何光宇 邓 琨 李祖毅 赵继江 陈雪青 清华大学电机工程与应用电子技术系,北京 100084
由于电力系统运行涉及大量的能源消耗,电力系统的安全、经济运行一直是非常受到重视的问题。电力系统调度计划管理系统[1,2]就是研究如何保证电力系统安全、经济运行的大型软件包,它一般包括负荷预测、水情预测、长期、中期、短期经济调度等几个部分。 随着Internet/Intranet技术的发展,越来越多的企业考虑将其应用构筑在Internet/Intranet平台上。文[3][4]分别介绍了建立在Intranet环境下的需求侧管理信息服务系统和SCADA系统。将电力系统调度计划管理系统建立在Intranet环境下,也很有必要。建立基于Intranet环境的电力系统调度计划管理系统(简称WEBLMS,其中“LMS”含义为Long-term, media-term and short-term economic dispatch即长期、中期和短期经济调度),可以带来以下好处: (1)适应电力市场的发展。电力市场的出现,使电力系统的运行方式由集中调控的方式转变为松散调控(deregulated)方式。在非集中调控方式下,信息交换越来越频繁,各电力企业对信息传播的及时性、准确性、安全性和可靠性的要求越来越高。可以说,能否及时、可靠地交换信息,是电力市场能否实现的关键之一。将应用移植到Intranet环境下,可以满足这一要求。 (2)有利于与EMS、DMS等应用软件共享SCADA所得的实时数据及历史信息。在调度计划管理系统中,要用到很多由SCADA所得的数据,如在负荷预测时,需要用到历史负荷数据;在安排中长期计划时,需要用到各厂累计完成电量情况。在Intranet环境下,数据由数据服务器统一进行管理,便于各应用程序共享数据,也容易保证数据库的整体性、安全性和一致性。 (3) 更易使用。在Intranet环境下,前端使用统一的浏览器程序,用户无须学习特定的应用程序使用方法,使用起来更加方便。
1 WEBLMS的体系结构
WEBLMS的体系结构为由浏览器/WEB服务器+优化调度服务器/数据库服务器组成的三层结构,如图1所示。
图1 WEBLMS体系结构 Fig.1 Systemical architecture of WEBLMS
浏览器程序位于客户机上,负责根据用户要求向WEB服务器发出请求,并将WEB服务器发回的信息用适当的形式在客户机上表现出来。 WEB服务器主要负责对浏览器发出的请求作出响应,如果客户请求的是静态页面,WEB服务器可以直接响应。如果请求的是动态页面,WEB服务器则要进一步向优化调度服务器与数据库服务器发出请求,得到响应后再将页面发回给浏览器。 优化调度服务器主要用来完成特定的应用,如负荷预测、水情预测、长期经济调度、中期经济调度、短期经济调度等。 数据库服务器主要负责管理WEBLMS用到的数据,并负责对WEB服务器发出的请求作出响应。 与传统的客户/服务器的两层结构(C/S结构)相比,浏览器/WEB服务器+应用服务器/数据库服务器的三层结构(B/S结构)更具有开放性,主要体现在以下几个方面: (1)客户端可位于任意硬件平台与软件平台上,比如既可在SUN工作站的UNIX平台上,也可在VAX机的VMS平台上,当然更可在PC机上的Windows操作系统下运行。原有的跨平台的难题已完全解决。 (2)前端使用统一的浏览器程序。这意味着不论后台应用如何,前端界面程序始终有统一的接口。 (3)服务器端应用程序的变动不影响客户使用。有了WEB服务器这一中间件,用户请求及对用户请求所作响应都通过WEB服务器进行。因此后台应用程序的更改对用户没有影响。
2 WEBLMS的结构形式
当前,Intranet应用成为一个热潮,有很多电力公司正在建立公司内部的Intranet网,有的甚至在全省或全地区的范围内建立Intranet网。WEBLMS应建立在现有的Intranet环境下,随Intranet环境不同,WEBLMS的结构形式也有所不同,概括起来有三种形式:科室形式、公司形式和地区形式。 (1)科室形式 主要适合于还未建有Intranet环境的用户。为使用WEBLMS,用户可以简单地建立起一个科室内部的Intranet环境。此时,用户需要有一台服务器来充当数据库服务器、应用服务器和WEB服务器,其他机器都可作为浏览器使用。