[对电力调度自动化主站系统分析] 调度自动化主站数据封锁

摘 要文章介绍了电力调度自动化主站系统组成部分的主要功能，及其在实际应用过程中存在的问题，并提出未来发展的趋势。关键词调度自动化；主站端；系统分析；发展趋势
电力调度自动化系统是整个电网的主要控制的核心部分，它是保障电力系统安全、稳定、及经济运行的重要组成手段之一。而调度自动化的主站端系统也成为电力企业的“心脏”，它为当前电力企业注入了新的技术活力，一方面使得变电站实现了无人值班，改善了调度运行人员的工作条件；另一方面也极大地提高了调度运行人员对电网安全经济运行的分析能力和负荷预测的准确度，为未来的数字化电网打下了坚实的基础。
1 电力调度自动化主站系统的主要功能
电力调度自动化主站系统主要功能是SCADA系统（数据采集与监视控制系统）功能及WEB 浏览功能。其中 SCADA 主站系统实现的功能主要包括：数据采集与处理、系统控制功能、人机界面功能、事件及报警处理、系统安全及防误 *** 作等。
11 数据采集与处理
该系统能够采集分析、处理多种类型的数据，包括模拟量、状态量、脉冲量、保护信息、来自 RTU的复位信号、其他非遥控数据、SOE等。这些数据可能是来自于变电站、开关、环网柜等的实时数据，也可能是来自于其他系统的数据。
12 系统控制功能
该系统的控制功能强大，可以对所有可遥控设备进行远方 *** 作控制。主要包括分、合闸控制及控制闭锁、保护定值的调整与投退等。有批次及单点遥控、遥调功能， *** 作后将过程及 *** 作员姓名，时间记录存档并打印出来，同时具有 *** 作权限设置，防止非法 *** 作。
13 系统人机界面功能
该系统的人机界面设计非常人性化，易 *** 作、功能强大。主要有窗口显示、画面编辑、趋势曲线、画面拷贝等。在进行画面编辑时，可在线编辑、修改、拷贝、存储。所有图符都可与实时数据连接，实现图符的动态显示。能够导出趋势曲线包括有历史曲线、实时曲线及计划曲线。并且所有屏幕上显示的画面全部可以在打印机上打印出来。
14 事件及事故报警处理
事件及事故报警的内容包括：系统报警信息和电力系统报警信息。所有报警均登录于报警表中，可即时在报警行中显示，根据信息的不同可分为一般报警和事故报警。
15 系统安全及防误 *** 作
系统主备机都有启动、故障切换和监视其他计算机运行的功能。当主备计算机故障停运时，所有实时数据/历史数据能够自动拷贝到后备机，保证数据不丢失。主站系统的各个节点可设置不同的功能，对应于不同的 *** 作权限，实现权职分明。同时系统采用智能 *** 作票系统，具备模拟防误、调令票防误 *** 作功能。当系统内发生硬件损坏和软件故障时，均不得出现控制命令误出口。
16 强大的 WEB 浏览功能
系统采用三层结构的设计思想，支持多客户端，通过WEB服务器，公司的各级管理部门都可以查看本公司调度自动化的系统信息，及时了解运行状况，包括浏览实时数据、静态数据、图形、曲线、报表、报警事项等。
2 应用中存在的问题
（1）通道不可靠。有统计指出，通道故障约占县级电网调度自动化主站系统故障的50%～60%，其主要原因在于通道的抗干扰能力薄弱，误码率、失码率、故障率高，特别是在恶劣气候条件下，难以保证信息传输的要求。具体表现在当主通道故障，自动切换到备用通道时，下行通道不能自动切换。目前，各县级电网调度自动化系统基本都具备主、备二套独立通信手段，上行通道从厂站端发出信息，经过主备链路，传送到主站，主站通过程序自动接收其中一路信号（主优先）。下行通道：主站向厂站长发 3 000 Hz 的基带信号，当主站端发出信息，经过主备二路通道板同时向厂站端发出信息，由于厂站只有一个通道接收，信号产生了叠加，造成了误码。因此，我们只有在主站下行出口处人为将备用通道中断；当主通道故障时，必须人工切换成备用通道，这样就延误了调度员的遥控 *** 作时间，影响了遥控返校成功率。由于这种原因，在建设现代化电力企业标准中，要求建立双信道，互为备用，以保证实时信息的传输。
