电力集团公司新能源调度技术支持系统技术建议书

目 录 电力集团公司新能源调度技术支持系统技术建议书 目 录 第1章 系统综述 1 1.1 项目背景 1 1.2 设计原则 1 1.3 工程范围 3 第2章 系统总体方案 5 2.1 系统目标 5 2.2 总体架构 6 2.2.1 系统构架 6 2.2.2 功能定位及逻辑关系 8 2.3 系统总体技术要求 9 2.3.1 可扩展性 9 2.3.2 可靠性 9 2.3.3 开放性 10 2.3.4 可维护性 11 2.3.5 安全性 11 2.4 系统的主要性能指标 13 2.4.1 系统容量 13 2.4.2 设备的可靠性指标 13 2.4.3 系统的负载率指标 13 2.4.4 系统实时性指标 14 2.4.5 功率预测指标 15 2.4.6 系统切换时间 15 2.5 规范性引用文件 15 2.5.1 引用标准与规范文件 15 2.5.2 其他相关要求 18 2.6 系统运行环境 18 2.6.1 安装地点 18 2.6.2 安装环境 18 2.6.3 电源 18 2.6.4 接地 19 第3章 系统配置 21 3.1 系统配置原则 21 3.2 系统硬件配置 22 3.2.1 服务器配置 23 3.2.2 工作站 25 3.2.3 磁盘阵列 25 3.2.4 网络交换机 26 3.2.5 其他设备 27 3.3 系统软件配置 28 3.3.1 基础软件 28 3.3.2 系统基础平台软件 30 3.3.3 实时数据采集监控软件 31 3.3.4 网络建模及网络拓扑软件 32 3.3.5 风电功率预测软件 32 3.3.6 风电有功控制 32 3.3.7 无功电压控制 32 第4章 基础平台功能 33 4.1 系统管理 33 4.1.1 节点和应用管理 33 4.1.2 进程管理 34 4.2 消息总线、服务总线交换机制 34 4.2.1 消息总线 34 4.2.2 服务总线 35 4.3 数据库的管理和访问 35 4.4 公共服务 35 4.5 模型管理 36 4.6 人机界面 36 4.7 数据采集和交换 36 第5章 新能源应用功能 37 5.1 实时数据采集监控 37 5.1.1 实时数据采集通讯 37 5.1.2 数据处理 39 5.1.3 人工输入数据 42 5.1.4 控制与调节功能 43 5.1.5 事故追忆（PDR） 44 5.1.6 拓扑着色 45 5.1.7 事件顺序记录（SOE） 45 5.1.8 标牌操作 45 5.1.9 代路处理 46 5.1.10 自动的平衡率计算 46 5.1.11 维护操作 47 5.1.12 历史数据管理 47 5.1.13 数据计算功能 49 5.1.14 数据统计功能 51 5.2 网络建模及网络拓扑 53 5.3 功率预测 55 5.3.1 数值天气预报 55 5.3.2 预测算法 58 5.3.3 预测精度指标 59 5.3.4 风电功率预测系统结构 59 5.3.5 风电功率预测系统应用功能 60 5.4 风电有功控制 63 5.5 无功电压控制 63 5.6 分站（风电场/光伏电站）侧系统技术要求 64 5.6.1 风电场设备要求 64 5.6.2 风电信息上传及监控 64 5.6.3 风电场基本应用 67 5.6.4 综合终端与风机监控通信 70 5.6.5 综合终端与无功补偿装置通信 70 5.6.6 综合终端与本地功率预测通信 71 5.6.7 主站与分站通信接口 71 第6章 系统接口及WEB应用 73 6.1 WEB应用方案 73 6.1.1 企业门户单点登录 73 6.1.2 界面风格设计 74 6.2 与应用系统接口 76 6.2.1 与综合数据平台的接口 76 6.2.2 与天气预报系统的接口 76 6.2.3 与省调EMS系统的接口 76 6.2.4 与负荷预测的接口 76 6.2.5 与发电计划的接口 77 6.2.6 实时功率接口 77 第7章 已开展的工作介绍 79 7.1 应用功能向智能电网调度技术支持系统的移植 79 7.1.1 系统管理 79 7.1.2 消息总线 80 7.1.3 服务总线 81 7.1.4 公共服务 81 7.1.5 商用数据库 81 7.1.6 实时数据库 82 7.1.7 数据采集 82 7.1.8 画面和界面 83 7.2 数据编码规范 84 新能源调度技术支持系统技术建议书 第1章 系统综述 本技术建议书根据电网新能源调度技术支持系统的技术规范的要求而提出，内容包括系统结构、功能设计、性能指标等技术方面。是对电网新能源调度技术支持系统建设的系统设计及工程实施的技术性建议。 