汾西電網一體化運行調度控制系統改造技術研究

王田龍 楊耀杰

（汾西礦業集團公司機電處，山西 介休 032000）

1 電網一體化運行調度控制系統改造的必要性

1.1 汾西礦業集團電網運行現狀

汾西礦業集團電網（下稱汾西電網）供電系統由1個發電廠、43個變電站及其發、供、輸、送電設備組成。其中1個2*50MW自備電廠，11座110kV變電站，32座35kV變電所，分布于晉中、呂梁、臨汾、長治4個地市所屬的介休、靈石、孝義、柳林、交城、左權、隰縣、沁源8個縣市。電網內110kV變電站是主要供電電源，經電壓轉換變為35kV輸送到各礦，為各礦提供優質供電。

1.2 汾西電網調度運行現狀

110kV變電站是汾西電網的主要供電電源，電源點較少，服務的礦區多，網絡結構復雜，用電可靠性要求高。一旦一個電源點故障，多個負荷將受到影響，調度同時調管的壓力非常大。

汾西供電系統1個發電廠、43個變電站具有地調的運行規模。調度設在山西汾西礦業（集團）有限責任公司供用電分公司，分為晉中區調度和呂梁區調度，晉中區調度負責電源取自晉中地方電力分公司的17個變電站的運行調度；呂梁網調度負責電源取自呂梁地方電力分公司的26個變電站的運行調度。

1.3 汾西電網電力調度系統存在的不足

汾西電網電力調度系統改造前存在嚴重不足，主要體現在以下幾個方面：

（1）汾西電力調度系統中沒有數據網。運行數據是通過調度員電話與變電站值班員采集，不能實時對電網潮流監測、電網運行可靠性評估。

（2）無新一代調度自動化系統。當變電站發生故障時，調度指揮僅僅靠電話聯系，加之調度人員是公司內部運行經驗較豐富的變電站值班員，沒有與調度專業相適應的電力系統專業知識，因此調度員不能及時、快速、準確地評估、判斷、指揮。致使事故狀態下應急處置不及時，易造成事故擴散蔓延。

（3）值班調度員少，1～2人/班，遇電網異常或事故時調度員無法及時、準確掌控全局，下達命令。

（4）110kV電源相對薄弱，供電網絡結構不合理。當110kV變電站發生故障或非正常運行時，會嚴重影響多個35kV變電站的運行。

（5）不能借助系統平臺實現遠程視頻會議和現場培訓。

實際運行中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，給礦井安全帶來嚴重威脅，甚至嚴重損失。為此，必須增強調度自動化手段，實現電網運行的實時監控、安全分析，在故障或事故時，快速提供事故的準確信息、處理對策，防止事故蔓延，避免或減少事故造成的重大損失。

結合目前新型電網自動化調度系統的運行經驗及汾西集團公司調度系統實際情況，對汾西電網一體化運行調度控制系統進行技術研究、分析。

2 電網一體化運行調度控制系統架構

根據汾西礦業（集團）公司供電網絡現場實際情況，汾西電網一體化運行調度控制系統建設采用1+N模式，即1個調度中心系統，5個集控站系統。調度中心負責1個發電廠，11個110kV變電站的數據接入和處理，負責全局數據監視控制及創新功能應用。集控站系統接入所轄各個工區35kV變電站的數據進行監視和控制，同時把集控站接入的各工區35kV變電站數據上送調度中心，由調度中心統一對全局數據進行處理保存。當調度中心主站與集控站系統之間通訊正常時，集控站的監控界面采用和調度中心一致的界面，數據源采用調度中心提供的數據源；當調度中心主站與集控站系統之間通訊中斷時，集控站采集到的數據暫不上送，界面數據可以采用集控站采集到的實時數據。調度中心主站系統和區域集控站系統采用統一的人機界面風格并起到各司其職互為補充的作用。

2套調度中心系統軟、硬件完全相同，獨立接入數據，相互之間冗余備份。系統主網采用雙網主備冗余結構，主網連接的節點有SCADA/歷史/前置服務器、調度員工作站、通信設備等。當兩個通信節點間的兩個網的狀態發生變化時，系統將根據變化后的網絡狀態重新設置其通信路徑。系統可以方便地接入受控站信息，接口方式可以選擇串口、網絡，全面的IP解決方案，支持TCP/IP協議層之上的各種規約實現并可方便地擴展到未來網絡傳輸模式的調度系統。

