底層電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化概念設(shè)計(jì)

李建明

輝縣市電業(yè)局，河南新鄉(xiāng) 453600

0 引言

隨著電力事業(yè)的發(fā)展與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用，我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)成為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中最為重要的條件之一。隨著調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的內(nèi)涵和外延持續(xù)地變化，調(diào)度自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)正面臨著新發(fā)展要求。以少數(shù)110kV為主要節(jié)點(diǎn)，以35kV為主要網(wǎng)絡(luò)的底層電網(wǎng)，由于處在設(shè)備運(yùn)行的最低端，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的概念存在不同的曲解。本文通過(guò)對(duì)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究與解讀，設(shè)計(jì)出一套完整的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)框架。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)定

在設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)確認(rèn)現(xiàn)有設(shè)計(jì)水平，并對(duì)未來(lái)技術(shù)水平進(jìn)行展望。設(shè)計(jì)范圍應(yīng)當(dāng)確立為：更新改造調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站，具備完善的SCADA功能外，滿(mǎn)足調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)Web發(fā)布功能，及與MIS網(wǎng)之間物理隔離功能；增加高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)功能（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、短路電流計(jì)算、無(wú)功電壓優(yōu)化、靜態(tài)安全分析等）。

2 網(wǎng)架前瞻性調(diào)查

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的設(shè)計(jì)在現(xiàn)今運(yùn)行狀態(tài)下，必然是對(duì)原有設(shè)施設(shè)備的升級(jí)，而非是平地高樓似地建設(shè)。因此在設(shè)計(jì)前必須對(duì)電網(wǎng)舊有狀況進(jìn)行全面調(diào)查。例如調(diào)查現(xiàn)運(yùn)行電網(wǎng)110kV變電站數(shù)量，35kV變電站及開(kāi)關(guān)站數(shù)量及運(yùn)行情況。調(diào)度通信主要通信方式（光纖為主，載波、有線(xiàn)、衛(wèi)星等主備用通道情況）。調(diào)度自動(dòng)化通信網(wǎng)改造轄內(nèi)的所有變電站（含開(kāi)關(guān)站）、供電所光纖通信情況需單獨(dú)做出說(shuō)明全部變電站（含開(kāi)關(guān)站）的圖像監(jiān)控運(yùn)行情況的調(diào)查和說(shuō)明也應(yīng)同時(shí)開(kāi)展。

3 電網(wǎng)建設(shè)及發(fā)展調(diào)查

電網(wǎng)的發(fā)展有主動(dòng)及被動(dòng)兩個(gè)推動(dòng)力：國(guó)家政策為引導(dǎo)的大基礎(chǔ)性建設(shè)與用戶(hù)負(fù)荷需求為推動(dòng)的營(yíng)銷(xiāo)需求建設(shè)。在制定設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)國(guó)家政策規(guī)劃與本系統(tǒng)規(guī)劃有充分了解；同時(shí)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)大客戶(hù)發(fā)展情況及潛在需求做出預(yù)判。具體需要調(diào)查出新建110kV變電站、增容改造變電站情況，總?cè)萘壳闆r，總負(fù)荷情況，扣除專(zhuān)用變電站供電負(fù)荷和小火電、小水電以35kV及以下電壓供電用戶(hù)負(fù)荷后，計(jì)算出電網(wǎng)變電站供電負(fù)荷。現(xiàn)有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題應(yīng)當(dāng)詳細(xì)闡述。目前一般底層調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)只具備基本的SCADA功能，已不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的電網(wǎng)飛速發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)更新改造的功能要急需更新調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)，除了基本的SCADA功能以外還需以下功能：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、負(fù)荷預(yù)測(cè)、短路電流計(jì)算、無(wú)功電壓優(yōu)化、靜態(tài)安全分析。

4 運(yùn)行的硬件、軟件、功能配置的調(diào)查

4.1 硬件設(shè)備

系統(tǒng)基于通訊的運(yùn)行形式與硬件的型號(hào)與種類(lèi)、服役年限等，具體為：調(diào)度自動(dòng)化主服務(wù)器及附屬設(shè)備、WEB服務(wù)器及附屬設(shè)施、調(diào)度工作站、 前置機(jī)、維護(hù)工作站、遠(yuǎn)動(dòng)終端：25座綜合自動(dòng)化站；

通信設(shè)施種類(lèi)調(diào)查如：通道機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、天文時(shí)鐘1臺(tái)、終端服務(wù)器臺(tái)數(shù)及運(yùn)行情況等。

4.2 軟件組成

服務(wù)器采用操作系統(tǒng)、調(diào)度員工作站（維護(hù)工作站、前置機(jī)）采操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件采用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)

