第42 卷第10 期 电力系统保护与控制 Vol.42 No.10 2014年5月16日Power System Protection and Control May 16, 2014 电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究 赵昆,邹昱,邢颖,窦成龙,周京阳 (中国电力科学研究院,北京 100192) 摘要:以WAMS(Wide Area Mearsurment System)实际应用情况为背景,提出了 WAMS 主站系统评估方案.把评估内容分为三 个层次,分别为系统硬件、系统软件基本功能和系统应用功能,三个层次逐一递进展开评估,并设计了对应的评估方法和评 估函数.设计了综合考虑三个层次的 WAMS 主站系统整体评估方法和评估函数,针对主站系统的稳定性和可靠性设计了某时 段WAMS 系统连续多次评估方法和评估函数.设计的各评估方法和函数可以为当前电网 WAMS 主站系统提供评价量化指标,通 过各量化指标可以反映出主站系统各层次的稳定性、功能和性能,以及整个系统的稳定性、功能和性能.通过某实际系统仿 真分析,证明了评估方法的有效性. 关键词:相量量测;WAMS 主站;评估方法;检测规范 Detection and evaluation on power system real time dynamic monitoring master station system ZHAO Kun, ZOU Yu, XING Ying, DOU Cheng-long, ZHOU Jing-yang (China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China) Abstract: Based on operation of WAMS in the power system, evaluation sheme of WAMS is proposed. Evaluation content is divided into three levels, including system hardware, system software basic function and system application function. The three levels' content are evaluated progressively one by one, and the corresponding evaluation method and evaluation function of every level are designed. Based on the relation of the three levels, the evaluation functions of the whole WAMS master station system are designed. Aiming at the stability and the reliability of the system, the evaluation methods and functions are designed for a certain period. At last based on the above evaluation methods and functions, a quantitative indicator is provided for the WAMS master station system, which reflects the stability, function, and performance of every level and the whole master station system. The real system test shows effectiveness and practicality of proposed methods. Key words: phasor measurements; WAMS master station; evaluation methods; test specification 中图分类号: TM71 文献标识码:A 文章编号: 1674-3415(2014)10-0071-06 0 引言 20 世纪 90 年代以来同步相量测量(Phasor Measurement Unit,PMU)技术的出现,为电网的 动态监视和事故分析提供了一种新技术实现方案的 可能.PMU 主要特点在于信息的实时性(25~100 帧/s)和带有 GPS 时钟同步标识[1] ,由此,对于电 网运行的应用提升带来很大的想象空间.