一體化電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮系統(tǒng)

張敏

（云南電力調(diào)度控制中心，云南昆明 650011）

電力需求逐年遞增，配電網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與調(diào)整方式也日益頻繁，指揮的工作任務(wù)隨之增加，傳統(tǒng)的電話指揮已不能適應(yīng)現(xiàn)代配電網(wǎng)指揮運(yùn)行的需要。由于通信工具只能采用唯一的電話方式，一旦各操作單位隨意輸入各種電話號(hào)碼，就難以辨別真假[1]。尤其是電話干擾極易造成指揮員忙亂，出現(xiàn)緊急情況下主次不分、遺忘重要事務(wù)的現(xiàn)象，若不能區(qū)分正常操作和事故緊急處理呼叫操作，會(huì)嚴(yán)重影響事故處理的及時(shí)性。檢驗(yàn)電網(wǎng)指揮運(yùn)行的正確性和安全性，主要依靠指揮員的業(yè)務(wù)水平，隨著電網(wǎng)負(fù)荷的急劇增加，導(dǎo)致指揮員的工作強(qiáng)度增大，無(wú)法保證操作的正確性，容易造成指揮失誤[2]。在大量的人工錄入、審核、統(tǒng)計(jì)等所需資料不斷增多的情況下，會(huì)出現(xiàn)工作效率較低，容易出錯(cuò)和漏報(bào)的情況[3]。因此，提出了一體化電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮系統(tǒng)，利用專用指令數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)指令流操作，使電源指令由“電話指令”過渡到“網(wǎng)絡(luò)信息指令”，極大地提高了指揮人員的工作效率，降低了指揮人員的電源指令錯(cuò)誤率，能夠準(zhǔn)確及時(shí)地提供安全性指令[4]。

1 指揮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)整合了維護(hù)訂單的執(zhí)行和管理、操作票的填寫、網(wǎng)絡(luò)接收和自動(dòng)生成指令日志等功能，從而規(guī)范了指令業(yè)務(wù)流程和指令操作行為[5]。指令操作信息通過網(wǎng)絡(luò)指令系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，指令完成后，操作票通過平臺(tái)發(fā)送到變電站或發(fā)電廠，然后向變電站或發(fā)電廠發(fā)出指令，指揮員確認(rèn)廠站所提問題屬實(shí)后，指令廠站需再一次確認(rèn)[6-7]，完成確認(rèn)任務(wù)后，可進(jìn)行實(shí)際操作。指揮員重復(fù)工作內(nèi)容，工廠工作站證實(shí)指揮官的復(fù)述，確認(rèn)完成后指揮人員即可接收訂單，最后完成整個(gè)過程[8-9]。每個(gè)步驟都有語(yǔ)音提示，而且順序更準(zhǔn)確。一體化電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮系統(tǒng)會(huì)及時(shí)傳達(dá)任務(wù)內(nèi)容，若與指令不完全對(duì)應(yīng)，則會(huì)彈出提示，此時(shí)不能繼續(xù)傳達(dá)任務(wù)，從而保證指令的精準(zhǔn)性[10]。

指揮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 指揮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

由圖1 可知，輔助發(fā)令指揮平臺(tái)具有智能化運(yùn)行操作和信息展示功能，可將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、安全生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，通過故障處理運(yùn)行操作，使配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮平臺(tái)具備自動(dòng)化、信息化和智能化。

1.1 上下級(jí)交互模塊

按照以上區(qū)域部署，硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)縱向到底、橫向到邊、系統(tǒng)集成的管理模式。在水平方面，安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了深度集成，滿足了一體化生產(chǎn)管理的需要。通過分布部署模式與相應(yīng)的生產(chǎn)安全管理信息系統(tǒng)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)指揮平臺(tái)與指揮業(yè)務(wù)流程之間的相互通信。在這種集中部署模式下，與中間渠道建立數(shù)據(jù)傳輸通道，并通過主動(dòng)推送和服務(wù)查詢的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。各地點(diǎn)的內(nèi)部部署采用分布式方式，業(yè)務(wù)和工作流程通過總線集成到中央控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)上下級(jí)交互[11]。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

采用高性能PC 服務(wù)器和雙機(jī)并行模式的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，保證了系統(tǒng)性能和安全性。單機(jī)服務(wù)器采用兩種配置方式，CPU 與內(nèi)存比例為1∶8，可根據(jù)數(shù)據(jù)使用情況對(duì)分區(qū)進(jìn)行合理分配，指定相應(yīng)的分區(qū)運(yùn)行[12]。

1.3 應(yīng)用服務(wù)器

應(yīng)用服務(wù)器充分利用了刀片服務(wù)器高度集成的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上節(jié)省了機(jī)房空間，簡(jiǎn)化了機(jī)房布線，發(fā)揮了靈活擴(kuò)展的功能[13]。為避免葉片中心失效，使各葉片中心均處于不利位置，在方案中采用雙葉片中心結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)冗余配置和應(yīng)用交叉操作，架構(gòu)應(yīng)用程序服務(wù)器數(shù)量為8 個(gè)以上[14]。

1.4 發(fā)令提示裝置

由于語(yǔ)音提示內(nèi)容相同，當(dāng)多個(gè)指揮員同時(shí)執(zhí)行不同操作時(shí)，存在不知道各自操作指令的狀態(tài)[15]。每個(gè)指揮員在運(yùn)行時(shí)都要開出一張待辦事項(xiàng)清單，明確運(yùn)行時(shí)間表，這不僅嚴(yán)重影響了指揮人員的工作效率，也影響了電網(wǎng)的運(yùn)行水平，甚至影響了電網(wǎng)的安全、運(yùn)行質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

