地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用

萬文華 楊行方 張萬博

(1.石家莊供電公司電力調(diào)控中心,河北石家莊 050051;2.石家莊供電公司變電運(yùn)行工區(qū),河北石家莊 050051)

地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用

萬文華1楊行方1張萬博2

(1.石家莊供電公司電力調(diào)控中心,河北石家莊 050051;2.石家莊供電公司變電運(yùn)行工區(qū),河北石家莊 050051)

為適應(yīng)智能電網(wǎng)快速發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求,地區(qū)電網(wǎng)需要建設(shè)地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)。文章闡述了石家莊地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用情況,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)分析、AVC控制、智能分析與輔助決策等應(yīng)用功能,滿足地縣一體化“大運(yùn)行”調(diào)度監(jiān)控運(yùn)行的需要,目前已成功在石家莊地調(diào)上線運(yùn)行, 真正實(shí)現(xiàn)了地縣合一的分布式一體化智能調(diào)度控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式。

智能電網(wǎng) 地縣一體化 冗余 堆疊 調(diào)度控制

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(D5000)建設(shè)是地、縣兩級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化體系建設(shè)的核心組成部分，是構(gòu)建滿足“大運(yùn)行”體系建設(shè)技術(shù)支撐的主要環(huán)節(jié)，是提升地、縣兩級(jí)電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)裝備水平和業(yè)務(wù)管理水平的重要舉措。在省公司的統(tǒng)一規(guī)劃和支持下，經(jīng)過詳細(xì)分析公司電網(wǎng)管理的特點(diǎn)和需求，確定了河北南網(wǎng)地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的要求和組建方案，該方案主要硬件和軟件均采用了國產(chǎn)的先進(jìn)、成熟的調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)防御日益嚴(yán)峻的信息安全威脅起到關(guān)鍵性作用，保障了電網(wǎng)地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的技術(shù)水平和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)的配置

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)是由硬件層、操作系統(tǒng)層、支撐平臺(tái)層和應(yīng)用層共四個(gè)層次組成。其中，硬件層為曙光和華為混合系列硬件設(shè)備、華三的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和國家指定的安全防護(hù)設(shè)備，操作系統(tǒng)層包括LUNIX、WINDOWS操作系統(tǒng)，系統(tǒng)支持跨平臺(tái)操作技術(shù)，系統(tǒng)的基本平臺(tái)為實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)平臺(tái)，該平臺(tái)為各應(yīng)用提供服務(wù)。在這個(gè)平臺(tái)之上將調(diào)度中心傳統(tǒng)的十余套獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)，集成為一體化平臺(tái)和實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警、調(diào)度計(jì)劃、安全校核、調(diào)度管理等四大類應(yīng)用。

2.2 硬件配置情況

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器采用2臺(tái)曙光A840r-G機(jī)架式服務(wù)器和華為S5600T磁盤陣列;實(shí)時(shí)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用、AVC、輔助決策、調(diào)度員培訓(xùn)仿真、負(fù)荷預(yù)測、WEB服務(wù)器均采用2臺(tái)曙光A840r-G機(jī)架式服務(wù)器;公共代理服務(wù)器采用4臺(tái)曙光A840r-G機(jī)架式服務(wù)器(Ⅰ、Ⅱ區(qū)各2臺(tái));前置數(shù)據(jù)采集服務(wù)器采用4臺(tái)曙光A840r-G機(jī)架式服務(wù)器，其中2臺(tái)作為地調(diào)直調(diào)廠站采集，另2臺(tái)作為縣域管轄廠站采集;報(bào)表服務(wù)器采用2臺(tái)華為RH2288 V2機(jī)架式設(shè)備、工作站采用83臺(tái)華為RH2288 V2機(jī)架式工作站;實(shí)時(shí)交換機(jī)采用H3C7506E交換機(jī)2臺(tái);網(wǎng)絡(luò)分實(shí)時(shí)網(wǎng)(千兆)和前置網(wǎng)(百兆)，分別采用雙網(wǎng)冗余配置方式。

2.3 軟件配置情況

采用凝思LINUX操作系統(tǒng)、金倉數(shù)據(jù)庫，基礎(chǔ)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)分析、自動(dòng)電壓控制、調(diào)度計(jì)劃、輔助決策采用南瑞科技公司研發(fā)的D5000系統(tǒng)，DTS系統(tǒng)采用清大高科公司TH系列產(chǎn)品。

