智能變電站監(jiān)控信息自動驗收技術的應用研究*

劉大勇，王大亮，石 鈺

（國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司，吉林 長春 130000）

引言

變電站在運行的過程中，調(diào)度自動化主站系統(tǒng)需要時刻掌握變電站的運行狀態(tài)信息，并能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站中設備的操作和控制，保證變電站的安全運行。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，一般主站調(diào)度自動化系統(tǒng)需要將監(jiān)控信息點表錄入到數(shù)據(jù)庫中，廠站遠動通信裝置需要將監(jiān)控信息點表下灌，但需要采用同一張點表，保證監(jiān)控信息判斷的一致性。新站投運之前，需要對變電站中的監(jiān)控信息進行驗收，若采用傳統(tǒng)的監(jiān)控信息驗收方式，則效率偏低，工作量偏大，本文首先介紹了變電站監(jiān)控信息的傳統(tǒng)驗收方式，之后闡述了智能變電站監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的架構，包括廠站端和調(diào)度主站端的系統(tǒng)架構，最后分析了監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的應用及調(diào)度主站系統(tǒng)的發(fā)展方向。

1 變電站監(jiān)控信息的傳統(tǒng)驗收方式

在傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控信息驗收中，一般在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道調(diào)試完畢，并且主站和廠站都已將監(jiān)控信息點表下灌之后，就可以進入到監(jiān)控信息系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段。在信息聯(lián)調(diào)的過程中，按照設計好的變電站監(jiān)控信息點表，分別對遙信、遙控、遙測和遙調(diào)等信息進行測試，保證每個點都能夠正常準確上送到調(diào)度自動化主站系統(tǒng)[1]。但監(jiān)控信息點表中的點號一般較多，如果采用傳統(tǒng)的方式逐個信息點進行比對，則效率降低，難以滿足現(xiàn)代智能變電站的發(fā)展需求。特別是220kV 變電站，往往包括遙信、遙控、遙測和遙調(diào)等在內(nèi)的整個監(jiān)控信息的點號數(shù)將達到三千多個，如果變電站的間隔更多，則總的信息點號數(shù)也更多，需要進行核對的監(jiān)控信息工作量也越大，故有必要采用變電站監(jiān)控信息自動驗收技術。

2 智能變電站監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的架構

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，新建設投運的變電站越來越多，這給變電站自動化系統(tǒng)的驗收人員帶來較大的挑戰(zhàn)，應采用監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)，以提高對變電站監(jiān)控信息的驗收效率，以下分別分析監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的架構、調(diào)度主站端信息自動驗收、廠站端的信息自動驗收等內(nèi)容。

2.1 監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的架構

在調(diào)度自動化系統(tǒng)的運行中，一般是廠站遠動通信裝置根據(jù)監(jiān)控信息點表，將變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)信息通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送到調(diào)度主站的前置系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)經(jīng)過前置系統(tǒng)的分析和處理，再在調(diào)度主界面上加以顯示，供調(diào)度人員應用。新建變電站或者增加調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道時，都需要對監(jiān)控信息進行聯(lián)調(diào)驗收。在變電站監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)中，主要包括調(diào)度主站自動驗收程序、廠站端的虛擬前置系統(tǒng)、廠站端的虛擬廠站等部分組成，可以完成整個監(jiān)控信息的判斷過程，其中變電站監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的架構如圖1 所示。

圖1 變電站監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的架構

從圖1 中可以看出，該系統(tǒng)架構主要包括變電站、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和調(diào)控系統(tǒng)主站等三個層次。在變電站側(cè)，站內(nèi)的一次和二次設備通過合并單元或智能終端接入到站內(nèi)主控室中的測控裝置中，實現(xiàn)對室外一次設備的數(shù)據(jù)信息測量和操作控制。測控裝置需要接入到以太網(wǎng)站控層交換機，站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關機（遠動通信裝置）通過站控層交換機獲取和交換數(shù)據(jù)。其中監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)中的站端虛擬廠站部署在以太網(wǎng)站控層交換機和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關機之間，實現(xiàn)站內(nèi)的監(jiān)控信息的虛擬化操作。