4.3 基本功能

1）遙測(cè)：系統(tǒng)可以遙測(cè)到各變電站主變及進(jìn)出線(xiàn)的有功功率、無(wú)功功率、母線(xiàn)電壓及進(jìn)出線(xiàn)電流等參數(shù)，并可以在一次接線(xiàn)圖上對(duì)位顯示，可以按用戶(hù)要求將所選數(shù)據(jù)自動(dòng)存盤(pán)，能夠按用戶(hù)需要設(shè)定公式并自動(dòng)計(jì)算；2）遙信：遙信內(nèi)容包括斷路器位置信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、事故跳閘總信號(hào)、單元裝置異常信號(hào)、通道故障信號(hào)等；3）遙控：通過(guò)本系統(tǒng)的遙控功能，可以在調(diào)度室對(duì)變電站的斷路器、電動(dòng)刀閘、主變檔位進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，執(zhí)行遙控操作前需先進(jìn)行預(yù)控，經(jīng)反校無(wú)誤后，才能執(zhí)行遙控，以提高遙控操作的可靠性。調(diào)度軟件通過(guò)設(shè)置口令限制遙控的操作權(quán)限，以增強(qiáng)操作安全性；4）顯示功能：系統(tǒng)具有較強(qiáng)的圖形顯示功能，可顯示和編輯地理接線(xiàn)圖、線(xiàn)路運(yùn)行工況圖、電壓棒圖、餅圖、報(bào)表、曲線(xiàn)、潮流及各個(gè)變電站的一次接線(xiàn)圖等，在相應(yīng)圖上可顯示出遙測(cè)、遙信的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，遙信變位可在報(bào)警區(qū)顯示出詳細(xì)的報(bào)警信息；5）打印功能：利用本系統(tǒng)可編制不同形式的報(bào)表，可直接從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算、匯總后把計(jì)算結(jié)果打印出來(lái)，能定時(shí)和召喚打印各種報(bào)表、遠(yuǎn)動(dòng)參數(shù)和SOE信息等；6）數(shù)據(jù)處理：在正常情況下，上送的各種數(shù)據(jù)經(jīng)前置機(jī)、服務(wù)器計(jì)算處理后，根據(jù)需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到各個(gè)工作站，供調(diào)度及其它有關(guān)人員監(jiān)視，在整點(diǎn)及5分鐘點(diǎn)情況下，主機(jī)將收集到的數(shù)據(jù)除傳往其它工作站外，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)匯總，并將數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)隨時(shí)可以調(diào)閱、修改、打印、分析等。為保證主機(jī)和終端機(jī)時(shí)鐘的一致性，通道管理機(jī)上裝有天文時(shí)鐘，定時(shí)對(duì)主站及分站端自動(dòng)校對(duì)；7）通道：在通道方面，采用光纖、衛(wèi)星、電力載波、擴(kuò)頻、音頻電纜等多種通信方式，因地制宜，取長(zhǎng)補(bǔ)短，使大部分站實(shí)現(xiàn)了多通道通信，有效地保證了數(shù)據(jù)的正常傳輸。目前底層電網(wǎng)變電站單元之間使用RS485總線(xiàn)方式傳輸，節(jié)點(diǎn)堵塞總線(xiàn)現(xiàn)象，為了避免此類(lèi)現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)在新建和改造變電站時(shí)采取單元于中央處理器之間采用雙太網(wǎng)、雙中央處理器形式實(shí)現(xiàn)的雙通訊方案；8）雙機(jī)熱備：整個(gè)主站系統(tǒng)前置機(jī)、服務(wù)器均采用雙機(jī)熱備形式，確保系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性；9）調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的配置及備品備件需求

5 集控站設(shè)計(jì)

集控站的設(shè)計(jì)與建設(shè)應(yīng)當(dāng)根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃遵循通信和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)與電網(wǎng)同步建設(shè)的原則。集控站站端設(shè)備配置應(yīng)包含有高性能，工業(yè)級(jí)電腦，配套打印機(jī)及語(yǔ)音系統(tǒng)。

隨著現(xiàn)有電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展及負(fù)荷增加情況，底層電網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)向110kV主網(wǎng)架。負(fù)荷增加必然帶來(lái)數(shù)據(jù)流增加及對(duì)高穩(wěn)定性的要求，必然進(jìn)一步加大調(diào)度員的工作量。集控站的運(yùn)行應(yīng)當(dāng)考慮35kV變電站站內(nèi)10kV線(xiàn)路、電容投退、主變調(diào)檔等權(quán)力下發(fā)給集控站，以調(diào)度為中心三個(gè)集控站為基點(diǎn)，110kV變電站為骨干構(gòu)筑電網(wǎng)，從而減輕調(diào)度員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 附加功能

調(diào)度員培訓(xùn)模擬（DTS）系統(tǒng)是進(jìn)行調(diào)度員運(yùn)行操作、事故處理模擬培訓(xùn)和電網(wǎng)在線(xiàn)穩(wěn)定分析研究、反事故演習(xí)的重要技術(shù)手段。因此，其建設(shè)和應(yīng)用工作在一些網(wǎng)、省調(diào)中得到了較好的開(kāi)展。目前，已經(jīng)建成 DTS系統(tǒng)的網(wǎng)、省調(diào)有29家，其中由國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家提供的系統(tǒng)有23家，占已建系統(tǒng)的79.3%。上述系統(tǒng)中取得了較好應(yīng)用效果的約有20家，約占已建系統(tǒng)2/3。另外，DTS系統(tǒng)還在部分地調(diào)中得到了初步應(yīng)用。

電能量計(jì)量（TMR）系統(tǒng)在發(fā)電廠(chǎng)上網(wǎng)電量結(jié)算和省間、大區(qū)間電量結(jié)算以及生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、考核等方面發(fā)揮了重要的作用。底層電網(wǎng)由于存在多電源點(diǎn)接入的問(wèn)題，因此在該系統(tǒng)方向的開(kāi)發(fā)商應(yīng)當(dāng)投入一定設(shè)計(jì)精力。

7 結(jié)論

底層電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)，應(yīng)在對(duì)本地電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析電力系統(tǒng)特點(diǎn)、運(yùn)行需要和通信通道運(yùn)行要求的基礎(chǔ)上，提出調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，闡述功能要求、技術(shù)指標(biāo)、遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)在于解決“四遙”及人機(jī)聯(lián)系設(shè)計(jì)問(wèn)題。

[1]電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（DL5003-91）.

[2]電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化要求.

[3]電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化驗(yàn)收細(xì)則.

[4]電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能規(guī)范.