一體化EMS系統(tǒng)技術(shù)的深化應(yīng)用與運維分析

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(江西九江供電公司,江西 九江 332000)

1 引言

隨著大運行體系的推進(jìn)，“橫向集成、縱向貫通”的自動化新格局，已基本形成。九江電網(wǎng)采用了東方電子df8003E系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)，為電網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控提供更充分有效的數(shù)據(jù)、畫面、事項信息和技術(shù)支持手段。

相對過去而言，一體化自動化系統(tǒng)功能和架構(gòu)發(fā)生了極大的變化，所承載的安全職責(zé)與級別、工作范圍、技術(shù)領(lǐng)域、標(biāo)準(zhǔn)要求都發(fā)生了極大的跳變，這些變化所帶來的新要求、新特點體現(xiàn)在：

(1)監(jiān)測響應(yīng)前端——變電站無人值守，設(shè)備、狀態(tài)、變位、保護(hù)等一舉一動都有賴于自動化信號的準(zhǔn)確、及時、可靠響應(yīng)；

(2)下達(dá)遙控指令——對開關(guān)、刀閘、高頻保護(hù)、軟壓板的分合投退，對自動化系統(tǒng)、技術(shù)、人員都提出了更高的要求，以滿足電網(wǎng)運行的技術(shù)保障；

(3)一體化平臺——自動化主站系統(tǒng)集“調(diào)控一體、市縣一體”于一身，將地縣調(diào)所轄變電站及各類電廠信號都匯集到地調(diào)自動化系統(tǒng)，將主變、母線、開關(guān)、間隔、光字牌、保護(hù)、等諸多信息與指令進(jìn)行處理，實現(xiàn)監(jiān)測、告警、畫面顯示、光字牌動作、遙控及事故推圖；

(4)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)——路由協(xié)議和VPN技術(shù)的全面應(yīng)用，在信號通道處理上帶來了新手段、新技術(shù)，對路由的檢測、對信號的判斷、對廠站主站的通信方式，都提出了新要求;

(5)縣調(diào)遠(yuǎn)程工作站——根據(jù)所轄區(qū)域，設(shè)定責(zé)任區(qū)，限制操作權(quán)限，規(guī)范工作流程，這一特殊節(jié)點及其信號業(yè)務(wù)處理，特別是對該節(jié)點的數(shù)據(jù)、圖形、程序及服務(wù)的遠(yuǎn)程維護(hù)更提出了新的課題和新的要求。

(6)業(yè)務(wù)流程變化、多項指標(biāo)數(shù)據(jù)源——多項考核指標(biāo)都源于自動化系統(tǒng)，如電壓合格率、力率、遙測合格率，以及生產(chǎn)管控、綜合平臺、操作票等均通過數(shù)據(jù)、圖形、模型的同步，將相關(guān)信息發(fā)送到各考核系統(tǒng)。

面對上述智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)出現(xiàn)的新變化、新特點、新技術(shù)、新要求，對自動化系統(tǒng)進(jìn)行有效的應(yīng)用分析，并就自動化運維的幾個方面的重點、難點，作為深化應(yīng)用進(jìn)行探討分析，結(jié)合本地區(qū)自動化工作介紹，對于自動化運維的實際工作提供參考與借鑒，有著重要的實際意義。

2 告警信號的處理與響應(yīng)

按照國網(wǎng)有關(guān)監(jiān)控告警分類分級規(guī)則，將告警信號按優(yōu)先等級進(jìn)行分類與分級，并在告警窗口分別進(jìn)行歸類顯示，而對于廠站上送的SOE信號，則在電網(wǎng)事件分析，事故處理過程中，正確反映現(xiàn)場事件過程，避免由于網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)響應(yīng)的時鐘不同步而導(dǎo)致事件順序混亂和分析差錯。