（2）系统的可用率。在《县级调度自动化功能规范》中，规定系统的可用率应大于98％。假设在系统停运时间之内正好发生了电力系统故障，这意味着整个电网失去了监视及控制能力，会带来极其严重的后果。近年来，随着科技的不断进步和新技术的不断应用，现在调度自动化主站系统的可用率能达到 9998%，遥信动作正确率为 9999%，遥控动作正确率为 100%，系统的平均无故障时间，对主站而言，可高达 25 000 h。简单来说，就是系统全年停用时间只有18 h。同时，若从系统可靠性的角度来看，可用率的概念应包含系统故障后经过修复再投运的时间。因此，应力求调度自动化主站系统在发生故障时要具有良好的自检和自恢复功能，以缩短故障的恢复时间，提高系统的可用率。
（3）远动装置数据不稳定。在《县级调度自动化功能规范》中，要求调度自动化系统遥测合格率不小于98%，但却没有对遥测值的误差范围给出具体规范。由于测量信号存在零漂值，一般情况下要求零漂值在±01（1 A 额定值时）或±02（5 A 额定值时）范围内。但是在调度自动化主站系统长期运行过程中，往往达不到上述要求，甚至在线路停电时，在系统的画面上会出现较大零漂值的现象。这种较大零漂值的出现给系统的管理和维护人员造成了较大的困扰。
3 电力调度自动化主站系统的未来发展趋势
31 网络化方向
在因特网技术发展的影响下，电网各层之间的信息交换可以通过广域网进行，加强各级调度部门的分工合作能力，协同调度，保证电网安全经济的运行。网络化有两个概念：（1）不同层次的调度中心主站间的连接；（2）主站与直属电厂和变电站群控中心间的远程通信。在交换信息的基础上，上一层的主站可以从全网的角度，将下层主站需要而又无法采集的信息送给下层主站，以帮助下层主站了解全系统以及相邻系统的情况，便于运行和事故处理。
32 信息化方向
电力调度自动化系统不仅是电力系统的信息收集工具，而且是信息加工处理甚至是信息再创造的工具。电网实时运行的信息数据（如电流、电压、有功、无功、频率等）是调度管理、EMS/ DMS分析计算和能量交易的基础。因此，为了使信息数据更加安全可靠地在各部门之间达到有效利用和高度共享，县级电力调度自动化主站系统的信息化进程必须加快。
33 一体化方向
县级电力调度自动化主站系统的一体化就是电力调度自动化系统的子功能一体化，实现各子功能之间的功能互补。在传统概念上，电力调度自动化系统是面向调度员的，SCADA/ EMS 的各种功能都是为调度员提供方便的，而近年来的发展则是以系统为基础，走出调度室，面向调度所的各业务部门，并面向全电力公司，由此形成一体化系统，也称作集成化支持系统。这样，系统采集的实时数据可为级电力公司各相关部门使用，其他业务部门的决策也为调度部门提供参考，各部门数据共享，提高县级电力公司的整体管理水平。
4 结束语
一体化调度自动化主站系统由于其具有的各种优越性,目前在国家电网和南方电网都得到了高度重视。尤其对于自动化维护力量相对薄弱的县局,一体化系统的建设将会迅速提升其生产调度的自动化水平;对于日益城市化的珠三角、长三角等发达地区,由于其管理职能的逐步一体化,调度自动化系统的一体化也顺应了其管理需求,提高了整个地区的电力调度水平。

