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

申永輝，王 津，趙志辰，徐 琳

（國網(wǎng)河北省電力公司衡水供電分公司，河北 衡水 053000）

衡水地縣一體化智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)（簡稱“衡水地縣一體化D5000系統(tǒng)”）試點(diǎn)項(xiàng)目是國家電網(wǎng)公司下達(dá)的智能電網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目，于2009年8月31日立項(xiàng)，2010年12月20日順利通過現(xiàn)場驗(yàn)收，在全國地市公司中率先利用D5000系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了調(diào)控一體化、地縣一體化。系統(tǒng)中的負(fù)荷轉(zhuǎn)供輔助決策等16項(xiàng)功能為首次研發(fā)和應(yīng)用，衡水地縣一體化D5000系統(tǒng)自2010年投運(yùn)以來，運(yùn)行良好，成效顯著。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 硬件配置

衡水地縣一體化D5000系統(tǒng)硬件由若干臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、電網(wǎng)監(jiān)控服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集前置服務(wù)器、調(diào)度計劃服務(wù)器、調(diào)度員培訓(xùn)模擬服務(wù)器、保護(hù)信息服務(wù)器、OMS應(yīng)用服務(wù)器和工作站等組成，嚴(yán)格按照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》要求配置，全部采用國產(chǎn)機(jī)器。D5000系統(tǒng)與公司內(nèi)部生產(chǎn)管理等系統(tǒng)橫向互聯(lián)配置了隔離裝置和防火墻等設(shè)備，與各縣調(diào)系統(tǒng)之間配置縱向加密認(rèn)證裝置，以確保系統(tǒng)安全。

1.2 主要功能

衡水地縣一體化D5000系統(tǒng)軟件由一個平臺和三大類應(yīng)用組成，即基礎(chǔ)平臺、實(shí)時監(jiān)控與分析類應(yīng)用、調(diào)度計劃類應(yīng)用和調(diào)度管理類應(yīng)用。共包含電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時監(jiān)控、自動電壓控制、綜合智能告警、調(diào)度員培訓(xùn)模擬、停電范圍分析、單相接地拉路輔助決策、綜合分析評估和信息展示與發(fā)布等28 項(xiàng)功能［1］，其中自動電壓控制和調(diào)度員模擬功能在全國地調(diào)范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)基于D5000 系統(tǒng)地縣一體化運(yùn)行。

2 系統(tǒng)建設(shè)情況分析

2.1 地縣調(diào)自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀

以前衡水地縣調(diào)自動化系統(tǒng)都獨(dú)立建設(shè)，隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程加快，縣級電網(wǎng)的“農(nóng)網(wǎng)”地位悄然改變，地縣調(diào)自動化系統(tǒng)的功能需求愈發(fā)相似［2］，系統(tǒng)獨(dú)立建設(shè)模式暴露出一些問題嚴(yán)重制約了地、縣兩級電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。

a.地縣功能類似，轉(zhuǎn)發(fā)、互動與運(yùn)行要求增多；

b.地縣系統(tǒng)投資、設(shè)計水平、功能、性能存在差距；

c.地縣人員技術(shù)力量、維護(hù)、培訓(xùn)存在差距；

d.應(yīng)用推廣、備件庫建立、維保與系統(tǒng)安全要求進(jìn)一步提高。

2.2 試驗(yàn)縣（區(qū)）調(diào)的選擇

對國網(wǎng)河北省電力公司衡水供電分公司（簡稱“衡水供電公司”）所轄11個縣調(diào)的具體情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研。為使試點(diǎn)縣調(diào)的選擇具有代表性，并兼顧投資成本，衡水供電公司最終選擇位于市區(qū)的A 區(qū)和距離地調(diào)較遠(yuǎn)的B 縣作為試點(diǎn)。A 區(qū)調(diào)距離地調(diào)3.5km，自動化系統(tǒng)目前接入2座110kV 變電站、5座35kV 變電站；B縣調(diào)距離地調(diào)65km，自動化系統(tǒng)目前接入6座110kV 變電站、14 座35kV變電站。

2.3 系統(tǒng)架構(gòu)

