金沙電網調度自動化系統的實現

羅紅宇

摘 要：金沙電網處在偏遠的礦區、山區，調度一直使用電話通信，但隨著電網擴大，調度員工作量也在不斷加大，時時掌握現場情況也變的越來越難。現在急需配裝一套能反映電網情況的調度系統，使調度員更加快捷實時掌握現場實時情況。經過考察及試驗后，決定采用GPRS無線通訊網絡進行通信。于是提出對金沙電網調度通信進行了改造，達到投資小，效果明顯。這次實例證明適合的通信裝置，是提高電網調度能力的有效手段，值得礦山電力企業推廣應用。

關鍵詞：數據傳輸與接收 GPRS 調度自動化系統 調度通信 改造方法 效益

一.引言

電力企業的調度工作是電力公司最重要的工作之一，實現電力調度自動化是供電企業提高服務及供電質量的重要手段。它不僅是企業管理現代化的重要標志，也是供電企業發展生產、搞好經營，提高企業整體經濟效益的有力手段。

而金沙電網變電站現已達9座，主變14臺、總容量55700kVA，發電站現已達14座，對電網安全、經濟運行要求越來越高，對電網調度的要求也越來越高，而金沙電網現在調度工作仍是建立在一張圖、一部電話的基礎上.遠遠不能適應現代電網快速發展的需要，金沙電網調度自動化系統的建立也變的刻不容緩。

二.調度自動化系統建立

1.金沙電網現實情況

（1）金沙電網已基本實現變電站、發電廠的綜合自動化；

（2）隨著電網的擴大，調度室要求更多的信息，以便及時掌握電網及變電站、發電廠的運行情況；

（3）為提高變電站、發電廠的可控性，要求采用更多的遠方集中反事故措施等；

2.建立的方法：

金沙電網變電站、發電廠已基本實現綜合自動化，調度人員要取的變電站、發電廠的數據一直通過電話，既不方便也不快捷。如何把變電站、發電廠的數據快速傳到調度室呢？

（1）電網數據傳輸方法：電網數據傳輸一般采用光纖及載波通信，但投入成本高，不符合云南金沙礦業股份有限公司電力公司現時財力情況。經過實際考察及試驗后，決定采用廈門四新公司的F2114無線發射模塊，無線信號采用中國移動的GPRS信號。中國移動的GPRS信號不但擁有信號覆蓋范圍廣、信號傳輸數據速度較快、數據傳輸質量較高、能夠實現實時在線以及費用按流量計算的優點，且每個GPRS就是一個分組性的數據網絡，同時GPRS能夠支持TCP/IP協議，因此其可以直接與Internet連通。

由于中國移動通信網絡覆蓋范圍大，區域廣，利用移動通信網絡建立虛擬企業專用數據網絡，實現遠程終端與電力調度中心GPRS無線通訊。將山區地方的變電站數據傳輸到調度中心。GPRS無線通訊的穩定性、安全性、實時性、開放性都很好，其擴展能力和經濟性比傳統通訊方式更具優勢。

基本原理如下：變電站運行數據通過軟件加密后傳輸到GPRS無線發射模塊上，通過GPRS（廈門四新的F2114）無線發射模塊上傳至Internet網上，服務器通過Internet網接收信號，通過服務器解密解碼傳至調度中心。見如圖一 網絡構架

（2）調度系統的設計：

根據金沙電網現實情況及今后變電站綜合自動化的發展方向，結合當今電網自動化應用技術的成果和計算機、通訊及自動控制等各方面的最新技術而專門設計的。方案應能滿足金沙礦山電力調度系統的要求，提高了電力調度系統運行管理的自動化水平，確保整個系統安全可靠的運行，提高電站經濟效益，按少人值守、無人值班進行總體設計和系統配置，變電站計算機監控系統可與調度中心之間實現“遙信、遙測、遙控、遙調”等“四遙”功能。

對調度系統的設計和建設我們遵循既要先進，也要注意實用的原則除了滿足系統先進性、實用性、開放性、安全性和可擴充性，還要考慮系統的投資效益及充分保護現有投資。針對這些應用要求和總體原則，云南金沙礦業股份有限公司電力公司調度管理信息系統總的設計思想是：

基于開放式網絡平臺，結合計算機技術和通信技術的最新發展，便于數據資源的共享，軟件系統可移植和功能的可擴展，硬件設備和網絡設備的可擴充，并便于操作和維護。采用開放式的操作系統和應用體系結構，結合Intranet技術，建立全公司調度管理網絡。

