地縣調控一體化系統核心技術探索

滕正禮 梁雪梅

(廊坊供電公司，河北 廊坊065000)

0 引言

地縣調控一體化系統是指地區調度自動化主站系統與其所轄的縣調自動化主站系統通過網絡延伸互聯，使之邏輯上成為一套調度自動化系統，從而實現地、縣調數據資源、技術資源、設備資源共享的調度自動化主站系統。地縣級調度自動化一體化主站系統可以節約系統的建設成本，適應二次系統管理整合的需要，同時也對自動化系統的數據處理技術和高度融合性能提出了更高的要求。

1 地縣調控一體化系統建設方案

一體化建設的地、縣調自動化主站系統通過網絡緊密聯系，縣調系統的功能實現對地調系統具有較強的依賴性，兩級系統的圖、模、庫可實現共享。根據縣調系統對地調系統的依賴程度，其建設方案可分為以下4種。

1.1 地調集中采集方式

地調系統采用集中方式，數據采集、處理分析及應用的設備全部在地調側建設，縣調變電站信息利用數據網上傳到地調系統中。縣調利用地縣調控一體化系統的遠程工作站實現調控功能。此種方式系統配置圖如下：

圖1 地調集中采集方式的一體化主站系統

采用集中采集方式建設的地縣調控一體化系統，需要應用以下關鍵技術的支持：

1）地調主系統海量數據采集處理技術；

2）系統大節點容量的分布式處理技術；

3）通信網絡的高速率、高可靠性技術。

利用集中式采集方式實現地縣調控一體化，在地調系統側增加了處理技術的難度，在縣調側實現了最簡單化。但是由于維護界面的不同，需要在縣調側增加維護工作站，用于維護各縣調管轄的變電站。另外配備調度員工作站，用于實現調控功能。此種方式對系統處理要求大大提高，地調系統需要接入地調、縣調所轄的全部廠站信息，而且對通信通道的要求非常高，如果發生通道中斷，縣調將會喪失全部功能能。

1.2 分布式采集方式

每個縣調配置獨立的前置采集設備，采集的當地電網數據送到地調主系統的服務器中進行統一處理，并由地調提供統一的應用服務，縣調配置維護工作站、調度工作站，實現維護系統、調控功能。此種方式系統配置圖如下：

圖2 分布式采集方式的一體化主站系統

分布式采集方式的一體化主站系統的實現，需要采用以下關鍵技術的支持：

1）地縣調控系統的電力資源統一編碼技術；

2）地調系統大節點容量的分布式處理技術；

3）通信網絡的高速率、高可靠技術。

此種方式下的縣調側系統需要把所轄廠站的數據采集整理后再統一發送到地調系統，地調系統數據采集壓力較小，且縣調系統可實現地調系統的全部分析應用功能，在縣調系統與地調系統的連接網絡通信斷開時，讓可以利用縣調側的前置服務器進行采集處理，可以實現完整的本地實時數據監視控制功能。

1.3 緊耦合方式

縣調配置系統的主要設備，包括完整的前置采集設備、各類服務器、存儲設備及維護工作站、調度工作站，通過通信網絡與地調側系統連接，并通過標準的企業數據交換總線與地調側系統緊密耦合，實現模型、圖形、數據的實時共享。此種方式系統配置圖如下：

圖3 緊耦合方式的一體化主站系統

緊耦合方式的一體化主站系統的實現，需要以下關鍵技術的支持：

1）地縣調控系統的電力資源統一編碼技術；

2）標準的企業數據交換總線技術；

3）通信網絡的高速率、高可靠技術。

此種方式的縣調側系統實現了較完整的系統模型，圖形、模型較獨立，并且縣調維護也較獨立，縣域內圖形、模型拼接成一個整體后再上傳動地調側進行整體組合，各類數據可以直接在縣調側調用。此種方式對通信通道依賴程度較小，在通信斷開的情況下，各系統的功能基本不受影響，均具有完整的獨立運行能力。與其他方式相比，需要建設的投資較大。

1.4 混合方式

根據縣調的不同，可以不同時采用以上3種方式中的同一種，而是各自采用以上方式中的某一種。此種方式配置圖如下：

圖4 混合方式的一體化主站系統

混合方式的一體化主站系統的實現，需要以下關鍵技術的支持：

1）地調系統海量數據采集處理技術；

2）地調系統大節點容量的分布式處理技術；

3）地縣調系統的電力資源統一編碼技術；

4）標準的企業數據交換總線技術；

5）通信網絡的高速率、高可靠技術。

此種方式綜合了以上3種方式的優缺點，有利于供電公司針對自身情況，因地制宜，靈活建設。根據縣調網絡情況、運維水平的不同，采用混合方式建設地縣調控一體化。網絡情況好的縣調采用集中式采集方式，在縣調網絡情況不理想的縣調采用分布式采集方式。

