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电力行业信息化改造（一）(曹伟 曲萍)本文关键字： 理论探讨 电力行业信息化改造（一） 曹伟 曲萍
电力行业信息化是一个比较生涩的话题，一般不容易说清楚，在AMT上，我曾发表一篇《电力系统自动化综述》的文章，来信讨论者很多，鉴于此，我想结合我这四年来实施电力系统监控系统和企业的ERP系统，描述一下我对电力行业信息化改造的个人看法，由于我涉及的系统范围的局限性，对信息的描述带有个人的偏颇，希望读者来信讨论。 第一章 国内电力系统信息化的发展状况
1.1
引言
目前，电力系统的自动化系统和自动装置体系已经在很大的程度上得以拓展，例如数字量地远方采集和传送、远方控制、自动调节电网频率和电压、无功自动补偿等等。电力系统的自动化从发电厂到用户，已在全方位的实现自动化，如自动抄表系统，远动自动通讯、微机保护、通道的中继和自动切换、调度自动化系统、电网管理系统等。 电力系统自动化可分为三个模块：1.电力系统调度自动化2.电力系统通讯自动化3.电力系统保护控制自动化，这三个模块地发展在系统中是不平衡的。即为CCCPE的统一体（计算机(computer)、控制(control)、通讯(communication)、电力电子(power
electronics)的产生、输送和分配装置以及电力电子装置）。 根据电力系统的发展的微电脑软件的发展，计算机软件的产业化已经在中国的市场中日趋完善。如何在这种情况下，各个厂家针对中国的电力市场开发和研制新产品。 在电力系统的控制软件的领域中，如何在数据采集、控制、分析、决策中，达到自动化或全自动化的水平，应该是各个研发机构的核心问题。作为电力系统的总体发展，我们在目前仍把电力系统的大型数据分析应用软件EMS作为发展方向。但在这一点上，我们是还没有看见电力系统自动化领域发展的具体动向。电力系统的自动化领域的未来是个什么模样？ 在电力系统的管理软件的领域中，为实现企业的目标和任务服务，为实现企业的上下左右及内部各部门间的信息交换和共享，并为领导决策提供更有效的信息服务，实现全方位的信息管理，发挥MIS在企业管理中的辅助决策作用，实现办公自动化，提高企业整体素质和现代化管理水平。电力企业中的管理软件要达到的目标是：在基础系统的基础上，建立完善合理的系统逻辑模型和物理模型，合理划分子系统，确定功能模块和分步实施计划，将企业管理融于ERP系统之中，实现企业管理现代化。 图1：电力行业系统整体框架（资料来源金碟） 在现代企业的管理，应用系统的提供商不仅需要提供系统本身，更需要提供一整套完整的解决方案。针对电力行业的ERP系统应该和EMS、DMS以及电力企业内的MIS系统进行有机集合达到：①整合财务、电力营销、人力资源、SCM、CRM、决策支持等，真正提升电力企业的管理水平和竞争力；②整合各种有效资源，打破条块分割，各个系统之间实现了充分的授权共享，企业管理全线一气呵成；③实现数据传递与决策控制一体化。 如何整合电力系统中两条线：实时控制信息系统和管理信息系统？ 先从电力系统的厂站端中的数据采集入手，切实的考察电力系统的实质性内涵。一向有人在综自站发展的今天的情况下认为RTU的发展是终结了，我个人不想把这种错误的观点继承。待到自动化发展的层次较高或很高的情况下，保护和测量上送数据的装置必然再一次地分开。因为在此时，保护的工作量和可靠性的要求远远大于一切。但作为电力系统另一块自动化装置的数据采集、分析和处理，同时包括对系统装置的控制，都将存放在一个同样的系统或装置中，而这些装置将在系统中出现的异常情况下，在发生此类情况的最初端解决系统出现一切的紧急情况。 这个时候，现在被称为RTU的装置将被性能更高，数据处理能力更大，控制量更多的自动化装置所革新（也许名称也会改变）。