地縣一體化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)方案的研究

【摘要】為建立適應(yīng)“大運行”體系建設(shè)的技術(shù)支撐手段，本文對秦皇島地調(diào)和所轄4縣調(diào)自動化系統(tǒng)目前現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行了分析，提出了地縣一體化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)思路，并對提出的建設(shè)方案進(jìn)行了闡述與優(yōu)缺點分析。

【關(guān)鍵詞】地縣一體化；調(diào)度技術(shù)；數(shù)據(jù)網(wǎng)；雙環(huán)網(wǎng)架

1.引言

國家電網(wǎng)公司把加快“兩個轉(zhuǎn)變”作為公司科學(xué)發(fā)展的根本途徑，尤其是把構(gòu)建“五大”體系作為轉(zhuǎn)變公司發(fā)展方式的核心任務(wù)，加大了推進(jìn)力度?！拔宕蟆斌w系中，“大運行”是對現(xiàn)有各級層電網(wǎng)調(diào)度的重大變革，必須同步做好技術(shù)支撐手段建設(shè)。其中，地縣一體化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)是“大運行”體系建設(shè)的重要技術(shù)支撐，將充分利用電力通信資源，通過若干條專用的通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通道，把地區(qū)調(diào)度自動化系統(tǒng)和分布在該地區(qū)各縣的縣調(diào)自動化系統(tǒng)廣域遠(yuǎn)程互聯(lián)，使之邏輯上成為一套調(diào)度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源、技術(shù)資源、設(shè)備資源的共享，節(jié)約系統(tǒng)維護(hù)成本及建設(shè)成本，提高調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)異地冗災(zāi)與備用，適應(yīng)“大運行”體系建設(shè)的需要，進(jìn)而為電力調(diào)度模式的變革提供技術(shù)支持。

2.系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，秦皇島地調(diào)和所轄4個縣調(diào)均配置了調(diào)度自動化系統(tǒng)，其中地調(diào)系統(tǒng)采用南瑞科技公司OPEN3000自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2006年投入運行，主要配置Alpha DS45服務(wù)器和Alpha DS15工作站。該系統(tǒng)經(jīng)過近幾年的不間斷運行和不斷深化應(yīng)用，系統(tǒng)在服務(wù)器配置、磁盤陣列容量、數(shù)據(jù)處理運行速度等方面難以滿足發(fā)展要求，對地區(qū)電網(wǎng)智能調(diào)度技術(shù)支撐能力不足。各縣調(diào)調(diào)度自動化系統(tǒng)采用獨立建設(shè)模式，均為2003年及以前投運的老系統(tǒng)，功能較為簡單。

由于歷史原因，各縣公司自動化專業(yè)技術(shù)力量比較薄弱，一般每個單位只有1-2名員工負(fù)責(zé)維護(hù)自動化系統(tǒng)，通常還兼職維護(hù)通信、信息等其它專業(yè)系統(tǒng)。除個別縣調(diào)能自己維護(hù)系統(tǒng)外，其余大都依靠系統(tǒng)生產(chǎn)廠商來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫定義、畫面編輯等日常維護(hù)工作。

3.建設(shè)思路

按照專業(yè)化、集約化、扁平化的管理要求，創(chuàng)新技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)模式，并結(jié)合國網(wǎng)公司“大運行”體系建設(shè)要求，以秦皇島地調(diào)現(xiàn)有自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用“地縣一體化”建設(shè)模式對地調(diào)和所轄縣調(diào)的調(diào)度自動化系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。地調(diào)配置主要服務(wù)器、存儲設(shè)備等，縣調(diào)采取分布式采集模式，保留采集功能，設(shè)置前置服務(wù)器和工作站，可以在緊急或特定的情況下，單獨對所轄廠站進(jìn)行監(jiān)視和控制。同時，通信系統(tǒng)同步進(jìn)行相應(yīng)的改造和完善，滿足“地縣一體化”系統(tǒng)所需的通信通道，實現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)覆蓋至各業(yè)務(wù)節(jié)點。

4.建設(shè)方案

（1）調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)

1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

“地縣一體化”系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能由分布在地調(diào)及縣調(diào)的多個廣域節(jié)點共同完成。主系統(tǒng)設(shè)置在地調(diào)，縣調(diào)除配置各類工作站外，還配置前置服務(wù)器及相關(guān)的采集裝置?？h調(diào)按就近采集的原則負(fù)責(zé)該縣所轄變電站的采集，主要考慮專線通道的采集，亦支持網(wǎng)絡(luò)通道的采集。地調(diào)及各縣調(diào)分布采集的數(shù)據(jù)均匯總至地調(diào)主系統(tǒng)的后臺統(tǒng)一處理，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