首先要明确网络建设的需求是什么，比如是IDC机房（用来服务器托管），数据中心机房，传输机房（作为数据远距离传输的中间节点），不同机房需求是有很大差别的，但是不同的机房大体需要考虑以下几点：

一、根据网络建设需求明确采购的网络设备类型

建设机房首先最重要的就是考虑采购哪些网络设备，如果是普通数据中心机房可能需要采购大量交换机和服务器。

二、机房电力系统和机房的备用电力系统

网络设备都是耗电的，网络要具备高可靠和高可用行，电力如果设计有问题，一切都是空谈，同时根据机房的重要程度还需要考虑是否需要备用电力系统，一般备用的电力系统供电为铅蓄电池，正常情况下电池处于充电状态，当正常电源异常会切换到电池供电状态。

三、机房的空调设备

机房由于有大量设备，散热是很严重的，为了不影响设备运行稳定性还需要空调设备，同时标准机房的温度和湿度都是有明确要求的。

四、光缆

在建设机房的同时，光缆同时要到位，否则机房只是一个独立的孤岛，需要通过光缆和其他机房局点进行互联。

五、其他

设备机柜根据实际情况采购。

以上5点，每一点都需要专业的工程成员设计施工，完成之后设备还需要进行联调，测试等一些列的工作，中间设计的细节就更多了，欢迎补充和讨论。

采用自增长主要是性能

早期的数据库系统，经常采用某种编号，比如身份z号码，公司编号等等作为数据库表的

然而，很快，大家就发现其中的不利之处

比如早期的医院管理系统，用身份z号码作为病人表的

然而，第一，不是每个人都有身份z；第二，对于国外来的病人，不同国家的病人的证件号码并不见得没有重复

因此，用身份z号码作为病人表的是一个非常糟糕的设计

考虑到没有医生或者护士会刻意去记这些号码，使用自增长是更好的设计

公司编号采用某种特定的编码方法，这也是早期的数据库系统常见的做法

它的缺点也显而易见：很容易出现像千年虫的软件问题，因为当初设计数据库表的时候设计的位数太短，导致系统使用几年后不能满足要求，只有修改程序才能继续使用

问题在于，任何人设计系统的时候，在预计某某编号多少位可以够用的时候，都存在预计不准的风险

而采用自增长则不存在这种问题

同样的道理，没有人可以去记这些号码

使用自增长另外一个原因是性能问题

略有编程常识的人都知道，数字大小比较比字符串大小比较要快得多

使用自增长可以大大地提高数据查找速度

2

避免用复合主键(compound)这主要还是因为性能问题

数据检索是要用到大量的值比较，只比较一个字段比比较多个字段快很多

使用单个从编程的角度也很有好处，sql语句中where条件可以写更少的代码，这意味着出错的机会大大减少

3

双主键双主键是指数据库表有两个字段，这两个字段独立成为主键，但又同时存在

数据库系统的双主键最早用在用户管理模块

最早的来源可能是参照 *** 作系统的用户管理模块

*** 作系统的用户管理有两个独立的主键： *** 作系统自己自动生成的随机ID(Linux,windows的SID),loginid

这两个ID都必须是唯一的，不同的是，删除用户test然后增加一个用户test,SID不同，loginid相同

采用双主键主要目的是为了防止删除后增加同样的loginid造成的混乱

比如销售经理hellen本机共享文件给总经理peter,一年后总经理离开公司，进来一个普通员工peter，两个peter用同样的loginid,如果只用loginid作 *** 作系统的用户管理主键，则存在漏洞：普通员工peter可以访问原来只有总经理才能看的文件

