地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)核心技術探索

滕正禮 梁雪梅

(廊坊供電公司，河北 廊坊065000)

0 引言

地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)是指地區(qū)調(diào)度自動化主站系統(tǒng)與其所轄的縣調(diào)自動化主站系統(tǒng)通過網(wǎng)絡延伸互聯(lián)，使之邏輯上成為一套調(diào)度自動化系統(tǒng)，從而實現(xiàn)地、縣調(diào)數(shù)據(jù)資源、技術資源、設備資源共享的調(diào)度自動化主站系統(tǒng)。地縣級調(diào)度自動化一體化主站系統(tǒng)可以節(jié)約系統(tǒng)的建設成本，適應二次系統(tǒng)管理整合的需要，同時也對自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術和高度融合性能提出了更高的要求。

1 地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)建設方案

一體化建設的地、縣調(diào)自動化主站系統(tǒng)通過網(wǎng)絡緊密聯(lián)系，縣調(diào)系統(tǒng)的功能實現(xiàn)對地調(diào)系統(tǒng)具有較強的依賴性，兩級系統(tǒng)的圖、模、庫可實現(xiàn)共享。根據(jù)縣調(diào)系統(tǒng)對地調(diào)系統(tǒng)的依賴程度，其建設方案可分為以下4種。

1.1 地調(diào)集中采集方式

地調(diào)系統(tǒng)采用集中方式，數(shù)據(jù)采集、處理分析及應用的設備全部在地調(diào)側(cè)建設，縣調(diào)變電站信息利用數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳到地調(diào)系統(tǒng)中?？h調(diào)利用地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)的遠程工作站實現(xiàn)調(diào)控功能。此種方式系統(tǒng)配置圖如下：

圖1 地調(diào)集中采集方式的一體化主站系統(tǒng)

采用集中采集方式建設的地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)，需要應用以下關鍵技術的支持：

1）地調(diào)主系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)采集處理技術；

2）系統(tǒng)大節(jié)點容量的分布式處理技術；

3）通信網(wǎng)絡的高速率、高可靠性技術。

利用集中式采集方式實現(xiàn)地縣調(diào)控一體化，在地調(diào)系統(tǒng)側(cè)增加了處理技術的難度，在縣調(diào)側(cè)實現(xiàn)了最簡單化。但是由于維護界面的不同，需要在縣調(diào)側(cè)增加維護工作站，用于維護各縣調(diào)管轄的變電站。另外配備調(diào)度員工作站，用于實現(xiàn)調(diào)控功能。此種方式對系統(tǒng)處理要求大大提高，地調(diào)系統(tǒng)需要接入地調(diào)、縣調(diào)所轄的全部廠站信息，而且對通信通道的要求非常高，如果發(fā)生通道中斷，縣調(diào)將會喪失全部功能能。

1.2 分布式采集方式

每個縣調(diào)配置獨立的前置采集設備，采集的當?shù)仉娋W(wǎng)數(shù)據(jù)送到地調(diào)主系統(tǒng)的服務器中進行統(tǒng)一處理，并由地調(diào)提供統(tǒng)一的應用服務，縣調(diào)配置維護工作站、調(diào)度工作站，實現(xiàn)維護系統(tǒng)、調(diào)控功能。此種方式系統(tǒng)配置圖如下：

圖2 分布式采集方式的一體化主站系統(tǒng)

分布式采集方式的一體化主站系統(tǒng)的實現(xiàn)，需要采用以下關鍵技術的支持：

1）地縣調(diào)控系統(tǒng)的電力資源統(tǒng)一編碼技術；

2）地調(diào)系統(tǒng)大節(jié)點容量的分布式處理技術；

3）通信網(wǎng)絡的高速率、高可靠技術。

此種方式下的縣調(diào)側(cè)系統(tǒng)需要把所轄廠站的數(shù)據(jù)采集整理后再統(tǒng)一發(fā)送到地調(diào)系統(tǒng)，地調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集壓力較小，且縣調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)地調(diào)系統(tǒng)的全部分析應用功能，在縣調(diào)系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)的連接網(wǎng)絡通信斷開時，讓可以利用縣調(diào)側(cè)的前置服務器進行采集處理，可以實現(xiàn)完整的本地實時數(shù)據(jù)監(jiān)視控制功能。

1.3 緊耦合方式

縣調(diào)配置系統(tǒng)的主要設備，包括完整的前置采集設備、各類服務器、存儲設備及維護工作站、調(diào)度工作站，通過通信網(wǎng)絡與地調(diào)側(cè)系統(tǒng)連接，并通過標準的企業(yè)數(shù)據(jù)交換總線與地調(diào)側(cè)系統(tǒng)緊密耦合，實現(xiàn)模型、圖形、數(shù)據(jù)的實時共享。此種方式系統(tǒng)配置圖如下：

