基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

寧夏吳忠供電局 張 霞 段 煒

基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

寧夏吳忠供電局 張 霞 段 煒

隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的系統(tǒng)化、智能化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化，對電網(wǎng)的實(shí)行實(shí)時(shí)調(diào)度與運(yùn)行管理是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。本文首先探討了LabVIEW的特點(diǎn)，然后具體分析了基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的功能要求與設(shè)計(jì)思想，論述了基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程與主要措施。

LabVIEW；調(diào)度；運(yùn)行管理

電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)是指電網(wǎng)調(diào)度管理和運(yùn)行管理的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，它是為電網(wǎng)運(yùn)行管理服務(wù)的特殊的信息系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)中一個(gè)功能比較專一的系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)不可或缺的現(xiàn)代化手段[1]。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化工作取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前我國所有的網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、絕大部分地調(diào)和大部分縣調(diào)已經(jīng)建立了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)并且通過了實(shí)用化驗(yàn)收[2]。在各級的電網(wǎng)建立和發(fā)展電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)期間，其他計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也大量涌現(xiàn)。同時(shí)，我國在電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)也日趨成熟，已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化水平[3]。本文為此具體探討了基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1.LabVIEW的特點(diǎn)

LabVIEW采用圖形化編程語言-G語言產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學(xué)易用。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而LabVIEW則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是LabVIEW的程序模塊。LabVIEW廣泛應(yīng)用于包括第二產(chǎn)業(yè)之中，含蓋了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中從研發(fā)測試生產(chǎn)到后期服務(wù)的整個(gè)周期，LabVIEW的應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)方面[4]。當(dāng)前LabVIEW最新升級版的LabVIEWRT實(shí)時(shí)模塊軟件將LabVIEW的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到了實(shí)時(shí)測量和控制領(lǐng)域，利用該工具模塊工程師可先在主機(jī)上利用LabVIEW開發(fā)出應(yīng)用程序，然后再將其下載到運(yùn)行著實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的獨(dú)立目標(biāo)硬件中，運(yùn)行工程師根據(jù)他們的應(yīng)用要求來選擇實(shí)時(shí)運(yùn)載硬件，只需對軟件程序稍加修改，就可將其輕松地集成到附加I/O接口中。同時(shí)所有LabVIEWRT目標(biāo)平臺都包含一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它是按搶先式和時(shí)間片循環(huán)式對執(zhí)行任務(wù)進(jìn)行排序，優(yōu)化了確定性性能。使用搶先式排列，高優(yōu)先級線程搶先于低優(yōu)先級線程執(zhí)行，在低優(yōu)先級線程執(zhí)行時(shí)，如果高優(yōu)先級線程需要處理器時(shí)間，則低優(yōu)先級線程將立刻停止運(yùn)行，以保證高優(yōu)先級線程運(yùn)行，當(dāng)同等優(yōu)先級被執(zhí)行時(shí)，時(shí)間片循環(huán)排序?yàn)槊總€(gè)線程分配了同等的處理器時(shí)間，在一個(gè)線程用完可用的時(shí)間片，OS系統(tǒng)自動(dòng)地停止處理。

2.基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的功能要求與設(shè)計(jì)思想

2.1 基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的功能要求

基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)包括了遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)處理部分與調(diào)度樹診斷模塊兩部分。處理過程如下：讀取調(diào)度中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，獲得運(yùn)行過程需要的原始信息列表。該信息列表元素經(jīng)簡單的數(shù)值運(yùn)算和布爾運(yùn)算得到基本計(jì)算點(diǎn)列表。檢查每個(gè)基本計(jì)算點(diǎn)的結(jié)果，包括數(shù)值型結(jié)果的上限，下限，是否躍變；布爾型結(jié)果是否為真等。將滿足運(yùn)行條件的項(xiàng)列入基本運(yùn)行點(diǎn)列表?；具\(yùn)行點(diǎn)列表經(jīng)調(diào)度樹診斷得到調(diào)度輸出。為此要求系統(tǒng)具備以下功能：提供數(shù)據(jù)維護(hù)功能。包括數(shù)據(jù)文件的讀取，診斷結(jié)果的保存，歷史記錄的查詢等。提供計(jì)算點(diǎn)配置信息和診斷調(diào)度樹配置信息的維護(hù)接口。提供直觀，完備，易操作的用戶操作界面。提供可以在各種簡單和復(fù)雜事故情況下進(jìn)行調(diào)度的快速、準(zhǔn)確識別定位的后臺計(jì)算方法，包括計(jì)算點(diǎn)公式的解析，調(diào)度點(diǎn)定位等功能。

