縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建分析

莫蓉輝

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司 桃江縣供電分公司，湖南 桃江 413400）

0 引 言

對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度和自動(dòng)化系統(tǒng)而言，保障網(wǎng)絡(luò)安全至關(guān)重要，其目的就是為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行[1]。基于此，相關(guān)政府和部門(mén)仍然給予電力調(diào)度和自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)安全高度重視，促使其所有存在的價(jià)值與功能效用都可以在電力工程行業(yè)的發(fā)展中得到充分挖掘和利用，為我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展做好保障。

1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)概述

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由調(diào)度自動(dòng)化、電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)（Dispatcher Training Simulation System，DTS）以及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等組成，主要是監(jiān)督和控制電力系統(tǒng)的運(yùn)行，可以有效提升電力企業(yè)供電的便利性[2]。該系統(tǒng)能夠收集和整理電力企業(yè)運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為電力企業(yè)工作人員提供及時(shí)可靠的參考依據(jù)。同時(shí)，還具有自動(dòng)發(fā)電能力控制、電力運(yùn)行監(jiān)督與控制以及科學(xué)調(diào)度用電等功能[3]。依靠電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，電力企業(yè)可以對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行控制，確保運(yùn)行安全。調(diào)度人員依靠電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可直接在調(diào)度室內(nèi)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遙控電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行，有效降低或避免電力運(yùn)行過(guò)程中的各種問(wèn)題。

2 縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建方案

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

運(yùn)用能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）將縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分為3大部分，即數(shù)據(jù)管理層、能量管理層及網(wǎng)絡(luò)分析層。其中先在數(shù)據(jù)管理層中收集整理電力系統(tǒng)的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的具體運(yùn)行狀態(tài)。而在能量管理層中則主要負(fù)責(zé)控制發(fā)電，通過(guò)結(jié)合系統(tǒng)頻率以及發(fā)電和交換計(jì)劃等實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行，確保其能夠始終保持良好的經(jīng)濟(jì)性。在網(wǎng)絡(luò)分析層中，則主要通過(guò)運(yùn)用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)和偽量測(cè)數(shù)據(jù)，用于獲取當(dāng)前電力系統(tǒng)的具體運(yùn)行情況，從而通過(guò)相應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以保障其能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

2.2.1 數(shù)據(jù)采集處理模塊

在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中以面向服務(wù)的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）體系為基礎(chǔ)，利用標(biāo)準(zhǔn)接口與數(shù)據(jù)注冊(cè)中心完成電網(wǎng)信息的展示與融合，同時(shí)通過(guò)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)的融合，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度前置通信系統(tǒng)功能[4]。采用通信開(kāi)發(fā)平臺(tái)（Windows Communication Foundation，WCF）平臺(tái)實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)SOA架構(gòu)，廠站遠(yuǎn)程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）數(shù)據(jù)通過(guò)通信規(guī)約解析后，通過(guò)服務(wù)接口發(fā)不出來(lái)，客戶(hù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，SCADA系統(tǒng)將數(shù)據(jù)顯示到人機(jī)交互界面，將控制命令傳達(dá)到廠站。EMS系統(tǒng)在獲得數(shù)據(jù)之后對(duì)其進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出科學(xué)決策供調(diào)度人員參考。

2.2.2 節(jié)能發(fā)電調(diào)度

采用數(shù)據(jù)直采直送模式建立了數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)和安全要求，采用分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）直采直送，在確保能耗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的情況下滿(mǎn)足電廠在線(xiàn)數(shù)據(jù)采集要求。一方面集中控制傳統(tǒng)發(fā)電過(guò)程，對(duì)其進(jìn)行整合優(yōu)化，利用先進(jìn)技術(shù)盡量降低發(fā)電過(guò)程中的能耗[5]。另一方面利用有效手段增加可再生能源的利用率，通過(guò)節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)使電網(wǎng)更加低碳化、環(huán)保化。

2.2.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

廣域測(cè)量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System，WAMS）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，充分保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行[6]。該系統(tǒng)包括相量測(cè)量裝置和電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主站兩部分。其中相量測(cè)量裝置用來(lái)同步相量測(cè)量和輸出，并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用來(lái)接收子站以及其他主站的測(cè)量數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)記錄文件等，同時(shí)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集、分析以及儲(chǔ)存，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息對(duì)電力系統(tǒng)展開(kāi)一系列的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的跟蹤監(jiān)測(cè)[7]。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一存儲(chǔ)與訪(fǎng)問(wèn)如圖2所示，大數(shù)據(jù)平臺(tái)采用異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)混合部署方案，形成軟硬件分層解耦的混合存儲(chǔ)模式，充分發(fā)揮各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的全息存儲(chǔ)與計(jì)算分析，提升平臺(tái)整體的數(shù)據(jù)服務(wù)效率。

