電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：文中對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施過程的工程設(shè)計(jì)、造型和項(xiàng)目實(shí)施等進(jìn)行了介紹，并結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際情況分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)構(gòu)成。

關(guān)鍵詞：調(diào)度自動(dòng)化；服務(wù)器

近年來，無人值班變電所在國(guó)內(nèi)取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高供電企業(yè)的勞動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平都具有直接的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此電網(wǎng)設(shè)計(jì)度自動(dòng)化在電力系統(tǒng)越來越重要。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須符合有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和遵循ISO、IEC、GB、DL等標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)調(diào)以可靠性、實(shí)用性、開放性和先進(jìn)性為原則，以當(dāng)年為建設(shè)參考年，擴(kuò)充能力能夠滿足當(dāng)?shù)仉娏Πl(fā)展8-10年的需要。

1.1設(shè)計(jì)原則

從可靠性、開放性、實(shí)用性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性和安全性等原則出發(fā)，力求做到技術(shù)較先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)較合理。

1.2系統(tǒng)規(guī)模和容量

應(yīng)以當(dāng)年變電站數(shù)量為參考，考慮8-10年發(fā)展，按技術(shù)規(guī)范劃分原則進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)模設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)的信息處理能力能滿足未來電網(wǎng)發(fā)展要求。

1.3 SCADA功能設(shè)計(jì)

SCADA功能是調(diào)度自動(dòng)化的基本應(yīng)用，包括：數(shù)據(jù)采集和處理、控制和調(diào)節(jié)、事故追憶（PDR）、報(bào)警處理、歷史數(shù)據(jù)管理、報(bào)表管理、趨勢(shì)記錄、人機(jī)聯(lián)系、模擬盤控制、旁路代供、電子值班、系統(tǒng)時(shí)鐘、安全管理功能、外部網(wǎng)絡(luò)通信、實(shí)時(shí)信息發(fā)布功能。

1.4 硬件配置設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件應(yīng)滿足設(shè)計(jì)水平年調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能要求，并考慮投運(yùn)后8--10年的發(fā)展需要。硬件設(shè)備必需是標(biāo)準(zhǔn)化的通用設(shè)備，具有良好的開放性，而且需符合SCADA系統(tǒng)體系原理，滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性要求。關(guān)鍵設(shè)備采用冗余配置，考慮到系統(tǒng)的重要性，將采用雙網(wǎng)架構(gòu)，主要服務(wù)器采用工作組級(jí)基于RISC 64bit技術(shù)UNIX服務(wù)器。

數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集采用通道板+板端服務(wù)器模式或交換機(jī)+路由器模式。

2 系統(tǒng)造型

系統(tǒng)硬件由SCADA服務(wù)器、歷史服務(wù)器、調(diào)度工作站、維護(hù)工作站、上級(jí)調(diào)度以及調(diào)度模擬屏相連，共享數(shù)據(jù)信息資源。

軟件配置采用基于Windows 2000和UNIX混合平臺(tái)，采用SQL Server/Oracle/Sybase等大型數(shù)據(jù)庫(kù)，并應(yīng)滿足開放式/分布式體系和面向?qū)ο蠹夹g(shù)和可維護(hù)性要求，符合國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用程序必須達(dá)到各功能模塊和系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

2.1 系統(tǒng)硬件選擇方案

2.1.1 SCADA服務(wù)器

系統(tǒng)配置2臺(tái)SCADA服務(wù)器，完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)視、控制。每臺(tái)SCADA服務(wù)器都通過千兆以太網(wǎng)口接到雙主干網(wǎng)上。雙機(jī)運(yùn)行為主/備或分流方式。

每一臺(tái)SCADA服務(wù)器的主要技術(shù)要求為：64位字長(zhǎng)，Unix操作系統(tǒng)；2CPU（可擴(kuò)2CPU）；≥2GB內(nèi)存（可擴(kuò)充）。

2.1.2 歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器

配置兩臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器互為熱備用，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、歷史數(shù)據(jù)管理和報(bào)表生成等。兩臺(tái)工作組級(jí)UNIX服務(wù)器共享磁盤陣列作為歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器。每臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器都通過千兆以太網(wǎng)口接到雙主干網(wǎng)上，并通過光纖與磁盤陣列連接。

每一臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的主要技術(shù)要求為：64位字長(zhǎng)，Unix操作系統(tǒng)；2CPU（可擴(kuò)2CPU）；≥4GB內(nèi)存（可擴(kuò)充）。

2.1.3 磁盤陣列

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器配置磁盤陣列完成歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，其容量大小應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)遙測(cè)量的點(diǎn)數(shù)、存盤周期、保存期限以及歷史事項(xiàng)的存儲(chǔ)容量來計(jì)算。按當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)水平年的遙測(cè)量數(shù)量、平均存盤周期15分鐘、保存期限3年，再考慮歷史事項(xiàng)的存儲(chǔ)容量及50%的預(yù)留容量，再作RAID5。

2.1.4 WEB服務(wù)器及轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器

系統(tǒng)配置一臺(tái)WEB服務(wù)器和一臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，用于管理與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，包括MIS系統(tǒng)、WebI瀏覽和上級(jí)調(diào)度等。分別選用一臺(tái)高檔中檔PC服務(wù)器作為WEB服務(wù)器和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。

2.1.5 工作站

配置七臺(tái)微機(jī)作為人機(jī)界面工作站（3臺(tái)調(diào)度集控工作站，2臺(tái)維護(hù)工作站，2臺(tái)巡檢工作站），調(diào)度集控采用一機(jī)雙屏（采用21\"液晶顯示器\"），主要完成各種圖形顯示、調(diào)度員監(jiān)視、運(yùn)行方式、系統(tǒng)維護(hù)等功能。

