【導讀】國電南瑞科技股份有限公司。標準化平臺支持的。南瑞作為國內(nèi)電力自動化領(lǐng)域的主要科研機構(gòu)，經(jīng)過近三代人的奮斗，在國內(nèi)EMS系統(tǒng)。一直處于龍頭地位，在調(diào)度自動化的里程碑上有許多第一的記錄。在京津唐電網(wǎng)首次開展電網(wǎng)的計算機調(diào)度，80年代南瑞作為技術(shù)支持參與四大網(wǎng)系統(tǒng)的引。進，到90年代初國產(chǎn)第一套基于UNIX分布式的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)RD-800以及后續(xù)的。OPEN-2020E系統(tǒng)，南瑞在調(diào)度自動化和配網(wǎng)自動化領(lǐng)域取得了許多驕人的業(yè)績：。第一個地調(diào)應用軟件實用驗收。第一個國際招標中標的國產(chǎn)省調(diào)系統(tǒng)。OPEN-2020E是在總結(jié)OPEN-2020和SD-6000系統(tǒng)成功經(jīng)驗的基礎上采用新技術(shù)、新標準和。新思想、并且與各級各類調(diào)度特別是網(wǎng)省調(diào)合作開發(fā)而研制出的先進性、可靠性和實用性完。美統(tǒng)一的新一代EMS系統(tǒng)。OPEN-2020E是當今國內(nèi)電網(wǎng)調(diào)度自動化領(lǐng)域標志性的系統(tǒng)，其先進性、成熟性、可靠。性、實用性和方便性成為業(yè)內(nèi)新的標桿，凝聚了南瑞人三十余年的技術(shù)底蘊和幾百套系統(tǒng)。的工程經(jīng)驗，成為國內(nèi)眾多網(wǎng)省調(diào)和大中型地調(diào)的首選。

　　

【正文】 故 CORBA 服務端必須支持并發(fā)服務。并且在多個客戶端同時訪問服 務端時也需要保證訪問的實時性。 下圖為模擬多個客戶端同時對服務端進行圖形調(diào)用的情況。共有 6 臺工作站，每個工作站各啟動 30 個客戶端進程一直在對服務端調(diào)用，此時，單獨在測試啟動一個客戶端調(diào)用圖形數(shù)據(jù)的時間。測試中每次調(diào)用的間隔為 3 秒。 由于模擬實際運行時的極端情況進行的測試，每次請求的數(shù)據(jù)量很大，所以調(diào)用時間普遍在 15 毫秒左右，這個時間的組成很大程度上是服務端在進行大批量復雜數(shù)據(jù)處理上所花的時間，盡管比前面的測試時間要長，但對于客戶端的圖形數(shù)據(jù)訪問來說仍然是足夠的。 15 國電南瑞科技股份有限公司 采用并發(fā)服務方式調(diào)用時間測試0次數(shù)時間 (秒)測試一 測試二 測試三 測試四 測試五 測試六 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 圖 23 壓力測試下客戶端同時訪問服務端時的調(diào)用時間 服務端CP U 負荷020406080100120110 19 28 37 46 55 64 73 82 91100 109 118 127 136 145 154 163 172 181 190 199 208 217 226 235 244 253 262 271 280 289 298測試次序user CPU system CPU idl CPU百分比 %圖 24 壓力測試下 CPU 的負荷 16 國電南瑞科技股份有限公司 、 CORBA 技術(shù)的研究結(jié)論 選擇合適的組件粒度和高效的 CORBA 中間件產(chǎn)品， CORBA 完全能夠滿足調(diào)度自動化集成系統(tǒng)的性能要求。調(diào)度自動化集成系統(tǒng)可把 CORBA 作為整個系統(tǒng)的集成框架，合理使用 CORBA 的各種功能和服務，從核心上保證 IEC 61970 標準的實施。 對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究 、傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展至今已 經(jīng)歷了三代，從這三代系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)看可歸納為以下 3種，如下圖所示。 