使用这种方式时,WEBLMS带来的好处主要有两点:一是便于扩充,当将来公司构造更大范围的Intranet网时,利用这种方式可以很方便地进行扩展;二是使用和维护比较方便。由于前端采用的是标准浏览器程序,用户对应用程序无须有太多的了解,使用起来比较方便。 (2)公司形式 适合于已建立或打算建立电力局(公司)级Intranet网的用户。在这种形式下使用WEBLMS时,还可带来如下好处: 1)WEBLMS的计算结果可以直接送交调度员、领导。 2)可以与EMS、DMS等应用程序共享SCADA系统得到的实时数据与历史信息。 (3)地区形式 当已建立省级或地区级电网内电力企业间的Intranet网时,可以采用此种形式的WEBLMS。这也是WEBLMS的最理想的工作方式。采用此种方式,除具备前两种方式的优点外,还有下列好处: 1)WEBLMS中所需的与各用户相关的数据可以由各用户通过网络自行输入,既保证了数据的保密性、正确性,又大大地减轻了运行人员的工作量。这一点在电力市场进一步发展后,显得尤为必要。 2)WEBLMS可将计算结果直接送交各用户,既提高了工作效率,也使信息的传送更及时。
3 WEBLMS的数据库
为保证WEBLMS的效率,需要很好地对WEBLMS用到的数据进行组织。WEBLMS中用到的数据较多,如火电厂、水电厂和联络线的基本信息,历史负荷、历史来水和历史检修计划等。经过分析,WEBLMS将用到的数据可划分为五类: 1)系统结构信息 如系统中现有火电厂、水电厂和联络线的基本信息。 2) 实际运行数据(历史信息与实时信息) 如历史负荷、历史来水、各厂电量累计完成计划和历史检修计划等。 3) 预测信息 如预测的次日负荷、各厂的天然来水等。 4) 控制信息 如在特殊情况下人为指定的检修计划、电量计划等。 5) 优化结果 如WEBLMS所生成的机组检修计划、机组启停计划等。 WEBLMS还提供了有效和可靠的数据收集方式。比如在地区形式的WEBLMS中,当优化计算用到的某电厂(用户)的原始数据尚未准备好时,系统能自动以E-MAIL方式通知电厂用户填写表单,再将数据发送给WEBLMS。 WEBLMS还设有多级密码,不同级别的密码规定了具有不同权限的用户。数据库管理员是超级用户,他负责保证数据库中数据的完整性、安全性和一致性。
4 WEBLMS新增功能
传统优化调度的主要功能是进行负荷预测、水情预测、制订系统的机组检修计划、机组启停计划,并按用户要求生成各种形式报表。WEBLMS除保留以上功能外,新增如下功能: (1)远程数据收集 由于优化调度所需输入数据较多,且来源广泛,需要由多个用户提供。传统做法是各用户先以书面或电话形式提交给运行人员,再由运行人员将数据输入给优化调度系统。这样,不但加大了运行工作人员的工作量,而且容易产生各种错误。在WEBLMS下,分布在各地的用户可在异地直接登录到WEBLMS中,将与自己相关的数据输入给系统。 (2)自校核 WEBLMS可对所需输入数据自动进行校核,如果发现数据有误或欠缺数据,将以E-MAIL形式通知相应用户,说明原因,并要求用户作出更正。 (3)自动运行 用户可为各应用设立一个日程表,各应用在规定时刻将自动运行。 (4)自发送 WEBLMS计算所得结果可由系统按各用户所要求的形式,在规定时刻自动发送给各用户(即所谓的“订阅”功能),既使用户能获得最新信息,又大大促进了企业无纸化办公,减少了资源浪费和环境污染。
5 结论
随着Internet/Intranet技术的发展,越来越多的企业考虑将其应用构筑在Internet/Intranet平台上。这样,有助于用户共享信息、提高效率和拓展应用。电力市场的发展,使电力市场运行方式发生巨大变化,也使得各电力企业对信息传播的及时性、准确性、安全性和可靠性要求越来越高。建立电力企业内部的Intranet网,开发Intranet环境下的应用,可以适应电力市场发展的需要。 本文讨论了Intranet环境下的电力系统调度计划管理系统——WEBLMS的体系结构、形式及功能。可以看到,WEBLMS有更好的开放性,更易于使用和维护,也更易于与其他应用协同工作。同时,由于WEB服务器、浏览器、数据库服务器都可以选用标准程序,使得开发所需工作量也大大减少。可见,开发Intranet环境下应用简单易行,且收效较好。建立Intranet环境下的应用将是大势所趋。
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