即在电力系统的厂站端（或称变电站端），系统的保护装置将重新出现简单化，而数据采集和上送装置（目前的RTU）将以功能更加庞大的姿态出现，目的就是提高电力系统发、输、配的可靠性。 随着通讯技术的日趋提高，针对电力系统自身的特点，在数据量的传输上一直和电信系统走在同一条线路上。在目前的农电改造中，县一级的通讯系统将有50%的传输线路上了光纤，载波通讯将在最近几年内被放在二线。为此，电力系统还在大力的发展B_ISDN和ATM技术（不和国际比较），通过PCM等数据网络来传输数据，提高供电的信息资源共享，同时电力系统也“各自为政”的搞起自己的互连网，这也是电力系统的一个方向，为将来WWW提供了基础。 在负荷控制方面，各个供电部门在负控这一块，也都想搞一点实质性的东西，目前，有些县一级的供电部门和大部分的地一级供电部门，都在这一块为了减少线损和提高供电时间想方设法。在人们常说的EMS中，负荷控制和经济调度联系起来，使一个系统更加完整和有实质性的东西。 在EMS方面，经济调度的运行将是一个电力系统自动化具体实施的内容，当中国的市场经济的运行到一个阶段时，电力系统这个领域的市场机遇将面临的是电力市场的期货。所以，对于电力系统的经济运行，从根本上讲将是对系统中自动化技术的具体实施，从改革电力系统本身的自动化装置和改进自动化技术入手，在一个较高的领域内，领导电力系统在自动化领域的发展。 在ERP方面，对于目前的电力行业的系统，MIS系统正如电力企业生产系统，描述电力企业调度、用电、维护等日常工作的具体情况，这些数据的采集将在下面描述实施电力行业ERP系统时作为ERP的基础数据，以这些数据为基础，建立MIS系统（这里指电力行业生产系统，建立内部的Web功能）与财务系统、资产管理系统等等系统的集成，实现电力行业的ERP。 图2：电力系统ERP层次（资料来源曹伟） 在企业系统集成(EIP)方面，电力企业经过十多年的信息化建设，企业内已经形成了纷繁复杂的各种业务子系统，对这些系统进行集成、对信息进行有效的管理、提高企业员工的协作程度、降低信息系统的运行和维护成本已经提到了议事日程上来了。为此，下一阶段的电力行业的系统将构建在新一代企业网络计算基础架构之上，基于WEB
SERVICE等工业标准，是搭建企业信息门户、知识管理应用、协同工作环境以及应用集成的理想平台，集成相关应用，架构企业级的门户（Portal）。 作为中国的经济模式在向西方过度的经济现象中，中国的大型及中型的企业的在经济萎缩和新型技术改造中的种种问题，使得中国的小型从事电力系统自动化硬件和软件研制和开发的企业得以发展。但是，作为中国的经济运行模式，和地域方面的种种影响，使得电力系统的市场技术方面改造，出现了一些并不合理的情况。但是，作为下一步的电力系统的发展的方向和目前的经济模式有着相宜得彰的关系。 1.2
电力系统自动化的发展
电力系统自动化领域的技术是和计算机软件的的发展有着相同的进展和速度，当计算机的单指令操作系统的成熟时，对于电力系统的保护装置和自动化装置就已经在技术上从晶体管保护过度到微机保护。当这一个过度开始时，电力系统自动化已经开始发展并应用了。 Intel公司的从8051到80196的技术实现，微机保护的应用的前景已经告诉电力系统自动化控制方面的发展将是微型化、集成化。作为电力系统的自动化的实现者，我们不可能也不需要去改变这种模式