表1

圖1

對于特別的事故跳閘、保護(hù)信號處理、小電流接地等電網(wǎng)重點事項，為電網(wǎng)監(jiān)控提供特殊響應(yīng)方式和顯示手段。

深化應(yīng)用：特殊事項的響應(yīng)處理

(1) 事故推圖——及時有效反應(yīng)事故跳閘或重要保護(hù)動作，立即切入調(diào)控人員值守界面，同時發(fā)出事故警笛,以便調(diào)控人員進(jìn)行事故處理。一般來說，當(dāng)廠站送出事故總信號，或者保護(hù)動作信號同時伴隨有開關(guān)變位信號，則判定為事故，將所關(guān)聯(lián)的廠站畫面推出，并同時給出事故告警信號。

①對于220kV分相開關(guān)，則需相應(yīng)調(diào)整信號的數(shù)據(jù)類型和量測類型，一般將該“開關(guān)位置”歸結(jié)為“開關(guān)”設(shè)備屬性，而把A、B、C相位置的數(shù)據(jù)類型歸結(jié)為“保護(hù)動作”，量測類型歸結(jié)為“狀態(tài)”，將其歸屬到同一“開關(guān)”設(shè)備上。有效反應(yīng)開關(guān)位置和保護(hù)動作信號，實現(xiàn)事故推圖功能。

②而對于主變本體保護(hù)動作，由于其未與某開關(guān)聯(lián)動，則需將主要保護(hù)歸并，設(shè)置為事故總信號，直接啟動事故推圖。

(2) 母線接地告警——根據(jù)所設(shè)定閾值，通過所采集的3U0跳變越限，或采用對相電壓邏輯計算得出計算數(shù)字量，作為判定越限的參考依據(jù)，觸發(fā)接地告警動作。更進(jìn)一步可以通過狀態(tài)估計進(jìn)行驗證分析，對接地選線提供有力的佐證。

(3) 智能變的智能終端復(fù)歸的處理

由于智能變采用了大量智能終端，為便于集中管理并及時對相關(guān)信號進(jìn)行復(fù)歸操作，設(shè)定了復(fù)歸虛開關(guān)生成復(fù)歸間隔，可選擇對相應(yīng)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)歸操作。

3 遙控操作的實現(xiàn)

遙控操作注重按照預(yù)置、返校、執(zhí)行的操作程序，實行雙機(jī)監(jiān)督和設(shè)備校驗，確保操作對象、操作方向的正確性。而電動刀閘的遙控更要嚴(yán)格按照有關(guān)五防要求和程序進(jìn)行。

深化應(yīng)用：幾個特別方式的遙控處理

(1) 高頻收發(fā)信的通道試驗與通道復(fù)歸信號的遙控

要確保其可用性和可靠性，需對其進(jìn)行日常的測試，由于該類信號一般無遙信，在實際應(yīng)用中以虛擬遙信作為操作對象，容易出現(xiàn)混亂，并對程序操作制造了麻煩，而這種一致性可通過初始狀態(tài)人工置位來保證。

圖2

圖3

表2

信號發(fā)送初始置位:0控合:1虛擬遙信變位:1恢復(fù)置位:0試驗按鈕綠色發(fā)通道試驗信號紅色綠色復(fù)歸按鈕綠色發(fā)通道復(fù)歸信號紅色綠色

操作步驟為：初始置位——試驗(復(fù)歸)信號——恢復(fù)置位，保持虛擬遙信的一致性，便于監(jiān)控人員識別與操作，更重要的是提高了遙控的可靠性和準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上，可采用序列控制方式，對同一類型的操作對象，依次有序自動進(jìn)行，大大提高了工作效率。

(2) 軟壓板的分合與投退

在生成間隔圖時，要關(guān)注壓板對應(yīng)的量測類型是否為CAPICITAR，其正常狀態(tài)值是否為96，遙控號的錄入需采取監(jiān)護(hù)方式，所屬責(zé)任區(qū)是否正確；當(dāng)間隔圖中壓板狀態(tài)與現(xiàn)場不一致時，檢查前置信號、實時數(shù)據(jù)、圖庫關(guān)聯(lián)，必要時還應(yīng)檢查間隔圖的保存方式，以避免信號錯位。