優(yōu)劣性分析：

此模式縣調(diào)具備數(shù)據(jù)采集能力，具備如下優(yōu)勢：

①節(jié)約專線通道的投資?？h調(diào)還存在相當(dāng)數(shù)量的專線通道，若全部集中到地調(diào)，通道建設(shè)成本較高，因此按就近采集的原則進(jìn)行廣域分布式采集可以有效節(jié)約投資。

②適應(yīng)管理體制。在當(dāng)前地、縣分級調(diào)度體系下，縣調(diào)的自動化人員除了維護(hù)調(diào)度自動化系統(tǒng)外，還承擔(dān)了其他系統(tǒng)維護(hù)職責(zé)，一人身兼數(shù)職，若把縣調(diào)自動化人員全部集中到地調(diào)，一方面不利于縣調(diào)廠站調(diào)試，另一方面也不利于縣調(diào)其它系統(tǒng)的維護(hù)。因此這種模式可以很好的適應(yīng)管理體制。

③有效分擔(dān)了采集任務(wù)，降低了地調(diào)主系統(tǒng)的采集負(fù)擔(dān)，可擴(kuò)展性較強(qiáng)，地調(diào)主系統(tǒng)的采集性能不會隨縣調(diào)規(guī)模的擴(kuò)大或互聯(lián)縣調(diào)節(jié)點的增加而降低。

④縣調(diào)系統(tǒng)運行的可靠性相對較高，在地調(diào)主系統(tǒng)異?；虻乜h聯(lián)網(wǎng)中斷等故障導(dǎo)致的分區(qū)解列運行情況下，縣調(diào)系統(tǒng)的實時監(jiān)控功能仍可正常運行，可以將故障帶來的影響降至最小。

此模式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，有一定的硬件投資，功能要求較高，特別是要突破傳統(tǒng)的雙前置服務(wù)器的限制，軟件開發(fā)有較大的工作量和難度，分區(qū)管理和維護(hù)也比較復(fù)雜，需要制定相應(yīng)的管理與維護(hù)規(guī)范。

2）系統(tǒng)主要功能

①基本功能

系統(tǒng)具備常規(guī)地區(qū)調(diào)度自動化系統(tǒng)和縣調(diào)自動化系統(tǒng)的基本功能，滿足地調(diào)和縣調(diào)基本的業(yè)務(wù)需求，如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、事件報警、人機(jī)界面、報表工具、歷史存儲等等。

②統(tǒng)一建模與數(shù)據(jù)共享

系統(tǒng)部署在地調(diào)及各縣調(diào)，系統(tǒng)具備統(tǒng)一建模及數(shù)據(jù)共享的功能，數(shù)據(jù)的存儲與訪問對用戶來說是透明的。各縣調(diào)可在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行所轄廠站的建模，數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲至主系統(tǒng)，同一個廠站只需在一側(cè)一次建模，全網(wǎng)共享。同時，也支持在任意節(jié)點訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的任意數(shù)據(jù)。

③廣域分布式數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)具備廣域分布式采集功能，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用可以部署在任意位置，相應(yīng)的前置服務(wù)器及采集設(shè)備可以部署在地調(diào)，也可以部署在縣調(diào)，也支持同時部屬在地、縣調(diào)。廣域分布式數(shù)據(jù)采集應(yīng)用協(xié)調(diào)工作，共同完成整個系統(tǒng)的采集任務(wù)，任意位置采集的數(shù)據(jù)可共享至全網(wǎng)。

④廣域1+N

在縣調(diào)具備數(shù)據(jù)采集能力的前提下，若縣調(diào)出現(xiàn)無法獲取地調(diào)主系統(tǒng)服務(wù)的故障情況，如地調(diào)主系統(tǒng)異常或地縣聯(lián)網(wǎng)中斷，縣調(diào)系統(tǒng)仍可保證SCADA實時監(jiān)控功能的正常運行，將故障帶來的影響降至最小。

⑤廣域責(zé)任分區(qū)

系統(tǒng)具備廣域責(zé)任分區(qū)功能，可以通過專門的設(shè)置界面將各廠站或設(shè)備劃分在不同的責(zé)任區(qū)域，地調(diào)及各縣調(diào)根據(jù)管轄范圍的不同各自對應(yīng)一個或多個責(zé)任區(qū)域。各節(jié)點的監(jiān)控人員只能操作所轄范圍內(nèi)的設(shè)備，無關(guān)的數(shù)據(jù)將被有效隔離，監(jiān)控人員可以高效、安全的使用系統(tǒng)；各節(jié)點的維護(hù)人員也只能對所轄范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性、運行可靠性可以得到有效保障。在管轄范圍調(diào)整后，廣域責(zé)任分區(qū)可以在線靈活調(diào)整。