3 系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于數(shù)據(jù)網(wǎng)動(dòng)態(tài)路由的地縣一體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，地調(diào)核心交換機(jī)采用IRF2堆疊技術(shù)，內(nèi)置防火墻卡區(qū)分為一、二區(qū)，支持跨設(shè)備的鏈路捆綁。交換機(jī)采用全鏈接方式，直接接入骨干網(wǎng)路由器地縣VPN?？h調(diào)間第二匯聚點(diǎn)分別接入地調(diào)一、二平面，并將交換機(jī)通過縱向加密裝置連接至縣調(diào)?？h調(diào)D5000工作站鏈路捆綁接入聚合的2臺(tái)縣調(diào)交換機(jī)，縣調(diào)間第二匯聚點(diǎn)路由器通過OSPF/BGP協(xié)議將縣調(diào)VPN中的路由動(dòng)態(tài)發(fā)送到交換機(jī)上，在IRF2的兩臺(tái)交換機(jī)上，實(shí)現(xiàn)兩條等價(jià)路由，保證自動(dòng)切換冗余鏈路。

3.2 基于地縣一體化系統(tǒng)的分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能

地縣一體化模式建立后，地調(diào)需按行政區(qū)域進(jìn)行各類統(tǒng)計(jì)，同時(shí)縣調(diào)監(jiān)控功能要保持獨(dú)立，信息展示須以區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行過濾。對(duì)D50000系統(tǒng)優(yōu)化處理后，地調(diào)既能全面掌握縣公司各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，縣調(diào)又能通過配置，實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的獨(dú)立監(jiān)視功能，真正實(shí)現(xiàn)了分區(qū)管理。

3.3 基于主備調(diào)一體化技術(shù)功能

在物理鏈接上，D5000主備系統(tǒng)主干網(wǎng)物理鏈路整體嵌入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，主調(diào)、備調(diào)、縣調(diào)處于一個(gè)共享的物理網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，通過配置路由，便可在任意一方進(jìn)行互聯(lián)訪問。在軟件邏輯上，我們充分利用D5000系統(tǒng)的資源定位功能，將自動(dòng)替換配置文件、自動(dòng)啟停、自動(dòng)定位指定服務(wù)端、自動(dòng)輔以相關(guān)提示等處理邏輯合并為一鍵切換功能，使調(diào)度監(jiān)控人員使用一臺(tái)機(jī)器，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕，便可在較短時(shí)間完成主備調(diào)系統(tǒng)切換。

3.4 基于地縣一體化系統(tǒng)的分區(qū)搜索功能

首先在區(qū)域表中對(duì)整個(gè)地調(diào)進(jìn)行分類，做到了省、地、縣三級(jí)區(qū)域劃分。其中地調(diào)層又按照實(shí)際需求，進(jìn)行了電壓等級(jí)、城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、發(fā)電廠等劃分。然后在廠站信息表中對(duì)相關(guān)廠站進(jìn)行區(qū)域歸屬。通過這樣的方式，在使用檢索器等查詢工具時(shí)，即可按照各級(jí)區(qū)域逐級(jí)查找，迅速定位到指定廠站，提高了系統(tǒng)維護(hù)的效率。

3.5 基于地縣一體化系統(tǒng)的自動(dòng)生成間隔圖功能

根據(jù)《河北南網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)信息命名規(guī)范》中間隔的劃分標(biāo)準(zhǔn)，我們優(yōu)化了間隔圖的生成流程和規(guī)則，實(shí)現(xiàn)了以下功能：自動(dòng)生成全站所有間隔接線圖、自動(dòng)生成指定間隔接線圖、自定義間隔模板圖用于指定間隔、支持公用間隔圖的自動(dòng)生成。通過以上功能優(yōu)化，大幅縮減了工作人員繪圖時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，同時(shí)更好的滿足了間隔分類和展示要求，提高了監(jiān)控信息管理水平。

3.6 基于地縣一體化系統(tǒng)電壓自動(dòng)控制(AVC)功能

該系統(tǒng)是基于D5000地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制平臺(tái)設(shè)計(jì)，AVC直接讀取PAS網(wǎng)絡(luò)模型，在此基礎(chǔ)上建立AVC控制模型。其主要功能是提高電壓質(zhì)量、改善系統(tǒng)功率因數(shù)，并盡可能減少線路無功傳輸，降低電網(wǎng)因不必要無功潮流引起的無功損耗。

4 系統(tǒng)應(yīng)用的創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 在系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上研發(fā)了分區(qū)維護(hù)功能

