農(nóng)村電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的實施

潘偉民

【摘要】農(nóng)村電網(wǎng)調(diào)度一般分為地區(qū)調(diào)度和縣級調(diào)度兩級。隨著中國經(jīng)濟實力的增長，縣級負(fù)荷也逐年增加，并且對供電可靠性的要求也越來越高，對調(diào)度自動化的要求也越來越高。本文介紹了該系統(tǒng)的建設(shè)原則、功能和配置方案。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)村電網(wǎng) 調(diào)度自動化系統(tǒng) 實施

供電企業(yè)在規(guī)劃、建設(shè)和工程實施中，如何選擇設(shè)備制造企業(yè)和采購設(shè)備，以及如何運行管理這些自動化系統(tǒng)也需要有所指導(dǎo)。鑒于上述情況，有針對性地提出了縣調(diào)自動化系統(tǒng)的建設(shè)原則、系統(tǒng)功能要求以及建設(shè)方案，并分析了其可能實現(xiàn)的辦法，為縣調(diào)自動化系統(tǒng)的發(fā)展提供參考。

1系統(tǒng)建設(shè)原則

系統(tǒng)建設(shè)原則用于指導(dǎo)制造廠家設(shè)計、開發(fā)縣調(diào)自動化系統(tǒng)，同時為縣級供電企業(yè)選擇調(diào)度自動化系統(tǒng)提供依據(jù)?？h級調(diào)度自動化系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)特點、運行需求和基礎(chǔ)條件出發(fā)，并充分依據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)發(fā)展規(guī)劃、調(diào)度管理體制和縣級調(diào)度職責(zé)分工，提出與調(diào)度關(guān)系相適應(yīng)，符合可靠、安全、實用、經(jīng)濟且易于擴展的總體方案和分步實施的具體方案。對于計劃同時建設(shè)配電自動化的縣調(diào)應(yīng)考慮調(diào)配一體化的設(shè)計方案；對于計劃在近幾年內(nèi)建設(shè)配電自動化系統(tǒng)的縣調(diào)應(yīng)考慮系統(tǒng)的可擴充性。

2軟、硬件選型

縣調(diào)系統(tǒng)的實現(xiàn)是建立在各種硬件設(shè)備和系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上的，針對縣調(diào)系統(tǒng)的特殊性，給出適合縣調(diào)系統(tǒng)的硬件設(shè)備和系統(tǒng)軟件。

2.1硬件選型

在縣調(diào)系統(tǒng)中推薦硬件以PC機為主，服務(wù)器選用高檔的PC服務(wù)器，為了確保系統(tǒng)的可靠性，條件允許下可以考慮使用磁盤陣列，一般可以使用軟件同步的方式；工作站選用高中檔的PC機；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選用交換以太網(wǎng)，采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)（規(guī)模較小的縣可采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)）。

2.2系統(tǒng)軟件選型

系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)服務(wù)器端選擇Windows2000Server，客戶端選擇Windows2000Professional、WindowsME或WindowsXP等；也可以選用Windows和UNIX的混合平臺系統(tǒng)。商用數(shù)據(jù)系統(tǒng)推薦選用MSSQLServer，要求系統(tǒng)能支持Sybase、Oracle等其它商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

3縣調(diào)自動化系統(tǒng)功能

縣調(diào)自動化系統(tǒng)的功能主要有：系統(tǒng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集功能（SCADA）、調(diào)度運行管理功能、應(yīng)用分析功能。其中SCADA為基本功能，調(diào)度運行管理功能和應(yīng)用分析功能為選配功能。這些功能是建立在一體化支撐平臺之上的應(yīng)用功能，其中一體化支撐平臺包括網(wǎng)絡(luò)模塊、報表模塊、遠(yuǎn)程診斷模塊。

調(diào)度運行管理功能的選用應(yīng)考慮管理的實際需要和使用人員的整體素質(zhì)。應(yīng)用分析功能的選用應(yīng)考慮電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)需通過實用化驗收；有穩(wěn)定可靠的站端設(shè)備，完善準(zhǔn)確的電網(wǎng)參數(shù)，滿足應(yīng)用功能的要求；具備能夠熟練掌握和維護應(yīng)用功能的專業(yè)人員。

3.1一體化支撐平臺

采用一體化支撐平臺可以避免重復(fù)投資，減少管理工作量，增加系統(tǒng)的靈活性，具有統(tǒng)一的人機界面和數(shù)據(jù)庫界面，維護、運行方便。

