試論電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行管理

【摘 要】電網(wǎng)調(diào)度相當(dāng)于一個電力企業(yè)的神經(jīng)中樞，對整個電力企業(yè)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它是電網(wǎng)運(yùn)行的指揮中心，負(fù)責(zé)電網(wǎng)的運(yùn)行、操作和事故處理等。而電力調(diào)度自動化系統(tǒng)則是電網(wǎng)調(diào)度的“千里眼”和“順風(fēng)耳”，可以對當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文介紹了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，并提出了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的不安全因素和對策。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)調(diào)度；組織結(jié)構(gòu)；不安全因素

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度管理中的作用越來越重要，已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。但近年來，因各種電壓等級變電站逐步采用計算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了無人或少人值班，以及對系統(tǒng)設(shè)備和管理不到位，造成各種不安全因素，影響系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸，進(jìn)而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。因此，必須加強(qiáng)對電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的認(rèn)識。

1 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括控制中心、主站系統(tǒng)、廠站端和信息通道三大部分。根據(jù)所完成功能的不同，可將此系統(tǒng)劃分為信息采集和執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)組成部分主要有以下幾個：

（1）主、備前置通訊機(jī)。通訊前置機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、規(guī)約解釋、數(shù)據(jù)處理以及接收并處理系統(tǒng)的控制命令。

（2）主、備服務(wù)器。服務(wù)器存放整個系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及應(yīng)用數(shù)據(jù)，為主備前置通訊機(jī)、調(diào)度員工作站、后臺工作站提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，充當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器。另外，服務(wù)器對各工作站的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，管理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和SCA-DA系統(tǒng)終端設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、投影儀等），監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)程，提供事件、事故報警，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)通信等。

（3）WEB瀏覽服務(wù)器。系統(tǒng)中配置WEB服務(wù)器，提供WEB主頁實(shí)時畫面公布。這種方式使得網(wǎng)上的工作站無需任何專用程序支持，使用Windows內(nèi)置1E瀏覽器即可瀏覽實(shí)時數(shù)據(jù)。

（4）時鐘同步系統(tǒng)（GPS）。接收全球定位系統(tǒng)（GPS）的時間作為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時間和系統(tǒng)頻率，完成系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一。系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一包括與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)時鐘同步、與RTU時鐘同步。

（5）多串口網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器。支持TCP/IP協(xié)議，可直接掛接在網(wǎng)絡(luò)上，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)組中的一員，便于主、備前置機(jī)的切換。它完全替代了以往的通道控制板和串行通道板。且該設(shè)備支持多種編程語言，操作簡便。

2 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)運(yùn)行中的不安全因素

2.1 人為因素

人是生產(chǎn)力中最活躍的因素。要使調(diào)度自動化系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行，目前函待解決如下兩方面問題：

（1）安全意識不夠，工作責(zé)任心不強(qiáng)。意識是行為的先導(dǎo)，安全責(zé)任意識淡薄，必將給安全生產(chǎn)帶來災(zāi)難。調(diào)度自動化系統(tǒng)從作為輔助調(diào)度的“兩遙”（遙測、遙信）起步，到目前的調(diào)度、集控人員全面掌控電網(wǎng)運(yùn)行的“四遙”（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）系統(tǒng)，產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

（2）綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)不夠，故障處理盲目性大。調(diào)度自動化系統(tǒng)科技含量高，技術(shù)更新快，對人員的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)要求高。運(yùn)行規(guī)程所列的常規(guī)事故的處理原則、方法尚能掌握，但處理一些不常見、突發(fā)事件的設(shè)備故障、事故時，頭腦不清醒，缺乏經(jīng)驗(yàn)，盲目性大，不能在最短的時間內(nèi)將故障點(diǎn)隔絕，及時排除故障，甚至造成事故擴(kuò)大。

2.2 系統(tǒng)自身缺陷

（1）產(chǎn)品設(shè)計或工程施工環(huán)節(jié)不當(dāng)，埋下安全隱患。自無人值班模式推廣普及以來，大量老變電站相繼進(jìn)行無人值班改造。由于現(xiàn)場環(huán)境千差萬別，如不認(rèn)真細(xì)致設(shè)計改造方案，精心施工，就有可能留下安全隱患，引發(fā)事故。

（2）遠(yuǎn)動無用的告警信息過多。調(diào)度自動化系統(tǒng)告警種類繁多，功能齊全。實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，每逢現(xiàn)場檢修、保護(hù)年檢、裝置復(fù)位、遙測波動、遙信接點(diǎn)顫動等，自動化遠(yuǎn)動裝置總是多報許多無用的告警信息，這些類似“狼來了”的信息極易淹沒真實(shí)的事故信號，為安全監(jiān)控帶來隱患。