建议电网新能源调度技术支持系统的系统设计及工程实施，根据《智能电网调度试点项目建设总体方案》的要求，并立足电网新能源调度的具体情况，采用智能电网调度技术支持系统基础平台为支撑，以面向服务的体系结构，按照应用和数据集成的理念，利用统一的模型、数据、CASE、网络通信、人机界面、系统管理等服务，实现各项新能源调度应用功能。 1.1 项目背景 电网现有并网运行风电场30座，总容量约1780MW，分布于烟台、威海、东营、潍坊等7个地区，预计2011年底全省风电装机将超过3000 MW，“十二五”期间风电目将几乎遍及全省所有地市。 风电与常规电源不同，具有很大的随机性、间歇性和不可控性。风电的大量接入给电网的有功功率调节质量和调峰能力带来越来越大的影响，如何根据风力发电输出功率情况对电网的内常规机组的运行进行合理调配是电网急需解决的问题。对风电场输出功率进行预测，把风电功率纳入电网的调度计划是保证电网稳定经济运行的重要措施之一。风电功率预测将成为电力系统不可或缺的组成部分，对于调度安排系统的发电计划、保证电力系统的安全稳定运行、降低备用容量和运行成本以及对电力市场进行有效的管理等都具有重要意义。 1.2 设计原则 新能源调度技术支持系统作为专用于新能源调度的实时监控系统，一方面要借鉴现有电力监控(SCADA/EMS)的成熟经验和技术，另一方面要考虑风力/光伏发电的特点和特殊需求，主要设计原则包括以下方面： （1）新能源调度技术支持系统的建设要借鉴电力监控(SCADA/EMS)的成熟经验和技术，包括： l 分布式系统设计，提供灵活的伸缩性； l 实时数据库技术，满足实时监控需求； l 冗余和集群技术，保证运行可靠性； l 跨平台技术，保证系统良好的移植性； l 支持国产数据库和操作系统，保证系统安全； l 基于SVG的图形平台技术，实现灵活组态； l 成熟应用的通信规约标准，保证信息交换的标准化。 （2）风电场信息采集通过DL/T 634.5101-2002、DL/T 634.5104-2002、MODBUS等标准传输规约完成，对于已运行的不支持网络和串口通信规约传输的应用系统，可使用OPC接口标准解决如风机和气象信息的获取、存储和上传等问题。 （3）由于风速随机性强、数据变化快的特点，为了能够为风电功率预测提供准确的风机基础数据，风电场侧的终端设备必须具备采样和存储历史数据的功能，并且在数据传输时要考虑实时数据和带时标历史数据的混合传送。 （4）系统与风电场在安全I区通过综合通信管理终端（或远动主机）交换信息，除风电场、风机及无功补偿装置的常规电信息外，还包括有功/无功调节控制指令、气象信息等；在安全II区通过厂站功率预测终端交换数值天气预报文件、上传和下达的风电功率预测结果等信息；相量测量装置、电能量远方终端、电能质量监测装置的信息按照设计要求以单独数据通道上传。 （5）由于风电场/光伏电站一般地处偏远，交通不便，为方便管理和配置，厂站侧的终端设备需要提供完善的远程维护手段，支持由远方对终端设备进行升级、监视、修改配置等操作。 （6）主站系统的数据库要采用实时数据库和商用历史数据库相结合的设计以满足实时监控和历史数据处理统计的需求。为了满足功率预测对历史数据的查询功能要求，必须采用分区技术对历史数据表进行优化。 （7）主站系统要提供面向风机、风电场的各种监控画面如风机列表(矩阵)画面、风速-功率曲线、风向玫瑰图、趋势曲线等以及各种统计报表。 （8）支持风/光/储等互动联调功能以及风/火联调等功能。 （9）在功率预测方面，要选择适合特点的数值天气预报模型，基于多种模型的功率预测算法，模型具有自适应学习能力和扩展性，开发具有自主知识产权的功率预测。 1.3 工程范围 省新能源调度技术支持系统项目建设的主要内容包括： 硬件设备：提供新能源调度技术支持系统所有硬件设备，进行系统级的测试、调试，提出硬件设备的安装方案、安装规范。 基础平台：新能源调度技术支持系统的按照应用需求进行系统配置、风电/光伏通用信息建模、参数录入、图形生成、厂站数据接入等，支撑软件、基础平台的用户化工作。 风电功率预测等应用功能的设计和开发，并在智能电网调度技术支持系统平台进行调试和运行； 与其他应用系统的接口：以规范化、标准化的方式实现与其他应用系统的接口，包括与综合数据平台的接口、与天气预报系统的接口、与省调EMS系统的接口、与负荷预测的接口、与发电计划应用的接口等。 第2章 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。 2.1 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 2-1 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。 2.2 总体架构 2.2.1 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