圖3 緊耦合方式的一體化主站系統(tǒng)

緊耦合方式的一體化主站系統(tǒng)的實現(xiàn)，需要以下關鍵技術的支持：

1）地縣調(diào)控系統(tǒng)的電力資源統(tǒng)一編碼技術；

2）標準的企業(yè)數(shù)據(jù)交換總線技術；

3）通信網(wǎng)絡的高速率、高可靠技術。

此種方式的縣調(diào)側(cè)系統(tǒng)實現(xiàn)了較完整的系統(tǒng)模型，圖形、模型較獨立，并且縣調(diào)維護也較獨立，縣域內(nèi)圖形、模型拼接成一個整體后再上傳動地調(diào)側(cè)進行整體組合，各類數(shù)據(jù)可以直接在縣調(diào)側(cè)調(diào)用。此種方式對通信通道依賴程度較小，在通信斷開的情況下，各系統(tǒng)的功能基本不受影響，均具有完整的獨立運行能力。與其他方式相比，需要建設的投資較大。

1.4 混合方式

根據(jù)縣調(diào)的不同，可以不同時采用以上3種方式中的同一種，而是各自采用以上方式中的某一種。此種方式配置圖如下：

圖4 混合方式的一體化主站系統(tǒng)

混合方式的一體化主站系統(tǒng)的實現(xiàn)，需要以下關鍵技術的支持：

1）地調(diào)系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)采集處理技術；

2）地調(diào)系統(tǒng)大節(jié)點容量的分布式處理技術；

3）地縣調(diào)系統(tǒng)的電力資源統(tǒng)一編碼技術；

4）標準的企業(yè)數(shù)據(jù)交換總線技術；

5）通信網(wǎng)絡的高速率、高可靠技術。

此種方式綜合了以上3種方式的優(yōu)缺點，有利于供電公司針對自身情況，因地制宜，靈活建設。根據(jù)縣調(diào)網(wǎng)絡情況、運維水平的不同，采用混合方式建設地縣調(diào)控一體化。網(wǎng)絡情況好的縣調(diào)采用集中式采集方式，在縣調(diào)網(wǎng)絡情況不理想的縣調(diào)采用分布式采集方式。

2 地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)核心技術探索

2.1 廣域分布式數(shù)據(jù)采集技術

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能由分布在地調(diào)及縣調(diào)多個廣域節(jié)點共同完成。數(shù)據(jù)采集應用可以部署在任意位置，相應的前置服務器及采集設備可以部署在地調(diào)，也可以部署在縣調(diào)，也可以同時部屬在地、縣調(diào)。廣域數(shù)據(jù)采集節(jié)點的數(shù)目可以自由擴充，一個節(jié)點的新建與調(diào)試不能影響其他子系統(tǒng)的正常運行。所有前置服務器按地理位置劃分為多套前置子系統(tǒng)，子系統(tǒng)內(nèi)以按口值班、負載均衡的方式工作，各子系統(tǒng)內(nèi)部的運行互相獨立。每個前置子系統(tǒng)只處理本地的數(shù)據(jù)，而不是整個系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)，從而減輕各個前置子系統(tǒng)的負載，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的廣域負載均衡。系統(tǒng)配置一套廣域分布式采集管理軟件，負責監(jiān)視和協(xié)調(diào)各前置子系統(tǒng)的運行，把這些子系統(tǒng)邏輯上構成一套的大前置系統(tǒng)工作。

采用分布式采集方式的系統(tǒng)中，需要利用分布式采集技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲。分布式數(shù)據(jù)采集方法將網(wǎng)格技術運用到地縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集中。網(wǎng)格技術對于網(wǎng)絡資源具有巨大整合力，可為不同調(diào)度系統(tǒng)間信息和資源共享帶來方便，并可成為廣域電網(wǎng)分布式電力系統(tǒng)計算和仿真的支撐平臺。將網(wǎng)格技術作為技術支撐平臺，以此構建未來互聯(lián)大電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)—廣域分布式能量管理系統(tǒng)（EMS）,實現(xiàn)各級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)和調(diào)度員培訓仿真（DTS）系統(tǒng)動態(tài)形成虛擬的大規(guī)模EMS，共享資源和協(xié)同分析，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和控制。

