一體化EMS系統技術的深化應用與運維分析

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(江西九江供電公司,江西 九江 332000)

1 引言

隨著大運行體系的推進，“橫向集成、縱向貫通”的自動化新格局，已基本形成。九江電網采用了東方電子df8003E系統作為智能電網技術支持系統，為電網調度、監控提供更充分有效的數據、畫面、事項信息和技術支持手段。

相對過去而言，一體化自動化系統功能和架構發生了極大的變化，所承載的安全職責與級別、工作范圍、技術領域、標準要求都發生了極大的跳變，這些變化所帶來的新要求、新特點體現在：

(1)監測響應前端——變電站無人值守，設備、狀態、變位、保護等一舉一動都有賴于自動化信號的準確、及時、可靠響應；

(2)下達遙控指令——對開關、刀閘、高頻保護、軟壓板的分合投退，對自動化系統、技術、人員都提出了更高的要求，以滿足電網運行的技術保障；

(3)一體化平臺——自動化主站系統集“調控一體、市縣一體”于一身，將地縣調所轄變電站及各類電廠信號都匯集到地調自動化系統，將主變、母線、開關、間隔、光字牌、保護、等諸多信息與指令進行處理，實現監測、告警、畫面顯示、光字牌動作、遙控及事故推圖；

(4)調度數據網——路由協議和VPN技術的全面應用，在信號通道處理上帶來了新手段、新技術，對路由的檢測、對信號的判斷、對廠站主站的通信方式，都提出了新要求;

(5)縣調遠程工作站——根據所轄區域，設定責任區，限制操作權限，規范工作流程，這一特殊節點及其信號業務處理，特別是對該節點的數據、圖形、程序及服務的遠程維護更提出了新的課題和新的要求。

(6)業務流程變化、多項指標數據源——多項考核指標都源于自動化系統，如電壓合格率、力率、遙測合格率，以及生產管控、綜合平臺、操作票等均通過數據、圖形、模型的同步，將相關信息發送到各考核系統。

面對上述智能電網技術支持系統出現的新變化、新特點、新技術、新要求，對自動化系統進行有效的應用分析，并就自動化運維的幾個方面的重點、難點，作為深化應用進行探討分析，結合本地區自動化工作介紹，對于自動化運維的實際工作提供參考與借鑒，有著重要的實際意義。

2 告警信號的處理與響應

按照國網有關監控告警分類分級規則，將告警信號按優先等級進行分類與分級，并在告警窗口分別進行歸類顯示，而對于廠站上送的SOE信號，則在電網事件分析，事故處理過程中，正確反映現場事件過程，避免由于網絡及系統響應的時鐘不同步而導致事件順序混亂和分析差錯。

表1

圖1

對于特別的事故跳閘、保護信號處理、小電流接地等電網重點事項，為電網監控提供特殊響應方式和顯示手段。

深化應用：特殊事項的響應處理

(1) 事故推圖——及時有效反應事故跳閘或重要保護動作，立即切入調控人員值守界面，同時發出事故警笛,以便調控人員進行事故處理。一般來說，當廠站送出事故總信號，或者保護動作信號同時伴隨有開關變位信號，則判定為事故，將所關聯的廠站畫面推出，并同時給出事故告警信號。

①對于220kV分相開關，則需相應調整信號的數據類型和量測類型，一般將該“開關位置”歸結為“開關”設備屬性，而把A、B、C相位置的數據類型歸結為“保護動作”，量測類型歸結為“狀態”，將其歸屬到同一“開關”設備上。有效反應開關位置和保護動作信號，實現事故推圖功能。

②而對于主變本體保護動作，由于其未與某開關聯動，則需將主要保護歸并，設置為事故總信號，直接啟動事故推圖。

(2) 母線接地告警——根據所設定閾值，通過所采集的3U0跳變越限，或采用對相電壓邏輯計算得出計算數字量，作為判定越限的參考依據，觸發接地告警動作。更進一步可以通過狀態估計進行驗證分析，對接地選線提供有力的佐證。

(3) 智能變的智能終端復歸的處理

由于智能變采用了大量智能終端，為便于集中管理并及時對相關信號進行復歸操作，設定了復歸虛開關生成復歸間隔，可選擇對相應終端進行遠程復歸操作。

3 遙控操作的實現

遙控操作注重按照預置、返校、執行的操作程序，實行雙機監督和設備校驗，確保操作對象、操作方向的正確性。而電動刀閘的遙控更要嚴格按照有關五防要求和程序進行。

深化應用：幾個特別方式的遙控處理

(1) 高頻收發信的通道試驗與通道復歸信號的遙控

要確保其可用性和可靠性，需對其進行日常的測試，由于該類信號一般無遙信，在實際應用中以虛擬遙信作為操作對象，容易出現混亂，并對程序操作制造了麻煩，而這種一致性可通過初始狀態人工置位來保證。

