新能源调度技术支持系统总体方案

新能源调度技术支持系统总体方案近年来，在国调中心的统一部署下，调度技术支持系统的各类应用正向集成化方向发展，这对提高调度支持系统应用水平具有重要意义，也对未来调度技术支持系统建设提供了方向。特别是“智能电网调度技术支持系统”的建设，为调度自动化各种功能应用提供了强有力的支撑。因此，建议新能源调度技术支持系统的建设可结合电网的实际情况，建设一套满足《智能电网调度技术支持系统总体设计》各项要求的新能源调度技术支持系统。系统目标智能电网调度技术支持系统的核心要求是系统的一体化建设和运行，该系统由基础平台和实时监控与预警、调度计划、安全校核、调度管理四类应用组成，其中新能源发电能力预测是调度计划类应用中预测应用下的功能模块，图2-1是智能电网调度技术支持系统框架下风电功率预测系统与其他应用之间的关系。图STYLEREF1\s2-SEQ图\*ARABIC\s11风电功率预测系统与其他应用之间的关系新能源调度技术支持系统基于智能电网调度技术支持系统建设，充分利用智能电网调度技术支持系统数据管理、信息交换、消息传输、公共服务和图形管理系统资源，实现智能风电调度自动化系统与智能电网调度技术支持系统无缝集成。同时，需对系统进行模块化划分和封装，并开发规范化的数字接口。结合电网的实际情况，建设一套满足《智能电网调度技术支持系统总体设计》各项要求的新能源调度技术支持系统。新能源调度技术支持系统实现以下基本功能：数据采集、数据处理、数据存储、功率预测、有功/无功控制、报警处理、时间同步、图形生成及显示、报表管理、数据计算统计和分析、数据接口、风电/光伏通用信息建模、安全防护、实时WEB等，同时具备网络互联能力。系统上述功能的实现将基于智能电网调度技术支持系统基础平台，并在此基础上进行新能源应用功能的开发和应用集成。1、系统基础平台在智能电网调度技术支持系统基础平台基础上，增加对风机运行接入信息、测风塔接入信息、天气预报接入数据、气象接入信息等的支持。2、应用功能系统按智能电网调度技术支持系统的统一要求实现风电调度所急需的模块。主要包括：风电数据采集与监视、网络建模和网络拓扑、风功率预测、风电有功控制、无功电压控制、风电运行数据分析和展示、风电场功率预测、风电场有功控制、风电场无功电压控制等基本功能模块。总体架构系统构架新能源调度技术支持系统由风电场/光伏电站综合通信管理终端（或远动主机）及厂站功率预测终端、数据通信链路以及部署在电力调度中心的主站系统三部分组成。系统总体结构REF_Ref289680342\h图2-2所示。主站系统由信息采集及监控、风电功率预测两大部分组成。信息采集及监控提供数据的采集处理和存储、报警处理、监控图形的生成及显示、报表管理、数据计算与统计、与外部系统(SCADA/EMS和气象局)接口等应用功能。风电功率预测利用信息采集及监控提供的基础数据，使用预测模型进行计算得出短期和超短期功率预测曲线。新能源监控主站系统向SCADA/EMS系统发送功率预测结果、实时和历史数据；同时，获取SCADA/EMS系统的发电计划、有功控制命令、电压控制曲线和无功电压控制命令，向远动风电场下发控制和调节。综合通信管理终端安装在风电场/光伏电站当地，与现场各监控系统、风机监控系统、无功补偿装置等设备通信读取实时运行信息，对实时信息进行定时采样形成历史数据存储在终端中，并将实时数据和历史数据通过电力调度数据网上传到主站系统，同时从主站接收有功/无功的调节控制指令，转发给风机/光伏监控系统、无功补偿装置等进行远方调节和控制；另外功率预测终端功能将主站系统下发的数值气象预报信息和功率预测结果传送给厂站本地的功率预测模块，并将该系统的功率预测结果上传到主站。已运行厂站的监控系统功能较完善可暂由当地厂站综合监控系统的远动主机承担其部分功能，在进行全网风电场/光伏电站有功/无功的调节控制前，厂站应通过综合通信管理终端实现与主站的实时数据通信。图STYLEREF1\s2-SEQ图\*ARABIC\s12系统总体结构图功能定位及逻辑关系在智能电网调度技术支持系统构架下，新能源调度应用的风电预测和计划校核相关功能模块部署在调度计划类应用中，实时控制相关功能模块部署在实时监控与预警类应用中，其关系如下：图STYLEREF1\s2-SEQ图\*ARABIC\s13风电调度应用模块在智能电网调度技术支持系统中的部署风电调度各应用模块数据逻辑关系如REF_Ref289714993\h图2-4所示。