（3）裝置老化影響系統(tǒng)運(yùn)行率和安全可靠性。自動化遠(yuǎn)動裝置一旦投運(yùn)就要求長期保持良好的工作狀態(tài)，24 h不間斷運(yùn)行。電子電路對環(huán)境溫度、濕度和衛(wèi)生條件都有嚴(yán)格的要求，但許多遠(yuǎn)動裝置由于受運(yùn)行環(huán)境、資金狀況和檢修期限的制約，一定程度上存在著長期超負(fù)荷運(yùn)行的情況，設(shè)備提前老化狀況令人擔(dān)憂。例如：某35 kV變電站就發(fā)生了因RTU遙控板芯片老化故障導(dǎo)致全站停電的事故。

（4）通道是薄弱環(huán)節(jié)。調(diào)度自動化系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢就是能夠?qū)﹄娋W(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方實(shí)時監(jiān)控，集中管理。不少單位在遠(yuǎn)距離連接變電站和調(diào)度端的通訊通道上，仍在使用單通道或假雙通道（兩條通道使用同種介質(zhì)）的運(yùn)行模式，造成系統(tǒng)通道環(huán)節(jié)薄弱，一旦出現(xiàn)通道故障短時間內(nèi)恢復(fù)困難，使調(diào)度端無法監(jiān)控。有的失步變電站在調(diào)度端呈現(xiàn)的死數(shù)據(jù)與其它正常數(shù)據(jù)并無分別，在通道報警關(guān)閉的情況下，極易給調(diào)度員造成錯覺，干擾正常調(diào)度。

2.3 環(huán)境因素

（1）人機(jī)混雜，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境得不到保證。作為調(diào)度自動化系統(tǒng)核心的遠(yuǎn)動主站機(jī)房，其設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求極為嚴(yán)格，不少單位并未引起足夠重視。很多地方都存在人機(jī)混雜的情況，沒有設(shè)置操作間，人員隨意進(jìn)出機(jī)房，隨意開關(guān)空調(diào)、窗戶，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境變化大，增加了設(shè)備故障的發(fā)生率，設(shè)備的安全可靠性也因此受到影響。

（2）設(shè)備電源維護(hù)未受重視。調(diào)度自動化系統(tǒng)要求有可靠的電源供應(yīng)，目前多采用UPS提供停電時的臨時電源，許多單位的UPS自投運(yùn)以來就放任自流，蓄電池長期不進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。由于沒有電源維護(hù)管理的相關(guān)措施，造成即使UPS失效也無人知道的局面，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來隱患。

（3）接口眾多，系統(tǒng)防病毒形勢嚴(yán)峻。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是其它非實(shí)時系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)源，擁有大量有價值的供電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)信息，各職能部門爭相與之接口。有些單位采用代理服務(wù)器雙卡或三卡內(nèi)橋式分段網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)和公司MIS聯(lián)網(wǎng)，沒有實(shí)現(xiàn)物理級上的隔離，調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)受到病毒及黑客的威脅。

2.4 管理因素

（1）新裝備、新模式下出現(xiàn)的管理上的漏洞。無人值班模式的應(yīng)用，不可避免地帶來了管理方式上的變化。例如，在無人值班變電站進(jìn)行的不少影響遠(yuǎn)方實(shí)時數(shù)據(jù)的檢修工作，許可人在現(xiàn)場，與調(diào)度、集控和遠(yuǎn)動人員互不溝通；又如在部分單位，調(diào)度員角色錯位，出現(xiàn)調(diào)度員在調(diào)度端計算機(jī)上直接遙控，充當(dāng)操作人員角色的現(xiàn)象。這些都給安全調(diào)度、監(jiān)控帶來隱患，其根源均在于管理不到位，存在著漏洞。

（2）以技術(shù)裝備來代替現(xiàn)場管理。不少單位不注重安全基礎(chǔ)工作，不注重現(xiàn)場管理，自恃設(shè)備性能優(yōu)良，數(shù)據(jù)長期不做備份，缺乏反事故措施，以技術(shù)裝備來代替現(xiàn)場管理，掩蓋安全隱患。

（3）技術(shù)管理不到位，運(yùn)行規(guī)程編寫得不完善，內(nèi)容過于簡單。有的單位使用的規(guī)程仍是20世紀(jì)80年代編寫的舊規(guī)程，許多設(shè)備的變動、改造等情況，沒有及時編進(jìn)規(guī)程中。