2.2 廣域分布式數(shù)據(jù)采集的結(jié)構

分布式采集地縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)中的前置數(shù)據(jù)采集服務器，不再集中置于一地，也不再局限于2-4臺，而是按需要分布在若干個地方。數(shù)據(jù)采集服務器并不是進行簡單的數(shù)量擴充，而是對數(shù)據(jù)采集功能進行分區(qū)域設置，將整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分劃分成若干個數(shù)據(jù)采集區(qū)子系統(tǒng)，各區(qū)域協(xié)同工作，共同完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作。每個數(shù)據(jù)采集區(qū)子系統(tǒng)都有獨立的若干數(shù)據(jù)采集服務器和采集設備，每個區(qū)域只處理自己區(qū)域內(nèi)的任務及自己管轄的廠站和測點。在每個數(shù)據(jù)采集區(qū)子系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)據(jù)采集服務器采用多機熱備用的方式運行，其他區(qū)域的各種信息和運行狀態(tài)不會影響本區(qū)域的正常運行和資源消耗。分布式數(shù)據(jù)采集結(jié)構圖如下：如圖5所示，數(shù)據(jù)采集區(qū)Ⅰ的A、B數(shù)據(jù)采集服務器只處理廠站A的2個通信通道，數(shù)據(jù)采集區(qū)Ⅱ的A、B數(shù)據(jù)采集服務器只處理廠站B的2個通信通道，數(shù)據(jù)采集區(qū)Ⅲ的A、B數(shù)據(jù)采集服務器只處理廠站C的2個通信通道，在數(shù)據(jù)采集區(qū)Ⅰ的數(shù)據(jù)采集服務器工作時，內(nèi)存中沒有廠站B、C的任何參數(shù)和數(shù)據(jù)，也不會處理廠站B、C的任何控制命令。

圖5 分布式數(shù)據(jù)采集示意圖

在任意一個數(shù)據(jù)采集區(qū)內(nèi)，為了保證數(shù)據(jù)采集的可靠性，一般都采用多機配置，正常運行時多機之間會相互交換所需的各種數(shù)據(jù)，相互監(jiān)視其他機器的運行狀態(tài)，共同完成本數(shù)據(jù)采集區(qū)的所有數(shù)據(jù)采集任務。

2.3 廣域分布式數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)

分布式采集的數(shù)據(jù)可共享至全網(wǎng)，統(tǒng)一發(fā)送至主系統(tǒng)后臺，對于同一個廠站，只要由一路通道正常，則該廠站就能正常接入系統(tǒng)。對于上行，只有值班通道的數(shù)據(jù)送至后臺；對于下發(fā)，如后臺下發(fā)的控制命令，也只有值班通道處理。對于后臺而言，無需關心數(shù)據(jù)是哪個位置、哪種途徑采集的，對廣域分布式采集的數(shù)據(jù)一視同仁，后續(xù)的處理是完全一致的。

正常運行時，地調(diào)及縣調(diào)的數(shù)據(jù)采集服務器只管理本地的數(shù)據(jù)采集裝置，只與本地管轄的廠站進行通訊。同時，各個地、縣調(diào)間的數(shù)據(jù)采集服務器之間通過同步少量的相關狀態(tài)信息，及時了解整個系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運行情況。

當某一處數(shù)據(jù)采集發(fā)生可恢復性故障時，如某多通道廠站下的一條通道故障，或者本地的一臺數(shù)據(jù)采集服務器發(fā)生故障，此時通道的切換或者機器的切換只在本地發(fā)生，不影響其他子系統(tǒng)的正常運行。

當某一處的數(shù)據(jù)采集發(fā)生不可恢復的故障時，如某些廠站甚至所有廠站的通訊中斷，或者本地的數(shù)據(jù)采集服務器全部故障，若此時其他子系統(tǒng)的相應數(shù)據(jù)采集正常，則負責接管這部分任務，保證此處系統(tǒng)整體運行的正常，從而將故障帶來的影響降至最小。

3 結(jié)語

采用廣域分布式數(shù)據(jù)采集方式將數(shù)據(jù)采集任務在地、縣范圍內(nèi)進行區(qū)域分解，每個子系統(tǒng)處理自己的采集處理程序，可以減輕集中采集處理的負載，可以應對網(wǎng)絡故障、部分分區(qū)解列運行的問題，該技術為提高地縣調(diào)控一體化系統(tǒng)穩(wěn)定性提供解決方案，促進調(diào)度自動化技術的發(fā)展。

［1］姚建國，楊勝春，高宗和，等.電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（13）：7-11.

［2］張永忠.EMS 系統(tǒng)分區(qū)管理模式[J].內(nèi)蒙古電力技術，2006，24（3）：58-59.