為使指揮系統(tǒng)和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度智能執(zhí)行更加高效和安全，迫切需要研制設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件來(lái)準(zhǔn)確提示調(diào)度指揮，準(zhǔn)確及時(shí)地掌握調(diào)度指揮人員每張票的調(diào)度狀態(tài)，提高調(diào)度指揮的工作效率和調(diào)度水平[16]。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種計(jì)算機(jī)控制的信息提示電路系統(tǒng)，為特定的計(jì)算機(jī)用戶提供直觀、及時(shí)的任務(wù)反饋信息，該系統(tǒng)由USB 轉(zhuǎn)串口模塊、控制芯片、繼電器以及光源等組成，電腦軟件與提示裝置通過USB 接口進(jìn)行通信和控制。在控制芯片處理完指令后，觸發(fā)繼電器，連接電源電路和USB接口，觸發(fā)發(fā)光模組，提示指揮人員操作，提示電路如圖2 所示。

圖2 可受計(jì)算機(jī)控制的信息提示電路

裝置過濾掉無(wú)用信息，控制芯片處理完指令，提高了其工作效率。電腦也可設(shè)定發(fā)光提示模組，提供恒亮、熄滅、閃爍等不同的提示方式。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 提示裝置功能設(shè)計(jì)

通過USB 數(shù)據(jù)線將該提示電路系統(tǒng)連接到計(jì)算機(jī)的USB 接口后，就可以從計(jì)算機(jī)獲取電壓，不需外部電源就可以為系統(tǒng)供電。特定的程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行后，就可以確定用戶的信息反饋情況，從而有針對(duì)性地獨(dú)立控制與計(jì)算機(jī)的連接。指揮值班長(zhǎng)、班員權(quán)限提示裝置具體設(shè)計(jì)如表1 所示。

表1 指揮值班長(zhǎng)、班員權(quán)限提示裝置設(shè)計(jì)

2.2 電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助平衡化分散指揮

充分考慮分散指揮任務(wù)前，應(yīng)構(gòu)建單個(gè)區(qū)域不確定性分散指揮模型，并對(duì)其中出現(xiàn)的不確定性因素進(jìn)行處理。電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中不確定性因素a在時(shí)間段t內(nèi)影響分散指揮力度如下：

其中，Wfat表示不確定性因素影響分散指揮的預(yù)測(cè)力度；αat表示不確定性因素a在時(shí)間段t出現(xiàn)的誤差。

減小電力配網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的狀態(tài)預(yù)測(cè)誤差，能夠確保整個(gè)電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)，以此確保指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有可靠性。

2.3 指揮流程設(shè)計(jì)

在指揮系統(tǒng)中需要對(duì)大量目標(biāo)進(jìn)行指揮控制，流程如圖3 所示。

圖3 指揮流程設(shè)計(jì)

通過指揮流程可進(jìn)行指揮狀態(tài)預(yù)測(cè)，數(shù)據(jù)調(diào)度中樞與系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)對(duì)接，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，同時(shí)保障指揮任務(wù)完整性，縮短指揮所耗費(fèi)的時(shí)間。

3 仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證一體化電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

3.1 壓力測(cè)試

基于LoadRunne 測(cè)試工具進(jìn)行壓力測(cè)試，模擬一定數(shù)量的虛擬用戶，通過高并發(fā)性和有針對(duì)性的測(cè)試操作方案建立系統(tǒng)負(fù)載。LoadRunner 是由測(cè)試人員實(shí)現(xiàn)的，用于對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行并行負(fù)載測(cè)試和性能反饋監(jiān)測(cè)，監(jiān)控信息和測(cè)試記錄報(bào)告能夠及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題。在并行情況下，壓力測(cè)試重點(diǎn)是將系統(tǒng)執(zhí)行操作的平均響應(yīng)時(shí)間縮短，主要測(cè)試并發(fā)性的時(shí)間間隔為50～100 s，如圖4、5 所示。

圖4 電機(jī)負(fù)載情況

圖5 平均響應(yīng)時(shí)間分析結(jié)果

測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)在50～100 s 并發(fā)情況下，能對(duì)用戶登錄、數(shù)據(jù)加載、信息查詢等應(yīng)用功能進(jìn)行正常響應(yīng)，能夠滿足用戶的實(shí)際應(yīng)用需求。

3.2 發(fā)令指揮精準(zhǔn)度驗(yàn)證

針對(duì)發(fā)令指揮精準(zhǔn)度進(jìn)行驗(yàn)證，以用戶平均停電時(shí)間和用戶平均停電次數(shù)為指標(biāo)，驗(yàn)證結(jié)果如表2、3 所示。

表2 用戶平均停電時(shí)間分析

表3 用戶平均停電次數(shù)分析

由表2 和表3 分析結(jié)果可知，使用所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過自我調(diào)節(jié)，能夠達(dá)到與實(shí)際效果一致的指揮效果，由此說(shuō)明該系統(tǒng)具有可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)指令和信息化通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)指令操作，避免了各種人工電話指令模式的缺點(diǎn)，有效提高了電網(wǎng)指令的運(yùn)行水平和運(yùn)行效率，完全適應(yīng)了智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展對(duì)實(shí)時(shí)指令和大電網(wǎng)的需求。實(shí)行新的統(tǒng)一配網(wǎng)輔助指令系統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件，將會(huì)大大提高操作級(jí)指令的效率和指揮員網(wǎng)絡(luò)指令的操作效率，并增加了一個(gè)指令操作的安全層，保證了操作的可靠性。