網(wǎng)絡(luò)模塊提供了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃b于可靠性的要求，通常使用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，要求支持雙網(wǎng)、單網(wǎng)、單雙混合網(wǎng)工作，雙網(wǎng)工作時，能均衡分流，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬；網(wǎng)絡(luò)故障時，能自行診斷，確保數(shù)據(jù)不丟失；支持UDP和TCP協(xié)議。數(shù)據(jù)庫模塊分成了商用數(shù)據(jù)庫部分和實時數(shù)據(jù)庫部分。商用數(shù)據(jù)庫部分存放了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息、數(shù)據(jù)定義及描述、歷史數(shù)據(jù)以及其它管理信息，提供各種數(shù)據(jù)訪問服務(wù)與實時數(shù)據(jù)庫或前臺應(yīng)用程序連；實時數(shù)據(jù)庫部分則管理實時數(shù)據(jù)庫、實施數(shù)據(jù)服務(wù)、實時數(shù)據(jù)訪問接口功能。

3.1.1數(shù)據(jù)采集

包括模擬量（有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電流、電壓等）、數(shù)字量（頻率、電能量、標(biāo)準(zhǔn)時鐘輸出等）、脈沖量、狀態(tài)量（斷路器及隔離開關(guān)的位置信號、事故跳閘總信號、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置、預(yù)告信號、保護動作信號、下行通道故障信號、裝置主電源停電信號、機組運行狀態(tài)信號、手動/自動位置信號等）及非電量數(shù)據(jù)（變壓器溫度、開關(guān)氣壓等）等的采集。其數(shù)據(jù)來源于RTU、DTU、FTU、TTU、配電子站、上P下級調(diào)度主站系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)等。

3.1.2數(shù)據(jù)傳輸

與上級調(diào)度系統(tǒng)通信或信息轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報；主站與站端設(shè)備通信，站端設(shè)備包括RTU、FTU等；與其它系統(tǒng)通信，調(diào)度管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸要求支持各類通信規(guī)約：部頒CDT、DNP、IEC）870）101、IBC）870）102、IBC）870）103、IEC）870）104等。

3.1.3數(shù)據(jù)處理

計算電網(wǎng)有功功率和無功功率總加、越限告警、功率因數(shù)計算、有功電能量總加、負(fù)荷率統(tǒng)計、電壓合格率統(tǒng)計、設(shè)備運作分類統(tǒng)計等。各類統(tǒng)計的統(tǒng)計結(jié)果顯示，圖形曲線顯示。

3.1.4控制功能

遙控斷路器分合、遙控電器（電容器）組投切、變壓器有載調(diào)壓分接頭位置調(diào)整等。

3.1.5事故處理功能

當(dāng)斷路器事故變位時，產(chǎn)生事故報警信息，自動顯示出報警畫面，具有聲光效果；報警信息應(yīng)長期記錄，可隨時查詢。

3.1.6歷史數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計

記錄遙測數(shù)據(jù)并可選擇存儲間隔，記錄遙測越限、遙信變位事件、事件順序記錄（SOE）、記錄遙控、遙調(diào)等操作；統(tǒng)計電壓合格率、電網(wǎng)負(fù)荷率等數(shù)據(jù)。

3.1.7時鐘統(tǒng)一功能

調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)具備統(tǒng)一系統(tǒng)時鐘功能，應(yīng)保證系統(tǒng)時間與基準(zhǔn)時間的一致、主站系統(tǒng)內(nèi)不同節(jié)點之間時間的一致和主站系統(tǒng)與站端設(shè)備時間鐘的一致。

3.2調(diào)度運行管理功能

（1）設(shè)備參數(shù)管理：各類電力設(shè)備參數(shù)的錄入、修改、查詢、統(tǒng)計等。（2）操作票管理：操作票的模板生成，模板管理，操作票的錄入、修改、審核、批準(zhǔn)、查詢、統(tǒng)計等。（3）工作票管理：工作票的錄入、修改、統(tǒng)計、查詢等。（4）停電管理：停電申請單的生成，停電申請、審批、開操作票。（5）調(diào)度日志管理：日志模板、基本信息生成，包括交接班記錄、供電指標(biāo)記錄、電壓負(fù)荷曲線記錄、天氣情況等。調(diào)度日志的錄入、修改、查詢、統(tǒng)計等。（6）設(shè)備缺陷管理：設(shè)備缺陷表單的錄入、修改、查詢、統(tǒng)計。包括安裝地點、缺陷內(nèi)容、處理情況等。

