基于C/S架構的主網調度控制優化系統

深圳供電局有限公司 戚思睿 黃光磊 林志賢

深圳中調主網調度智能指揮系統從2014年開始建設，逐步在220kV 變電站范圍內推廣使用，系統遵循南方總調2017年印發的《中國南方電網調度指揮網絡交互系統（網絡發令）功能規范》文件建設要求，對此方面工作進行了相關建設及完善，實現了調控一體化模式下的電網操作智能成票一體化[1]。2019年南網總調下發《關于印發中國南方電網調度指揮控制系統（DCCS）技術規范（2019版）的通知》文件，要求南方電網公司各級調度單位規范建設內容，對原有調度指揮系統進行完善。結合網絡安全防護要求，進行調度端和受令端系統的C/S 架構和私有協議開發，以此種方式，確保相關工作按照《中國南方電網調度指揮控制系統建設進度表》文件落實執行。

1 硬件設計

本項目無需擴充硬件，開發的應用軟件部署在原有網絡發令系統硬件之上，原有網絡發令系統硬件架構如圖1所示。

在上述圖1硬件結構的基礎上，針對各個系統模塊分區，對其所需的硬件設備進行選型優化設計，主要針對OMS 集成設備和硬件接口進行選型。OMS 集成設備選用OMS-450 ZIP10型號集成器，采用SIP-6P 封裝格式[2]。該型號集成器在應用到本文調度控制系統當中可實現對主網運行過程中各類數據的集成，并實現API 數據在基礎信息管理、數據庫管理等環節當中的同步傳輸。在選擇硬件接口時，選用帶有RS485通訊功能的接口，并為其配備相應的MES 硬件讀卡器，讀卡器的尺寸規格為長85mm，寬62mm，高30mm；運行時的工作電壓為DC5/12V；該讀卡器支持MES、ERP、APS 等多種通信傳輸協議，可實現本文調度控制系統在主網運行過程中實現與各個通信設備的傳輸。將帶有讀卡器的RS485通訊接口與125KH 標準卡或兼容卡接觸即可獲取到相應的調度信息。同時，讀卡器當中包括通訊指示燈結構、刷卡指示燈結構，根據指示燈亮起的顏色，可實現對調度控制狀態的直觀描述，從而實現對主網調度控制的實時監測。

圖1 系統硬件結構

2 軟件設計

2.1 基于C/S 架構的主網機組工作管理

在完成系統的硬件設計后，引進C/S 架構，進行主網機組工作管理設計。在此過程中，可將主網調度指揮控制系統中的C/S 架構開發過程，近似作為對直接操作、委托操作、設備狀態管理、定值單執行等業務遷移與完善的過程[3]。在確保C/S 架構中資源層、業務處理層、技術層完善的前提下，開發廠站客戶端程序，使其與調度服務端程序進行數據交互。交互過程中，設定機組的三種工作形態為停運、出力受限、機組（AGC、AVC、一次調頻、PSS）投退。C/S 架構層如圖2所示。

圖2 C/S 架構層

在進行停運管理時，應支持受令單位新增機組停運申請，申請內容應明確受令單位、電廠、機組編號、機組類型、調管調度機構、計劃/非計劃、停機類型等信息。若計劃/非計劃為非計劃停運，則應填寫非計劃停運原因、實際停機時間、甩出力、事故影響情況、影響恢復情況等信息[4]。其中機組類型、調管調度機構信息應根據設備臺賬自動生成，甩出力僅當停機類型為故障跳閘或打閘停機時填寫。

在進行出力受限管理時，應根據C/S 架構中的業務處理層進行限值填寫防誤提醒，即填寫時最高出力不能大于機組額定容量，最低出力不能小于機組最低技術出力。

在進行投退管理時，應支持調度機構審核機組AGC、AVC、一次調頻、PSS 投退申請功能，審核通過則流轉至下一環節，并自動在“機組二次設備”分類中記錄，審核不通過則將此申請回退至申請環節。基于C/S 架構的主網機組工作管理流程如圖3所示。

圖3 基于C/S 架構的主網機組工作管理流程

2.2 設計電力平衡調度控制優化方案

完成主網機組工作管理后，設計電力平衡調度控制優化方案，對主網電力進行計劃調整與備用支援調度控制。

在進行計劃調整時，應根據電廠或換流站向調度機構申請、調度機構主動調整網間送受電與省內發電計劃，調整業務場景[5]。其中所有計劃調整下發執行前，應具備發送至計劃執行單位和相關調度機構會簽的功能，且在計劃下發執行后，應具備計劃執行單位和相關調度機構確認的功能。

