電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的技術(shù)與優(yōu)化

杜君旭

（貴州江源電力建設(shè)有限公司，貴州 貴陽 550001）

電力系統(tǒng)調(diào)度控制的基本任務(wù)在于保證系統(tǒng)的安全運行，以質(zhì)量合格的電能滿足用戶用電的需要，并使發(fā)電成本為最低。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)度控制中心需要采集和處理的數(shù)據(jù)數(shù)量多，實時性差，已無法滿足要求。特別是在事故情況下，喪失時機可能就會造成極大的危害?？茖W技術(shù)的發(fā)展為調(diào)度自動化提供了有力的支持，使用電子計算機對電力系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，調(diào)度自動化系統(tǒng)收集、處理電網(wǎng)運行實時信息，通過人機聯(lián)系系統(tǒng)把電網(wǎng)運行狀況集中而有選擇的顯示出來進行監(jiān)控。運行人員可借此統(tǒng)觀全局，集中全力指揮全網(wǎng)安全、經(jīng)濟和優(yōu)質(zhì)運行。

1 系統(tǒng)性能指標優(yōu)化

系統(tǒng)采取冗余容錯結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)容錯是真正的熱備用，雙網(wǎng)絡(luò)正常運行時，主、備網(wǎng)絡(luò)同時都傳送有用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，雙網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動態(tài)的平衡。系統(tǒng)采取雙服務(wù)器方式，當系統(tǒng)配置了主備服務(wù)器后，每個客戶端同時與兩個服務(wù)器連接，并向兩個服務(wù)器發(fā)送信息，服務(wù)器控制程序自動檢測客戶端與服務(wù)器的連接模式，以確保唯一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，或?qū)⒂嘘P(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)到感興趣的客戶端。同時客戶端也自動檢測服務(wù)器的狀態(tài)。

系統(tǒng)采取雙前置機方式：（1）基于485總線方式的雙機切換；（2）基于NportServer的雙機切換；（3）用戶自定義方式的雙機切換。

系統(tǒng)采取雙通道方式：（1）系統(tǒng)采取以通道的方式與RTU等采集設(shè)備進行連接；（2）系統(tǒng)支持自動主備通道切換，不支持手動切換，并且是采用冷備用原理。當主通道在傳輸數(shù)據(jù)時，備用通道不采集數(shù)據(jù)。當系統(tǒng)檢測到主通道連接出現(xiàn)故障或者誤碼率過高，則自動啟動備用通道采集數(shù)據(jù)，并將停止主通道的采集，此時主通道的地位轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆猛ǖ?，原備用通道變?yōu)橹魍ǖ啦荒苤匦陆庸軘?shù)據(jù)的采集工作，除非當前的主通道出現(xiàn)故障。

系統(tǒng)采取的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)。采用點對點通訊模型主動傳輸系統(tǒng)改變的實時數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)項的改變有以下三種可能：從通道采集數(shù)據(jù)改變實時數(shù)據(jù)庫；運行后臺語言實時數(shù)據(jù)庫；從網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點傳遞來改變實時數(shù)據(jù)庫。

采用客戶/服務(wù)器查詢方式，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞歷史數(shù)據(jù)和進行實時數(shù)據(jù)庫狀態(tài)恢復。系統(tǒng)對歷史數(shù)據(jù)采用客戶/服務(wù)器方式，在實際應(yīng)用中，如對SOE的查詢、對歷史曲線的查詢等操作中，一般是用戶提交查詢條件，由系統(tǒng)將有關(guān)查詢條件變?yōu)檫B接的歷史數(shù)據(jù)庫能夠接受的標準或非標準SQL語句，提交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從歷史數(shù)據(jù)庫中查詢得到滿足有關(guān)條件的查詢結(jié)果集，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將該結(jié)果集通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給查詢的計算機，計算機運行系統(tǒng)根據(jù)接收到的查詢結(jié)果，將它轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩羧菀桌斫獾姆绞?，如曲線、報表等顯示出來。

系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)方便的容錯系統(tǒng)模型，在該模型中，運行系統(tǒng)采用總線方式或通過專門的切換裝置與連接的RTU或其它智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接，當主系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通道出現(xiàn)故障時，備用系統(tǒng)將自動或手動獲得控制權(quán)，保證系統(tǒng)正常運行。

實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的有效擴充。（1）架設(shè)遠程工作站。正常情況下所有計算機都是通過各自所配置的10～100M網(wǎng)卡連至集線器上，傳輸媒質(zhì)選擇的是8芯雙絞線，這樣的組網(wǎng)如果在兩座比較分散的建筑物之間（線距1.5km以上），則信號的抗干擾能力、準確度、保密能力都會大為下降，對準確度、實時性要求較高的工作站來講，也就是說必須架設(shè)能滿足的遠程工作站，以解決距離服務(wù)器較遠部門和系統(tǒng)的連網(wǎng)問題。（2）架設(shè)移動工作站。移動工作站的性質(zhì)和遠程工作有相似之處，而且有可移動性，其架設(shè)更有必要性。（3）實現(xiàn)遠程維護。在傳統(tǒng)情況下，當客戶的軟硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通常需要廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場維護，這種維護方式實時性差、效率低，還會造成用戶停機過長，可能造成很大損失。計算機遠程維護系統(tǒng)通過傳輸媒質(zhì)和中心站連接，技術(shù)人員從自己的維護工作站對自動化系統(tǒng)的故障點進行分析判斷，實現(xiàn)異地在線調(diào)試、修改和升級；同時還能進行目錄查看、文件圖像傳輸、實時語言對話。