风电调度支持系统包括风电信息采集、风电功率预测、风电接纳能力评估、风电功率控制、风电对其他电源的影响统计和分析、风电运行数据分析及统计等应用功能。信息采集模块采集的风电运行信息将送给智能电网调度技术支持系统基础平台，实时监控与预警（SCADA）进行新能源电力系统的监控；风电功率预测系统通过数值天气预报（NWP）数据和历史运行数据获得短期、超短期风电功率数据，送给智能电网调度技术支持系统平台。风电功率控制相关模块（自动发电控制、自动电压控制）从计划编制获得当日计划信息，并予以执行，并结合实时电网运行状态进行控制和调整。图STYLEREF1\s2-SEQ图\*ARABIC\s14风电调度各应用模块数据逻辑关系系统总体技术要求系统采用开放式结构、提供冗余的、支持分布式处理环境的网络系统。系统设计和实施满足如下总体技术要求。可扩展性系统具备良好的软、硬件扩充能力，可增加新计算机硬件、增加新软件功能和系统容量可方便进行扩充（包括可接入的厂站数量、系统数据库的容量等）。可靠性系统提供健全的数据安全措施，重要的设备、软件功能和数据具有冗余备份，任何冗余服务器切换时保证信息不丢失，并为系统故障的隔离和排除提供快捷的技术手段。系统的重要单元或单元的重要部件采用冗余配置，保证整个系统功能的可用性不受单个故障的影响。系统的历史数据服务器、数据处理服务器、数据采集服务器等均采用冗余的双服务器配置方式，当一台发生故障，其功能自动由另外一台代替，保证系统的正常运行。系统可进行隔离故障，切除故障不影响其它各节点的正常运行，并保证故障恢复过程快速而平稳。系统所选的硬件设备符合现代工业标准，在国内计算机领域占主流的标准产品，所有设备具有可靠的质量保证和完善的售后服务保证。应用软件的开发遵循软件工程的方法，经过充分测试，程序运行稳定可靠，系统软件平台选择可靠和安全的版本。所选各厂家的软、硬件产品遵循共同的国际或国内标准，以保证不同产品组合一起能可靠地协调工作。具有方便可靠的备份与恢复手段。开放性系统采用开放系统的体系结构，符合POSIX100标准和IEC61970信息模型与API接口标准，保证与相关系统的互联、互通、互操作，能实现第三方应用软件的方便接入。数据库采用优化的CIM建模手段。(1) 系统遵循国际标准，满足开放性要求，选用通用的或者标准化的软硬件产品，包括计算机产品、网络设备、操作系统、网络协议、商用数据库等均遵循国际标准和电力工业标准。(2) 系统采用开放式体系结构，提供开放式环境，可支持多种硬件平台，支撑平台应采用国际标准开发，所有功能模块之间的接口按统一标准进行设计，支持用户应用软件程序的开发，保证同其它系统的方便互联和应用集成，可方便的实现与其它系统间的接口。可维护性系统具备较高的可维护性，包括硬件系统、软件系统、运行参数三个方面，主要表现在：(1) 系统所选设备应是符合现代国际标准、工业标准的通用产品，便于维护。(2) 系统采用图模库一体化技术，方便系统维护人员画图、建模、建库，保证三者数据的同步性和一致性。(3) 系统提供完整的技术资料（包括自身和第三方软件完整的用户使用和维护手册）。(4) 在数据库、画面、进程管理、多机通讯等方面提供API功能，支持第三方软件开发。对公用程序及函数提供接口调用说明。对用户提供全部系统编译、链接的工具，以保证在软件修改和新模块增加时用户能独立生成可运行的完整系统。(5) 系统具备简便、易用的维护诊断工具，使系统维护人员可以迅速、准确确定异常和故障发生的位置及原因。安全性系统安全满足《电力二次系统安全防护规定》(国家电力监管委员会5号令)对电网计算机监控系统和系统之间互联的安全要求，符合《全国电力二次系统安全防护总体框架》的有关规定。(1) 各应用系统、功能部署在合理的安全分区内。系统的数据采集和和监控布置在安全I区；功率预测功能布置在安全II区；实时WEB布置在安全III区。(2) 安全区间的纵、横向防护要求：1) 通过后台交换机设置的安全控制列表（ACL）与安全区I中的其它系统进行适当隔离。