圖2

圖3

表2

信號發送初始置位:0控合:1虛擬遙信變位:1恢復置位:0試驗按鈕綠色發通道試驗信號紅色綠色復歸按鈕綠色發通道復歸信號紅色綠色

操作步驟為：初始置位——試驗(復歸)信號——恢復置位，保持虛擬遙信的一致性，便于監控人員識別與操作，更重要的是提高了遙控的可靠性和準確性，在此基礎上，可采用序列控制方式，對同一類型的操作對象，依次有序自動進行，大大提高了工作效率。

(2) 軟壓板的分合與投退

在生成間隔圖時，要關注壓板對應的量測類型是否為CAPICITAR，其正常狀態值是否為96，遙控號的錄入需采取監護方式，所屬責任區是否正確；當間隔圖中壓板狀態與現場不一致時，檢查前置信號、實時數據、圖庫關聯，必要時還應檢查間隔圖的保存方式，以避免信號錯位。

這些工作是為軟壓板調試的順利進行，提供可靠的基礎。

圖4

(3) 單點遙控

部分35kV廠站，采用IEC104規約與主站通信，在遙控試驗時發現預置返校失敗，而主站指令及對應關系正確，后來發現是在遙控方式上的不一致，廠站采用單點遙控方式，而主站設置的為雙點遙控，因而需對相應RTU的規約進行修改配置；在需要主站系統進行相應調整時，可修改相應RTU 的通信規約，將其選擇為單點方式，并進行相應測試。

4 一體化平臺

EMS系統采用功能分布式的系統設計和全分布的網絡體系結構，所有應用軟件按功能分布在各臺服務器和工作站上，分布的功能用以保證系統的負荷均衡和網絡負荷最小，采用合理的通信機制，防止出現通信的“瓶頸”，有效地使用網絡和各單元的CPU，支持和管理網絡中各個節點，實現數據共享，保證系統和網絡的安全、可靠和高效。

應用一體化平臺：圖模庫采用完全一致的支撐平臺，圖形格式和界面風格統一。

應用中間件平臺：基于CORBA規范的分布式系統運行和開發中間件軟件包，該軟件包能夠有效地將上層應用和底層系統隔離開，為各種不同的上層應用提供了統一開發和運行的環境，為上層應用提供了一個虛擬的、統一的、可擴展的、分布的開發平臺數據庫中間件平臺：數據庫系統采用基于IEC 61970 CIM/CIS標準實現系統間的互操作。

深化應用：數據、圖形、模型處理的幾個實例

(1) 重要通道報文的保存

事故追憶、事故反演功能側重于反映電網運行狀態的變化，而主站與廠站數據交互情況，是否有信號跳變，是否有異常操作，則需通過報文來反映工作過程和操作行為，以便進行事故分析、原因調查、職責判定，有著重要的分析與查證功能。

修改前置節點的相關程序，增加code_save進程，啟動qtpcsmon進程監視界面，選取相應前置節點，查看slan_、code_save進程是否正常，重新選擇、控制、啟用該進程使其正常，同時在前置通道表相應通道，設置為通道檢測狀態，并在df8003/dat下，新建通道報文文件夾，則可查看到帶時標的通道報文定時刷新。

圖5

圖6

(2) 數據、圖形、模型的同步

各系統間的同步的管理

模型同步：采用CIM模型，通過CRON定時同步工具，調用相應進程和程序，將電網模型向指定系統同步；

數據同步：采用程序同步，或SCOPY通過隔離程序，實現由I區向III區的同步；

圖形同步：由于I區圖形采用的是.XP格式，當圖形同步至III區，需轉換為SVG圖形，而圖形編輯人員分散而眾多，經常出現非法文件和操作，造成圖形轉換進程終止，該情況下，可先查看出錯圖形并修改，然后再手動重啟圖形同步進程。

(3) 計劃負荷曲線與實時負荷曲線的同屏顯示比較

SCADA系統作為實時系統，采集、計算、統計的是電網實時負荷的實際值，工作在安全分區的I區，而負荷預測卻是人工設定的估計值，屬于II區業務，不在實時系統中體現，具體的說就是調度員畫面上看不見，無法與實際值比較，對電網負荷的變化趨勢不直觀、不精細。把省調發布的九江電網日負荷預測值與電網實時負荷值在同一畫面顯示，即對負荷變化趨勢直觀可見，又能根據發布值要求，有效調節系統負荷，對電網的安全、可靠、經濟運行有著重要的意義。

