地縣一體化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)建設(shè)探討

潘柳蓉，賀常德，張標(biāo)新

(國網(wǎng)湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭411100)

我國電網(wǎng)發(fā)展已進(jìn)入特高壓交直流混合電網(wǎng)、全面建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的新階段，國、網(wǎng)、省、地、縣五級(jí)電網(wǎng)之間的聯(lián)系越來越緊密，作為電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的中樞，電網(wǎng)調(diào)度面臨著調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的創(chuàng)新變革。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)已經(jīng)能夠處理大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);光纖傳輸網(wǎng)已經(jīng)貫通到各個(gè)縣級(jí)電力局，各縣級(jí)電力局共用地級(jí)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)在技術(shù)上沒有了障礙，地縣一體化的調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)已經(jīng)成為優(yōu)選建設(shè)模式。

地縣一體化調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng) (以下簡(jiǎn)稱一體化EMS系統(tǒng))作為新一代電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，湘潭電業(yè)局根據(jù)國家電網(wǎng)公司總體部署，以建立“大運(yùn)行”體系為目標(biāo)開展有效探索，借鑒“一體化EMS系統(tǒng)”的成功經(jīng)驗(yàn)，在湘潭地區(qū)內(nèi)實(shí)施地、縣電網(wǎng)運(yùn)行管理和技術(shù)的一體化。“一體化EMS系統(tǒng)”是支持實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“大運(yùn)行”目標(biāo)的最重要的技術(shù)手段。

目前國內(nèi)“一體化EMS系統(tǒng)”的實(shí)現(xiàn)模式大致分為4種模式，分別是遠(yuǎn)程工作站模式、分布式采集模式、緊耦合模式和混合模式〔1〕。區(qū)別于以上的4種模式，結(jié)合湘潭電網(wǎng)的實(shí)際情況，湘潭電網(wǎng)地縣一體化EMS系統(tǒng)的建設(shè)采用了包含集中式采集與分布式采集的混合模式來部署。

1 湘潭電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 湘潭電網(wǎng)概況

湘潭電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)由湘潭地調(diào)和3個(gè)縣調(diào)(韶山縣調(diào)、湘鄉(xiāng)縣調(diào)、湘潭縣調(diào))組成。截止2012年12月，湘潭地調(diào)所轄范圍內(nèi)擁有500 kV變電站1座，220 kV變電站12座，110 kV變電站32座。湘潭縣調(diào)所轄范圍內(nèi)擁有110 kV變電站4座，35 kV變電站10座。韶山縣調(diào)擁有110 kV變電站2座，35 kV變電站1座。湘鄉(xiāng)縣調(diào)擁有110 kV變電站7座，35 kV變電站11座。

1.2 通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

湘潭電力通信網(wǎng)電路總?cè)萘渴?22 M，湘潭縣、湘鄉(xiāng)、韶山的光纖通信線路電路總?cè)萘扛鳛?55 M。湘潭地區(qū)縣調(diào)所轄范圍內(nèi)大部分變電站電網(wǎng)監(jiān)控信息的匯聚點(diǎn)在響水壩、西湖、調(diào)度大樓。目前，湘潭地區(qū)光傳輸網(wǎng)的支路資源和槽位資源利用率還比較適中，最突出的問題是城區(qū)環(huán)網(wǎng)的時(shí)分交叉資源比較緊張，并且湘潭城區(qū)光纖通信線路中響水壩、茶園和調(diào)度大樓3個(gè)通信節(jié)點(diǎn)時(shí)分資源容量有限，其中響水壩時(shí)分資源利用率已經(jīng)達(dá)到了93.7%，冗余時(shí)分資源十分緊張。

2 建設(shè)模式

結(jié)合湘潭地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際情況，湘潭電網(wǎng)“一體化EMS系統(tǒng)”建設(shè)采用的是既有集中式采集，又有分布式采集的混合建設(shè)模式，即韶山縣調(diào)采用集中式采集，湘潭縣調(diào)、湘鄉(xiāng)縣調(diào)采用分布式采集結(jié)構(gòu)。正是基于“一體化EMS系統(tǒng)”具有圖形界面存本機(jī)的功能，以及每臺(tái)工作站的內(nèi)存上開辟了一定的空間用作實(shí)時(shí)庫，為網(wǎng)絡(luò)帶寬節(jié)省了大量資源，提高了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取的效率，為地縣一體化EMS系統(tǒng)的實(shí)施帶來了很大的幫助。