這些工作是為軟壓板調(diào)試的順利進(jìn)行，提供可靠的基礎(chǔ)。

圖4

(3) 單點遙控

部分35kV廠站，采用IEC104規(guī)約與主站通信，在遙控試驗時發(fā)現(xiàn)預(yù)置返校失敗，而主站指令及對應(yīng)關(guān)系正確，后來發(fā)現(xiàn)是在遙控方式上的不一致，廠站采用單點遙控方式，而主站設(shè)置的為雙點遙控，因而需對相應(yīng)RTU的規(guī)約進(jìn)行修改配置；在需要主站系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整時，可修改相應(yīng)RTU 的通信規(guī)約，將其選擇為單點方式，并進(jìn)行相應(yīng)測試。

4 一體化平臺

EMS系統(tǒng)采用功能分布式的系統(tǒng)設(shè)計和全分布的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，所有應(yīng)用軟件按功能分布在各臺服務(wù)器和工作站上，分布的功能用以保證系統(tǒng)的負(fù)荷均衡和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷最小，采用合理的通信機(jī)制，防止出現(xiàn)通信的“瓶頸”，有效地使用網(wǎng)絡(luò)和各單元的CPU，支持和管理網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，保證系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的安全、可靠和高效。

應(yīng)用一體化平臺：圖模庫采用完全一致的支撐平臺，圖形格式和界面風(fēng)格統(tǒng)一。

應(yīng)用中間件平臺：基于CORBA規(guī)范的分布式系統(tǒng)運行和開發(fā)中間件軟件包，該軟件包能夠有效地將上層應(yīng)用和底層系統(tǒng)隔離開，為各種不同的上層應(yīng)用提供了統(tǒng)一開發(fā)和運行的環(huán)境，為上層應(yīng)用提供了一個虛擬的、統(tǒng)一的、可擴(kuò)展的、分布的開發(fā)平臺數(shù)據(jù)庫中間件平臺：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用基于IEC 61970 CIM/CIS標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)系統(tǒng)間的互操作。

深化應(yīng)用：數(shù)據(jù)、圖形、模型處理的幾個實例

(1) 重要通道報文的保存

事故追憶、事故反演功能側(cè)重于反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的變化，而主站與廠站數(shù)據(jù)交互情況，是否有信號跳變，是否有異常操作，則需通過報文來反映工作過程和操作行為，以便進(jìn)行事故分析、原因調(diào)查、職責(zé)判定，有著重要的分析與查證功能。

修改前置節(jié)點的相關(guān)程序，增加code_save進(jìn)程，啟動qtpcsmon進(jìn)程監(jiān)視界面，選取相應(yīng)前置節(jié)點，查看slan_、code_save進(jìn)程是否正常，重新選擇、控制、啟用該進(jìn)程使其正常，同時在前置通道表相應(yīng)通道，設(shè)置為通道檢測狀態(tài)，并在df8003/dat下，新建通道報文文件夾，則可查看到帶時標(biāo)的通道報文定時刷新。

圖5

圖6

(2) 數(shù)據(jù)、圖形、模型的同步

各系統(tǒng)間的同步的管理

模型同步：采用CIM模型，通過CRON定時同步工具，調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程和程序，將電網(wǎng)模型向指定系統(tǒng)同步；

數(shù)據(jù)同步：采用程序同步，或SCOPY通過隔離程序，實現(xiàn)由I區(qū)向III區(qū)的同步；

圖形同步：由于I區(qū)圖形采用的是.XP格式，當(dāng)圖形同步至III區(qū)，需轉(zhuǎn)換為SVG圖形，而圖形編輯人員分散而眾多，經(jīng)常出現(xiàn)非法文件和操作，造成圖形轉(zhuǎn)換進(jìn)程終止，該情況下，可先查看出錯圖形并修改，然后再手動重啟圖形同步進(jìn)程。