以PMU 为应用标志的广域测量在国内外电网中得到了不同 类型的试点应用[2-7] ,随着现代化大电网技术的发 展,基于 PMU 技术的动态监视、控制系统的研究 已成为电网实时动态安全分析、控制技术领域的发 展热点.目前我国投入电网运行的 PMU 装置已超 过2 500套, 成为世界上安装PMU装置最多的国家. 我国已在各网省电力调度中心建立了 WAMS 系统, 2003 年前后,国调、华北、东北、华东、西北、南方、江苏、广东等电网相继建成了完整的 WAMS 系统,实现了利用 PMU 信息的电网动态监视[8-10] 、 电网低频振荡监视与分析[11-12] 、电网扰动识别[13-14] (事故后分析) 、发电厂一次调频评价[15] 、电力系 统模型和参数校核等功能. 随着 PMU 装置的大量接入、WAMS 系统的建 立和推广,WAMS 系统相关标准化工作也陆续展 开,2003 年3月我国国家电力调度中心颁布了《电 力系统实时动态监测(控制)系统技术规范》 (试行 版) ,2004 年10 月完成了第一次修订,为了规范电 力行业对 PMU 子站、WAMS 主站的技术要求,相 继开展了一系列标准的制定,主站系统检测方面的 - 72 - 电力系统保护与控制 工作也在紧锣密鼓地开展. WAMS 系统在实际电网已开始大量投运, 相关 的检测工作也已经启动,但相对应的评估工作,在 实际电网应用以及相关期刊杂志等文献资料都没有 看到相关的报道, 当前 WAMS 主站系统的实用化情 况,各软硬件性能如何尚没有对应的方法对其进行 评估.本文根据当前 WAMS 主站系统的实用化程 度, 设计了对主站系统的三个层次的检测评估方法, 对主站系统软硬件及应用软件的功能和性能进行评 估,给出一个量化评价指标,以反映主站系统的稳 定性、功能和性能. 1 WAMS 主站系统 我国各网省调一般都安装了WAMS系统,其一 般配置如图1所示.基于PMU同步相量采集技术的 WAMS系统主要由三部分组成:现场PMU数据采集 部分或数据汇集器 (PDC) ; 基于电力通信网络的信 息传输部分;电网调度端的主站数据处理和应用部 分.这三个环节构成了同步相量信息采集、传输、 处理和应用的完整过程. 图1WAMS 主站系统 Fig. 1 WAMS master station system 2 WAMS 主站系统检测评估总体思路 立足实用化的角度设计了 WAMS 主站系统测 试评估方案,对测试内容进行分类包括系统基本硬 件、系统软件基本功能、系统应用功能,采用从三 个层次逐一推进的测试评估思路(图2), 评估步骤如 下: 1)WAMS 主站系统硬件评估,对WAMS 主站 系统的主要硬件及环境进行检测评估,判断当前硬 件条件是否能够支撑 WAMS 主站系统运转, 满足检 测条件. 2)WMAS 主站系统软件基本功能性能评估, 检测系统软件基本功能,并对软件基本功能及性能 进行评估,以保证主站系统的可用性和稳定性. 3)系统应用功能性能评估,对WAMS 系统的 应用功能以及性能进行评估,包括功能完备性、计 算速度、计算精度等,以判断主站系统的实用化水 平. 4)WAMS 系统总体评估方法,考虑以上三方 面评估内容之间的关系,设计 WAMS 系统总体评估 方案. 5)通过对 WAMS 主站系统进行连续测试评估, 得出某一时间段主站系统的软硬件及应用功能的性 能水平,以及整个系统的稳定性. 图2WAMS 主站系统检测评估方法 Fig. 2 Detection and evaluation method of WAMS master station system 3 WAMS 主站系统评估方法 (1)系统硬件评估方法 系统硬件是WAMS主站系统能够正常运行的 基石,同时硬件性能和所处环境都是制约整个系统 性能发挥的因素. 基本系统硬件包括前置机、数据采集服务器、 实时应用服务器、历史数据服务器、图形监视工作 站、电源等,基本系统硬件是主站系统不可或缺的 设备.影响硬件使用寿命和性能的因素包括温度、 湿度、大气压、是否有爆炸危险、是否有腐蚀性气 体及导电尘埃、是否有严重霉菌、无剧烈震动冲击 赵昆,等 电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究 - 73 - 源;计算机机房符合GB/T 2887-2000《电子计算机 场地通用规范》的规定;交流电源满足要求;不间 断电源满足要求等. 