調控一體化自動化系統的研究與設計

摘要：基于智能電網自動化調度思想，技術先進、功能實用的調控一體化系統已成為電網發展的客觀要求。通過對調度運行管理模式的分析研究，結合電網的實際情況，提出了科學、合理、高效的調控一體化系統設計方案。

關鍵詞：智能電網 調度 自動化 調控一體化

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0036-01

隨著電力系統的快速發展，信息技術、網絡通信技術、自動化技術水平的不斷提高，電網調度自動化系統在電力生產和電網調度中的地位越來越重要。尤其隨著智能電網建設進程的不斷推進，對電網調度自動化系統提出了更高的要求。實現電網調度由“分析型”向“智能型”的轉化，對電網進行智能化的監控，提高能源的利用率，降低污染，提高收益。

1 調度運行管理模式

目前，國內主要存在以下三種調度運行管理模式：

（1）傳統模式：按變電站分站監控和操作變電站有人24h輪換值班

優點：事故異常響應速度快。

缺點：人力資源未得到充分利用，需要大量的運行人員。

（2）集控中心模式：按區域設置24小時值班監控和操作的集控中心，每個集控中心管理一定范圍內的變電站，變電站無人值班。

優點：一定程度上減少了值班人員。

缺點：監控系統在各集控中心重復建設，值班運行人員較多，需建設多個集控中心。

（3）操作隊+監控中心模式：每個地區級調度建立一個監控中心，按照作業半徑分設若干操作隊。每個監控中心24h有人值班。一個監控中心監控可以監控整個地區的變電站。

優點：人力資源利用率高，值班人員從一定程度上減少。自動化技術得到充分利用；適應各級電網發展需要。

缺點：監控范圍大，隨著電網發展，監控中心需相應增加監控席位。

2 智能電網調控一體化

為適應智能電網的發展，實現調度智能化，提高電網運行效率，根據國家電網公司推行的大運行模式要求，每個地區建立一個調控一體的調控中心。調度功能與監控功能合并，按照作業半徑分設若干操作隊。變電站無人值班，調控中心24h有人不間斷值班。

調控一體化運行模式特點：①人力資源利用率高，管理模式簡單。調度中心能夠及時、準確、全面的掌握電網運行工況，快速、準確下達事故異常處理命令。②調度/集控一體化設計，調度、集控融為一體。③調度、集控、運維操作三級運行管理架構。④系統可靠性高，容量大，投資最省。⑤系統建設復雜，功能分布與責任分區等要求高。⑥多系統、多級別，互備功能極大的擴展與提升。⑦集控系統和調度系統互為備用，提供系統級冗余。⑧通道級、前置級、系統級多種級別的互備。⑨集控系統免維護，由調度系統統一維護。⑩正常情況各自獨立運行；系統級故障，調度可完全接替集控，集控可接替調度的SCADA功能。適用于調度與集控單獨建設或者建設多個大型集控系統。

3 調控一體化系統硬件配置

硬件系統主要由各類服務器、工作站、網絡設備和其他輔助計算機設備組成。可分為以下幾個主要部分：數據采集、通信、數據庫服務、數據處理和服務以及人機系統等。

（1）前置通信專用硬件設備：①終端服務器：用于點對點專線通道的通信。②MODEM：用于點對點專線通道的通信。③數字通道板：用于點對點專線通道的通信，具備光電隔離功能。④其他前置硬件設備：前置設備屏柜、切換裝置等。

（2）數據采集：數據采集服務器接入經過專線遠動通道通信的監控系統，設置主/備通信接口，支持主/備通道的自動切換。通信接口數量易于擴充。數據采集服務器可作為廣域網通信服務器，實現與其他調度系統的數據通信。

（3）歷史數據服務器：①利用集群功能實現雙重化配置的歷史數據服務器的負載均衡，維持調控一體化系統的運行，同時作為整個系統的實時數據庫，用于實現電網各項實時監控功能。②充分利用雙重化配置的服務器的計算能力，實現負載均衡；其中一臺服務器發生故障，另一臺承擔全部計算任務，自動實現故障切除。

（4）PAS服務器：主要用于實現網絡分析應用功能。應滿足網絡分析等應用軟件的功能和性能要求。

（5）DTS服務器：主要用于實現DTS服務功能。應滿足DTS的功能和性能要求。

（6）WEB服務器：主要用于實現電力二次系統安全III區的數據服務和實時信息WEB查詢與計劃發布功能。

（7）工作站：系統應根據專業分工要求分別配置相應的MMI終端設備，并分別布置在不同的安全區內。

4 調控一體化系統軟件配置

（1）通用功能：圖形工具、報表工具、曲線工具、商用數據庫服務、實時數據庫管理、電網模型（數據庫）維護界面、告警服務、權限管理、WEB瀏覽、CASE管理、研究態工具、系統管理等。

（2）應用功能：SCADA功能：數據采集、數據處理、控制和調節、控制和調節、事件順序記錄（SOE）、事故追憶（PDR）、拓撲著色、圖形顯示、大屏幕控制數據考核、計算和統計及系統對時等。

（3）高級應用軟件PAS功能：它由多個功能模塊組成，可選用網絡拓撲、狀態估計、調度員潮流、負荷預測、靜態安全分析及網絡等值等六個功能模塊，并對無功電壓優化與控制系統提供必須的接口支持。

（4）Web子系統功能：EMS的Web子系統部署在安全Ⅲ區，具有數據服務與信息發布雙重功能，以緊耦合方式和松耦合方式對外提供電網數據訪問，這些數據包括電網模型信息數據、電網運行實時數據、電網歷史數據、電網告警與事件數據等。這些數據完全是I區EMS的數據鏡像。同時，利用存儲的描述數據、圖形數據、實時數據，以Web頁面的形式發布電網運行的相關數據。

（5）調度員培訓模擬（DTS）功能：調度員培訓模擬提供一個綜合的工具來培訓和提高電網調度和管理人員的技能。提供具有實用價值的雙重應用模擬培訓功能，即電網調度運行控制模擬培訓、EMS系統應用操作模擬培訓，為調度和管理人員提供與實際運行的EMS系統完全一致的應用操作環境。

（6）其他應用功能：①電子值班。②廠站實時功率測量平衡監視統計。③與將來應用系統的接口。

5 結語

電網調度自動化系統是電網調度和變電監控的重要技術支持系統，為了保證提供不間斷的電力監控和調度指揮，迫切需要建立調度控制中心，同時將智能調度等先進技術成果引入調度自動化系統。實現調控一體化，通過共享信息、共享設備，既能節約成本，還能提高電網運行效率和安全可靠性，不斷提升系統智能化水平。

參考文獻

[1] 許曉慧.智能電網導論[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2] 朱松林.變電站計算機監控系統及其應用[M].北京：中國電力出版社，2008.

[3] 姚建國，楊勝春.電網調度自動化系統發展趨勢展望[M].電力系統自動化，2007，31（13）：7-11.