2) 安全I区与安全II区的横向隔离要求：采用国产硬件防火墙（或具有访问控制功能的设备）进行逻辑隔离。禁止E_MAIL、WEB、TELNET、RLOGIN等安全风险高的通用网络服务穿越安全区间的隔离设备。3) 安全I/II区与安全III区的横向隔离：采用国产的经过国家指定部门认证的电力专用横向单向安全隔离装置。专用横向单向安全隔离装置分正向型和反向型，从I/II区送往III区的信息通过正向安全隔离装置，从III区送往I/II区的信息通过反向安全隔离装置，反向安全隔离装置采取签名认证和数据过滤措施，仅允许纯文本通过，并严格防范病毒、木马等恶意代码。4) 安全I区的纵向调度数据网使用专用实时VPN，纵向接入采用国家指定部门检测认定的电力专用纵向加密认证装置或加密认证网关，实现网络层双向身份认证、数据加密和访问控制。暂时不具备条件的，可以用硬件防火墙或ACL技术的访问控制。5) 安全II区的纵向通讯采用调度数据网非实时VPN，纵向接入采用国家指定部门检测认证的电力专用纵向加密认证装置，实现网络层双向身份认证、数据加密和访问控制。暂时不具备条件的，可以用硬件防火墙或ACL技术的访问控制。6) 有拨号访问服务的采用拨号认证装置。(3) 对于系统服务器、工作站，采用安全成熟的、国内调度系统认可的安全操作系统，禁止不必要的服务和应用；安装防病毒软件、防木马软件。安装于主机上的应用程序可与防病毒软件协调运行，保证防病毒软件进行扫描时，应用程序仍能正常工作。(4) 系统采取各种措施防止内部人员对系统软、硬件资源、数据的非法利用，严格控制各种计算机病毒的侵入与扩散，当入侵发生时系统能及时报告、检查与处理，系统万一被入侵成功或发生其它情况导致系统崩溃时要能及时恢复。(5) 系统与其它各信息处理系统之间相对独立，各系统之间可通过镜像数据服务器进行互联或通信接口，禁止外部系统对新能源调度技术支持系统数据的直接调用。系统的主要性能指标系统容量系统按照10年期电网新能源发展的规模要求进行配置，并能满足10年后电网新能源的发展、扩充需要。表2-SEQ表\*ARABIC\s11系统配置规模表序号内容容量设计水平年(10年)1实时数据库容量为电网物理厂站、测点数量1.1厂站数量4001.2模拟量2400001.3状态量1200001.4电度量400001.5遥控量200001.6遥调量80001.7计算量5000002历史数据库容量2.1所有用户需要保存的数据：时间间隔可调（最少周期为1分钟），需要保存的频率数据时间间隔为1秒支持3个数据周期，历史数据保存期限不少于5年。留40%的存储余量。设备的可靠性指标(1) 系统年可用率≥99.99%。(2) 服务器、工作站及网络设备的MTBF≥30,000小时。(3) 外围设备的MTBF≥10,000小时。系统的负载率指标(1) 电网正常状态下(测试条件见REF_Ref289716282\h表2-2)1) 在任意5分钟内，服务器CPU的平均负荷率≤10%。2) 在任意5分钟内，MMI工作站CPU的平均负荷率≤15%。3) 在任意5分钟内，主站局域网的平均负荷率≤10%。(主站局域网双网以分流方式运行时，每一网络的负载率应小于10%。任一网络故障时，单网络负载率不超过20%。)表STYLEREF1\s2-SEQ表\*ARABIC\s12电网正常情况下的负荷测试条件1.系统容量按“系统配置规模表”提出的系统最大容量配置。2.系统实时数据扫描周期为3s。3.每一MMI工作站都可任意选择画面(每幅画面含有至少40个动态数据)。4.每个MMI工作站每分钟调用4幅画面。6.每分钟处理100个告警信息(其中遥信变位≤2个)。8.每5秒钟处理300个越死区遥测量。(2) 电网事故状态下(测试条件见REF_Ref289716283\h表2-3)1) 在任意30s内，服务器CPU的平均负荷率≤20%。2) 在任意30s内，MMI工作站CPU的平均负荷率≤50%。3) 在任意30s内，主站局域网的平均负荷率≤35%。表STYLEREF1\s2-SEQ表\*ARABIC\s13电网事故情况下的负荷测试条件1.系统容量按“系统配置规模表”中提出的系统最大容量配置。2.系统实时数据扫描周期为3s。3.