基本系统硬件集合为 1 2 1 i n DEV dev dev dev dev ? ? ? (1) 影响因子集合为 1 2 1 l m INL inl inl inl inl ? ? ? (2) 设计评估函数为 dev 1 2 1 n ase dev dev dev ? ? ? ? ? (3) 1 1 inl dev 1 l m l l inl ase ase m ? ? ? ? ? (4) 1 dev dev inl inl ase ase ase ? ? ? ? ? ? (5) 其中 dev ? + inl ? =1 (6) 式(1)~式(6)中: i dev =1 表示存在, i dev =0 表示缺失; l inl =1 表示适合系统硬件运转, l inl =0 表示不适合系统硬件运转; dev ? 为系统硬件权重; inl ? 为影响因素权重; 1 ase 为系统硬件层评估结果. (2)系统软件基本功能性能评估 把WAMS 主站系统必备的基本系统功能作为 系统评估的第二层内容,其建立在第一层系统硬件 基础之上,又作为后续其他系统功能和应用功能的 必备条件,主要包括数据采集、数据通信、数据处 理与运算、数据存储与管理、图形功能等.基本系 统功能的性能指标包括系统响应时间、 主站负荷率、 数据误差、系统权限管理等. 基本系统软件功能集合为 2 1 2 i n SYSB sysb sysb sysb sysb ? ? ? (7) 对应各性能指标集合为 2 1 2 l m PERB perb perb perb perb ? ? ? (8) 评估函数为 sys 1 2 2 ... n ase sysb sysb sysb ? ? ? ? (9) 2 1 perb sys 2 l m l l perb ase ase m ? ? ? ? ? (10) 2 sysb sys perb perb dev ( ) ase ase ase ase ? ? ? ? ? ? · (11) 其中 sysb perb + =1 ? ? (12) 式(7)~式(12)中: 1 =1 sysb 表示存在, 1 =0 sysb 表示缺失; 1=1 perb 表示性能指标在系统技术要求 范围内, 1=0 perb 表示性能指标不在系统技术要求 范围内; sysb ? 为基本系统软件权重; perb ? 为基本系 统功能性能指标权重; 2 ase 为系统软件基本功能层 评估. (3)系统应用功能性能评估方法 其他必备系统功能包括告警、制表与打印、通 信监视功能、动态监视功能、远程维护及故障诊断 功能等,必备应用功能包括低频振荡监视与分析、 电 网扰动识别、发电机一次调频评价、电力系统模型 和参数校核.对应应用功能指标包括振荡频率计算 误差要求、低频振荡报警正确率、电网扰动报警正 确率、发电机一次调频正确识别率、一次调频分析 结果能够保存的时间、电力系统模型和参数辨识的 正确率,各应用功能的稳定性、容错性和计算效率 等. 系统应用功能集合为 3 1 2 i n APP app app app app ? ? ? (13) 对应的性能指标集合为 3 1 2 l m PERA pera pera pera pera ? ? ? (14) 评估函数 3 1 app 3 i n i i app ase n ? ? ? ? (15) 3 l pera 1 pera 3 ( ) l m l l pera app ase m ? ? ? ? ? ? (16) 3 app app pera pera dev sys ase ase ase ase ase ? ? ? ? ? ? ? ? ( ) (17) 其中 app pera + =1 ? ? (18) 式(13)~式(18)中: i app =1 表示具备此功能, i app =0 表示不具备此功能. l pera =1 表示性能指 标满足系统技术指标要求, l pera =0 表示性能指标 不满足技术指标要求; app ? 为系统应用功能权重; pera ? 为对应性能指标权重. 式(16) 中的 l pera app ? 为 性能指标 l pera 对应的应用功能; 3 ase 为其他系统 功能和应用功能性能的评估结果. (4)WAMS 主站系统整体评估方法 考虑系统硬件、系统软件和应用软件的评估, - 74 - 电力系统保护与控制 设计 WAMS 主站系统的整体评估方法,以能够正确 评价当前系统所处状态和性能水平. 单次评估函数为 wams 1 2 3 ase ase ase ase ? ? ? (19) 式(19)中, wams ase 为WAMS 主站系统总体评估 结果. (5)WAMS 主站系统连续评估方法 为了评估 WAMS 主站系统某时间对的稳定性 和可靠性,对应连续检测设计了多次评估方法. 