針對衡水地調(diào)和2個試驗(yàn)縣（區(qū)）調(diào)現(xiàn)狀，衡水公司進(jìn)行2種建設(shè)模式的嘗試。地縣一體化主系統(tǒng)設(shè)置在衡水地調(diào)，A 區(qū)調(diào)距離地調(diào)較近，采取地調(diào)直接采集A 區(qū)屬變電站遠(yuǎn)動信息，A 區(qū)調(diào)子系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程終端模式接入地調(diào)主系統(tǒng)，從地調(diào)主系統(tǒng)拉監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)區(qū)調(diào)監(jiān)控；B縣調(diào)距離地調(diào)較遠(yuǎn)，采取在縣調(diào)設(shè)采集前置機(jī)的模式，數(shù)據(jù)通過光纖送至地調(diào)，并實(shí)現(xiàn)控制命令下發(fā)，其前置機(jī)保留簡易穩(wěn)態(tài)監(jiān)控功能，在意外情況下能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的變電站數(shù)據(jù)瀏覽和控制，子系統(tǒng)采用廣域分布式采集模式［3］。

2.4 通信介質(zhì)的選擇與調(diào)整

結(jié)合調(diào)度信息通信條件現(xiàn)況，為追求最大試驗(yàn)效果，衡水地調(diào)針對2種建設(shè)模式，采取了2種通信介質(zhì)交叉式的試驗(yàn)。A 區(qū)調(diào)所轄變電站遠(yuǎn)動信息通過2×2 M 專線捆綁上傳至地調(diào)，地調(diào)服務(wù)器與A區(qū)調(diào)遠(yuǎn)程工作站通過光纖通信；B 縣前置服務(wù)器上行信息通過光纖傳輸至地調(diào)，地調(diào)下行信息通過4×2 M 專線捆綁傳輸至縣調(diào)。

通過在路由器上測算網(wǎng)絡(luò)流量，發(fā)現(xiàn)正常工作下情況，一個縣調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流速度需求為20 M bit／s，在信息交換等特殊方式下，如系統(tǒng)拷貝圖形和數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)流速度峰值超過100 M bit／s，考慮到今后變電站將實(shí)現(xiàn)告警直傳和遠(yuǎn)程瀏覽功能，對傳輸介質(zhì)的要求會更高，因此專線捆綁的方式不適合地縣一體化D5000系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展。隨著通信網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，已將通信介質(zhì)全部調(diào)整為光纖。目前衡水已完成電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第一平面建設(shè)，縣調(diào)和變電站的遠(yuǎn)動業(yè)務(wù)正逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳輸。

2.5 地縣調(diào)權(quán)責(zé)分解

通過D5000系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置和信息分流技術(shù)，地縣兩級調(diào)度人員自行維護(hù)本調(diào)度范圍內(nèi)廠站信息，地縣調(diào)數(shù)據(jù)共享。地調(diào)調(diào)度人員只監(jiān)視和控制地調(diào)直調(diào)廠站，對縣調(diào)數(shù)據(jù)可以監(jiān)視，但不進(jìn)行控制；縣調(diào)調(diào)度人員只能監(jiān)視和控制本縣調(diào)所轄廠站［4］。通過區(qū)域、廠站、節(jié)點(diǎn)、圖形之間的多重關(guān)聯(lián)關(guān)系和級連組合關(guān)系，結(jié)合權(quán)限管理，保證地縣調(diào)分區(qū)維護(hù)的安全性和一致性。

2.6 備調(diào)建設(shè)

考慮調(diào)度自動化系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行中的重要性，衡水地調(diào)選擇通信網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二匯聚節(jié)點(diǎn)衡水220kV 變電站，建設(shè)一套地縣一體化D5000系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，從系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)兩方面實(shí)現(xiàn)“地為縣備”的思想。

3 工程建設(shè)中存在的問題及處理

衡水地縣一體化D5000系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)過程中，衡水供電公司遇到了一些問題，并提出解決方法，同時也積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

3.1 實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化

在D5000系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，衡水各級電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了“調(diào)控一體化”運(yùn)行管理模式。原有的變電監(jiān)控、變電運(yùn)行維護(hù)全面分離，將監(jiān)控業(yè)務(wù)與調(diào)度業(yè)務(wù)融合，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度與電網(wǎng)監(jiān)控的一體化管理。

