调度和变电站自动化系统现状和问题

调度和变电站自动化系统贯通设计的自然屏障在于其地理位置间隔，实质即广域通信问题。目前大多数变电站还是通过2M或2×2M链路接入调度数据网汇聚点。这一基础条件可能逐步提升，但与局域网通信条件是无法相比的。

当前两端广域贯通的现状和关键问题如下：

(1)模型不同。调度端使用的是IEC 61970中规范的公共信息模型(CIM)，以此为基础，近年来国内推广应用的是更为的CIM/E模型[14-16]。目前调度模型主要包含调度应用所需要的部分变电站一次设备模型(单相)。变电站端使用的是IEC 61850模型，其配置描述(SCD)模型文件更为详细，以二次设备模型为主，对一次设备采用三相模型，包含大量目前调度端应用尚未使用的信息。为统一两端的模型表达，当前已开展了大量研究，研究思路主要包括直接统一模型、模型映射、代理转化、通过统一语义模型支持双向转化等[17]，这些研究都有一定的应用，但都没有全面解决模型一致性问题。

(2)数据差异。数据和模型紧密关联，每一个数据都对应到模型上一个具体对象的属性或变量。不论CIM模型还是SCD模型文件，都是复杂的网状或树状结构。当前数据库还是以关系型为主，层次式、网状或者面向对象数据库技术还不是主流，所以在两端自动化系统实现中主要还是以二维关系表的方式存储数据，模型则隐含在数据表结构的设计中。主流的调度和变电站自动化系统只是以不同的二维表按自己的模型和规则存储数据。对于数据库中数据与模型的关联关系，有的自动化系统由应用软件编写在程序中，有的直接在数据表中设置单独域存储该数据在模型中的路径。这样，就造成了同一个对象数据，在两端的自动化系统中，分别对应不同的模型位置和数据表位置。

(3)图形差异。变电站站内监控图形更详细和丰富一些，通常调度端只要每个站的主接线图和部分工况图，而且图上的监控对象也较少，但一个调度可能负责几十上百个变电站的监控，其所牵涉到的数据来源更加复杂。虽然也存在着一些相关自动化系统图形标准，如可缩放矢量图形(SVG)、CIM/G[18]等，但图形差异的关键在于，图形要反映的电网实际情况是需要关联数据并不断刷新的。这些导致调度和变电站端不得不重复作图，并且要维护与各自数据、模型的一致，特别是调度端需要监控众多变电站，情况更加复杂。

(4)通信规约需求多样。在IEC 61850广泛应用之前，调度和变电站端之间主流是使用IEC 60870 102/103/104等规约，按点传数据(此类规约中组号、功能号、信息号的分法实质还是数据编号)，在两端需要分别做协议中数据点与本身数据库、模型的对应转化。这些规约的特点在于传输效率较高，但不够灵活、安全。其实智能变电站明确要求“与主站通信时强调模型信息也要传输”[11]。IEC 61850通过抽象通信服务接口(ACSI)提供了数据与模型紧密关联的通信方式，但前提是双方具有相同的模型(否则就需要某种IEC 61850模型代理服务)。这种通信方式克服了按点传输数据的缺点，但也提高了通信带宽要求。

(5)调度系统的规模和复杂性限制。在调控一体化、地县一体化建设中，不仅国/分电网调控系统，甚至一些大型地区的电网调控系统其“四遥”信号规模也已达到别[7]。调度系统所面对的电网模型越来越复杂，其相关维护工作量巨大，面对提高全局决策和新能源消纳能力、进行大范围资源优化配置等要求，传统集中式调度已经达到或接近了当前集中式处理方式的极限，不得不开展类似分布式处理、云计算等技术的应用研究[7-8,19]。迫切需要加强两端贯通研究，通过自动化手段降低调度端的工作负载。