(3) 計劃負(fù)荷曲線與實時負(fù)荷曲線的同屏顯示比較

SCADA系統(tǒng)作為實時系統(tǒng)，采集、計算、統(tǒng)計的是電網(wǎng)實時負(fù)荷的實際值，工作在安全分區(qū)的I區(qū)，而負(fù)荷預(yù)測卻是人工設(shè)定的估計值，屬于II區(qū)業(yè)務(wù)，不在實時系統(tǒng)中體現(xiàn)，具體的說就是調(diào)度員畫面上看不見，無法與實際值比較，對電網(wǎng)負(fù)荷的變化趨勢不直觀、不精細(xì)。把省調(diào)發(fā)布的九江電網(wǎng)日負(fù)荷預(yù)測值與電網(wǎng)實時負(fù)荷值在同一畫面顯示，即對負(fù)荷變化趨勢直觀可見，又能根據(jù)發(fā)布值要求，有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷，對電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行有著重要的意義。

具體技術(shù)方案與實施步驟：

①將數(shù)據(jù)從上級服務(wù)器FTP至jhsrv，采用E語言數(shù)據(jù)格式，將審定發(fā)布的96點值，定時接收至jhsrv；

②配置數(shù)據(jù)路徑、防火墻、交換機(jī)，建立數(shù)據(jù)通道；

③程序的部署與調(diào)試，加載有關(guān)環(huán)境變量；

④數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)時間及有關(guān)定時器的確定，將數(shù)據(jù)FTP至I區(qū)服務(wù)器；

⑤將數(shù)據(jù)按規(guī)則寫入數(shù)據(jù)庫；手動測試有關(guān)程序進(jìn)行調(diào)試；

⑥數(shù)據(jù)的調(diào)用，調(diào)度員畫面的設(shè)置，考核曲線與實時曲線的比較分析；

⑦綜合測試，數(shù)據(jù)校核，確定數(shù)據(jù)曲線的有效性和準(zhǔn)確性。

圖7

通過反復(fù)測試與調(diào)整，對相關(guān)程序進(jìn)行調(diào)試、配置，成功實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，在負(fù)荷曲線畫面同時展現(xiàn)出日負(fù)荷考核曲線(96點)與實時負(fù)荷曲線，對比二者，一目了然，為調(diào)度運行與負(fù)荷調(diào)節(jié)提供了有效的數(shù)據(jù)與參考依據(jù)，為提升九江電網(wǎng)調(diào)度計劃、負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率水平帶來極大的幫助和技術(shù)支持。

(4) 數(shù)據(jù)庫的清理

由于8003E采用了以設(shè)備為主體的結(jié)構(gòu)，各種關(guān)系與屬性都?xì)w結(jié)到設(shè)備上，使得數(shù)據(jù)之間相互關(guān)聯(lián)制約，以多維的形式，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行描述。因此在清除退運廠站或過渡廠站，需按照相應(yīng)的順序進(jìn)行，先刪除虛擬點，再刪除采集點，然后刪除設(shè)備、間隔、繞組，最后刪除相關(guān)的串行路徑、通道、RTU、廠站。

間隔圖的刪除則需使用服務(wù)器unix操作系統(tǒng)的root圖形處理工具，登錄歷史服務(wù)器，在cvsroot下對應(yīng)graph目錄，刪除對應(yīng)間隔的圖形文件。

5 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道檢測

數(shù)據(jù)網(wǎng)由核心層、匯聚層、接入層構(gòu)成，核心層路由器經(jīng)交換機(jī)與前置服務(wù)器相連，廠站側(cè)遠(yuǎn)動通信機(jī)經(jīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)與主站前置機(jī)實現(xiàn)通信。

(1) 登錄核心路由，可分別檢測廠站信號路由情況，通過display ip routing_table vpn-vpninstace 可查看其vpn路由情況；

(2) 而對于匯聚層路由器，則要重點檢查與通信傳輸所安排的時隙配置及其相應(yīng)接口地址display ip interface brief;

(3) 對接入路由器，則要查看 vpn直連引入情況，以及ospf 區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布情況；

(4) 主站與廠站不能正常通信的故障研判與處置：

登錄前置機(jī)，通過ping 命令，根據(jù)返回信號，可以做出基本的判斷，這對于故障的查處，有著極大的實用效果。

圖8

表3主站與廠站不能正常通信的故障研判與處置

Ping對象IP網(wǎng)關(guān)地址交換機(jī)地址業(yè)務(wù)地址問題所在查處方法返回1不通不通不通路由檢查路由、設(shè)備互聯(lián)地址返回2通不通不通交換機(jī)或VPN查看VPN路由表返回3通通不通交換機(jī)或遠(yuǎn)動機(jī)登錄交換機(jī),ping業(yè)務(wù)地址返回4通通通遠(yuǎn)動通信機(jī)查看TCP連接情況