2.1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

配置4臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)構(gòu)建系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)連接SCADA各分布節(jié)點(diǎn)，外網(wǎng)采用路由器方式與本地辦公網(wǎng)和上級(jí)調(diào)度連接以及網(wǎng)絡(luò)RTU連接。內(nèi)網(wǎng)采用冗余配置的智能雙以太網(wǎng)，雙網(wǎng)可負(fù)載分流，也可獨(dú)立工作，互為備用。與外部系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)，配置防火墻、硬件安全隔離設(shè)備，并制定網(wǎng)絡(luò)訪問安全策略，保證實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)不受外部的干擾。網(wǎng)絡(luò)IP地址必須符合省電力調(diào)度專用網(wǎng)的IP地址規(guī)劃。

2.1.7 GPS衛(wèi)星時(shí)鐘

采用全球定位系統(tǒng)（GPS）裝置為SCADA各節(jié)點(diǎn)和RTU等提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，GPS的時(shí)間由數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)定時(shí)采集，校正SCADA系統(tǒng)時(shí)鐘。

2.2 軟件配置要求

2.2.1 操作系統(tǒng)

各服務(wù)器、工作站的操作系統(tǒng)滿足穩(wěn)定、可靠、安全要求，具有實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境，操作系統(tǒng)必須通用。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、SCADA服務(wù)器采用UNIX操作系統(tǒng)、WEB服務(wù)器采用WINDOWS 2000 SERVER操作系統(tǒng)，工作站采用WINDOWS操作系統(tǒng)等。

2.2.2 商用數(shù)據(jù)庫(kù)

采用業(yè)界主流的、標(biāo)準(zhǔn)的商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，如Oracle、Sybase等。

2.2.3應(yīng)用軟件

SCADA應(yīng)用軟件在功能上應(yīng)滿足主站調(diào)度運(yùn)行功能要求。所有應(yīng)用軟件必須在統(tǒng)一的支持軟件平臺(tái)上，有統(tǒng)一風(fēng)格的數(shù)據(jù)庫(kù)及人機(jī)界面，并能夠共享公共電力系統(tǒng)模型及數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 方案實(shí)施

經(jīng)過招投標(biāo)對(duì)硬件設(shè)備型號(hào)和系統(tǒng)集成商選定，設(shè)備到貨會(huì)會(huì)同集成商、供貨商先對(duì)貨物進(jìn)行開箱驗(yàn)收和上電測(cè)試，然后按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行IP地址劃分和對(duì)機(jī)器命名，并對(duì)每一臺(tái)服務(wù)器兩塊硬盤中一塊進(jìn)行按使用功能分區(qū)，另一塊硬盤做鏡像。所有設(shè)備完成加電測(cè)試后開始系統(tǒng)安裝、應(yīng)用軟件安裝和支持軟件安裝、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、畫圖制表、各種設(shè)備定義、數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)等。完成上述工作后系統(tǒng)搭建基本完成，可以進(jìn)行各項(xiàng)功能試驗(yàn)。

4 工程驗(yàn)收

工程驗(yàn)收分工廠驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收和整體考核驗(yàn)收。驗(yàn)收前首先制定詳細(xì)的測(cè)試大綱，并準(zhǔn)備必要的設(shè)備儀器儀表，按部頒布的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范及有關(guān)文件進(jìn)行功能測(cè)試。介紹部分功能測(cè)試如下：

4.1 SCADA功能測(cè)試的主要內(nèi)容包括以下項(xiàng)目：

系統(tǒng)配置檢查、SCADA功能驗(yàn)收、歷史數(shù)據(jù)管理、報(bào)表管理、外部網(wǎng)絡(luò)通信、實(shí)時(shí)信息發(fā)布系統(tǒng)和系統(tǒng)性能檢查。

4.2 實(shí)時(shí)性指標(biāo)測(cè)試

這部分主要包括系統(tǒng)總吞吐量指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、各種操作及對(duì)系統(tǒng)事件的響應(yīng)時(shí)間、各類數(shù)據(jù)的精度及處理時(shí)間、冗余設(shè)備的切換時(shí)間等項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。在進(jìn)行本項(xiàng)測(cè)試時(shí)，需要時(shí)間實(shí)際或模擬接入規(guī)定數(shù)目的廠站端設(shè)備、要有一定容量的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)積累、一定數(shù)量的畫面報(bào)表、規(guī)定數(shù)量變化數(shù)據(jù)及事件，并對(duì)每項(xiàng)都要測(cè)試足夠長(zhǎng)的時(shí)間。

其他包括開放性測(cè)試、穩(wěn)定性測(cè)試、可靠性測(cè)試以及安全性測(cè)試等。

5 電源及防雷接地

5.1 防雷接地

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)有良好的工作接地。自動(dòng)化機(jī)房應(yīng)與調(diào)度大樓合用接地裝置，接地電阻<0.5Ω。機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)敷設(shè)環(huán)行接地母線。

5.2 電源系統(tǒng)

系統(tǒng)應(yīng)由專門的不間斷電源供電，電源系統(tǒng)應(yīng)配置2套獨(dú)立的UPS電源，分別對(duì)系統(tǒng)的主用、備用或雙網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)設(shè)備供電。

小型電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)組建可以按上面的所提的建議。對(duì)于大型電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)還應(yīng)預(yù)留高級(jí)應(yīng)用軟件接口和配網(wǎng)接口，并按最終配置完成系統(tǒng)建庫(kù)。

參考文獻(xiàn)

[1]曹友治等 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化與信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

[2]地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程。