集控站在電網(wǎng)系統(tǒng)中的構(gòu)成和應(yīng)用

阮力 欒飛飛

摘要：目前的電網(wǎng)發(fā)展進入了以堅強智能電網(wǎng)為標志的新階段，公司系統(tǒng)發(fā)展進入了以“三集五大”為特征的新時期。其中大運行體系建設(shè)，可以調(diào)整優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度功能，實現(xiàn)運行業(yè)務(wù)一體化運作，建立各等級變電設(shè)備運行集中監(jiān)控業(yè)務(wù)與電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)高度融合的一體化調(diào)控體系，而大運行體系的核心就是大集控站的建設(shè)和完善。隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，新建變電站數(shù)量在不斷增加，集控站系統(tǒng)的應(yīng)用可以加快提高公司勞動生產(chǎn)率水平，整合運行人力資源，提高運行監(jiān)控效率，實現(xiàn)在不增加運行人員數(shù)量和財務(wù)費用的情況下，滿足日益增長的變電站運行管理需求，保障了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)、高效運行。

關(guān)鍵詞：集控站；監(jiān)控系統(tǒng)；SCADA；電網(wǎng)系統(tǒng)

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）01-0122-03

一、概述

隨著電網(wǎng)內(nèi)新建各等級變電站的增加，及對已投運舊變電站的無人值班綜合自動化改造，和新上的智能變電站，通過綜合考慮地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變電站地理分布及通訊與道路狀況等因素，我們提出一個合理設(shè)置并建設(shè)集控站的管理模式，并加以應(yīng)用和推廣。通過逐步完善，確保電網(wǎng)整體進入變電設(shè)備及運行人員集約運行管理新模式。大集控站建設(shè)一般采取分層分布式，實行集約化管理方式，達到信息分流、控制分層目的，而大集控站管理的核心點就是大集控站監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，RCS-9001集控站系統(tǒng)由兩部分組成：RCS-9001統(tǒng)一應(yīng)用支撐平臺ASP和基于該平臺一體化設(shè)計開發(fā)的全系列電力系統(tǒng)應(yīng)用。在應(yīng)用支撐平臺的基礎(chǔ)上集成了監(jiān)視和控制（SCADA）、五防操作票、調(diào)度管理、保護信息管理系統(tǒng)等各個應(yīng)用子系統(tǒng)，并在符合國家二次系統(tǒng)安全防護方案的前提下將它們進行有效的集成。

二、集控站關(guān)鍵技術(shù)

（一）廠站單線圖繪制與點表導(dǎo)入

集控站監(jiān)控系統(tǒng)RCS-9001可以實現(xiàn)圖模一體化功能，即實時庫中電氣設(shè)備之間的連接關(guān)系和電氣設(shè)備本身的測點配置兩種信息，可以由廠站單線圖自動生成，而不需要在實時庫中人工輸入。這一步的主要工作是：根據(jù)用戶提供的受控站的單線圖，使用RCS—9001軟件的繪圖工具，繪制廠站單線圖，配置單線圖中電氣設(shè)備的測點，在實時庫中生成廠站的測點模型；根據(jù)用戶提供的受控站與集控站通信的“四遙”數(shù)據(jù)，按規(guī)定格式編制并導(dǎo)入點表，在實時庫中生成廠站的采集模型，并實現(xiàn)與測點模型中相應(yīng)測點的自動關(guān)聯(lián)。廠站的測點模型和采集模型都建立完成后，RCS-9001系統(tǒng)即具備了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在維護階段是存儲在邏輯庫（維護庫）中的，要使這些數(shù)據(jù)生效，必須通過裝庫步驟，使得這些數(shù)據(jù)發(fā)布到各個節(jié)點的物理庫（運行庫）中去。廠站單線圖繪制與點表導(dǎo)入為RCS-9001系統(tǒng)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其總體流程如下圖所示：