3.2 實(shí)現(xiàn)省、地、縣三級自動電壓無功控制閉環(huán)運(yùn)行

衡水供電公司所轄16座220kV 變電站，61座110kV 變電站，以及A 區(qū)和B縣公司所轄19座35 kV 變電站的電壓和無功功率調(diào)節(jié)，均已實(shí)現(xiàn)基于D5000系統(tǒng)的閉環(huán)自動控制。衡水地調(diào)成為全國第一家在D5000平臺上實(shí)現(xiàn)AVC 功能省、地、縣三級全閉環(huán)的地調(diào)。

3.3 規(guī)范地、縣兩級遠(yuǎn)動定值管理

通過大量的調(diào)研，衡水供電公司制訂了《國網(wǎng)衡水供電公司遠(yuǎn)動信息定值單規(guī)范實(shí)施細(xì)則（試行）》，從信號采集范圍等三方面以及信號命名方式等六方面規(guī)范了遠(yuǎn)動定值單的制作，統(tǒng)一了衡水地、縣調(diào)度機(jī)構(gòu)在新（改、擴(kuò)）建變電站時遠(yuǎn)動信號接入的內(nèi)容和格式，為D5000系統(tǒng)在全市范圍內(nèi)推廣打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 實(shí)現(xiàn)高級別定制遠(yuǎn)動信息

在變電站檢修預(yù)試或增容改造工作過程中，會產(chǎn)生大量的試驗(yàn)信號。自動化專業(yè)人員在D5000數(shù)據(jù)庫保護(hù)信號表中增加質(zhì)量碼字段，在智能告警窗中增加告警抑制功能，通過開放告警抑制權(quán)限，實(shí)現(xiàn)了不同專業(yè)，不同人員按工作需求自行定制監(jiān)視信號。

3.5 提高電網(wǎng)狀態(tài)估計合格率

充分利用衡水地縣一體化D5000 系統(tǒng)本身提供的功能及多源采集，及時、有效解決電網(wǎng)中出現(xiàn)的量測問題，對電網(wǎng)量測薄弱環(huán)節(jié)、35kV 部分電網(wǎng)模型、參數(shù)的處理等疑難問題，均量身定制了適用的運(yùn)維、監(jiān)視和模型處理方式。衡水電網(wǎng)狀態(tài)估計合格率在河北省南部電網(wǎng)始終保持第一排名。

3.6 建設(shè)堅強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸通道

衡水供電公司以地縣一體化D5000 系統(tǒng)建設(shè)為契機(jī)，整合通信資源，建設(shè)了覆蓋35kV 以上電壓等級變電站的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸也有原來的循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約全面升級為IEC 61850－104 規(guī)約，提升了電網(wǎng)實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。

3.7 實(shí)現(xiàn)地縣調(diào)專業(yè)管理同質(zhì)化

通過衡水地縣一體化D5000系統(tǒng)建設(shè)，縣公司調(diào)控技術(shù)裝備水平和電網(wǎng)監(jiān)控手段的跨越式發(fā)展，專業(yè)人員的智能電網(wǎng)調(diào)度理論知識與實(shí)際操作技能水平得到進(jìn)一步提升，地縣調(diào)同質(zhì)化管理的工作模式高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語

以上對衡水地縣一體化D5000 系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行了研究，提出了系統(tǒng)建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)的問題和解決方法，并總結(jié)了工程實(shí)踐過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和取得的階段性的成果，在此基礎(chǔ)上全面完成了衡水11個縣（市、區(qū)）的地縣一體化D5000系統(tǒng)建設(shè)，對相關(guān)工程建設(shè)具有一定的參考價值。

［1］Q／GDW Z 461－2010，地區(qū)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)應(yīng)用功能規(guī)范［S］.

［2］孫宏斌，張伯明，吳文傳，等.面向中國智能輸電網(wǎng)的智能控制中心［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，24（2）：2－7.

［3］汪際峰，沈國榮.大電網(wǎng)調(diào)度智能化的若干關(guān)鍵技術(shù)問題［J］.電力系統(tǒng)自動化，2012，36（1）：10－16.

［4］張伯明，孫宏斌，吳文傳，等.智能電網(wǎng)控制中心技術(shù)的未來發(fā)展［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，33（17）：21－28.