2.2 基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想-三層式LabVIEW設(shè)計(jì)

基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的三層式LabVIEW設(shè)計(jì)由上而下依次為：Main Level、Test Level和Driver Level。Driver Level包含了程序與所有硬件或其它應(yīng)用軟件的溝通、控制等較低階的事情，使其可完成某一項(xiàng)基本的動(dòng)作，例如參數(shù)預(yù)設(shè)定等。所說的driver，并不像一般在別處所稱驅(qū)動(dòng)程序的那種driver那么低階，真正最低階的工作還是要有現(xiàn)成的VI來幫忙才行。在Test Level中，則是如何連接各個(gè)Driver VI的基本動(dòng)作，使可做完出一套連續(xù)、有意義的流程，來執(zhí)行某項(xiàng)測試。Main Level則包含了使用者接口或稱人機(jī)接口，目的是整合各項(xiàng)測試和例外處理等，將它們以適當(dāng)?shù)捻樞蚣傲鞒探M合，很容易地讓使用者操作。

3.基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、調(diào)度模塊和運(yùn)行監(jiān)控模塊四個(gè)主模塊組成。為了實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)中調(diào)度線路的監(jiān)控，現(xiàn)場監(jiān)測計(jì)算機(jī)首先要通過數(shù)據(jù)采集模塊對所調(diào)度線路的信號進(jìn)行采集，并能夠利用數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行分析，如對電壓電流穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)參數(shù)進(jìn)行分析，并能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)進(jìn)行諧波分析、畸變分析和功率因數(shù)分析等，然后將根據(jù)分析結(jié)果自動(dòng)判斷是否存在運(yùn)行故障，若有運(yùn)行故障，通過運(yùn)行監(jiān)控模塊將故障信息上傳給管理計(jì)算機(jī)，同時(shí)保存相數(shù)據(jù)；若沒有故障，則放棄保存該部分?jǐn)?shù)據(jù)。為了監(jiān)測方便，該軟件也可以先記錄數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行特性參數(shù)分析，或直接進(jìn)人單個(gè)模塊直接分析參數(shù)。調(diào)度模塊同步實(shí)時(shí)采集多個(gè)通道的波形，并能通過網(wǎng)絡(luò)把現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果發(fā)送給管理計(jì)算機(jī)，以供用戶在遠(yuǎn)程終端監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和本地波形監(jiān)控模塊都包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、回放和生成報(bào)表及打印等功能。

總之，當(dāng)前我國電網(wǎng)正處在“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”和電力市場化的特殊歷史時(shí)期，隨著電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，調(diào)度與運(yùn)行問題越來越突出。本文提出的基于LabVIEW的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行管理信息系統(tǒng)不但能夠完成供電系統(tǒng)的合理調(diào)度，而且能夠?qū)崿F(xiàn)用戶在遠(yuǎn)程終端對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測和控制。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、測量精度高、實(shí)時(shí)性好、操作簡單、便于維護(hù)等特點(diǎn)，系統(tǒng)能夠滿足調(diào)度與運(yùn)行的要求。

[1]文福拴,錢源平,韓禎祥等.利用保護(hù)和斷路器信息的電力系統(tǒng)故障診斷與小可觀測的保護(hù)的狀態(tài)識別的模型與Tabu搜索方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2008,5(8):14-16．

[2]汪敏生.LabVIEW基礎(chǔ)教程第[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010,10:24-26.

[3]劉豹.現(xiàn)代控制理論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:33-34．

[4]韓禎祥,錢源平,文福拴.基于模糊外展推理和Tabu搜索方法的電力系統(tǒng)故障診斷[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,3(15):85-87.

張霞（1983—），女，寧夏固原人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于寧夏吳忠供電局電網(wǎng)調(diào)度控制中心調(diào)控班，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化及電力調(diào)度。

段煒（1986—），女，寧夏吳忠人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于寧夏吳忠供電局電網(wǎng)調(diào)度控制中心調(diào)控班，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化及電力調(diào)度。