2.1 集中式采集模式在縣調(diào)的應(yīng)用

由于韶山縣調(diào)電網(wǎng)規(guī)模較小且電網(wǎng)架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集量不大，加上韶山地區(qū)光纖環(huán)網(wǎng)升級(jí)的工作基本完成， “一體化EMS系統(tǒng)”的實(shí)施過程中可以采用集中式采集模式。韶山地區(qū)全部廠、站電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息經(jīng)通信專線通道直接接入地調(diào)采集網(wǎng)，接入模式如圖2所示。韶山地區(qū)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理及分析應(yīng)用全部在地調(diào)完成，實(shí)現(xiàn)縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單化，縣調(diào)只配備了實(shí)現(xiàn)縣級(jí)調(diào)度功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與遠(yuǎn)程工作站〔2〕，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)施監(jiān)控與分析應(yīng)用功能。“一體化EMS系統(tǒng)”的主干網(wǎng)是A，B雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，地調(diào)每個(gè)主干網(wǎng)通過2 Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)通道與縣調(diào)主干網(wǎng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。集中式采集模式對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求較高，在縣調(diào)與地調(diào)主干網(wǎng)絡(luò)通信斷開的情況下，縣調(diào)電網(wǎng)監(jiān)視與控制可由地調(diào)暫時(shí)代替。

圖1 一體化EMS系統(tǒng)集中式采集模式

2.2 分布式采集模式在湘潭、湘鄉(xiāng)縣調(diào)的應(yīng)用

湘潭縣調(diào)與湘鄉(xiāng)縣調(diào)變電站分布范圍廣、電網(wǎng)監(jiān)控信息量大，加上光纖環(huán)網(wǎng)工作的進(jìn)度較慢，湘潭電網(wǎng)“一體化EMS系統(tǒng)”在數(shù)據(jù)采集方面受到通信資源條件的限制，2個(gè)地區(qū)的“一體化EMS系統(tǒng)”采用分布式采集模式〔3〕建設(shè)。湘潭縣調(diào)與湘鄉(xiāng)縣調(diào)除了配置工作站之外，還配置了相關(guān)的數(shù)據(jù)采集裝置，負(fù)責(zé)所轄范圍內(nèi)廠、站電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集任務(wù)在縣調(diào)完成，并通過2 Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)通道將數(shù)據(jù)送到地調(diào)的采集雙網(wǎng)，如圖3所示。地調(diào)的前置服務(wù)器完成縣調(diào)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理工作，縣調(diào)工作人員通過當(dāng)?shù)氐倪h(yuǎn)程工作站實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析。

圖2 “一體化EMS系統(tǒng)”分布式采集模式

2.3 “一體化EMS系統(tǒng)”建設(shè)模式對(duì)比分析

表1 各類建設(shè)模式對(duì)比分析表

3 實(shí)施效果與技術(shù)改進(jìn)

3.1 實(shí)施效果

3.1.1 實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享

取代了之前地縣之間的電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式，“一體化EMS系統(tǒng)”應(yīng)用后，地、縣調(diào)之間實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享，為縣級(jí)供電局關(guān)口量以及用戶變的電量計(jì)算提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。數(shù)據(jù)、參數(shù)、模型、畫面等信息源端維護(hù)，全網(wǎng)共享，保證了電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視畫面信息的一致性，大幅提高了調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件應(yīng)用分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.1.2 提高了故障處理的效率

湘潭地區(qū)在2010年10月正式實(shí)施了調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)地縣一體化的專業(yè)管理模式，獨(dú)立縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)也正式移交給地調(diào)自動(dòng)化專業(yè)維護(hù)。與之前地調(diào)自動(dòng)化運(yùn)維人員接到故障報(bào)修電話去到縣調(diào)進(jìn)行故障處理工作模式不同，現(xiàn)在地調(diào)就能及時(shí)處理通道中斷、遙測(cè)數(shù)據(jù)異常、遙控返校超時(shí)等異常故障現(xiàn)象。“一體化EMS系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了縣調(diào)范圍內(nèi)所轄變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與處理，地調(diào)自動(dòng)化運(yùn)維人員能夠在地調(diào)針對(duì)相關(guān)的異?，F(xiàn)象作出即時(shí)的判斷與處理，大大縮短了異常故障情況處理的時(shí)間，極大地提高了異常故障處理的效率。

3.2 技術(shù)改進(jìn)

3.2.1 數(shù)據(jù)庫中變電站監(jiān)控信息的統(tǒng)一

“一體化EMS系統(tǒng)”建設(shè)前期，在完善縣調(diào)數(shù)據(jù)庫與一次接線圖的工作中，由于縣調(diào)人員工作習(xí)慣等諸多因素，縣調(diào)范圍內(nèi)變電站監(jiān)控信息的代碼與描述都不規(guī)范，導(dǎo)致保護(hù)信號(hào)告警無法正確顯示、事故推畫面信息缺失等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，同時(shí)也不利于自動(dòng)化運(yùn)維人員查找相關(guān)的信號(hào)。清楚了解一體化EMS系統(tǒng)的工作原理和相關(guān)設(shè)置之后，工作人員針對(duì)變電站監(jiān)控信息的代碼與描述作了統(tǒng)一的要求與修改，自動(dòng)化運(yùn)維人員可以通過代碼迅速對(duì)信號(hào)的分類做出判斷與分析，同時(shí)各類變電站監(jiān)控信息都能在告警窗按照信號(hào)分級(jí)與類別正確顯示。

