底層電網調度自動化概念設計

李建明

輝縣市電業局，河南新鄉 453600

0 引言

隨著電力事業的發展與先進科學技術在電力領域的應用，我國電網調度自動化領域取得了長足的發展。電網調度自動化系統已經成為電網的安全、穩定、經濟運行中最為重要的條件之一。隨著調度自動化系統的內涵和外延持續地變化，調度自動化專業正面臨著新發展要求。以少數110kV為主要節點，以35kV為主要網絡的底層電網，由于處在設備運行的最低端，對電網調度自動化的概念存在不同的曲解。本文通過對國家及行業標準的研究與解讀，設計出一套完整的電網調度自動化設計框架。

1 設計目標設定

在設計當中應確認現有設計水平，并對未來技術水平進行展望。設計范圍應當確立為：更新改造調度自動化系統主站，具備完善的SCADA功能外，滿足調度自動化系統Web發布功能，及與MIS網之間物理隔離功能；增加高級應用系統功能（網絡拓撲、狀態估計、調度員潮流、短期負荷預測、短路電流計算、無功電壓優化、靜態安全分析等）。

2 網架前瞻性調查

電網調度自動化的設計在現今運行狀態下，必然是對原有設施設備的升級，而非是平地高樓似地建設。因此在設計前必須對電網舊有狀況進行全面調查。例如調查現運行電網110kV變電站數量，35kV變電站及開關站數量及運行情況。調度通信主要通信方式（光纖為主，載波、有線、衛星等主備用通道情況）。調度自動化通信網改造轄內的所有變電站（含開關站）、供電所光纖通信情況需單獨做出說明全部變電站（含開關站）的圖像監控運行情況的調查和說明也應同時開展。

3 電網建設及發展調查

電網的發展有主動及被動兩個推動力：國家政策為引導的大基礎性建設與用戶負荷需求為推動的營銷需求建設。在制定設計時應當對國家政策規劃與本系統規劃有充分了解；同時對電網內大客戶發展情況及潛在需求做出預判。具體需要調查出新建110kV變電站、增容改造變電站情況，總容量情況，總負荷情況，扣除專用變電站供電負荷和小火電、小水電以35kV及以下電壓供電用戶負荷后，計算出電網變電站供電負荷。現有調度自動化系統存在的主要問題應當詳細闡述。目前一般底層調度自動化系統只具備基本的SCADA功能，已不能滿足現在的電網飛速發展，調度自動化系統更新改造的功能要急需更新調度自動化主站系統，除了基本的SCADA功能以外還需以下功能：網絡拓撲、狀態估計、調度員潮流、負荷預測、短路電流計算、無功電壓優化、靜態安全分析。

4 運行的硬件、軟件、功能配置的調查

4.1 硬件設備

系統基于通訊的運行形式與硬件的型號與種類、服役年限等，具體為：調度自動化主服務器及附屬設備、WEB服務器及附屬設施、調度工作站、 前置機、維護工作站、遠動終端：25座綜合自動化站；