3.3應(yīng)用分析功能

應(yīng)用功能主要包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計、潮流計算、系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報、電壓無功優(yōu)化。

（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌焊鶕?jù)數(shù)據(jù)庫中對網(wǎng)絡(luò)元件互聯(lián)關(guān)系的定義和邏輯設(shè)備開關(guān)刀閘的狀態(tài)，判別網(wǎng)絡(luò)接線方式，形成可用于電網(wǎng)數(shù)值分析的母線和網(wǎng)絡(luò)模型。（2）狀態(tài)估計：采用實時測量數(shù)據(jù)、預(yù)報負(fù)荷、人工輸入值（發(fā)電計劃、電壓曲線），求取完整的與電網(wǎng)實時運行狀態(tài)一致的狀態(tài)量解，為其它網(wǎng)絡(luò)分析模塊提供實時運行方式數(shù)據(jù)。（3）主要功能：實時網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹㈤_關(guān)錯誤狀態(tài)辯識、可觀測性分析、狀態(tài)估計、壞數(shù)據(jù)檢測、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視、變壓器抽頭估計、量測誤差分析。（4）潮流計算：要求提供一套快速可靠的算法來生成某給定網(wǎng)絡(luò)條件下潮流問題的解決方法。（5）系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報在農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)中可以按照地區(qū)發(fā)展情況選擇配置，實現(xiàn)超短期、短期、中期、長期負(fù)荷預(yù)報。（6）電壓無功優(yōu)化：在滿足電壓和無功約束下，調(diào)整發(fā)電機母線電壓，同步調(diào)相機無功輸出、有載調(diào)壓變壓器抽頭，投切電容器組、電抗器組等方法。

4系統(tǒng)方案

縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上是由多臺計算機構(gòu)成的分布式系統(tǒng)，模塊化設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)用軟件，支持“即裝即用”，可靈活配置，既可在多臺計算機上運行，也可以集中在一臺或較少計算機上運行。各縣級供電企業(yè)在堅持系統(tǒng)設(shè)計原則下，可以根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展水平、經(jīng)濟發(fā)展水平、人員素質(zhì)以及投入資金等因素確定系統(tǒng)所需功能，確定相應(yīng)的配置方案。為確保可靠性，推薦采用雙網(wǎng)系統(tǒng)，關(guān)鍵部分如服務(wù)器和前置機采用雙機熱備份工作方式。現(xiàn)提供三種完整的配置方案。

4.1方案一

該方案為最小配置，前置機與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器合二為一，同時滿足熱備份的需求，可在數(shù)據(jù)容量較小的縣供電企業(yè)中使用。在該方案中，SCADA工作站及打印機數(shù)量可根據(jù)需要擴充，也可根據(jù)需要選用網(wǎng)絡(luò)打印機（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也可采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)）。其中WEB服務(wù)器（兼網(wǎng)關(guān)功能）為可選項。

4.2方案二

該方案為中型配置，滿足熱備份的需求，可在數(shù)據(jù)量較大的縣供電企業(yè)中使用。在該方案中，SCADA工作站及打印機數(shù)量可根據(jù)需要擴充，也可根據(jù)需要選用網(wǎng)絡(luò)打印機，同時可根據(jù)需要擴充調(diào)度運行管理功能。其中WEB服務(wù)器（兼網(wǎng)關(guān)功能）為可選項。

4.3方案三

該方案為大型配置，在實現(xiàn)SCADA功能的基礎(chǔ)上，若需實現(xiàn)調(diào)度運行管理功能和應(yīng)用功能等，可以選用該方案。在該方案中，SCADA工作站及打印機數(shù)量可根據(jù)需要擴充，也可根據(jù)需要選用網(wǎng)絡(luò)打印機。其中WEB服務(wù)器（兼網(wǎng)關(guān)功能）、調(diào)度管理工作站、應(yīng)用功能工作站為可選通信設(shè)備。

5結(jié)語

本文介紹了縣調(diào)自動化系統(tǒng)的原則、系統(tǒng)功能，并針對了不同情況設(shè)計了三種建設(shè)方案，同時系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循相關(guān)國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和文件，由于計算機和通訊技術(shù)的發(fā)展，必要時對功能規(guī)范中的有些指標(biāo)可以提高要求，目的是進一步提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和可用性。