系统硬件多次评估函数为 1_ 1 dev k n k k ase pro n ? ? ? ? (20) 系统软件多次评估函数为 2_ 1 sys k n k k ase pro n ? ? ? ? (21) 系统应用软件多次评估函数为 3_ 1 app k n k k ase ave n ? ? ? ? (22) WAMS 系统多次评估函数为 wams_ 1 wams k n k k ase ave n ? ? ? ? (23) 式(20)~式(23)中: dev pro 表征某时间段系统 硬件设备的可用率和性能; sys pro 表征了某时间段 系统基本功能的可用率和性能; app ave 表征了某时 间段系统应用的功能性能水平; wams ave 是对某时间 段WAMS 系统正常运转时整体性能的评价;k 为第 k 次评估. 4 结果评价 评估方法从三个层次对主站系统进行评估, 每个 层次评估值都为[0,1]范围的值,主站系统整体评 估值为[0,3]范围的值, 考虑当前 WAMS 主站系统还处在初级阶段, 基 本系统硬件和基本系统软件两个层次以系统的完备 性为主,因此可设置上文中 dev ? 、 sysb ? 分别为 0.8, inl ? 、 perb ? 分别为 0.2;考虑 WAMS 系统最终还需 落实到应用,因此在系统应用层应提高应用软件性 能所占的比重,可设置 app ? 为0.5、 pera ? 为0.5. 随着系统的发展可以逐步提高系统软硬件性能 和应用软件性能的权重,以增加评估值对性能指标 的灵敏度,以真实反映主站系统的真实运行状态. 从系统的完备性和性能水平的优劣可以设定 优、良、中、差4个级别,详见表 1. 表1结果评价 Table 1 Results evaluation 差中良优ase1 0?0.8 0.8?0.9 0.9?0.95 0.95?1 ase2 0?0.8 0.8?0.9 0.9?0.95 0.95?1 ase3 0?0.5 0.5?0.8 0.8?0.9 0.9?1 asewams 0?2.1 2.1?2.6 2.6?2.8 2.8?3 5 算例分析 以某 WAMS 主站系统为例进行评估分析, 以测 试其运行水平.基本系统硬件前置机、数据采集服 务器、实时应用服务器、历史数据服务器、图形监 视工作站、电源等都已安装,基本系统软件功能也 都应有尽有. 各评估内容的权重即采用上文中设定的值(根 据系统的特点或发展情况, 可对权重进行调整) , 对 系统运行的 20 个运行状态进行评估仿真, 分别把基 本系统硬件层、基本系统软件层、系统应用软件层 和系统整体评估的评估结果示于图 3~图6.基本系 统硬件和基本系统软件都已安装且运行正常,连续 平均评估值分别为 0.894 0、0.897 5,由图 5 知应用 软件性能较差,平均评估值为 0.815 6.系统整体平 均评估值为 2.607 1. 系统第 7 个运行状态的评估值 为0,因为实时应用服务器暂停工作,作为基本系 统硬件, 且是系统软件及应用软件正常运转的基础, 因此导致各层评估值均为 0.通过三个层次的评估 以及系统整体评估,不仅可以了解系统整体运行水 平和性能,可以详细了解系统的不同层次的运行状 态. 图3基本系统硬件评估 Fig. 3 System hardware evaluation 赵昆,等 电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究 - 75 - 图4基本系统软件评估 Fig. 4 System software evaluation 图5应用软件评估 Fig. 5 Application hardware evaluation 图6主站系统整体评估 Fig. 6 The whole system evaluation 6 结论 针对当前 WAMS 主站系统的运行情况,对系 统硬件和软件进行分类,从三个层次展开 WAMS 主站系统的检测评估,依次为系统硬件评估、系统 软件基本功能评估、系统应用功能的评估,并设计 了每个层次的评估方法和评估函数,综合三者间的 关系进行 WAMS 主站系统的整体评估, 设计了对应 的评估方法.最后还设计了某一时间段 WAMS 主站 系统的连续多次评估方法,以对主站系统硬件、系 统软件和应用软件的功能、 性能和稳定性进行评估, 给出了 WAMS 主站系统运行状态的一个量化指标. 通过对某 WAMS 实际系统进行仿真分析,评估值不 仅能够反映系统整体运行水平和性能,还可以反映 系统各层的运行情况. 参考文献 [1] 高翔. 电网动态监控系统应用技术[M]. 北京: 中国电 力出版社, 2011. 