第三代電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)屬于圖中 (c)所示的情況 ,它實質(zhì)上是一種復雜的客戶服務器結(jié)構(gòu)，將服務器分為數(shù)據(jù)服務器和應用服務器，是一種功能分布型結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)的存在以下不足：（ 1）模塊的調(diào)用和數(shù)據(jù)的訪問與位置有關(guān)，必須知道服務端的主機。（ 2）系統(tǒng)軟件模塊在工作站和服務器重復運行，雖然提高了客戶端的數(shù)據(jù)實時性，但資源配置很不合理。（ 3）系統(tǒng)未按組件模型構(gòu)件，無法支持 CIS 標準。 、新體系結(jié)構(gòu)的研究 對調(diào)度自動化集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究可從邏輯 結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)兩個方面來分析，邏輯結(jié)構(gòu)研究的是軟件模塊的相互關(guān)系，如 C/S 結(jié)構(gòu)、對等結(jié)構(gòu)等，物理結(jié)構(gòu)研究的是軟件模塊在物理設備上的部署，哪些模塊在服務器上運行，哪些模塊在工作站上運行。 1）邏輯結(jié)構(gòu)的橫向分析 從橫向平面的角度研究標明，集成系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可采用基于對象請求代理互操作機制的分布式對象結(jié)構(gòu)，如下圖所示。 主機 終端 (a) 主機終端結(jié)構(gòu) 終端 … 服務器 客戶端 (b)客戶服務器結(jié)構(gòu) 客戶端 … 數(shù)據(jù) 服務器 工作站 (c) 功能分布結(jié)構(gòu) 工作站 … 應用 服務器 … 圖 31 傳統(tǒng)系統(tǒng)的 體系結(jié)構(gòu) 17 國電南瑞科技股份有限公司 分布式對象結(jié)構(gòu)具有硬件設備無關(guān)性、操作系統(tǒng)無關(guān)性、編程語言無關(guān)性、位置無關(guān)性和移植無關(guān)性等。采用分布式對象結(jié)構(gòu)的意義在于提供了一個可互操作的系統(tǒng)機制，是實施IEC 61970 CIS 標準的基 礎。 2）邏輯結(jié)構(gòu)的縱向分析 從縱向平面的角度看，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比， CORBA 是一種通信中間件，屏蔽了底層的操作系統(tǒng)和硬件的差異性，可以真正建立在異構(gòu)平臺上，實現(xiàn)分布式應用如下圖所示。 上圖（ a）中的支撐平臺通常主要包括數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡管理和圖形管理，上圖（ b）中的支撐平臺采用多層結(jié)構(gòu)，其層次結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 33 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的縱向示意圖 硬 件 操作系統(tǒng) TCP/IP 支撐平臺 應用軟件 (a)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) (b)新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 硬 件 操作系統(tǒng) TCP/IP 支撐平臺 應用軟件 CORBA 中間件 圖 32 分布式對象結(jié)構(gòu) 信息 軟總線 用戶界面 用戶界面 … 分布的對象 … 18 國電南瑞科技股份有限公司 圖 34 多層體系結(jié)構(gòu)圖 3）物理結(jié)構(gòu)的分析 根據(jù)上面的分析，邏輯上的分布式對象結(jié)構(gòu)允許軟件模塊在機器設備上任意部署，在物理結(jié)構(gòu)上，典型的有兩種軟件部署方法：（ 1）在服務器上運行數(shù)據(jù)庫和各種應用 軟件，在工作站上運行人機接口軟件，為了加快數(shù)據(jù)傳輸效率，在工作站上再運行數(shù)據(jù)庫副本和應用軟件以提高數(shù)據(jù)更新效率。