圖2 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一存儲(chǔ)與訪(fǎng)問(wèn)

為實(shí)現(xiàn)調(diào)控?cái)?shù)據(jù)的透明訪(fǎng)問(wèn)，在服務(wù)接口層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)服務(wù)基于后端管理的數(shù)倉(cāng)目錄元數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)與離線(xiàn)數(shù)據(jù)異構(gòu)存儲(chǔ)訪(fǎng)問(wèn)的統(tǒng)一。數(shù)倉(cāng)目錄從物理層模型、電網(wǎng)對(duì)象模型以及數(shù)據(jù)對(duì)象類(lèi)型等3個(gè)維度，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)表、表結(jié)構(gòu)信息和調(diào)控?cái)?shù)據(jù)編碼等元數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3 縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用成效

依托自動(dòng)化平臺(tái)，可以采集反映自身健康狀況的裝置信息，實(shí)現(xiàn)板卡級(jí)和模塊級(jí)的裝置硬件故障診斷[9]。解析遠(yuǎn)動(dòng)裝置、站控層以及過(guò)程層的遙控報(bào)文，實(shí)現(xiàn)遙控全過(guò)程跟蹤和故障定位。比對(duì)一次設(shè)備同源采集和雙AD數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備采樣判斷，保護(hù)隱性故障預(yù)警。采集二次裝置和交換機(jī)等設(shè)備的光纖接口監(jiān)測(cè)信息，準(zhǔn)確定位現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備硬件異常和二次回路故障。通過(guò)遠(yuǎn)程診斷快速明確故障點(diǎn)、故障類(lèi)型及影響范圍，進(jìn)而指導(dǎo)運(yùn)維人員攜帶相應(yīng)備品備件，提高現(xiàn)場(chǎng)檢修維護(hù)效率。查找歷史缺陷處理記錄，對(duì)比10起類(lèi)似故障缺陷采用傳統(tǒng)故障處理方式和自動(dòng)化平臺(tái)后的平均處理時(shí)長(zhǎng)，結(jié)果為自動(dòng)化平臺(tái)使用前每起故障缺陷平均處理時(shí)長(zhǎng)為150 min（單純故障處理的時(shí)間，已減去路途、開(kāi)票許可的時(shí)間）。應(yīng)用自動(dòng)化平臺(tái)后，每起故障缺陷平均處理時(shí)長(zhǎng)為80 min。由此可見(jiàn)，應(yīng)用自動(dòng)化平臺(tái)可以明顯縮短故障處理時(shí)長(zhǎng)，提高故障處理效率。

同時(shí)，利用自動(dòng)化平臺(tái)全景監(jiān)視、全局防控以及集中決策的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備狀態(tài)在線(xiàn)趨勢(shì)分析，能夠提前預(yù)警二次設(shè)備異常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的先知先覺(jué)。另外，通過(guò)靈活設(shè)定告警閾值，結(jié)合自動(dòng)化設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)分析，可以推動(dòng)自動(dòng)化運(yùn)維從被動(dòng)處置向主動(dòng)指揮提升[10]。自動(dòng)化平臺(tái)投運(yùn)后，縣級(jí)供電公司充分發(fā)揮自動(dòng)化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，安排節(jié)前進(jìn)行系統(tǒng)完整性巡檢，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在隱患的設(shè)備或者部件，合理安排值班模式，由傳統(tǒng)的兩人在崗值班轉(zhuǎn)變?yōu)?人在崗值班，預(yù)防交叉接觸感染。例如，某縣級(jí)供電公司調(diào)度自動(dòng)化可安排的值班人員共10人，分別以A、B、C、D、E、F、G、H、I、J命名。根據(jù)傳統(tǒng)的假期值班模式，每天兩人值班，則當(dāng)天同一值人員A和B必定為密切接觸者。由于第二天C和D來(lái)值班后需要與A和B進(jìn)行交接班，勢(shì)必會(huì)造成A分別與C和D有一般性接觸，同理，B也會(huì)與C和D有一般性接觸，如圖3所示。

圖3 兩人值班模式下人員接觸示意圖

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)當(dāng)注重電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字化、模塊化、無(wú)人化以及智能化發(fā)展，并且要針對(duì)應(yīng)用過(guò)程存在的實(shí)際問(wèn)題采取措施進(jìn)行改善，充分發(fā)揮電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)所具有的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展提供可靠的技術(shù)支撐。