3 不安全因素的防范對策

3.1 加大技改投人，減少設(shè)備自身缺陷

對自動化運(yùn)行設(shè)備日常檢查和管理工作中發(fā)現(xiàn)的共性問題，應(yīng)迅速制定防范措施。同時，通過技術(shù)改造減少設(shè)備自身缺陷，使新技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中逐漸成熟起來。

對遠(yuǎn)動裝置，首先應(yīng)在設(shè)備采購環(huán)節(jié)上把好質(zhì)量關(guān)，選用設(shè)計周密合理的產(chǎn)品和方案；其次要把好施工關(guān)；最后在投運(yùn)之前還要把好竣工驗(yàn)收關(guān)。運(yùn)行期間盡量改善設(shè)備環(huán)境，堅(jiān)持設(shè)備巡檢制度。對服務(wù)器等重要設(shè)備采取冗余技術(shù)，數(shù)據(jù)備份、備品備件等均應(yīng)有相應(yīng)的制度并貫徹實(shí)施。對在運(yùn)行中暴露出來的諸如裝置老化問題等要及時采取措施，對影響系統(tǒng)安全可靠性的設(shè)備要堅(jiān)決停運(yùn)或更換，杜絕因設(shè)備自身缺陷造成的事故發(fā)生。

遠(yuǎn)動無用的告警信息過多的問題，可根據(jù)不同情況進(jìn)行改進(jìn)。如：通過改進(jìn)遠(yuǎn)動主站程序，實(shí)現(xiàn)報警方式組合設(shè)置；增設(shè)檢修狀態(tài)屏蔽報警功能；利用數(shù)字濾波技術(shù)，對接點(diǎn)進(jìn)行防顫處理等。

遠(yuǎn)動通道應(yīng)采用不同介質(zhì)的雙通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主輔通道自動切換及通道異常報警功能。同時，改進(jìn)調(diào)度端失步廠站顯示方式，如：顏色變灰或在畫面醒目處打上失步標(biāo)志，將其與其它正常變電站區(qū)分開來，防止調(diào)度員產(chǎn)生錯覺，影響正常調(diào)度。

3.2 加強(qiáng)運(yùn)行管理，改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

調(diào)度自動化系統(tǒng)運(yùn)行的好壞，很大程度上取決于運(yùn)行管理。筆者認(rèn)為，自動化系統(tǒng)主站由于是各種信息集中的地方，因而也是實(shí)施運(yùn)行管理的最佳切入點(diǎn)。通過完善運(yùn)行值班等一系列規(guī)章制度，密切監(jiān)視自動化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、機(jī)房溫濕度變化、設(shè)備健康狀況等，并登記在運(yùn)行日志里。

對調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心―遠(yuǎn)動機(jī)房，除保證溫濕度及衛(wèi)生條件外，還應(yīng)改變?nèi)藱C(jī)混雜的狀況，設(shè)置操作間，將設(shè)備與工作人員隔開，以保證機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行設(shè)備的安全穩(wěn)定性。

對UPS要定期測試、記錄，有條件的地方可定期對蓄電池進(jìn)行保養(yǎng)。當(dāng)蓄電池?fù)p壞時，要及時采取措施。

調(diào)度自動化系統(tǒng)不要輕易對外提供接口，也不要不經(jīng)殺毒就輕易拷入外來程序。系統(tǒng)與MIS之間宜采用經(jīng)國家安全部門認(rèn)證的物理隔離裝置。

3.3 管理上實(shí)現(xiàn)人為控制向制度控制轉(zhuǎn)變

搞好安全工作，單靠科技、素質(zhì)、熱情和良心是不夠的，還必須要有一套完整的、行之有效的監(jiān)督機(jī)制和管理考核制度。加強(qiáng)對現(xiàn)場作業(yè)過程的檢查和監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)并及時處理動態(tài)過程中的安全隱患，消除形式主義，封堵新模式下出現(xiàn)的管理上的漏洞，明確調(diào)度、遠(yuǎn)動、集控人員各自的職責(zé)，實(shí)現(xiàn)由人為控制向制度控制的轉(zhuǎn)變。

通過建章立制，明確安全責(zé)任，做到有章可循。管理制度化，使人人都有“制度就是高壓線”的意識，從而杜絕以技術(shù)裝備來代替現(xiàn)場管理的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是一個動態(tài)研究領(lǐng)域，需要不斷加強(qiáng)對它的認(rèn)識。此外，我們在做好日常工作的同時，要增強(qiáng)工作責(zé)任心，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，采取有效措施，確保電力系統(tǒng)的安全，更好地為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李廣河.地區(qū)電網(wǎng)無功電壓集中優(yōu)化控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].鄭州大學(xué)，2003.

[2]方蕾.電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動規(guī)約及其相互轉(zhuǎn)換的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢大學(xué)，2004.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]