*** 作系统自己自动生成的随机ID一般情况下面用户是看不到的

双主键现在已经广泛用在各种数据库系统中，不限于用户管理系统

4

以固定的数据库、表应付变化的客户需求这主要基于以下几个因素的考虑：4

1大型EPR系统的正常使用、维护需要软件厂商及其众多的合作伙伴共同给客户提供技术服务，包括大量的二次开发

如果用户在软件正常使用过程中需要增加新的表或者数据库，将给软件厂商及其众多的合作伙伴带来难题

4

2软件升级的需要

没有一个软件能够让客户使用几十上百年不用升级的

软件升级往往涉及数据库表结构的改变

软件厂商会做额外的程序将早期版本软件的数据库数据升级到新的版本，但是对于用户使用过程中生成的表进行处理就比较为难

4

3软件开发的需要

使用固定的数据库库表从开发、二次开发来说，更加容易

对于用户使用过程中生成的表，每次查找数据时都要先查表名，再找数据，比较麻烦

举例来说，早期的用友财务软件用Aess作数据库，每年建立一个新的数据库

很快，用户和用友公司都发现，跨年度数据分析很难做

因此这是一个不好的设计

在ERP中，很少有不同的年度数据单独分开

一般来说，所有年份的数据都在同一个表中

对于跨国公司甚至整个集团公司都用同一个ERP系统的时候，所有公司的数据都在一起

这样的好处是数据分析比较容易做

现在大多数数据库系统都能做到在常数时间内返回一定量的数据

比如，Oracle数据库中，根据在100万条数据中取10条数据，与在1亿条数据中取10条数据，时间相差并不多

5

避免一次取数据库大量数据，取大量数据一定要用分页

这基本上是现在很多数据库系统设计的基本守则

ERP系统中超过100万条数据的表很多，对于很多表中的任何一个，一次取所有的会导致数据库服务器长时间处于停滞状态，并且影响其它在线用户的系统响应速度

一般来说，日常 *** 作，在分页显示的情况下面，每次取得数据在1-100之间，系统响应速度足够快，客户端基本没有特别长的停顿

这是比较理想的设计

这也是大型数据库系统往往用ODBC,ADO等等通用的数据库联接组件而不用特定的速度较快的专用数据库联接组件的原因

因为系统瓶颈在于数据库(Database)方面(数据量大)，而不在于客户端(客户端每次只取少量数据)

在B/S数据库系统中，分页非常普遍

早期的数据库系统经常有客户端程序中一次性取大量数据做缓冲

现在已经不是特别需要了，主要原因有：5

1数据库本身的缓冲技术大大提高

大部分数据库都会自动将常用的数据自动放在内存中缓冲，以提高性能

5

2数据库联接组件的缓冲技术也在提高

包括ADO在内的一些数据库联接组件都会自动对数据结果集(resultset)进行缓冲，并且效果不错

比较新颖的数据库联接组件，比如Hibernate也加入了一些数据结果集缓冲功能

当然，也有一些数据库联接组件没有对数据结果集进行缓冲，比如JDBCDriver，不过几年之内情况应该有所改观

也有些不太成功的数据缓冲，比如EJB中的实体Bean，性能就不尽如人意，实体Bean数据也是放在内存中，可能是因为占用内存过多的缘故

相对来说，今天的程序员写客户端数据缓冲，能够超过以上两个缓冲效果的，已经比较难了

没有哪家公司能吃下所有的市场，虚拟仿真实验室是专业性很强的，所以你会看到很多公司都是在特定领域特定专业做的很好，不过这些公司都是基于三维引擎开发的软件聂荣，对应硬件的理解，硬件的集成做的不太好，各家公司都是跟随式的，市场上有什么比较好的产品都堆砌放在实验室

虚拟仿真实验室有很多种，第一种是模拟真实实验的流程，第二种是对于数据抽象的化的东西进行图像仿真，比如天气预报就是属于典型的仿真，第三种就是数理仿真，具有一定的人工智能范围，给定一个变量，观察图形图像的反馈，虚拟仿真实验室新方案

当前，为推进IT支撑系统集约化建设和运营，进一步发挥集中化能力优势，IT云成为运营商IT支撑系统建设的基础架构。但在IT云资源池部署过程中，服务器技术面临多个新挑战，主要体现在以下3个方面。