6 縣調(diào)遠(yuǎn)程工作站

縣調(diào)工作站的節(jié)點配置，是按照遠(yuǎn)程節(jié)點來處理的，通過代理服務(wù)器實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的請求響應(yīng)，它與系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接則是采用CPOS與路由器相連，以匯聚節(jié)點的形式連接核心路由器，實現(xiàn)與系統(tǒng)的連接。

(1) 對縣調(diào)工作站可進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)配置，遠(yuǎn)程桌面控制，實現(xiàn)文件和程序的配置，常用方法可通過CRT ssh遠(yuǎn)程連接，并按照下述步驟對遠(yuǎn)程工作站進(jìn)行檢測和配置。

①網(wǎng)絡(luò)配置：查看和修改network-scripts/ifcfg-bond0，確保地址、掩碼、網(wǎng)關(guān)正確；

②節(jié)點配置：查看和修改hosts，確保各節(jié)點名稱與地址正確；

③屬性配置：查看和修改責(zé)任區(qū)、節(jié)點類型、網(wǎng)關(guān)地址；

④系統(tǒng)平臺：查看和核對df8003、bin、lib、etc等重要文件夾的內(nèi)容和更新時間；

⑤網(wǎng)絡(luò)連接：查看并測試該節(jié)點與scada、agent、pas、his等系統(tǒng)服務(wù)的連接情況；

⑥啟動平臺：查看qtmmi、qtdbui、qtcomgui等數(shù)據(jù)、圖形、報文、狀態(tài)工作情況；

(2) VNC遠(yuǎn)程登錄、xmanager遠(yuǎn)程管理、能更有效的獲取桌面控制和圖形界面，遠(yuǎn)程登錄到縣調(diào)工作站，更真實的體驗縣調(diào)業(yè)務(wù)和運行情況。

7 工作界面與業(yè)務(wù)流程

基于一體化自動化系統(tǒng)的新技術(shù)、新變化、新特點和新要求，以及大運行模式電網(wǎng)運行管理的新格局，有必要從一種新的角度來審視各個工作界面和業(yè)務(wù)流程。

從信號數(shù)據(jù)處置、業(yè)務(wù)要求、功能服務(wù)等角度觀察分析，重新確立各種業(yè)務(wù)流程和處理方式；根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)、等級、類型來確定處理方式和響應(yīng)次序，如：

缺陷處理單：從調(diào)控界面及時發(fā)現(xiàn)、反映問題，自動化運維進(jìn)行處置、調(diào)試、消缺，并記錄、反饋，實現(xiàn)閉環(huán)。

業(yè)務(wù)申請單、工作聯(lián)系單：縣調(diào)或其他需求部門提出專項業(yè)務(wù)申請，自動化專業(yè)受理并根據(jù)情況下達(dá)工作任務(wù)單或工作許可單，并進(jìn)行相應(yīng)的配置和調(diào)試或提供技術(shù)支持。

電網(wǎng)檢修計劃：根據(jù)與自動化相關(guān)的檢修工作計劃，做好工作安排，特別是涉及到信息表編寫、圖庫制作的工作，對于電網(wǎng)運方變化或設(shè)備參數(shù)變化，可能影響自動化系統(tǒng)運行，或影響狀態(tài)估計等高級應(yīng)用分析的事項，提前做好預(yù)案，有效應(yīng)對，確保自動化系統(tǒng)的準(zhǔn)確、可靠、有效。

8 結(jié)語

本文針對一體化系統(tǒng)所呈現(xiàn)的新技術(shù)、新變化、新特點和新要求，從多個方面就系統(tǒng)應(yīng)用和運維的重點難點進(jìn)行了分析探討，并提出了處理方法和深化應(yīng)用實例，為自動化系統(tǒng)應(yīng)用與運維工作提供參考與借鑒。