綜觀信息系統的發展，同時考慮到金沙電力公司的管理機制和應用需求，我們考慮選用客戶機/服務器與瀏覽器/服務器相結合的結構。

客戶機/服務器結構有很高的執行效率，主要用于調度工作處理。

瀏覽器/服務器結構執行效率較低，主要用在管理工作查詢等。

金沙電網調度管理系統網絡拓撲結構如圖二：

三.電網調度自動化系統的組成：

電網調度自動化系統由調度主站（調度室）、廠站端、通信三大部分組成，但按其功能可分為：

調度主站（調度室）：

1、 數據與信息的處理系統：

主控計算機、外存儲器、輸入輸出設備、計算機信道接口。

2、 人機聯系系統：

彩色屏幕顯示器、打印機、調度計算機、調度臺。

3、 不停電電源系統：

交—直流整流器、直—交流逆變器、配套的直流蓄電池組。

4、 網絡：

國際互聯網（Internet）

通信：

1、 數據與信息的采集系統：

前置機、遠動終端、調制解調器。

2、 數據與信息的傳輸系統：

主站與廠站通信：基于GSM850/900/1800/1900MHz中國移動通信智能傳感網絡，傳輸距離不受限制。

3、 數據與信息的處理系統：

主控計算機、外存儲器、輸入輸出設備、計算機信道接口。

4、 監控對象的相關系統：

各變電站，開關站，發電廠的運行情況包括：隔離開關，斷路器運行情況，各回路的電流、有功功率、無功功率、功率因數，母線電壓等。

5、 不停電電源系統：

交—直流整流器、直—交流逆變器、配套的直流蓄電池組。

6、 安全環保系統：

防雷與接地、防火與滅火、防電磁干擾與防靜電干擾、防噪聲與防震、空調與凈化、防盜與防鼠。

廠站端：

1、 數據與信息的處理系統：

主控計算機、加密轉發服務器、外存儲器、輸入輸出設備、F2114無線發射模塊。

2、 人機聯系系統：

彩色屏幕顯示器、打印機。

3、 不停電電源系統：

交—直流整流器、直—交流逆變器、配套的直流蓄電池組。

4、 網絡：

中國移動通信智能傳感網絡

四.建立后的效果：

2018年1月，首先對金沙35kV浪田壩開關站進行了改造，調度室到金沙35kV浪田壩開關站架空線長度為21KM，改造時間為10天。改造完成后，經過一定時間的試運行，數據傳輸穩定基本達到設計要求。

1、 對電網運行狀態實現實時監控。電網正常運行時，調度人員通過調度系統實現實時監視和控制電網的周波、電壓、潮流、負荷與出力；主設備的位置狀況及發電廠水位等方面的工況指標，使之符合規定，保證電能質量和用戶計劃用電、用水的要求。

2、 對電網運行實現經濟調度

在對電網實現安全監控的基礎上，通過調度自動化的手段實現電網的經濟調度，以達到降低損耗、節省能源，多發電、多供電、供好電的目的。

3、 對電網運行實現安全分析和事故處理

導致電網發生故障或異常運行的因素非常復雜，且過程十分迅速，如不能及時預測、判斷或處理不當，不但可能危及人身和設備安全，甚至會使電網瓦解崩潰，造成大面積停電，給礦山帶來嚴重經濟

損失。電網調度自動化系統實現電網運行的安全分析，提供事故處理對策和相應的監控手段，防止事故發生以便及時處理事故，避免或減少事故造成的重大損失。

4、 改造后的運行情況

改造完成至今，數據傳輸尚未發生任何誤傳，傳輸可靠，傳輸裝置和其配套的設備只需進行繼電保護傳輸試驗即可（一次設備根據實際情況和國家行業標準，可以1年進行一次）。

5、經濟效益分析

改造時電網調度系統市場價格大約為60萬元，其中12芯光纜（含安裝）價格為每公里2萬，20KM價格為40萬，加上光纖收發機二臺，配套軟件二套，工控電腦二臺，通信管理機一臺，總計：40+0.4*2+3*2+1.5*2+4=53.8萬。電網調度系統改造費用總計為6萬余元，其中GPRS（廈門四新的F2114）發射機一臺，工控電腦一臺，配套軟件一套，按金沙電網反送電網500KW計算（金沙電網不允許反送電到南方電網負荷，金沙電網里有14座發電廠），每天平均反網10小時，電價為每度0.4元，每天損失為：500*0.4*10=2000元，改造后減少反網每天可增加經濟收益0.2萬元（昆明市供電局規定金沙電網不準反送電上網），每月可增加經濟收益6萬元。

電網調度系統改造費用總計為6萬余元，加入改造時對生產經營的影響，改造的全部投資可在一個月內全部收回，經濟效益非常可觀。

五、結束語

金沙電網采用無線網絡GPRS通訊后，電力調度系統實現“實時在線”、“高速傳輸”等功能，同時省去巨大鋪線工程。使電力調度系統實現調度自動化，改造達到起點高，落點低，項目大，投資小，效果明顯等優點。這次調度系統的改造證明選擇適合的通信方法，是提高電網調度能力的有效手段，值得中小礦山電力企業推廣應用。