2 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)目標在于提高電網(wǎng)安全運行水平，提高故障恢復能力、切實減少損失。調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)使其具有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視、控制（SCADA）的功能，但在具體實施過程中應(yīng)根據(jù)調(diào)度職責范圍、調(diào)度自動化現(xiàn)狀、基礎(chǔ)設(shè)備自動化條件，按照由低至高的、由易到難的原則恰當確定總體功能。

系統(tǒng)實現(xiàn)開放的全組態(tài)的調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)，不但使畫面，后臺語言具有可組態(tài)性，而且使數(shù)據(jù)采集設(shè)計也具有可組態(tài)性，實現(xiàn)以上能力的根本原因在于系統(tǒng)抽象了設(shè)備通道和通訊規(guī)約層次。

系統(tǒng)實現(xiàn)基于用戶的要求構(gòu)造滿意的人機界面，常用的構(gòu)造人機界面的美工工具都具有動畫屬性，包括"顏色、大小、位置、文本、角度、閃爍、隱藏"等屬性，這些屬性可以簡單地與以監(jiān)控變量或內(nèi)存變量為參數(shù)的表達式連接，系統(tǒng)提供高效的畫面刷新機制，保證圖形元素屬性隨變量表達式屬性的變化而變化；系統(tǒng)提供獨立功能的控件用于顯示系統(tǒng)的報警信息，曲線棒圖等，這些控件也可以以某種單位與監(jiān)控點變量或表達式及其歷史數(shù)據(jù)庫連接，完成有關(guān)的查詢和顯示功能。系統(tǒng)的基本圖形元素、控件等還可形成滿意的人機界面，達到對RTU、智能儀表、板卡以及程序流程等的控制，可以達到采用通用語言編程的效果和滿意程度。

3 SCADA系統(tǒng)應(yīng)用

為了提高系統(tǒng)的可靠性，自動化系統(tǒng)主站網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、主機工作站、前置機和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器均通過各自所配網(wǎng)卡的RJ-45插座連至網(wǎng)絡(luò)集線器（HUB）上，雙機切換柜分別與兩臺前置機中的多口智能接口相連，MODEM與雙機切換柜線中一對一相連，具體提升措施如下：

網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，如EtherNet、FDDI或ATM等都可使用。單網(wǎng)、雙網(wǎng)、低速網(wǎng)、高速網(wǎng)可以任意方式進行組合。系統(tǒng)支持靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，可以是單低速網(wǎng)、單高速網(wǎng)，可以是低速和高速雙網(wǎng)混用，也可以是雙高速網(wǎng)。采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份。系統(tǒng)正常運行時，兩個網(wǎng)絡(luò)上都傳輸有用數(shù)據(jù)，并且兩個網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動態(tài)平衡。當一個網(wǎng)絡(luò)工作不正常時，系統(tǒng)將自動地通過另一網(wǎng)絡(luò)傳輸所有數(shù)據(jù)。當故障網(wǎng)絡(luò)恢復正常時，雙網(wǎng)絡(luò)將自動恢復到流量的動態(tài)平衡狀態(tài)。從嚴格意義上來說，此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)切換實際上是網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的彈性伸縮，網(wǎng)絡(luò)本身對系統(tǒng)是透明的，雙網(wǎng)絡(luò)并無主、備之分。

支持標準的網(wǎng)絡(luò)接口，可以方便地與其它系統(tǒng)如MIS等進行互聯(lián)。

易于與上級或下級調(diào)度組成廣域網(wǎng)，進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，支持遠程調(diào)試。

在數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)方面，SCADA系統(tǒng)也采取相關(guān)措施，主要體現(xiàn)在如下四個方面：支持組態(tài)地將系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫按用戶指定的周期或事件產(chǎn)生觸發(fā)刷新用戶指定的外部實時數(shù)據(jù)庫；支持直接讀寫指定數(shù)據(jù)庫記錄的字段數(shù)據(jù)，并具備將該數(shù)據(jù)與該系統(tǒng)組態(tài)定義的變量對應(yīng)連接的能力，這使得該系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)庫與其它任何支持數(shù)據(jù)訪問的應(yīng)用程序?qū)崟r交換信息；通過標準SQL語句完成外部數(shù)據(jù)庫的一般維護操作，如建表、刪除表、插入、修改和刪除記錄；通過后臺API的方式，將電力自動化系統(tǒng)中的常用的數(shù)據(jù)庫查詢工作打包，用戶無需編寫有關(guān)SQL語句，只要簡單地提供符合常規(guī)應(yīng)用習慣的參數(shù)即可完成復雜的歷史數(shù)據(jù)庫查詢和瀏覽工作。

4 結(jié)束語

本文對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)性能、可靠性的提升，提出了相關(guān)針對性措施，有助于切實提高電網(wǎng)安全運行水平，提高處理事故能力，減少停電損失，具有較強的實際應(yīng)用參考價值。

[2]王偉佳.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向探析[J].科技信息，2009，（19）.

[3]王諍.電力調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008,（23）.