每一MMI工作站都可任意选择画面(每幅画面含有至少40个动态数据)。4.每分钟调用4幅画面。6.每秒钟处理告警信息40个，每分钟处理2400个告警信息。8.每5秒钟处理1000个越死区遥测量。系统实时性指标(1) 遥测量越死区传送时间：从厂站端到主站MMI工作站上显示≤3s。(2) 遥信变位传送时间：从厂站端到主站MMI工作站上显示≤3s。(3) 遥控命令传送时间：从MMI工作站上显示到厂站端开始执行≤3s。(4) 遥调命令传送时间：从MMI工作站上显示到厂站端开始执行≤3s（直接控制模式）。(5) 全系统实时数据扫描周期1～20s（可调），不同厂站可定义不同扫描速率。(6) 画面调用响应时间（从按键到显示完整画面时间）：90%的画面<2s，其它画面<4s。(7) 画面实时数据刷新周期1～10s可调。(8) 联机检索数据的平均响应时间 ≤5秒。功率预测指标(1) (风电)功率预测模型计算时间≤5分钟。(2) 测风塔历史测风数据采集频率≤5分钟。(3) (风电场)历史功率数据采集频率≤5分钟。(4) (风机)历史运行数据采集频率≤15分钟。(5) 功率预测结果时间分辨率≤15分钟。(6) 单个风场短期预测月均方根误差≤20%。(7) 超短期预测第4h预测值月均方根误差≤15%。系统切换时间(1) 热备用方式≤10s；(2) 温备用方式≤2min；(3) 冷备用方式≤10min。规范性引用文件引用标准与规范文件下列引用的标准与规范，在设计和实施新能源调度技术支持系统项目工程中将成为认可并遵循的技术规范，凡是标注日期的引用文件，其随后所有的修改或修订版均不适用于本标准，同时鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不标注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。(1) ISO----------国际标准化组织标准ISO9001-2000质量体系标准(2) IEC----------国际电工委员会标准IEC61970系列标准IEC61968系列标准IEC60870系列标准IEC61850系列标准IEC529防护等级IEC61000-4-2静电放电试验IEC61000-4-3辐射静电试验IEC61000-4-4快速瞬变干扰试验IEC61000-4-5浪涌抗扰性试验(3) ITU-T--------国际电信联盟标准ITU-TV.32bis、V.32、V.22bis、V.22、V.23、V.21、G.703等通信协议(4) IEEE---------美国电气电子工程师协会标准IEEEStd1344电力系统同步相量标准IEEE802.X系列局域网通讯标准(5) GB-----------中华人民共和国国家标准GB/T13829远程终端通用技术条件GB/T17626.11-1998电磁兼容、试验和测试技术，电压暂降，短时中断和变化抗干扰试验。(6) DL------------中华人民共和国电力行业标准DL451-91循环式远动规约DL451-91扩展循环式远动规约DL476-92电力系统实时数据通信应用层协议DL5002-2005地区电网调度自动化设计技术规程DL5003-2005电力系统调度自动化设计技术规程DL516-2006电网调度自动化系统运行管理规程(7) Q/GDW------------国家电网公司企业标准Q/GDW215-2008电力系统数据标记语言—E语言规范(8) 其它的通用工业标准OMG的CORBA和UML操作系统UNIX及POSIX标准GUI符合X-Window的标准ANSI的SQL、C++、FORTRAN、JAVA等ANSI标准的SQL数据库查询访问ITU-T、EIA、IEEE、中文国际码TCP/IP电磁学规范：FCCClassB或CISPR22ClassB安全规范：ULListed(美国)或EN60950(国际)智能终端、显示器等设备应符合能源之星(EPA)标准。(9) 其它的规范文件《电力系统调度实时计算机系统运行管理规程》(SD209-1987)《电力二次系统安全防护规定》(国家电力监管委员会第5号令)《风电功率预测系统功能规范》(国家电网调〔2010〕201号)《风电并