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第42 卷第10 期 电力系统保护与控制 Vol.42 No.10 2014年5月16日Power System Protection and Control May 16, 2014 电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究 赵昆,邹昱,邢颖,窦成龙,周京阳 (中国电力科学研究院,北京 100192) 摘要:以WAMS(Wide Area Mearsurment System)实际应用情况为背景,提出了 WAMS 主站系统评估方案.把评估内容分为三 个层次,分别为系统硬件、系统软件基本功能和系统应用功能,三个层次逐一递进展开评估,并设计了对应的评估方法和评 估函数.设计了综合考虑三个层次的 WAMS 主站系统整体评估方法和评估函数,针对主站系统的稳定性和可靠性设计了某时 段WAMS 系统连续多次评估方法和评估函数.设计的各评估方法和函数可以为当前电网 WAMS 主站系统提供评价量化指标,通 过各量化指标可以反映出主站系统各层次的稳定性、功能和性能,以及整个系统的稳定性、功能和性能.通过某实际系统仿 真分析,证明了评估方法的有效性. 关键词:相量量测;WAMS 主站;评估方法;检测规范 Detection and evaluation on power system real time dynamic monitoring master station system ZHAO Kun, ZOU Yu, XING Ying, DOU Cheng-long, ZHOU Jing-yang (China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China) Abstract: Based on operation of WAMS in the power system, evaluation sheme of WAMS is proposed. Evaluation content is divided into three levels, including system hardware, system software basic function and system application function. The three levels' content are evaluated progressively one by one, and the corresponding evaluation method and evaluation function of every level are designed. Based on the relation of the three levels, the evaluation functions of the whole WAMS master station system are designed. Aiming at the stability and the reliability of the system, the evaluation methods and functions are designed for a certain period. At last based on the above evaluation methods and functions, a quantitative indicator is provided for the WAMS master station system, which reflects the stability, function, and performance of every level and the whole master station system. The real system test shows effectiveness and practicality of proposed methods. Key words: phasor measurements; WAMS master station; evaluation methods; test specification 中图分类号: TM71 文献标识码:A 文章编号: 1674-3415(2014)10-0071-06 0 引言 20 世纪 90 年代以来同步相量测量(Phasor Measurement Unit,PMU)技术的出现,为电网的 动态监视和事故分析提供了一种新技术实现方案的 可能.PMU 主要特点在于信息的实时性(25~100 帧/s)和带有 GPS 时钟同步标识[1] ,由此,对于电 网运行的应用提升带来很大的想象空间.