地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)在建設(shè)過程中，如果僅僅采用責(zé)任區(qū)功能進(jìn)行模型的維護(hù)隔離，并不能解決廠站不同電壓等級(jí)分屬不同責(zé)任區(qū)的問題，為適應(yīng)大運(yùn)行體系調(diào)控運(yùn)行管理的需要，石家莊供電公司研發(fā)了分區(qū)維護(hù)功能。建立一個(gè)廠站只能對(duì)應(yīng)一個(gè)維護(hù)分區(qū)區(qū)域，一個(gè)維護(hù)區(qū)域只對(duì)應(yīng)一個(gè)工作站的單一控制流程，并應(yīng)用于縣調(diào)工作站。通過這樣的劃分，縣調(diào)的自動(dòng)化維護(hù)人員只能在縣調(diào)的指定機(jī)器上對(duì)指定的維護(hù)區(qū)域進(jìn)行模型維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)其他的機(jī)器均無法進(jìn)行瀏覽和維護(hù)操作。這樣，既保證了地調(diào)自動(dòng)化維護(hù)人員對(duì)地調(diào)的廠站進(jìn)行維護(hù)時(shí)，信息的獨(dú)立性，又避免了地縣之間因?yàn)檎`操作，破壞對(duì)方模型信息的正確性。

4.2 實(shí)現(xiàn)了主備調(diào)系統(tǒng)圖模共享功能備調(diào)作為主調(diào)的安全保障和冗余配置，在主調(diào)系統(tǒng)崩潰后，要迅速承擔(dān)起主調(diào)的各項(xiàng)功能。石家莊供電公司遵從源端維護(hù)、主備共享的原則，利用D5000系統(tǒng)的同步策略，以主調(diào)為發(fā)送端，備調(diào)為接收端，將主調(diào)商用庫、實(shí)時(shí)庫、圖形等實(shí)時(shí)自動(dòng)地同步至備調(diào)系統(tǒng)，保證了主備調(diào)圖模的一致性，并真正做到了備調(diào)系統(tǒng)免維護(hù)。

4.3 采用不停電傳動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廠站信息接入

遙測、遙信采用與站端當(dāng)?shù)乇O(jiān)控機(jī)和原OPEN3000核對(duì)，遙控功能采用電容器和變壓器分頭實(shí)傳、其他間隔采用“遙控測試”功能進(jìn)行傳動(dòng)，通過查看預(yù)置和反校報(bào)文即可保證遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)和主站遙控信息配置正確。通過采用不停電傳動(dòng)技術(shù)并配合保證安全的控制措施，僅用了二個(gè)月的時(shí)間就完成了36個(gè)220kV站和136個(gè)110kV站的傳動(dòng)驗(yàn)收工作，為地縣一體化工作順利完成創(chuàng)造了技術(shù)基礎(chǔ)。

5 效益分析

5.1 安全效益

系統(tǒng)全部采用國產(chǎn)硬件和軟件，主備調(diào)一體化技術(shù)設(shè)計(jì)。符合國家電網(wǎng)公司二次系統(tǒng)安全防護(hù)原則，大幅提升了系統(tǒng)應(yīng)急能力和可靠性，保證了地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5.2 管理效益

地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)建成后，地、縣兩級(jí)調(diào)度的使用一套系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了扁平化，管理上減少了層級(jí)，對(duì)縣調(diào)關(guān)口參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、管理提供了強(qiáng)大業(yè)務(wù)支持，流程得到了優(yōu)化，工作效率顯著提高，資源利用效率大幅提升。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益

地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后，石家莊所轄18個(gè)縣調(diào)只需安裝遠(yuǎn)程工作站，無需安裝獨(dú)立的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。大大減少了軟硬件資源的重復(fù)建設(shè)，從而節(jié)省了可觀的資金投入。

6 結(jié)語

通過地區(qū)電網(wǎng)地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的建設(shè)，增強(qiáng)了駕馭大電網(wǎng)的能力，滿足了電網(wǎng)快速發(fā)展和安全穩(wěn)定運(yùn)行的雙重需求，提高了整個(gè)地縣系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行上的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

[1]杜貴和,王正風(fēng).智能電網(wǎng)調(diào)度一體化設(shè)計(jì)與研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010年15期.

[2]王正風(fēng),高濤.智能電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行面臨的關(guān)鍵技術(shù)研究[A].2011年安徽省智能電網(wǎng)技術(shù)論壇論文集[C],2011年.

萬文華(1963—),女,本科,高級(jí)工程師,主要從事電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行、管理工作。