在性能方面，人工智能（AI）应用快速扩张，要求IT云采用高性能GPU服务器。AI已在电信业网络覆盖优化、批量投诉定界、异常检测/诊断、业务识别、用户定位等场景规模化应用。AI应用需求的大量出现，要求数据中心部署的服务器具有更好的计算效能、吞吐能力和延迟性能，以传统通用x86服务器为核心的计算平台显得力不从心，GPU服务器因此登上运营商IT建设的历史舞台。

在效率成本方面，IT云部署通用服务器存在弊端，催生定制化整机柜服务器应用需求。在IT云建设过程中，由于业务需求增长快速，IT云资源池扩容压力较大，云资源池中的服务器数量快速递增，上线效率亟需提高。同时，传统通用服务器部署模式周期长、部署密度低的劣势，给数据中心空间、电力、建设成本和高效维护管理都带来了较大的挑战。整机柜服务器成为IT云建设的另一可选方案。

在节能方面，AI等高密度应用场景的快速发展，驱动液冷服务器成为热点。随着AI高密度业务应用的发展，未来数据中心服务器功率将从3kW~5kW向20kW甚至100kW以上规模发展，传统的风冷式服务器制冷系统解决方案已经无法满足制冷需求，液冷服务器成为AI应用场景下的有效解决方案。

GPU服务器技术发展态势及在电信业的应用

GPU服务器技术发展态势

GPU服务器是单指令、多数据处理架构，通过与CPU协同进行工作。从CPU和GPU之间的互联架构进行划分，GPU服务器又可分为基于传统PCIe架构的GPU服务器和基于NVLink架构的GPU服务器两类。GPU服务器具有通用性强、生态系统完善的显著优势，因此牢牢占据了AI基础架构市场的主导地位，国内外主流厂商均推出不同规格的GPU服务器。

GPU服务器在运营商IT云建设中的应用

当前，电信业开始推动GPU服务器在IT云资源池中的应用，省公司现网中已经部署了部分GPU服务器。同时，考虑到GPU成本较高，集团公司层面通过建设统一AI平台，集中化部署一批GPU服务器，形成AI资源优化配置。从技术选型来看，目前运营商IT云资源池采用英伟达、英特尔等厂商相关产品居多。

GPU服务器在IT云应用中取得了良好的效果。在现网部署的GPU服务器中，与训练和推理相关的深度学习应用占主要部分，占比超过70%，支撑的业务包括网络覆盖智能优化、用户智能定位、智能营销、智能稽核等，这些智能应用减少了人工投入成本，提升了工作效率。以智能稽核为例，以往无纸化业务单据的人工稽核平均耗时约48秒/单，而AI稽核平均耗时仅约5秒/单，稽核效率提升达 90%。同时，无纸化业务单据人工稽核成本约15元/单，采用GPU进行AI稽核成本约0048元/单，稽核成本降低达968%。

整机柜服务器发展态势及在电信业的应用

整机柜服务器技术发展态势

整机柜服务器是按照模块化设计思路打造的服务器解决方案，系统架构由机柜、网络、供电、服务器节点、集中散热、集中管理6个子系统组成，是对数据中心服务器设计技术的一次根本性变革。整机柜服务器将供电单元、散热单元池化，通过节约空间来提高部署密度，其部署密度通常可以翻倍。集中供电和散热的设计，使整机柜服务器仅需配置传统机柜式服务器10%的电源数量就可满足供电需要，电源效率可以提升10%以上，且单台服务器的能耗可降低5%。

整机柜服务器在运营商IT云建设中的应用

国内运营商在IT云建设中已经推进了整机柜服务器部署，经过实际应用检验，在如下方面优势明显。

一是工厂预制，交付工时大幅缩短。传统服务器交付效率低，采用整机柜服务器将原来在数据中心现场进行的服务器拆包、上架、布线等工作转移到工厂完成，部署的颗粒度从1台上升到几十台，交付效率大大提升。以一次性交付1500台服务器为例，交付工作量可减少170~210人天，按每天配10人计算，现场交付时间可节省约17~21天。