以PMU 为应用标志的广域测量在国内外电网中得到了不同 类型的试点应用[2-7] ,随着现代化大电网技术的发 展,基于 PMU 技术的动态监视、控制系统的研究 已成为电网实时动态安全分析、控制技术领域的发 展热点.目前我国投入电网运行的 PMU 装置已超 过2 500套, 成为世界上安装PMU装置最多的国家. 我国已在各网省电力调度中心建立了 WAMS 系统, 2003 年前后,国调、华北、东北、华东、西北、南方、江苏、广东等电网相继建成了完整的 WAMS 系统,实现了利用 PMU 信息的电网动态监视[8-10] 、 电网低频振荡监视与分析[11-12] 、电网扰动识别[13-14] (事故后分析) 、发电厂一次调频评价[15] 、电力系 统模型和参数校核等功能. 随着 PMU 装置的大量接入、WAMS 系统的建 立和推广,WAMS 系统相关标准化工作也陆续展 开,2003 年3月我国国家电力调度中心颁布了《电 力系统实时动态监测(控制)系统技术规范》 (试行 版) ,2004 年10 月完成了第一次修订,为了规范电 力行业对 PMU 子站、WAMS 主站的技术要求,相 继开展了一系列标准的制定,主站系统检测方面的 - 72 - 电力系统保护与控制 工作也在紧锣密鼓地开展. WAMS 系统在实际电网已开始大量投运, 相关 的检测工作也已经启动,但相对应的评估工作,在 实际电网应用以及相关期刊杂志等文献资料都没有 看到相关的报道, 当前 WAMS 主站系统的实用化情 况,各软硬件性能如何尚没有对应的方法对其进行 评估.本文根据当前 WAMS 主站系统的实用化程 度, 设计了对主站系统的三个层次的检测评估方法, 对主站系统软硬件及应用软件的功能和性能进行评 估,给出一个量化评价指标,以反映主站系统的稳 定性、功能和性能. 1 WAMS 主站系统 我国各网省调一般都安装了WAMS系统,其一 般配置如图1所示.基于PMU同步相量采集技术的 WAMS系统主要由三部分组成:现场PMU数据采集 部分或数据汇集器 (PDC) ; 基于电力通信网络的信 息传输部分;电网调度端的主站数据处理和应用部 分.这三个环节构成了同步相量信息采集、传输、 处理和应用的完整过程. 图1WAMS 主站系统 Fig. 1 WAMS master station system 2 WAMS 主站系统检测评估总体思路 立足实用化的角度设计了 WAMS 主站系统测 试评估方案,对测试内容进行分类包括系统基本硬 件、系统软件基本功能、系统应用功能,采用从三 个层次逐一推进的测试评估思路(图2), 评估步骤如 下: 1)WAMS 主站系统硬件评估,对WAMS 主站 系统的主要硬件及环境进行检测评估,判断当前硬 件条件是否能够支撑 WAMS 主站系统运转, 满足检 测条件. 2)WMAS 主站系统软件基本功能性能评估, 检测系统软件基本功能,并对软件基本功能及性能 进行评估,以保证主站系统的可用性和稳定性. 3)系统应用功能性能评估,对WAMS 系统的 应用功能以及性能进行评估,包括功能完备性、计 算速度、计算精度等,以判断主站系统的实用化水 平. 4)WAMS 系统总体评估方法,考虑以上三方 面评估内容之间的关系,设计 WAMS 系统总体评估 方案. 5)通过对 WAMS 主站系统进行连续测试评估, 得出某一时间段主站系统的软硬件及应用功能的性 能水平,以及整个系统的稳定性. 图2WAMS 主站系统检测评估方法 Fig. 2 Detection and evaluation method of WAMS master station system 3 WAMS 主站系统评估方法 (1)系统硬件评估方法 系统硬件是WAMS主站系统能够正常运行的 基石,同时硬件性能和所处环境都是制约整个系统 性能发挥的因素. 基本系统硬件包括前置机、数据采集服务器、 实时应用服务器、历史数据服务器、图形监视工作 站、电源等,基本系统硬件是主站系统不可或缺的 设备.影响硬件使用寿命和性能的因素包括温度、 湿度、大气压、是否有爆炸危险、是否有腐蚀性气 体及导电尘埃、是否有严重霉菌、无剧烈震动冲击 赵昆,等 电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究 - 73 - 源;计算机机房符合GB/T 2887-2000《电子计算机 场地通用规范》的规定;交流电源满足要求;不间 断电源满足要求等. 