汾西電網一體化運行調度控制系統調度中心主站系統圖見圖1，各個工區集控系統圖見圖2～圖6。

圖1 調度中心主站系統圖

集控站系統：5個集控站分別以110kV變電站為中心，接入各區域35kV變電站的調度運行數據和視頻監控信號，并實現“五遙”功能，分區域建立集控站形成區域調度集控站。集控站負責監控所轄區域內110kV變電站低壓部分和35kV變電站數據的傳輸。

圖2 河東工區集控系統圖

圖3 后莊工區集控系統圖

3 電網一體化運行調度控制系統主要內容

一體化電網運行調度控制系統首先必須實現基于國網規范的電力系統基礎功能，包括：基礎支撐平臺功能、SCADA功能、集控功能、報表功能、報警功能、WEB功能等等。

一體化電網運行調度控制系統利用獨特的平臺優勢依托高速的電力調度數據/通信平臺，將監控工作站從控制中心延伸至遠程集控站或變電站。通過系統權限管理機制和責任區域管理機制，實現了基于區域的信息監視、操作管理和設備控制；通過分布式數據庫技術和分布式對象管理技術，實現了遠程監控工作站與控制中心監控工作站完全相同的實時性和可靠性。

電網調度綜合防誤與現場“五防”的協調統一，電子值班功能的深度推進。

調度安全防誤校驗，從調度端至子站端統一，整合現場的“五防”功能。一體化電網運行調度控制系統在五防的基礎上，利用電網的拓撲連接關系和SCADA系統的實時遙信和遙測信息對調度員的操作進行全面的防誤檢查，從而最大程度減少乃至杜絕誤操作產生的可能性。同時系統提供模擬操作功能，利用該功能，調度員可以方便地在圖形界面上進行模擬操作，所有操作均需進行全面的防誤檢查。

圖4 宜興工區集控系統圖

圖5 呂梁工區集控系統圖

電子值班功能：系統采用嵌入式結構設計，充分利用了短信的實時性和經濟性，在調度自動化系統有告警事項產生時，該模塊會根據預先配置，將告警事項分類發送到需要接收該類事項的人員的手機上，并進行語音提示，這樣便于相關人員及時得到信息，對事故的處理更及時、準確。使電網運行更安全、更高效。

圖6 左權工區集控系統圖

預案程序化、規范化：隨著供電網絡的不斷增大，事故類型紛繁復雜，電網的內外營運環境發生著變化，安全生產工作也將面臨新的挑戰和新的課題，預案程序化、規范化是電網事故處理快速準確的重要基礎。本次改造把預案程序化作為重要任務之一，在事故發生后，在顯示事故信息后通過不同的方式啟動應急預案，調度員可以根據顯示的預案組織處理，為調度員提供直接、有效的決策提供支持，從而快速、正確的處理事故。

信息告警的分類：綜合智能告警實現告警信息在線綜合處理、顯示與推理，支持匯集和處理各類告警信息，對大量告警信息進行分類管理和綜合/壓縮，對不同需求形成不同的告警顯示方案，利用形象直觀的方式提供全面綜合的告警提示。顯示的事故信息能在相近的時段內自動選定關鍵信息，并且按順序顯示在界面，提示調度員優先處理。根據重要程度的不同分窗口顯示其他告警信息，幫助調度員判斷故障，提示調度員做相應的處理，提高調度員處理故障的準確率和效率。

4 電網運行調度一體化控制系統改造前后效果對比

表1 電網運行調度一體化控制系統改造前后效果對比

5 結論

綜上所述，一體化電網運行調度控制系統改造后能夠達到以下效果：

（1）以智能調度為核心，構建成新一代面向能源企業的智能電網技術支持系統，開發出具有自主知識產權的基于分布式智能控制的一體化電力調度指揮系統，能夠滿足電網可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的需要。

（2）在電網正常狀態下，能夠進行監視與控制；在事故情況下，通過智能輔助決策，進行故障的準確判斷與定位，并提供緊急處置措施，縮短停電時間。能夠實現電網安全的全過程、全方位的監控與預警，使電力調度指揮更加高效。

（3）能夠構建成智能電網用戶交互平臺，實現用戶參與的智能控制與分析決策，引導用戶主動參與電網的管理，主動削減尖峰負荷，促進用戶提高自身電能精細化管理水平，緩解了電網運行壓力，提高設備利用率，實現調配一體化、運行控制智能化的功能。

（4）能夠利用最新的計算機技術、信息通信技術、控制技術等，提升礦山電力調度的高度信息化、自動化，最終實現高效率、高安全和高效益的目標。