通信設施種類調查如：通道機、網絡交換機、天文時鐘1臺、終端服務器臺數及運行情況等。

4.2 軟件組成

服務器采用操作系統、調度員工作站（維護工作站、前置機）采操作系統、應用軟件采用系統、數據庫

4.3 基本功能

1）遙測：系統可以遙測到各變電站主變及進出線的有功功率、無功功率、母線電壓及進出線電流等參數，并可以在一次接線圖上對位顯示，可以按用戶要求將所選數據自動存盤，能夠按用戶需要設定公式并自動計算；2）遙信：遙信內容包括斷路器位置信號、保護動作信號、事故跳閘總信號、單元裝置異常信號、通道故障信號等；3）遙控：通過本系統的遙控功能，可以在調度室對變電站的斷路器、電動刀閘、主變檔位進行遠方控制，執行遙控操作前需先進行預控，經反校無誤后，才能執行遙控，以提高遙控操作的可靠性。調度軟件通過設置口令限制遙控的操作權限，以增強操作安全性；4）顯示功能：系統具有較強的圖形顯示功能，可顯示和編輯地理接線圖、線路運行工況圖、電壓棒圖、餅圖、報表、曲線、潮流及各個變電站的一次接線圖等，在相應圖上可顯示出遙測、遙信的實時數據，遙信變位可在報警區顯示出詳細的報警信息；5）打印功能：利用本系統可編制不同形式的報表，可直接從數據庫調用數據，也可將數據庫中的數據進行整理、計算、匯總后把計算結果打印出來，能定時和召喚打印各種報表、遠動參數和SOE信息等；6）數據處理：在正常情況下，上送的各種數據經前置機、服務器計算處理后，根據需要將數據發送到各個工作站，供調度及其它有關人員監視，在整點及5分鐘點情況下，主機將收集到的數據除傳往其它工作站外，對收集到的數據進行分類匯總，并將數據存放到數據庫中，存儲的數據隨時可以調閱、修改、打印、分析等。為保證主機和終端機時鐘的一致性，通道管理機上裝有天文時鐘，定時對主站及分站端自動校對；7）通道：在通道方面，采用光纖、衛星、電力載波、擴頻、音頻電纜等多種通信方式，因地制宜，取長補短，使大部分站實現了多通道通信，有效地保證了數據的正常傳輸。目前底層電網變電站單元之間使用RS485總線方式傳輸，節點堵塞總線現象，為了避免此類現象發生應在新建和改造變電站時采取單元于中央處理器之間采用雙太網、雙中央處理器形式實現的雙通訊方案；8）雙機熱備：整個主站系統前置機、服務器均采用雙機熱備形式，確保系統的運行可靠性；9）調度自動化系統的配置及備品備件需求

5 集控站設計

集控站的設計與建設應當根據電網發展規劃遵循通信和調度自動化系統與電網同步建設的原則。集控站站端設備配置應包含有高性能，工業級電腦，配套打印機及語音系統。

隨著現有電網建設的發展及負荷增加情況，底層電網逐漸轉向110kV主網架。負荷增加必然帶來數據流增加及對高穩定性的要求，必然進一步加大調度員的工作量。集控站的運行應當考慮35kV變電站站內10kV線路、電容投退、主變調檔等權力下發給集控站，以調度為中心三個集控站為基點，110kV變電站為骨干構筑電網，從而減輕調度員的勞動強度。

6 附加功能

調度員培訓模擬（DTS）系統是進行調度員運行操作、事故處理模擬培訓和電網在線穩定分析研究、反事故演習的重要技術手段。因此，其建設和應用工作在一些網、省調中得到了較好的開展。目前，已經建成 DTS系統的網、省調有29家，其中由國內廠家提供的系統有23家，占已建系統的79.3%。上述系統中取得了較好應用效果的約有20家，約占已建系統2/3。另外，DTS系統還在部分地調中得到了初步應用。

電能量計量（TMR）系統在發電廠上網電量結算和省間、大區間電量結算以及生產統計、考核等方面發揮了重要的作用。底層電網由于存在多電源點接入的問題，因此在該系統方向的開發商應當投入一定設計精力。

7 結論

底層電網調度自動化系統概念設計，應在對本地電網實際運行情況充分調查的基礎上，分析電力系統特點、運行需要和通信通道運行要求的基礎上，提出調度自動化系統的設計目標，闡述功能要求、技術指標、遠動信息內容和信息傳輸網絡，重點在于解決“四遙”及人機聯系設計問題。

[1]電力行業標準.電力系統調度自動化設計技術規程（DL5003-91）.

[2]電力行業標準.縣級電網調度自動化系統實用化要求.

[3]電力行業標準.縣級電網調度自動化系統實用化驗收細則.

[4]電力行業標準.縣級電網調度自動化功能規范.