平差系統(tǒng)軟件不兼容TASE.2協(xié)議，且全國各地平差系統(tǒng)軟件廠商不同，為減少開發(fā)設(shè)計階段，提高維護方便性系統(tǒng)軟件，保障當(dāng)前SCADA/EMS系統(tǒng)的順利運行，在地面控制數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件中，16個地面控制系統(tǒng)都安裝了一套相同的數(shù)據(jù)信息共享系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)承擔(dān)與本地SCADA進行數(shù)據(jù)信息交互，然后與省調(diào)度準(zhǔn)備進行溝通。當(dāng)系統(tǒng)軟件與本地SCADA通信時，應(yīng)用的接口規(guī)范可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程信令、監(jiān)控等工況和PLC傳輸。信息共享系統(tǒng)配備兩臺相互預(yù)留的TASE.2通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，負(fù)責(zé)與本地EMS系統(tǒng)軟件的Socket和通信，以及與省級EMS系統(tǒng)軟件按照TASE.2通信協(xié)議進行通信[5]。

2.3 與地調(diào)EMS系統(tǒng)接口

通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與本地EMS系統(tǒng)的通信采用專用的、高效的以太網(wǎng)接口專用Socket，TCP協(xié)議為TCP/IP，選擇統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。不依賴于實際的EMS廠商，有利于調(diào)整和互聯(lián)。

2.3.1接口功能

套接字密鑰完成通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與EMS系統(tǒng)軟件之間的數(shù)據(jù)信息交互。串行通訊接口在所有系統(tǒng)軟件中的位置如下圖所示。串口通訊接口負(fù)責(zé)加載本地EMS系統(tǒng)軟件的監(jiān)控參數(shù)表、遙信參數(shù)表、廠站參數(shù)表、電力參數(shù)表等數(shù)據(jù)信息，并與省調(diào)度準(zhǔn)備、調(diào)度推送等共享。省級調(diào)度方將監(jiān)控、遙信、電量、程序值等數(shù)據(jù)信息加載到本地EMS系統(tǒng)軟件中。

圖 接口示意圖

2.3.2接口規(guī)范

制定接口規(guī)范的目的是標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)軟件之間的API接口，保證系統(tǒng)的安全系數(shù)是系統(tǒng)軟件成功實施的重要環(huán)節(jié)，當(dāng)?shù)谽MS系統(tǒng)優(yōu)化和平穩(wěn)運行時，應(yīng)考慮數(shù)據(jù)信息。該串行通訊接口符合以下標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范性：實現(xiàn)不同廠家EMS系統(tǒng)軟件信息的加載和寫入；準(zhǔn)確性：獲取信息應(yīng)符合調(diào)速要求；可行性分析：使用完成方和申請方的可行性分析；易維護：系統(tǒng)軟件Socket的設(shè)計對于移動客戶端應(yīng)用盡量簡單，維護方便；輕松訪問的本質(zhì)：使用Socket時，整個連接過程盡可能簡單。SCADA系統(tǒng)軟件接口規(guī)范的具體內(nèi)容包括SCADA主要參數(shù)數(shù)據(jù)信息、實時數(shù)據(jù)、程序值、歷史記錄、遠(yuǎn)程控制指令、調(diào)整指令、設(shè)定點指令等，該套接口適用于多客戶端瀏覽、主備轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)信息調(diào)節(jié)、速率指標(biāo)值調(diào)節(jié)、認(rèn)證和管理方式用戶權(quán)限。

2.3.3接口的具體實現(xiàn)

以加載本地EMS系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)信息為例，復(fù)位數(shù)據(jù)傳輸階段后，讀取Read-Scd函數(shù)公式，獲取SCADA系統(tǒng)相關(guān)主要參數(shù)。加載函數(shù)公式必須帶入加載主參數(shù)類型READ_INPARA，函數(shù)公式返回加載結(jié)果狀態(tài)READ-RETINFO和結(jié)果數(shù)據(jù)bur，設(shè)置結(jié)果數(shù)據(jù)的結(jié)果數(shù)據(jù)信息量num。