具體技術方案與實施步驟：

①將數據從上級服務器FTP至jhsrv，采用E語言數據格式，將審定發布的96點值，定時接收至jhsrv；

②配置數據路徑、防火墻、交換機，建立數據通道；

③程序的部署與調試，加載有關環境變量；

④數據格式、數據時間及有關定時器的確定，將數據FTP至I區服務器；

⑤將數據按規則寫入數據庫；手動測試有關程序進行調試；

⑥數據的調用，調度員畫面的設置，考核曲線與實時曲線的比較分析；

⑦綜合測試，數據校核，確定數據曲線的有效性和準確性。

圖7

通過反復測試與調整，對相關程序進行調試、配置，成功實現了預期目標，在負荷曲線畫面同時展現出日負荷考核曲線(96點)與實時負荷曲線，對比二者，一目了然，為調度運行與負荷調節提供了有效的數據與參考依據，為提升九江電網調度計劃、負荷預測準確率水平帶來極大的幫助和技術支持。

(4) 數據庫的清理

由于8003E采用了以設備為主體的結構，各種關系與屬性都歸結到設備上，使得數據之間相互關聯制約，以多維的形式，對相關設備進行描述。因此在清除退運廠站或過渡廠站，需按照相應的順序進行，先刪除虛擬點，再刪除采集點，然后刪除設備、間隔、繞組，最后刪除相關的串行路徑、通道、RTU、廠站。

間隔圖的刪除則需使用服務器unix操作系統的root圖形處理工具，登錄歷史服務器，在cvsroot下對應graph目錄，刪除對應間隔的圖形文件。

5 調度數據網通道檢測

數據網由核心層、匯聚層、接入層構成，核心層路由器經交換機與前置服務器相連，廠站側遠動通信機經數據網與主站前置機實現通信。

(1) 登錄核心路由，可分別檢測廠站信號路由情況，通過display ip routing_table vpn-vpninstace 可查看其vpn路由情況；

(2) 而對于匯聚層路由器，則要重點檢查與通信傳輸所安排的時隙配置及其相應接口地址display ip interface brief;

(3) 對接入路由器，則要查看 vpn直連引入情況，以及ospf 區域和網絡發布情況；

(4) 主站與廠站不能正常通信的故障研判與處置：

登錄前置機，通過ping 命令，根據返回信號，可以做出基本的判斷，這對于故障的查處，有著極大的實用效果。

圖8

表3主站與廠站不能正常通信的故障研判與處置

Ping對象IP網關地址交換機地址業務地址問題所在查處方法返回1不通不通不通路由檢查路由、設備互聯地址返回2通不通不通交換機或VPN查看VPN路由表返回3通通不通交換機或遠動機登錄交換機,ping業務地址返回4通通通遠動通信機查看TCP連接情況

6 縣調遠程工作站

縣調工作站的節點配置，是按照遠程節點來處理的，通過代理服務器實現實時數據和業務的請求響應，它與系統的網絡連接則是采用CPOS與路由器相連，以匯聚節點的形式連接核心路由器，實現與系統的連接。

(1) 對縣調工作站可進行遠程網絡配置，遠程桌面控制，實現文件和程序的配置，常用方法可通過CRT ssh遠程連接，并按照下述步驟對遠程工作站進行檢測和配置。

①網絡配置：查看和修改network-scripts/ifcfg-bond0，確保地址、掩碼、網關正確；

②節點配置：查看和修改hosts，確保各節點名稱與地址正確；

③屬性配置：查看和修改責任區、節點類型、網關地址；

④系統平臺：查看和核對df8003、bin、lib、etc等重要文件夾的內容和更新時間；

⑤網絡連接：查看并測試該節點與scada、agent、pas、his等系統服務的連接情況；

⑥啟動平臺：查看qtmmi、qtdbui、qtcomgui等數據、圖形、報文、狀態工作情況；

(2) VNC遠程登錄、xmanager遠程管理、能更有效的獲取桌面控制和圖形界面，遠程登錄到縣調工作站，更真實的體驗縣調業務和運行情況。

7 工作界面與業務流程

基于一體化自動化系統的新技術、新變化、新特點和新要求，以及大運行模式電網運行管理的新格局，有必要從一種新的角度來審視各個工作界面和業務流程。

從信號數據處置、業務要求、功能服務等角度觀察分析，重新確立各種業務流程和處理方式；根據業務性質、等級、類型來確定處理方式和響應次序，如：

缺陷處理單：從調控界面及時發現、反映問題，自動化運維進行處置、調試、消缺，并記錄、反饋，實現閉環。

業務申請單、工作聯系單：縣調或其他需求部門提出專項業務申請，自動化專業受理并根據情況下達工作任務單或工作許可單，并進行相應的配置和調試或提供技術支持。

電網檢修計劃：根據與自動化相關的檢修工作計劃，做好工作安排，特別是涉及到信息表編寫、圖庫制作的工作，對于電網運方變化或設備參數變化，可能影響自動化系統運行，或影響狀態估計等高級應用分析的事項，提前做好預案，有效應對，確保自動化系統的準確、可靠、有效。

8 結語

本文針對一體化系統所呈現的新技術、新變化、新特點和新要求，從多個方面就系統應用和運維的重點難點進行了分析探討，并提出了處理方法和深化應用實例，為自動化系統應用與運維工作提供參考與借鑒。