這種方式稱為胖客戶端。（ 2）在服務器上運行數(shù)據(jù)庫和各種應用軟件，在工作站上只運行人機接口軟件，不運行數(shù)據(jù)庫和應用。這種方式稱為瘦客戶端。胖客戶端方式，網(wǎng)絡負載較輕，但系統(tǒng)靈活性差。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡傳輸已不成問題，可采用瘦客戶端，增加系統(tǒng)靈活性，充分利用設備資源。通過測試表明，瘦客戶端方式下的網(wǎng)絡負載能滿足要求。 對研究態(tài)技術(shù)的研究 、研究態(tài)特點 研究態(tài)是和實時態(tài)并列的數(shù)據(jù)環(huán)境，研 究態(tài)功能反應的是系統(tǒng)同時處理多套電網(wǎng)模型的能力。因此，研究態(tài)不是一個局部的功能，具有如下特點： ? 與實時態(tài)相互獨立。研究態(tài)和實時態(tài)之間、各個研究態(tài)之間是相對獨立的，具有各自的進程、運行數(shù)據(jù)庫和運行畫面，處理邏輯互不干擾。研究態(tài)和實時態(tài)的主要區(qū)別在于運行的數(shù)據(jù)環(huán)境不同，程序處理邏輯是相同的。 ? 與實時態(tài)數(shù)據(jù)共享。盡管研究態(tài)和實時態(tài)的運行數(shù)據(jù)環(huán)境是相互獨立的，但靜態(tài)的數(shù)據(jù)和程序應能共享。研究態(tài)和實時態(tài)的電網(wǎng)模型中一部分廠站是相同的，一部分廠站是不同的，相同部分的數(shù)據(jù)應能公用，不能重復維護。對研究態(tài)和實時態(tài)用到 硬件 操作系統(tǒng) 分布式管理( C O R B A ) 實時數(shù)據(jù)庫 商用數(shù)據(jù)庫 應用軟件( SC A D A 、 AGC 、P A S 等 ) 應用服務 ( 畫面 管理、系統(tǒng)管理、 報表、 WE B 等 ) “柵欄 ” 數(shù)據(jù)庫層 應用服務層 中間件層 19 國電南瑞科技股份有限公司 的畫面 也是如此，運行時用到的是不同的畫面，但廠站設備相同的畫面只制作一次。靜態(tài)的程序?qū)ρ芯繎B(tài)和實時態(tài)是相同的代碼，程序啟動后的進程對研究態(tài)和實時態(tài)各有一份，分別處理各自的數(shù)據(jù)。 ? 平臺和應用的分工。研究態(tài)功能涉及到系統(tǒng)的許多方面，在支持這一功能方面，平臺和應用應有合理的分工。平臺主要是提供支持研究態(tài)的機制和工具，應用運用平臺的這些機制和工具，實現(xiàn)不同的研究態(tài)功能。 、平臺對研究態(tài)的支持 平臺對研究態(tài)的支持涉及到數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡管理和系統(tǒng)管理等各個方面。 數(shù)據(jù)庫的支持包括靜態(tài)數(shù)據(jù)庫和運行數(shù)據(jù)庫兩部分。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫 指存儲電網(wǎng)模型的數(shù)據(jù)庫，存儲的數(shù)據(jù)包括一次設備的電氣參數(shù)、連接關(guān)系和二次設備的配置、整定參數(shù)等。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫沒有實時性要求，可以存放在實時數(shù)據(jù)庫中，也可存放在商用數(shù)據(jù)庫中。靜態(tài)數(shù)據(jù)是研究態(tài)和實時態(tài)的原始數(shù)據(jù)，在建立這些原始數(shù)據(jù)時既要區(qū)分不同的態(tài)，又要使不同的態(tài)都公用的數(shù)據(jù)能共享，因此，為每一個設備增加一個態(tài)的屬性，表明這個設備屬于哪些態(tài)。