備用支援調度控制過程中，應提供受支援方擬定申請功能，包括支援電力、支援電量、開始和結束時間、支援類型、詳細原因等字段填寫。并利用備用支援方的會簽功能，填寫“最大可支援量（MW）”，結合輸入信息，進行電力平衡的宏觀調控。主網電力平衡調度過程涉及多個基礎功能模塊，本文設計的系統一一進行描述。

第一是基礎功能模塊，電力平衡調度控制必須能滿足調度人員的實時監控控制需求，因此主網調度優化系統的數據共享與資源轉換為基礎功能模塊的關鍵需求，設計的系統通過基礎功能模塊可以及時向調度主站提供監控界面，完成電網實時監控，在調度過程中，基礎功能模塊需要開啟自動巡視切畫面功能，為調度人員提供實時的調度信息。主網控制的關鍵負荷必須經過斷路器內部的告警裝置進行保護，一旦出現嚴重的線路問題，告警裝置可以立即上傳告警信號，再由控制人員及時進行處理。為了保證系統的數據采集交換功能，設計的系統還額外增加了數據通信協議轉換接口，可以實現數據的高效轉換接收，完成資源共享，基礎功能模塊內部的告警信息需要設置調度保護，避免出現信息泄露問題，整個基礎功能模塊的圖形傳輸均使用標準的電力圖形描述規范，能及時進行投影，接收有效的保護信號。

第二是數據調度模塊，為了滿足主網調度需求，本文設計的電力平衡優化調度方案對數據調度中的調度目標作出了要求，首先系統畫面中的圖元與文字鏈接必須規范，主接線圖必須能清晰反應實際主網布局狀況，其次圖形的命名需要具有規范性，每個監控畫面需要進行合理化排序，最后設計的數據調度模塊必須能及時調出常用的畫面，保證工作人員的調度效果。

在主網調度控制優化系統運行時，必須滿足全部主網調度需求，各種類型的轉發數據必須及時進行匯報，一旦出現地區負荷，需要立即根據負荷的數值和波動情況引發報警，除此之外，在調度控制時可以設計符合公式流轉流程，及時更改符負荷接收需求。整個系統的儲存周期需要劃分在合理范圍內，歷史記錄最低保存5年，為了防止系統的原始數據被修改，需要隨時保存系統的修改記錄，并將及時將修改數據導出。某些調度監管部門在缺陷管理上存在嚴重的問題，缺陷管理流程復雜、繁瑣，本文設計的系統結合缺陷管理的標準化流程制定了相對簡單的缺陷處理管理流程，從而有效地完成部門缺陷共享。調度日志是系統調度中必備的模塊，可以記錄系統的日常排班、查詢數據。綜合上述主網調度控制優化系統功能模塊，可以有效地設計電力平衡調度控制優化方案，實現高效的主網調度控制。

3 對比實驗

結合本文上述從硬件和軟件兩方面設計得到的調度控制優化系統，將其應用到某電力企業的主網運行環節當中，并對比系統優化前后的調度控制效果。為了更加直觀地對兩種調度控制系統進行評價，選擇將調度控制過程中數據的丟失量作為評價指標，若數據丟失量越大，則說明調度控制的安全性越差；反之，若數據丟失量越小，則說明調度控制的安全性越強。在兩種系統運行過程中，數據的丟失量可按照如下公式計算：

公式（1）中，W 表示為調度控制過程中數據的丟失量；M 表示為主網開始調度時傳輸的調度控制指令數據總量；M’表示為完成調度后系統實際獲取并識別的調度控制指令數據量。根據上述公式（1），計算得出優化前后系統的調度控制數據丟失量，并將其記錄如表1所示。

表1 優化前后系統調度控制數據丟失量記錄表

結合表1中數據得出，通過本文方法優化后系統在運行過程中調度控制數據的丟失量得到明顯降低，證明本文上述提出的優化方案能夠解決系統調度控制時信息丟失量大的問題，從而為主網的穩定運行提供更加高精度的調度控制。

根據南網總調印發的總調[2020]4號文《關于提高設備操作準時性并開展操作效率及準時性統計分析工作的通知》，為提高設備操作的準時性，規范設備操作相關統計工作，應確保調度按檢修計劃準時開展設備停復電操作，從而實現各級調度設備操作信息的常態化統計與分析。隨著主網調度運行指揮業務的發展，原有系統已經不能滿足主網調度的實際需求，因此，本文在早期相關研究的基礎上，對基于C/S 架構的主網調度控制系統進行優化設計。完成設計后，通過對比實驗的方式，對開發的系統進行了功能檢驗，以此種方式證明本文設計成果具有一定實用性。