⑥異地冗災(zāi)備用

系統(tǒng)在縣調(diào)側(cè)經(jīng)擴(kuò)展后應(yīng)具有異地冗災(zāi)備用和獨立運行的能力?？h調(diào)側(cè)具備EMS的主要功能，能通過網(wǎng)絡(luò)方式獨立采集完整的全網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，正常情況下，縣調(diào)側(cè)實時在線備份系統(tǒng)的，模型、圖形、參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)及核心文件；在地調(diào)側(cè)主系統(tǒng)故障癱瘓的情況下，縣調(diào)側(cè)冗災(zāi)備用系統(tǒng)能快速啟用，承擔(dān)主系統(tǒng)的SCADA等基本功能。

⑦地縣一體化電力應(yīng)用軟件（PAS）

系統(tǒng)具備地縣一體化電力應(yīng)用（PAS）功能，面向地縣一體化的完整電網(wǎng)模型，支持低電壓等級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài)估計及后續(xù)的分析應(yīng)用，同時滿足地調(diào)和縣調(diào)的應(yīng)用需求。

⑧地縣一體化調(diào)度員培訓(xùn)仿真（DTS）

系統(tǒng)具備地縣一體化調(diào)度員培訓(xùn)仿真（DTS）功能，面向地縣一體化的完整電網(wǎng)模型，支持低電壓等級的調(diào)度員培訓(xùn)仿真，同時滿足地調(diào)和縣調(diào)的培訓(xùn)仿真需求。

（2）通信系統(tǒng)建設(shè)

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是實現(xiàn)“地縣一體化”系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支撐和必要條件，整個通信系統(tǒng)的建設(shè)方案將遵循國網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)原則，綜合考慮“十二五”期間備用調(diào)度建設(shè)的需求，按照統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范、先進(jìn)適用的標(biāo)準(zhǔn)化原則進(jìn)行建設(shè)。

1）縣調(diào)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)基于秦皇島地區(qū)調(diào)度接入網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)，覆蓋4個縣級調(diào)度機(jī)構(gòu)，其縣調(diào)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)示意圖詳見圖2。

2）采用互聯(lián)雙環(huán)網(wǎng)架

地縣調(diào)一體化系統(tǒng)運行在廣域網(wǎng)上，為了保證系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)采用雙環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。雙環(huán)網(wǎng)是指每個系統(tǒng)區(qū)域（地、縣）都有兩臺互聯(lián)的交換機(jī)（I、II號），所有的I、II號交換機(jī)又分別連接成為環(huán)網(wǎng)，這樣系統(tǒng)的干網(wǎng)即可形成互聯(lián)的雙環(huán)網(wǎng)架（如圖3所示）。每個系統(tǒng)區(qū)域通過4條線路和其它區(qū)域相連，因此在N-1，N-2的狀態(tài)下，該區(qū)域仍然存在于某個環(huán)網(wǎng)中，N-3狀態(tài)下，該區(qū)域仍可與其它區(qū)域相連，N-4狀態(tài)下，該區(qū)域才會和整個系統(tǒng)解裂。這為地縣調(diào)一體化系統(tǒng)提供充分的網(wǎng)絡(luò)可靠性和運行穩(wěn)定。同時，在系統(tǒng)解裂的情況下，解裂區(qū)域的SCADA應(yīng)用會自行啟動，在區(qū)域內(nèi)形成獨立系統(tǒng)，保證解裂狀態(tài)下縣調(diào)系統(tǒng)對本地的監(jiān)控功能。為了避免在環(huán)網(wǎng)內(nèi)形成廣播回路，采用特定的手段將交換機(jī)間某些通路進(jìn)行阻斷，形成樹狀的網(wǎng)絡(luò)通路，保證了系統(tǒng)內(nèi)廣播通信的單向性，從而避免了廣播風(fēng)暴的發(fā)生。

5.結(jié)束語

秦皇島電網(wǎng)“地縣一體化”調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建成后，將更好地適應(yīng)“大運行”體系建設(shè)對調(diào)度、集控管理模式調(diào)整的要求，為“大運行”體系提供更加靈活、豐富的功能支持，是“大運行”體系下調(diào)度、集控業(yè)務(wù)順利開展和電網(wǎng)安全運行的可靠保障。