2 地縣調控一體化系統核心技術探索

2.1 廣域分布式數據采集技術

系統的數據采集功能由分布在地調及縣調多個廣域節點共同完成。數據采集應用可以部署在任意位置，相應的前置服務器及采集設備可以部署在地調，也可以部署在縣調，也可以同時部屬在地、縣調。廣域數據采集節點的數目可以自由擴充，一個節點的新建與調試不能影響其他子系統的正常運行。所有前置服務器按地理位置劃分為多套前置子系統，子系統內以按口值班、負載均衡的方式工作，各子系統內部的運行互相獨立。每個前置子系統只處理本地的數據，而不是整個系統的全部數據，從而減輕各個前置子系統的負載，實現了數據采集的廣域負載均衡。系統配置一套廣域分布式采集管理軟件，負責監視和協調各前置子系統的運行，把這些子系統邏輯上構成一套的大前置系統工作。

采用分布式采集方式的系統中，需要利用分布式采集技術實現數據的采集、存儲。分布式數據采集方法將網格技術運用到地縣一體化調度自動化系統的數據采集中。網格技術對于網絡資源具有巨大整合力，可為不同調度系統間信息和資源共享帶來方便，并可成為廣域電網分布式電力系統計算和仿真的支撐平臺。將網格技術作為技術支撐平臺，以此構建未來互聯大電網監控系統—廣域分布式能量管理系統（EMS）,實現各級電網調度自動化系統和調度員培訓仿真（DTS）系統動態形成虛擬的大規模EMS，共享資源和協同分析，保證電網的安全穩定運行和控制。

2.2 廣域分布式數據采集的結構

分布式采集地縣一體化調度自動化系統中的前置數據采集服務器，不再集中置于一地，也不再局限于2-4臺，而是按需要分布在若干個地方。數據采集服務器并不是進行簡單的數量擴充，而是對數據采集功能進行分區域設置，將整個調度自動化系統的數據采集部分劃分成若干個數據采集區子系統，各區域協同工作，共同完成整個系統的數據采集工作。每個數據采集區子系統都有獨立的若干數據采集服務器和采集設備，每個區域只處理自己區域內的任務及自己管轄的廠站和測點。在每個數據采集區子系統內，數據采集服務器采用多機熱備用的方式運行，其他區域的各種信息和運行狀態不會影響本區域的正常運行和資源消耗。分布式數據采集結構圖如下：如圖5所示，數據采集區Ⅰ的A、B數據采集服務器只處理廠站A的2個通信通道，數據采集區Ⅱ的A、B數據采集服務器只處理廠站B的2個通信通道，數據采集區Ⅲ的A、B數據采集服務器只處理廠站C的2個通信通道，在數據采集區Ⅰ的數據采集服務器工作時，內存中沒有廠站B、C的任何參數和數據，也不會處理廠站B、C的任何控制命令。

圖5 分布式數據采集示意圖

在任意一個數據采集區內，為了保證數據采集的可靠性，一般都采用多機配置，正常運行時多機之間會相互交換所需的各種數據，相互監視其他機器的運行狀態，共同完成本數據采集區的所有數據采集任務。

2.3 廣域分布式數據采集功能的實現

分布式采集的數據可共享至全網，統一發送至主系統后臺，對于同一個廠站，只要由一路通道正常，則該廠站就能正常接入系統。對于上行，只有值班通道的數據送至后臺；對于下發，如后臺下發的控制命令，也只有值班通道處理。對于后臺而言，無需關心數據是哪個位置、哪種途徑采集的，對廣域分布式采集的數據一視同仁，后續的處理是完全一致的。

正常運行時，地調及縣調的數據采集服務器只管理本地的數據采集裝置，只與本地管轄的廠站進行通訊。同時，各個地、縣調間的數據采集服務器之間通過同步少量的相關狀態信息，及時了解整個系統內的數據采集系統的運行情況。

當某一處數據采集發生可恢復性故障時，如某多通道廠站下的一條通道故障，或者本地的一臺數據采集服務器發生故障，此時通道的切換或者機器的切換只在本地發生，不影響其他子系統的正常運行。

當某一處的數據采集發生不可恢復的故障時，如某些廠站甚至所有廠站的通訊中斷，或者本地的數據采集服務器全部故障，若此時其他子系統的相應數據采集正常，則負責接管這部分任務，保證此處系統整體運行的正常，從而將故障帶來的影響降至最小。

3 結語

采用廣域分布式數據采集方式將數據采集任務在地、縣范圍內進行區域分解，每個子系統處理自己的采集處理程序，可以減輕集中采集處理的負載，可以應對網絡故障、部分分區解列運行的問題，該技術為提高地縣調控一體化系統穩定性提供解決方案，促進調度自動化技術的發展。

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

［2］張永忠.EMS 系統分區管理模式[J].內蒙古電力技術，2006，24（3）：58-59.