實時態(tài)屬性是缺省存在的，研究態(tài)的屬性可配置。通過研究態(tài)配置工具可以為系統(tǒng)定義若干個研究態(tài)，研究態(tài)管理工具可對研究態(tài)進行增加、刪除、重命名和定義一些屬性（如設備是否自動獲得該研 究態(tài)）。運行數(shù)據(jù)庫是在實時態(tài)和研究態(tài)環(huán)境下運行時用到的數(shù)據(jù)庫，運行數(shù)據(jù)庫根據(jù)所處的態(tài)從靜態(tài)數(shù)據(jù)庫中下載該態(tài)所有的設備及其參數(shù)，完成運行數(shù)據(jù)庫的初始化，運行數(shù)據(jù)庫的初始化由研究態(tài)管理工具來完成。運行數(shù)據(jù)庫中除了靜態(tài)數(shù)據(jù)外還需要運行方式等動態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)主要包括發(fā)電機出力、負荷大小、開關(guān)刀閘的開合狀態(tài)、繼電保護和安全自動裝置的投退等。動態(tài)數(shù)據(jù)的獲取與應用相關(guān)，由相關(guān)的任務來完成。運行數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)有實時性要求，存放在實時數(shù)據(jù)庫中。由于對于不同的態(tài)，運行數(shù)據(jù)庫是相對獨立的，每一個態(tài)都有一份數(shù)據(jù)庫實體。因此，實時數(shù) 據(jù)庫系統(tǒng)須具有同一份數(shù)據(jù)庫定義生成多份數(shù)據(jù)庫實體的功能。 另外，在支持平臺的其它方面也要考慮多態(tài)的支持。系統(tǒng)管理功能應提供多個系統(tǒng)管理者分別對不同態(tài)的進程進行管理，網(wǎng)絡管理功能應能保證不同態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)莫毩⑿浴? 需要指出的是平臺支持多態(tài)和支持多應用是不同的，一個態(tài)下可能有多個不同的應用，一個應用可能運行于多個不同的態(tài)。態(tài)反應的是數(shù)據(jù)環(huán)境的多樣性，應用反應的功能的多樣性。當然，平臺在實現(xiàn)多態(tài)時要和多應用綜合考慮。 、研究態(tài)的具體應用 研究態(tài)可以拓展調(diào)度自動化系統(tǒng)的新應用，主要體現(xiàn)在： ? 全景 PDR 的實現(xiàn)。全 景 PDR 原理是將過去電網(wǎng)的某一段時間內(nèi)的場景進 行重演，系統(tǒng)必須提供一個獨立于實時運行環(huán)境的重演數(shù)據(jù)環(huán)境，這就要系統(tǒng)提供一個研究態(tài)環(huán)境。 20 國電南瑞科技股份有限公司 ? 模型測試功能。新投入運行的電網(wǎng)設備在加入原電網(wǎng)模型時，往往需要測試系統(tǒng)運行的正確性，各個軟件模塊在新模型上運行的正確性，這也要在研究態(tài)中完成。 ? 歷史模型的計算、分析和培訓。對于歷史上保存的電網(wǎng)模型可以重新調(diào)入研究態(tài)進行回顧和分析。 ? 一些重要斷面的重演。通過研究態(tài)可以定位到某段時間內(nèi)最高負荷、最異常值等斷面的數(shù)據(jù)。 對跨平臺技術(shù)的研究 調(diào)度自動化集成技術(shù)的研究對象往往是 一個異構(gòu)的環(huán)境，主要表現(xiàn)在：（ 1）計算機硬件來自不同的廠家，如 IBM、 SUN 和 HP 的計算機；（ 2）不同的操作系統(tǒng)，如 AIX、 SOLARIS、HP_UN、 LINUX 和 WINDOWS 等；（ 3）不同廠家的支持平臺；（ 4）不同廠家的應用軟件。造成異構(gòu)環(huán)境的原因主要有：（ 1）控制中心的各個子系統(tǒng)往往是分期建設的；（ 2）老的系統(tǒng)會不斷更新和升級；（ 3）從硬件、操作系統(tǒng)到支持平臺、應用軟件不可能由一家產(chǎn)品包打天下。