。 图3：电力系统自动化发展简要历程（资料来源曹伟） 电力系统的保护的模式发展将是以目前，目的在系统在紧急状态时被控制住，不启动保护装置的任何元件。在前面的叙述中，我已经将电力系统的发展的方向与保护的发展都提及了，即不启动保护的任何元件的目的是将电力系统的一切的故障都在最初排除。其保护的模式可能采用三选二的方式或者采用三种元件的保护方式，采用三选二的模式其保护的元件是分开的，而采用三元件选二的方式是软件的运行是分开的。无论采用的任何模式，都在目前的电力系统的综自站的简单的设备替换为更加精确的、责任明确的、功能单一的电力系统自动控制设备。 作为保护，其单一的功能和明确的责任是电力系统运行的基本条件。另外，保护作为电力系统最重要、最基本的系统自动控制设备，首当其冲的是这一块进行改革，在国内外，根据电力系统可靠性运行的经验，认为采用这种模式的系统是稳定的、可靠的。在国内外，其高电压等级的线路和运行设备的保护和自动装置的形式都采用这种模式。 提高保护本身应用的技术条件和改进应用技术效率，提高保护及后备保护的冗余度，是改进和提高目前保护的方向，在国内相同技术的重复研究和相同功能软件的重复开发，使得相应的国家标准变为很杂乱的标准，其相对偏离的程度又不是很大，所以其重复开发的软件仅仅是各个人对应用工程的理解的不同以外，没有什么两样，实在的技术资源严重浪费，同时又是软件产业化的发展的前奏，对于中国目前软件发展情况和中国古代相传下来的手工业相似。如何在软件产业方面的走在前头，谁是标准谁就是领导者！ 电力系统的发展，其在发展的过程中和通用的电气发展是相通的，例如大型重工业、家用电器业和机械使用等方面。 电力系统的调度自动化、自动设备远程管理、信息数据发布和分配是目前电力系统在计算机业兴起时的软件自动控制的基础。这些计算机软件控制系统，对于自动化的具体设施，仅仅在电力系统中赋予新的名称，如：能量管理系统EMS、地理信息系统GIS、配网管理系统DMS及一些简单构造的计算机软件模式。这些软件的模式已经在中国国内的形式已经拥有几十家甚至是上百家的应用能力相同的，仅是采用的方法略有差异，同时软件的构成并非采用组态式，而是采用补丁式，例如：是在市场拥有的条件下，在市场需求中推动下赶制的系统，对于另外的用户就采用补丁版了。 各个厂家的数据结构的严重差异，导致实时数据的采集不能很好地被另外的厂家所兼容或使用。提供的接口数据连接速度慢，数据丢失量大，不利于系统的升级或增加新功能。 SCADA系统的实时数据不能被很好的利用，若在系统上做到快速反应实时状态，即时响应系统数据分析，其中包括对系统的稳态分析、紧急状态分析、期货和预测分析、调峰调压和无功优化分析，并包括对历史数据和事故数据的记录。 1.3
自动保护装置和自动控制装置
电力系统中的自动装置分为保护和控制两类，保护装置对于不同的变电站、开关站、发电用电设备，有很强的划分。对于高压变电站的保护设备，其功能的细致划分和保护的功用有着很强的针对性和适用性。控制装置对于不同电力部门，如：（火水）发电站、调度中心、变电站、用户，其控制装置的作用和操作对象在根本上是不同的，所以控制装置的本身对于电力系统的
不同部门的使用是异样化的。 发电用电设备保护主要是保护电压等级较低的设备及元器件，对于其常用的作用是将设备进行闭锁和合理开断，保护设备在非正常情况下的安全运行。 变电站和开关站的保护主要是针对电压等级较高的设备和元器件，通常是采用逐级控制的方法来处理保护的执行目的，但对于保护的本身也需要保护来配合动作，来启动和闭锁控制保护的动作，通常情况是判断保护的动作权力。 对于火、水电是发电的主要方式，火、水电站的控制装置主要是针对发电设备的调节气门、励磁、并列或同期等控制系统，原因是调节发电出力、频率和初相角，采用的技术是自动控制方面的完整方式，其控制设备是在对电力系统的运行方式和运行状态分析后的结果作为输出量，由条件和实时状态控制系统调节。 调度中心的控制装置主要是微机型控制设备和上输下传装置，这些装置的原理多于电信系统密切结合或相关，但对于装置本身现在均采用控制应用软件，结构复杂化、程序多样化、控制能力增强、控制精度增大，但此时往往是控制系统本身的问题（如计算数据不完整、输出结果不到位、数据分析存在误差等）导致控制系统的控制失误。另一方面，控制系统也必须把时间的问题