二是资源池化带来部件数量降低，故障率大幅下降。整机柜服务器通过将供电、制冷等部件资源池化，大幅减少了部件数量，带来故障率的大幅降低。图1比较了32节点整机柜服务器与传统1U、2U服务器机型各自的电源部件数量及在一年内的月度故障率情况。由于32节点整机柜服务器含10个电源部件，而32台1U通用服务器的电源部件为64个，相较而言，整机柜电源部件数减少844%。由于电源部件数量的降低，32节点整机柜服务器相对于32台1U通用服务器的月度故障率也大幅缩减。

三是运维效率提升60%以上。整机柜服务器在工厂预制机柜布线，网络线缆在工厂经过预处理，线缆长度精确匹配，理线简洁，接线方式统一规范，配合运维标签，在运维中可以更方便简洁地对节点实施维护 *** 作，有效降低运维误 *** 作，提升运维效率60%以上，并大幅减少发生故障后的故障恢复时间。

液冷服务器技术发展态势及在电信业的应用

液冷服务器技术发展态势

液冷服务器技术也称为服务器芯片液体冷却技术，采用特种或经特殊处理的液体，直接或近距离间接换热冷却芯片或者IT整体设备，具体包括冷板式冷却、浸没式冷却和喷淋式冷却3种形态。液冷服务器可以针对CPU热岛精确定点冷却，精确控制制冷分配，能真正将高密度部署带到前所未有的更高层级（例如20kW~100kW高密度数据中心），是数据中心节能技术的发展方向之一，3种液冷技术对比如表1所示。

液冷服务器在运营商IT建设中的应用

液冷服务器技术目前在我国仍处于应用初期，产业链尚不完备、设备采购成本偏高、采购渠道少、电子元器件的兼容性低、液冷服务器专用冷却液成本高等问题是液冷服务器尚未大规模推广的重要原因。从液冷服务器在运营商数据中心领域的具体应用案例来看，运营商在IT云资源池规划和建设过程中，通常会对液冷服务器的发展现状、技术成熟度等进行分析论证。

考虑到目前液冷服务器规模化应用尚处于起步阶段，需要3~5年的引入期，因此暂时未在IT云资源池建设中进行大规模落地部署，但在部分地区有小规模应用，如中国移动南方基地数据中心已经开展液冷服务器试点应用，中国联通研究院也在开展边缘数据中心服务器喷淋式液冷系统的开发。未来，随着IT云建设规模、建设密度的继续攀升，以及液冷产业生态体系的逐步成熟，液冷服务器在IT云建设中将有更大的应用空间。

总体来看，运营商IT云资源池建设对服务器计算性能、延迟、吞吐、制冷、定制化、分布式部署等方面都提出了更高要求。未来，GPU服务器、定制化整机柜服务器、液冷服务器等新兴服务器技术将快速迭代，为运营商数据中心服务器技术的发展和演进带来新的思路和路径。

对于已建成机房，从用户角度来说，其系统包括：供配电系统、综合布线系统、空调新风系统、安全防范系统、环境动力监控系统、消防系统、KVM系统。
对于新建机房，从施工角度来说，除上述系统外，还包括机房装修工程。
供配电系统：包括机房外线电力线路引入、配电柜、UPS电源、防雷接地等内容。
综合布线系统：包括网络机柜、光电缆敷设端接、桥架等。
空调新风系统：包括机房精密空调、新风机及风管等。
安全防范系统：包括门禁设备、视频监控设备、入侵报警设备等。
环境动力监控系统：包括温湿度监控、配电监控、漏水检测、消防报警防雷监控、安防检测、大屏幕显示等。
消防系统：包括消防报警、气体灭火等。
KVM系统：多电脑切换器及接口设备。
机房装修：包括顶面地面防尘、顶地面防水、顶地面保温、抗静电地板、吸音天花板、墙柱面防火饰板、防火玻璃、防火门等。

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