基本系统硬件集合为 1 2 1 i n DEV dev dev dev dev ? ? ? (1) 影响因子集合为 1 2 1 l m INL inl inl inl inl ? ? ? (2) 设计评估函数为 dev 1 2 1 n ase dev dev dev ? ? ? ? ? (3) 1 1 inl dev 1 l m l l inl ase ase m ? ? ? ? ? (4) 1 dev dev inl inl ase ase ase ? ? ? ? ? ? (5) 其中 dev ? + inl ? =1 (6) 式(1)~式(6)中: i dev =1 表示存在, i dev =0 表示缺失; l inl =1 表示适合系统硬件运转, l inl =0 表示不适合系统硬件运转; dev ? 为系统硬件权重; inl ? 为影响因素权重; 1 ase 为系统硬件层评估结果. (2)系统软件基本功能性能评估 把WAMS 主站系统必备的基本系统功能作为 系统评估的第二层内容,其建立在第一层系统硬件 基础之上,又作为后续其他系统功能和应用功能的 必备条件,主要包括数据采集、数据通信、数据处 理与运算、数据存储与管理、图形功能等.基本系 统功能的性能指标包括系统响应时间、 主站负荷率、 数据误差、系统权限管理等. 基本系统软件功能集合为 2 1 2 i n SYSB sysb sysb sysb sysb ? ? ? (7) 对应各性能指标集合为 2 1 2 l m PERB perb perb perb perb ? ? ? (8) 评估函数为 sys 1 2 2 ... n ase sysb sysb sysb ? ? ? ? (9) 2 1 perb sys 2 l m l l perb ase ase m ? ? ? ? ? (10) 2 sysb sys perb perb dev ( ) ase ase ase ase ? ? ? ? ? ? · (11) 其中 sysb perb + =1 ? ? (12) 式(7)~式(12)中: 1 =1 sysb 表示存在, 1 =0 sysb 表示缺失; 1=1 perb 表示性能指标在系统技术要求 范围内, 1=0 perb 表示性能指标不在系统技术要求 范围内; sysb ? 为基本系统软件权重; perb ? 为基本系 统功能性能指标权重; 2 ase 为系统软件基本功能层 评估. (3)系统应用功能性能评估方法 其他必备系统功能包括告警、制表与打印、通 信监视功能、动态监视功能、远程维护及故障诊断 功能等,必备应用功能包括低频振荡监视与分析、 电 网扰动识别、发电机一次调频评价、电力系统模型 和参数校核.对应应用功能指标包括振荡频率计算 误差要求、低频振荡报警正确率、电网扰动报警正 确率、发电机一次调频正确识别率、一次调频分析 结果能够保存的时间、电力系统模型和参数辨识的 正确率,各应用功能的稳定性、容错性和计算效率 等. 系统应用功能集合为 3 1 2 i n APP app app app app ? ? ? (13) 对应的性能指标集合为 3 1 2 l m PERA pera pera pera pera ? ? ? (14) 评估函数 3 1 app 3 i n i i app ase n ? ? ? ? (15) 3 l pera 1 pera 3 ( ) l m l l pera app ase m ? ? ? ? ? ? (16) 3 app app pera pera dev sys ase ase ase ase ase ? ? ? ? ? ? ? ? ( ) (17) 其中 app pera + =1 ? ? (18) 式(13)~式(18)中: i app =1 表示具备此功能, i app =0 表示不具备此功能. l pera =1 表示性能指 标满足系统技术指标要求, l pera =0 表示性能指标 不满足技术指标要求; app ? 为系统应用功能权重; pera ? 为对应性能指标权重. 式(16) 中的 l pera app ? 为 性能指标 l pera 对应的应用功能; 3 ase 为其他系统 功能和应用功能性能的评估结果. (4)WAMS 主站系统整体评估方法 考虑系统硬件、系统软件和应用软件的评估, - 74 - 电力系统保护与控制 设计 WAMS 主站系统的整体评估方法,以能够正确 评价当前系统所处状态和性能水平. 单次评估函数为 wams 1 2 3 ase ase ase ase ? ? ? (19) 式(19)中, wams ase 为WAMS 主站系统总体评估 结果. (5)WAMS 主站系统连续评估方法 为了评估 WAMS 主站系统某时间对的稳定性 和可靠性,对应连续检测设计了多次评估方法. 