（二）遠動通道調(diào)試

RCS-9001系統(tǒng)支持更多的符合國際標準的通訊規(guī)約，如 IEC60870，IEC61850，使得與廠站間、其他計算機信息系統(tǒng)間的通訊由數(shù)據(jù)通訊向更高一級的模型通訊發(fā)展；通道可以是網(wǎng)絡(luò)（包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）、也可以是串口（包括模擬和數(shù)字），采用的規(guī)約可以是TASE.2，也可以是DL476-92，或是101、104 等。此外，在網(wǎng)絡(luò)互連時，符合全國電力二次系統(tǒng)安全防護體系的有關(guān)規(guī)定。本地區(qū)支持的遠動通道主要有專線通道和網(wǎng)絡(luò)通道兩種。遠動通道的總體配置是這樣的：專線通道包括模擬通道和數(shù)字通道兩種，受控站的專線通道接過來后，兩者都經(jīng)過防雷器，接入到RCS-9787的通道板（分別接模擬板和數(shù)字板），從通道板出來后，接入到終端服務(wù)器MOXA的相應(yīng)入口，MOXA經(jīng)網(wǎng)絡(luò)出口，接入到前置網(wǎng)；受控站的網(wǎng)絡(luò)通道經(jīng)過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，接入到防火墻的外網(wǎng)口（eth1），經(jīng)防火墻的內(nèi)網(wǎng)口（eth0），接入到前置網(wǎng)。

這一步的工作分為硬件設(shè)置和軟件設(shè)置兩部分，其中硬件設(shè)置就是根據(jù)與受控站RTU或總控裝置的約定，設(shè)定如下內(nèi)容：（1）設(shè)置通道板的波特率、中心頻率等參數(shù)（僅模擬板需要設(shè)置）；（2）設(shè)置終端服務(wù)器MOXA的網(wǎng)絡(luò)口IP地址、十六個RS232口的工作模式、波特率等參數(shù)；（3）設(shè)置防火墻的有關(guān)參數(shù)，軟件設(shè)置就是在前監(jiān)視工具（fe_config），進行遠動通道五防系統(tǒng)以及GPS裝置等的通信，采用的硬件裝置和規(guī)約各種各樣，同時前置數(shù)據(jù)采集又是整個集控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此，前置通道配置可以說是RCS-9001系統(tǒng)中最重要最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。目前，RCS-9001系統(tǒng)的前置模塊支持專線（模擬和數(shù)字）和網(wǎng)絡(luò)兩種硬件通道，配置靈活方便，能滿足各種集控站的運行環(huán)境。

（三）輔助性圖形的繪制

除廠站單線圖外，集控站系統(tǒng)還需要多種其他輔助性的圖形，如全遙測一覽表分圖、報表等，以便運行值班人員更好地監(jiān)控變電站。它包括：（1）光敏點的制作；（2）間隔光字牌的制作；（3）報表的制作，這些輔助性的圖形的作用，基本上就是以各種不同的形式，顯示廠站測點模型或采集模型中的數(shù)據(jù)，但不會對廠站測點模型或采集模型庫產(chǎn)生修改。

（四）數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）功能

集控站SCADA功能，即數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、遙控等功能。

RCS-9001系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的流程：（1）數(shù)據(jù)采集：前置機（A、B兩臺前置機同時運行）上的fe_server進程，根據(jù)前置配置信息為每一個通道組啟動一個fe_channel進程。fe_channel進程與相應(yīng)的子站建立鏈路。鏈路建立后，fe_channel進程采集數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)寫入到共享內(nèi)存（此數(shù)據(jù)即為生數(shù)據(jù)）。fe_server進程讀取共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，并通過TCP或UDP網(wǎng)絡(luò)通信方式，將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到SCADA服務(wù)器（值班節(jié)點）上的fe_server進程。然后，SCADA服務(wù)器（值班節(jié)點）上的fe_server進程再將收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給本機的scada_acqu進程，scada_acqu進程進行數(shù)據(jù)分析處理，并將處理后的數(shù)據(jù)寫入到scadamdl實時庫（此數(shù)據(jù)即為熟數(shù)據(jù)）。Online進程定時到scadamdl庫中讀取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)畫面數(shù)據(jù)刷新。（2）遙控或升降：任何一臺可以遙控的節(jié)點上的online進程發(fā)出遙控命令，SCADA服務(wù)器（值班節(jié)點）上的control_server進程接收遙控命令，將此命令轉(zhuǎn)發(fā)到本機的fe_server進程，并等到fe_server進程返回。SCADA服務(wù)器（值班節(jié)點）上的fe_server進程通過TCP網(wǎng)絡(luò)通信方式，將遙控命令發(fā)送到擁有該遙控命令目的廠站通道的前置機上的fe_server進程。前置機上的fe_server進程將遙控命令發(fā)送至相應(yīng)的fe_channel進程，并等到其返回后，將返回結(jié)果回送到SCADA服務(wù)器（值班節(jié)點）上的fe_server進程，進而到達SCADA服務(wù)器上的control_server進程，control_server進程將此結(jié)果返回給online進程。（3）轉(zhuǎn)發(fā)：前置機（值班節(jié)點）上的fe_transponder進程，根據(jù)transponder庫中配置的數(shù)據(jù)源，讀取數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到前置機（值班節(jié)點）上的fe_server進程，fe_server進程選擇相應(yīng)的fe_channel進程，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。（4）五防：SCADA服務(wù)器（值班節(jié)點）上的control_server進程收到遙控命令后，將該遙控命令按上述“（2）”所述流程，發(fā)送到五防機，等待五防機按上述流程返回的結(jié)果，根據(jù)此結(jié)果決定允許或禁止遙控。邏輯庫即維護數(shù)據(jù)庫，而物理庫即運行數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)運行時，是讀取和操作物理庫中的數(shù)據(jù)。在對數(shù)據(jù)庫進行改動時，必須先在維護數(shù)據(jù)庫中改動，再通過驗證，將邏輯庫發(fā)布為物理庫。上述scada應(yīng)用下的scadamdl、scadapro庫、alarm應(yīng)用下的alarmdef庫以及fe應(yīng)用下的transpond庫的維護都必須遵循此過程。我們建議使用邏輯庫修改，再發(fā)布數(shù)據(jù)庫的過程，使系統(tǒng)自動修改物理庫。