放在控制系统的主要位置，因为控制系统中时间问题是主要的，必须确切地保证系统在哪一个微小的时间段内启动哪一类保护或控制装置。 变电站方向的控制装置多以开关的分合闸、备用电源投入、电容器和调相器投入为主，其控制次数相对发电部门较少，控制装置本身的原理和结构上相对较简单，操作也并不复杂，功能针对性强。但误操作会带严重后果，原因是强电操作的拉弧、三相不平衡等导致系统线路受损或系统解列。所以，变电站方向的控制装置应有详尽操作规范。 用户方面的控制装置是指大用户，如钢厂、电解铝厂、石油化工与开采，此种用户接线复杂，无功使用极不稳定，不可停运送电和需要较高电压质量，系统必须拥有热备用电源和自备的发电厂。目前，由于他们拥有自己的发电设备而与网供电联系并不紧密。 1.4
电力行业管理软件的发展
以下是我根据ERP发展的过程，描述电力系统的ERP发展的过程图。 图4：电力行业ERP发展过程图（资料来源曹伟） 企业的管理信息系统(
Management Information System)是记录大量原始数据、支持查询、汇总等方面的工作的初始企业应用系统。对于目前的电力行业的系统，MIS系统正如电力企业生产系统，描述电力企业调度、用电、维护等日常工作的具体情况，这些数据的采集将在下面描述实施电力行业ERP系统时作为ERP的基础数据，以这些数据为基础，建立MIS系统（这里指电力行业生产系统，建立内部的Web功能）与财务系统、资产管理系统等等系统的集成，实现电力行业的ERP。 MRP（Material
Require Planning）的基本内容是编制物料的生产计划和采购计划。企业的信息管理系统对产品构成进行管理，借助计算机的运算能力及系统对客户订单，在库物料，产品构成的管理能力，实现依据客户订单，按照产品结构清单展开并计算物料需求计划。实现减少库存，优化库存的管理目标。然而，要正确编制物料计划，首先必须落实产品的出产进度计划，这是MRP展开的依据。把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统集成为一个一体化的系统，并称为制造资源计划（Manufacturing
Resource Planning）系统，记为MRPII。通过运用科学方法对企业各种制造资源和产、供、销、财各个环节进行有效地计划、组织和控制，使他们得以协调发展，并充分地发挥作用。但对于电力行业，一个重大的不同就是没有库存，电能是即生产出即用的商品，库存问题是不存在，但生产进度计划确将异常的重要，因为这个不仅影响供需关系，还影响电力系统的安全。 图5：电力行业信息系统架构（资料来源曹伟） ERP系统在MRPII的基础上扩展了管理范围，它把客户需求和企业内部的制造活动、以及供应商的制造资源整合在一起，形成企业一个完整的供应链并对供应链上所有环节如订单、采购、库存、计划、生产制造、质量控制、运输、分销、服务与维护、财务管理、人事管理、项目管理、配方管理等进行有效管理；还增加了支持整个供应链上物料流通体系中供、产、需各个环节之间的运输管理和仓库管理；支持生产保障体系的质量管理、实验室管理、设备维修和备品备件管理；支持对工作流（业务处理流程）的管理。在电力行业供应链问题是很难描述的，这个行业是垄断性行业，而且供应链也是独特的，不支持与库存、物流相关一系列问题，故电力行业ERP软件将以一个独特形式存在。
本文由作者向AMT提供 责编：曹伟  微信扫一扫实时了解行业动态 |
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NCV6.3产品手册-采购管理.pdf|
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