因此，研究跨平臺技術(shù)對調(diào)度自動化集成非常重要，可以極大地保護用戶的資源，老的硬件、軟件和數(shù)據(jù)在系統(tǒng)升級和更新 換代時能延續(xù)使用。 跨平臺技術(shù)的實現(xiàn)方式分兩種，一是可移植方式，二是互操作方式?？梢浦卜绞绞侵竿卉浖梢栽诓煌脚_上運行，可移植方式跨平臺包括可執(zhí)行代碼級和源代碼級，前者指可執(zhí)行代碼可以直接在不同的平臺上運行，后者指源代碼在不同的平臺上保持一致，但可執(zhí)行代碼不一致，需要在不同的平臺上各自編譯聯(lián)結(jié)后生成?；ゲ僮鞣绞绞侵鸽m然軟件只能在一個平臺上運行，但在另一個平臺上可以對其功能進行調(diào)用，實現(xiàn)互操作。 跨平臺技術(shù)主要包括跨平臺的網(wǎng)絡管理技術(shù)、跨平臺的圖形管理技術(shù)、跨平臺的實時數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)和跨平臺的應用軟件技術(shù) 。 跨平臺的網(wǎng)絡管理技術(shù)主要研究了 CORBA 技術(shù)和 XML 技術(shù)， CORBA 技術(shù)用于實時性較強的緊耦合的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，具有硬件和操作系統(tǒng)無關(guān)性， XML 技術(shù)用于非實時性的松耦合的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，是一種跨平臺的數(shù)據(jù)載體。 CORBA 技術(shù)也可與 XML 技術(shù)混合使用，實現(xiàn) CORBA 接口的動態(tài)擴展和在線修改。 跨平臺的圖形管理技術(shù)主要研究了支持異構(gòu)環(huán)境的圖形包，通過跨平臺的圖形用戶界面應用程序框架，屏蔽了 XWINDOW 和 MSWINDOW 的差別，使圖形管理軟件達到源代碼級可移植方式的跨平臺能力。 在實時數(shù)據(jù)庫方面，通過反復測 試和研究，將數(shù)據(jù)庫實體僅駐留在服務器上，客戶端不復制數(shù)據(jù)庫實體的副本，通過 CORBA 進行數(shù)據(jù)訪問，客戶端和服務器可以采用不同平臺，實現(xiàn)了互操作性跨平臺。另外，實時數(shù)據(jù)庫軟件源碼對 AIX、 SOLARIS、 Digital Unix 和Windows 都是可移植的，具有源代碼級的跨平臺能力，可實現(xiàn)服務器的混合平臺。 應用軟件的跨平臺是在源代碼級實現(xiàn)程序的可移植性，同時，應用軟件是按照 CORBA規(guī)范封裝的，具有互操作性。 另外，在 WEB 界面和 CIM 數(shù)據(jù)庫瀏覽界面等實時性要求不高的地方，采用 JAVA 進行 21 國電南瑞科技股份有限公司 開發(fā)，具有可執(zhí)行代 碼級的跨平臺能力。 總而言之，我們對跨平臺問題作了全面的分析和研究，作為系統(tǒng)集成的必備技術(shù)。 對新的應用需求的研究 、對廣域檢測分析保護控制 WARMAP 的研究 從對調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程來看，調(diào)度自動化技術(shù)具有從穩(wěn)態(tài)分析到動態(tài)分析、從局部分析到綜合分析的總體趨勢。隨著測控技術(shù)的提高，對電網(wǎng)運行中的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，通過系統(tǒng)集成進行匯總，將這些匯集的實測數(shù)據(jù)及電網(wǎng)參數(shù)、電力交易的計劃數(shù)據(jù)進行實時、準實時及非實時的分析，可完成廣域監(jiān)測、分析、保護和控制，即實現(xiàn) WARMAP 功能。 WARMAP 是調(diào)度自動化集成技術(shù)研究的新型應用，將 EMS 系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、通過 PMU采集或通過保