Read-Scd數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

2.4 信息接入范圍及統(tǒng)一命名規(guī)則

由于TASE.2協(xié)議是英文定義的，自變量只允許使用少量的英文字母、數(shù)據(jù)、下劃線等標(biāo)記，如果相互之間只有簡單的交流，那么TASE.2中間承諾的信息內(nèi)容只需要相互統(tǒng)一即可。但在電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度自動化技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的實施中，不僅是省級調(diào)度與16個地方調(diào)度員的互聯(lián)，還有備用調(diào)度與16個地方調(diào)度員的互聯(lián)，以及未來跨省的調(diào)度。因此，制定了高機動性的地面調(diào)整EMSIIo～net信息定義標(biāo)準(zhǔn)。本規(guī)范建立了TASE.2服務(wù)器端調(diào)度信息定義標(biāo)準(zhǔn)，省級調(diào)度和全國各地調(diào)度，明確了本地調(diào)度所需的信息內(nèi)容范圍和不同類型的監(jiān)控，本標(biāo)準(zhǔn)的實施有利于對交流信息內(nèi)容的統(tǒng)一規(guī)范管理。

2.5 網(wǎng)絡(luò)接入與網(wǎng)絡(luò)安全

省調(diào)度、備調(diào)度和地方調(diào)度之間的EMSI網(wǎng)絡(luò)是通過選擇電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來完成的。TASE.2通訊網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過多網(wǎng)口跳線連接EMS系統(tǒng)軟件和生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，為保證EMS系統(tǒng)軟件的維護安全，應(yīng)考慮垂直部署省內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入點兩側(cè)的數(shù)據(jù)加密驗證設(shè)備或其他可靠的保護措施，同時加強TASE.2通訊工作平臺的登錄名和動態(tài)密碼管理方式，關(guān)閉TELNET、FTP等與操作無關(guān)的端口號和服務(wù)項，防止他人入侵系統(tǒng)軟件。

3 網(wǎng)絡(luò)接入與網(wǎng)絡(luò)安全

互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)安全問題，危及EMS系統(tǒng)的優(yōu)化運行。為此，采取以下對策：①在省內(nèi)TASE.2通信機與無線路由器之間升級了服務(wù)器防火墻，并做好保證省內(nèi)和曲靖市EMS系統(tǒng)軟件安全的準(zhǔn)備工作。并且，在無線路由器的省級和地方調(diào)整方面做出了對策，禁止和關(guān)閉使用未使用的服務(wù)項和端口號。②EMS系統(tǒng)軟件不直接接入電力工程數(shù)據(jù)網(wǎng)，改善了通信子網(wǎng)與電力工程數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接。TASE.2通信工作平臺通過多網(wǎng)口跳線連接EMS與通信子網(wǎng)之間，通信工作平臺作為EMS與電力工程數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的橋梁。

4 關(guān)鍵技術(shù)

①如何保證省級調(diào)度與二次生產(chǎn)調(diào)度的一致性，降低值班人員在緊急情況下應(yīng)用二次智能監(jiān)控系統(tǒng)的距離感；根據(jù)計劃EMS系統(tǒng)軟件中的物理模型和監(jiān)控將進行調(diào)整，將遠(yuǎn)程通信數(shù)據(jù)信息引導(dǎo)到第二次生產(chǎn)調(diào)度，解決了這個問題。②如何將地方調(diào)查共享數(shù)據(jù)信息的物理模型和圖形與省級調(diào)查共享數(shù)據(jù)信息進行整合，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。針對二次生產(chǎn)調(diào)度和本地調(diào)整側(cè)，制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息TASE.2用戶標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，解決了數(shù)據(jù)信息匹配問題。同時，基于省地調(diào)查數(shù)據(jù)對比，合理快速解決數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性問題。

5 結(jié)束語

總的來說，TASE.2協(xié)議的使用改變了以往統(tǒng)一按照情況表進行多邊定義的做法，為監(jiān)控中心之間的通信提供了更加便捷、合理的方式。在這個新項目中，TASE.2協(xié)議第一次在全國范圍內(nèi)使用。隨著電網(wǎng)信息化規(guī)劃的不斷推進，遙控信息內(nèi)容從傳統(tǒng)遙控到通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸，以及符合國家標(biāo)準(zhǔn)也是一個必然的全過程。