同時，在傳統(tǒng)接線方式下，遠動裝置一般通過網(wǎng)線接入到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實時交換機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度主站。在監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關機和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)實時交換機之間部署站端虛擬前置，中間相當于省去了數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程[2]，站內(nèi)的監(jiān)控信息數(shù)據(jù)直接傳入到站端虛擬前置，實現(xiàn)監(jiān)控信息的廠站和主站的信息自動聯(lián)調(diào)，而不需要人工進行聯(lián)調(diào)。

2.2 調(diào)度主站端信息自動驗收

調(diào)度主站端信息自動驗收在整個監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的重要組成部分，在調(diào)度自動化系統(tǒng)的主站端，部署了計算機信息自動驗收程序，可以實現(xiàn)變電站四遙功能的自動驗收，圖2 為調(diào)度主站端信息自動驗收的主要內(nèi)容和具備的主要功能。

圖2 調(diào)度主站端信息自動驗收

在圖2 中，調(diào)度主站端信息自動驗收系統(tǒng)具備的功能主要包括前置信息校驗、遙信聯(lián)合的自動化驗收、遙測的自動化驗收、遙控的自動化驗收、遙信及遙測信息的正確性校驗等功能。前置信息校驗主要是根據(jù)在能量管理系統(tǒng)中錄入的數(shù)據(jù)庫信息，檢查是否存在錯誤，如果有錯誤可以給出相應的提示信息，供調(diào)度自動化系統(tǒng)的維護人員進行修改[3]。在遙信驗收的過程中，主站信息確認無誤后，在廠站端部署的信息自動化驗收程序就可以將變電站的遙信信息按照點表中的點號順序依次上送到調(diào)度主站，檢查遙信是否正確，包括動作和復歸信號是否對應、遠方和就地信號是否一致等。

在遙測自動驗收中，當發(fā)現(xiàn)某些遙測數(shù)據(jù)主站端和廠站端不一致時，通過驗收系統(tǒng)可以生成遙測聯(lián)調(diào)報告，之后就可以根據(jù)聯(lián)調(diào)報告來排查遙測數(shù)據(jù)不一致的原因。由于能量管理系統(tǒng)中的監(jiān)控信息需要關聯(lián)到調(diào)度界面上，才能加以顯示，故在調(diào)度主站端信息自動驗收系統(tǒng)，還具有遙信和遙測的正確性校驗，檢查數(shù)據(jù)庫中錄入的信息是否和調(diào)度界面上所關聯(lián)的信息一致，以往這些都是依靠人工才能發(fā)現(xiàn)。

2.3 廠站端的信息自動驗收

廠站端的信息自動驗收程序應具備監(jiān)控告警信息的自動觸發(fā)，并對變電站內(nèi)的監(jiān)控后臺主機和廠站端的監(jiān)控信息點表進行關聯(lián)性校驗，同時自動生成相應的校驗報告，實現(xiàn)自動驗收和校驗，廠站端信息自動驗收功能如圖3 所示。

廠站端需要驗收的設備包括斷路器、保護測控裝置、公用裝置和電源系統(tǒng)等。從圖3 可知，廠站端信息自動驗收系統(tǒng)具備虛擬前置校驗、信息關聯(lián)校驗和告警信息觸發(fā)等基本的功能。通過在廠站端部署的虛擬前置功能，可以實現(xiàn)在廠站端完成和主站端的信息聯(lián)調(diào)，從而提高監(jiān)控信息的驗收效率。虛擬前置主要是通過應用計算機控制程序，在廠站側(cè)模擬出調(diào)度自動化系統(tǒng)主站前置的功能，能夠接收變電站中一次設備和二次設備的相關調(diào)試信息。對于告警信息自動觸發(fā)功能，主要是按照調(diào)度主站審核下發(fā)的監(jiān)控信息點表的順序，依次自動觸發(fā)相關的告警信息，并上傳到虛擬前置系統(tǒng)中。站內(nèi)監(jiān)控信息的獲取和同步，可以通過讀取變電站的SCD 文件來加以實現(xiàn)，這也是在對變電站監(jiān)控信息進行驗收之前需要準備好的文件之一。其他需要準備的文件還包括遠動通信管理機的配置文件、自動化配置文件等。