（五）高級應(yīng)用功能

為適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展要求，集控站系統(tǒng)應(yīng)包括智能告警與故障診斷、程序化控制、模型拼接等功能。

1．智能告警與故障診斷功能。智能告警是具備基于知識庫推理的智能報警功能，使值班員能夠快速抓住事故重點、得到有效處理方案，提高事故異常處理的準確性和快速性。與故障報警和診斷相關(guān)的數(shù)據(jù)包括遙測、遙信、SOE、保護軟報文及錄波、故障錄波器錄波等多種，集成以上數(shù)據(jù)完成智能告警和故障診斷功能。

2．程序化操作功能。程序化操作一般分為程序仿真和指令下發(fā)控制兩個階段進行。目前RCS-9001監(jiān)控系統(tǒng)還不具備此項高級應(yīng)用功能，系統(tǒng)需要升級之后，才具備條件。

三、集控站系統(tǒng)的作用及特點

集控站運行模式保障了與調(diào)度主站的正常電網(wǎng)調(diào)度運行，該管理模式下的監(jiān)控系統(tǒng)具備開放性，滿足IEEE POSIX 1003.0工作組給出的定義；具有可擴充性，完全按國際標準設(shè)計，應(yīng)用功能擴充方便。系統(tǒng)硬件和軟件都具有很高的可擴充性，可靠性高。所有的子系統(tǒng)具有獨立的自適應(yīng)的冗余結(jié)構(gòu)，覆蓋所有功能軟件的配置。該系統(tǒng)同時具備相應(yīng)的多級安全管理策略。在系統(tǒng)級，采用路由器或網(wǎng)橋隔離其他系統(tǒng)的訪問，同時使用先進的防火墻技術(shù)，防止黑客進入系統(tǒng)；在用戶級，采用分層口令和權(quán)限管理機制，確保系統(tǒng)使用安全。該系統(tǒng)具有多媒體功能，人機界面優(yōu)良、圖形畫面具有人性化風格。該系統(tǒng)各功能可自由分配到各臺機器上，采用先進的網(wǎng)絡(luò)管理機制，隨時平衡網(wǎng)絡(luò)負荷，雙網(wǎng)同時工作，而不是靜態(tài)分配數(shù)據(jù)流向，使網(wǎng)絡(luò)負荷達到最優(yōu)化。可監(jiān)控通道運行，對數(shù)字及網(wǎng)絡(luò)通道的通信狀態(tài)作出檢測和統(tǒng)計。

四、結(jié)語

目前大運行模式下的集控站應(yīng)用推廣還在不斷完善和改進，集控站的成功建設(shè)為公司實行三集五大的管理方式，降低變電站運行成本，提高勞動生產(chǎn)率，不斷提升電網(wǎng)運行管理水平以及推進企業(yè)科技進步邁出了重要一步。

參考文獻

[1]RCS—9001集控站監(jiān)控系統(tǒng)．

[2]安徽省地區(qū)電網(wǎng)大集控系統(tǒng)技術(shù)標準（試行）．

作者簡介：阮力（1979-），男，安徽金寨人，安徽六安供電公司調(diào)度中心工程師；欒飛飛（1981-），女，山東青島人，安徽六安供電公司技術(shù)支持室工程師。

（責任編輯：劉 晶）