系统硬件多次评估函数为 1_ 1 dev k n k k ase pro n ? ? ? ? (20) 系统软件多次评估函数为 2_ 1 sys k n k k ase pro n ? ? ? ? (21) 系统应用软件多次评估函数为 3_ 1 app k n k k ase ave n ? ? ? ? (22) WAMS 系统多次评估函数为 wams_ 1 wams k n k k ase ave n ? ? ? ? (23) 式(20)~式(23)中: dev pro 表征某时间段系统 硬件设备的可用率和性能; sys pro 表征了某时间段 系统基本功能的可用率和性能; app ave 表征了某时 间段系统应用的功能性能水平; wams ave 是对某时间 段WAMS 系统正常运转时整体性能的评价;k 为第 k 次评估. 4 结果评价 评估方法从三个层次对主站系统进行评估, 每个 层次评估值都为[0,1]范围的值,主站系统整体评 估值为[0,3]范围的值, 考虑当前 WAMS 主站系统还处在初级阶段, 基 本系统硬件和基本系统软件两个层次以系统的完备 性为主,因此可设置上文中 dev ? 、 sysb ? 分别为 0.8, inl ? 、 perb ? 分别为 0.2;考虑 WAMS 系统最终还需 落实到应用,因此在系统应用层应提高应用软件性 能所占的比重,可设置 app ? 为0.5、 pera ? 为0.5. 随着系统的发展可以逐步提高系统软硬件性能 和应用软件性能的权重,以增加评估值对性能指标 的灵敏度,以真实反映主站系统的真实运行状态. 从系统的完备性和性能水平的优劣可以设定 优、良、中、差4个级别,详见表 1. 表1结果评价 Table 1 Results evaluation 差中良优ase1 0?0.8 0.8?0.9 0.9?0.95 0.95?1 ase2 0?0.8 0.8?0.9 0.9?0.95 0.95?1 ase3 0?0.5 0.5?0.8 0.8?0.9 0.9?1 asewams 0?2.1 2.1?2.6 2.6?2.8 2.8?3 5 算例分析 以某 WAMS 主站系统为例进行评估分析, 以测 试其运行水平.基本系统硬件前置机、数据采集服 务器、实时应用服务器、历史数据服务器、图形监 视工作站、电源等都已安装,基本系统软件功能也 都应有尽有. 各评估内容的权重即采用上文中设定的值(根 据系统的特点或发展情况, 可对权重进行调整) , 对 系统运行的 20 个运行状态进行评估仿真, 分别把基 本系统硬件层、基本系统软件层、系统应用软件层 和系统整体评估的评估结果示于图 3~图6.基本系 统硬件和基本系统软件都已安装且运行正常,连续 平均评估值分别为 0.894 0、0.897 5,由图 5 知应用 软件性能较差,平均评估值为 0.815 6.系统整体平 均评估值为 2.607 1. 系统第 7 个运行状态的评估值 为0,因为实时应用服务器暂停工作,作为基本系 统硬件, 且是系统软件及应用软件正常运转的基础, 因此导致各层评估值均为 0.通过三个层次的评估 以及系统整体评估,不仅可以了解系统整体运行水 平和性能,可以详细了解系统的不同层次的运行状 态. 图3基本系统硬件评估 Fig. 3 System hardware evaluation 赵昆,等 电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究 - 75 - 图4基本系统软件评估 Fig. 4 System software evaluation 图5应用软件评估 Fig. 5 Application hardware evaluation 图6主站系统整体评估 Fig. 6 The whole system evaluation 6 结论 针对当前 WAMS 主站系统的运行情况,对系 统硬件和软件进行分类,从三个层次展开 WAMS 主站系统的检测评估,依次为系统硬件评估、系统 软件基本功能评估、系统应用功能的评估,并设计 了每个层次的评估方法和评估函数,综合三者间的 关系进行 WAMS 主站系统的整体评估, 设计了对应 的评估方法.最后还设计了某一时间段 WAMS 主站 系统的连续多次评估方法,以对主站系统硬件、系 统软件和应用软件的功能、 性能和稳定性进行评估, 给出了 WAMS 主站系统运行状态的一个量化指标. 通过对某 WAMS 实际系统进行仿真分析,评估值不 仅能够反映系统整体运行水平和性能,还可以反映 系统各层的运行情况. 参考文献 [1] 高翔. 电网动态监控系统应用技术[M]. 北京: 中国电 力出版社, 2011. 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