3.2.2 人機(jī)界面調(diào)閱速度的提升

根據(jù)“一體化EMS系統(tǒng)”的最初設(shè)計(jì)，地調(diào)與縣調(diào)主干雙網(wǎng)的連接通過2×2 Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)通道來實(shí)現(xiàn)?！耙惑w化EMS系統(tǒng)”建設(shè)完工在縣調(diào)試運(yùn)行的過程中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新的時(shí)間與一次接線圖切換的速度均能達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求，但在縣調(diào)遠(yuǎn)程工作站上無法打開前置信息瀏覽窗口，數(shù)據(jù)庫的修改與存盤的響應(yīng)速度也不能滿足要求。通過與廠家的溝通和網(wǎng)絡(luò)帶寬的測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)帶寬較低是導(dǎo)致響應(yīng)速度不滿足要求的主要原因。在信通公司的配合下，運(yùn)維班組將“一體化EMS系統(tǒng)”縣調(diào)遠(yuǎn)程工作站主干網(wǎng)的帶寬由2×2 Mbit/s拓展成2×8 Mbit/s，滿足了系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正常響應(yīng)速度，成功解決了縣調(diào)無法打開前置信息瀏覽窗口等一系列的問題。網(wǎng)絡(luò)通道帶寬的拓展，提升了縣調(diào)遠(yuǎn)程工作站查看歷史數(shù)據(jù)、歷史事項(xiàng)的速率，確保了系統(tǒng)各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行。

3.2.3 分布式數(shù)據(jù)采集建設(shè)模式的改進(jìn)

由于受通信資源條件的限制，湘潭縣調(diào)和湘鄉(xiāng)縣調(diào)通過分布式采集方式實(shí)現(xiàn)“一體化EMS系統(tǒng)”建設(shè)工作?！耙惑w化EMS系統(tǒng)”在正式上線運(yùn)行之后，縣調(diào)所轄變電站出現(xiàn)了兩次全部開關(guān)遙控返校超時(shí)的現(xiàn)象，此時(shí)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新，遙信、遙測(cè)量均顯示正確。通過對(duì)異常現(xiàn)象的原因分析和處理，這個(gè)問題是縣調(diào)終端服務(wù)器、通道箱的工作機(jī)制與地縣“一體化EMS系統(tǒng)”的工作機(jī)制相沖突引發(fā)的?？h調(diào)終端服務(wù)器和通道箱需要接收EMS系統(tǒng)發(fā)出的前置切換命令才能完成主、備路徑的切換，而與“一體化EMS系統(tǒng)”相配套的終端服務(wù)器和通道箱已經(jīng)升級(jí)，能夠自動(dòng)選擇最佳的路徑傳送數(shù)據(jù)。在找到問題原因之后，自動(dòng)化運(yùn)維人員對(duì)分布式數(shù)據(jù)采集進(jìn)行改進(jìn)，圖4是改進(jìn)前后的示意圖。通過示意圖可知，工作人員利用1臺(tái)具有雙網(wǎng)功能的終端服務(wù)器取代之前的單網(wǎng)功能的終端服務(wù)器，在保證采集網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的前提下，取消了縣調(diào)終端服務(wù)器與通道箱之間路徑切換的可能性，而剩余的1臺(tái)終端服務(wù)器將以冷備用的方式接入縣調(diào)采集網(wǎng)中，在故障發(fā)生時(shí)能夠隨時(shí)啟用。

圖3 分布式數(shù)據(jù)采集改進(jìn)示意圖

4 結(jié)束語

在地調(diào)通過網(wǎng)絡(luò)的延伸與互聯(lián)實(shí)現(xiàn)地、縣調(diào)數(shù)據(jù)資源、設(shè)備資源、應(yīng)用功能的共享，真正達(dá)到數(shù)據(jù)“源端維護(hù)、全網(wǎng)共享”的要求。“一體化EMS系統(tǒng)”可以節(jié)約系統(tǒng)建設(shè)的成本，減少維護(hù)人員的工作量，提高調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的可靠性，適應(yīng)了國網(wǎng)公司建設(shè)“大運(yùn)行”體系的要求。

〔1〕黃邵遠(yuǎn)，地縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化一體化主站系統(tǒng)建設(shè)思路〔J〕.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009.33(20):100-102.

〔2〕周宗亮.地縣一體化調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)思路〔J〕.湖北電力，2011.35(4):21-22.

〔3〕繆建國，李云鵬，徐春雷，等.地縣一體化調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在南通電網(wǎng)的應(yīng)用〔J〕.江蘇電機(jī)工程，2011.30(5):57-59.

〔4〕姬源.貴州電網(wǎng)地縣調(diào)度自動(dòng)化主站一體化建設(shè)技術(shù)西路〔J〕.貴州電力技術(shù)，2011.14(6):64-66.