圖3 廠站端信息自動驗收功能

3 監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)的應用及調(diào)度主站系統(tǒng)的發(fā)展

3.1 變電站監(jiān)控信息自動驗收可能遇到的問題

智能變電站監(jiān)控信息在聯(lián)調(diào)驗收的過程中，主要是按照以下步驟進行，第一步是初始化，即將智能變電站中的遙信、遙測信息都設為零狀態(tài)，遙控在分位狀態(tài)。第二步是啟動程序，即主站端啟動驗收程序，廠站端啟動信息上送程序。第三步是主站端下發(fā)監(jiān)控信息總召指令，廠站端收到總召命令后，將各類信息上傳，主系統(tǒng)對收到的信息進行分析判斷和比較，當校驗結果不一致時，則記錄下來作為調(diào)試記錄。第四步是生成智能變電站監(jiān)控信息調(diào)試驗收報告，監(jiān)控信息管理部門根據(jù)驗收報告查找出現(xiàn)問題的原因，從而快速解決廠站端和主站端存在的問題，提高監(jiān)控信息驗收的效率。智能變電站監(jiān)控信息在驗收的過程中，由于信息量較大，一般會遇到一些問題。

當監(jiān)控信息在驗收的過程中出現(xiàn)問題時，可以根據(jù)問題出現(xiàn)的原因進行排查，保證問題能夠得到及時解決，提高調(diào)試和驗收的效率。屬于調(diào)度主站系統(tǒng)的問題，則調(diào)度主站自動化運維人員加以修改，屬于廠站遠動通信裝置或者保護測控裝置的問題，則廠站現(xiàn)場調(diào)試人員加以更改。隨著變電站調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面的建設，今后大部分變電站將具有兩套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、具備四個遠動通道。在監(jiān)控信息調(diào)試的過程中，需要對各個通道所上送的監(jiān)控信息進行調(diào)試，如果依然采用人工的方式進行監(jiān)控信息的調(diào)試和驗收，則工作量很大[4]。通過采用變電站監(jiān)控信息自動驗收系統(tǒng)，可以快速對不同通道數(shù)據(jù)進行分析比較，滿足不同變電站同時驗收的實際需求，降低變電站現(xiàn)場調(diào)試人員和調(diào)度主站監(jiān)控人員的工作強度。

3.2 調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的發(fā)展

為了提高調(diào)度對信息監(jiān)控的效率，除了在廠站側(cè)采用監(jiān)控信息自動驗收技術，在調(diào)度自動化主站系統(tǒng)也應加以創(chuàng)新，提高對監(jiān)控系統(tǒng)的處理效率。目前在很多供電公司中都已經(jīng)采用了新一代的調(diào)度自動化主站系統(tǒng)，提高了調(diào)度界面的友好性和數(shù)據(jù)共享能力。在調(diào)度自動化主站系統(tǒng)中，可以基于云計算技術，在監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構方面加以創(chuàng)新。系統(tǒng)站控層可以采用面向服務體系的架構設計方法，實現(xiàn)應用功能與設備解耦，主子站交互采用服務化通信機制，突破面向過程規(guī)約交互手段的限制，能夠有效支撐調(diào)控主站系統(tǒng)的業(yè)務擴展[5]。間隔層采用虛擬化技術，采用新型集群測控裝置，構建集群測控系統(tǒng)和邏輯測控單元資源池，實現(xiàn)間隔測控功能物理集中、邏輯分布、動態(tài)遷移及冗余熱備用，提升系統(tǒng)運行的可靠性，大幅減少測控裝置和二次屏柜的數(shù)量，降低現(xiàn)場施工調(diào)試和運維管理的工作量和復雜度，提高施工及運維效率。

4 結束語

隨著智能變電站的發(fā)展，在監(jiān)控信息驗收中也可以采用先進的通信技術和自動化技術，提高監(jiān)控信息驗收的效率和準確度。通過在電力系統(tǒng)中推廣變電站監(jiān)控信息自動驗收技術，電網(wǎng)企業(yè)將在電網(wǎng)運行的安全、效率、效益等多個方面得到提高，助力智能電網(wǎng)建設。