大港油田電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的改造

韓會(huì)山 趙玉清 趙勝

1邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司

大港油田電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的改造

韓會(huì)山1趙玉清2趙勝1

1邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2中鋼集團(tuán)邢臺(tái)機(jī)械軋輥有限公司

在大港油田電力調(diào)度自動(dòng)化改造中，將雙快速交換以太網(wǎng)與背投式大屏幕電子投影墻組合成調(diào)度中心，主站系統(tǒng)采用開(kāi)放式、分布式設(shè)計(jì)思想，選取高性能、優(yōu)質(zhì)工作站，建立電網(wǎng)局域網(wǎng)。調(diào)度中心是整個(gè)電網(wǎng)的指揮中心，包括SCADA系統(tǒng)、高級(jí)應(yīng)用軟件、調(diào)度員仿真技術(shù)培訓(xùn)和管理信息系統(tǒng)模塊。該系統(tǒng)功能齊全，可實(shí)現(xiàn)視頻化，直觀、方便地監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄。電力運(yùn)行數(shù)據(jù)以及視頻、圖像等多媒體數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)方站—集控站—調(diào)度中心3層結(jié)構(gòu)傳達(dá)給調(diào)度中心。調(diào)度中心隨時(shí)掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)下達(dá)指令，確保電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行。

大港油田；電力調(diào)度；模塊；SCADA系統(tǒng)；集控站

目前，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在國(guó)家調(diào)度中心、250多個(gè)地區(qū)電業(yè)局和210多個(gè)縣得到了應(yīng)用。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不僅可以滿足電網(wǎng)正常運(yùn)行，而且能及時(shí)對(duì)電力故障進(jìn)行處理，完善電網(wǎng)發(fā)電和用電計(jì)劃管。該系統(tǒng)處理、保留能力強(qiáng)，是當(dāng)今電力系統(tǒng)不可或缺的一項(xiàng)新技術(shù)[1]。

自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系在投入使用前，需要做適應(yīng)性測(cè)試。一般情況下，優(yōu)選通用性、開(kāi)放性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是比較保險(xiǎn)的，這樣的系統(tǒng)有利于支撐多個(gè)平臺(tái)同時(shí)工作。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的主要組成包括中心系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

1 電力調(diào)度中心自動(dòng)化現(xiàn)狀

80年代末、90年代初，大港油田原電力調(diào)度中心受當(dāng)時(shí)技術(shù)方法、設(shè)計(jì)思想局限，原始的系統(tǒng)硬、軟件水平已經(jīng)不能滿足日益龐大的電力電網(wǎng)運(yùn)行需求。特別是硬件設(shè)備落后明顯，并且備品、備件沒(méi)有技術(shù)服務(wù)保障，主站系統(tǒng)所選用的VAX機(jī)和VMS操作系統(tǒng)軟件已經(jīng)逐步顯露出落后的跡象。在當(dāng)時(shí)的情況下只能勉強(qiáng)維持運(yùn)行，一旦出現(xiàn)故障，對(duì)大港油田生產(chǎn)會(huì)造成比較大的影響。

由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)受技術(shù)條件限制，主站系統(tǒng)的功能相對(duì)單一，只實(shí)現(xiàn)了基本的SCADA模塊和功率總加任務(wù)。以PDH微波和電力載波為主的油田電力系統(tǒng)，已經(jīng)不能滿足高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，寬帶信息傳輸更是難以實(shí)現(xiàn)。隨著大港油田電網(wǎng)的不斷發(fā)展，原有電力系統(tǒng)與實(shí)際電網(wǎng)需求不符，舊系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)需要操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)督，必要時(shí)人工置位，無(wú)疑大大增加了調(diào)度員的工作強(qiáng)度，在大港油田生產(chǎn)工作中，開(kāi)發(fā)、應(yīng)用電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行的實(shí)時(shí)遙測(cè)、遙信，大大提高工作時(shí)效，降低調(diào)度員工作強(qiáng)度[2-3]。

2 改造方案

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)改造

將雙快速交換以太網(wǎng)與背投式大屏幕電子投影墻組合成調(diào)度中心，主站系統(tǒng)采用開(kāi)放式、分布式設(shè)計(jì)思想，選取高性能、優(yōu)質(zhì)工作站，建立電網(wǎng)局域網(wǎng)。該系統(tǒng)具備的系統(tǒng)功能模塊，主要是針對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行需求而設(shè)計(jì)的，隨著新技術(shù)不斷引進(jìn)到電力行業(yè)，呈現(xiàn)出主站采用投影墻取代傳統(tǒng)的模擬屏的發(fā)展趨勢(shì)。系統(tǒng)模塊功能齊全，可實(shí)現(xiàn)視頻化，直觀、方便地監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，以及運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄，從某種程度上能更有效地為電力調(diào)度生產(chǎn)服務(wù)。

調(diào)度中心是整個(gè)電網(wǎng)的指揮中心，其主要包括以下幾個(gè)功能模塊[4]。

（1）SCADA系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)主要功能包括：①信息數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸；②運(yùn)行狀況監(jiān)控；③數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)。

（2）高級(jí)應(yīng)用軟件。高級(jí)應(yīng)用軟件主要包括：①電網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估模塊；②網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)模塊；③電網(wǎng)運(yùn)行方式分析模塊；④電網(wǎng)安全監(jiān)控模塊；⑤經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊；⑥負(fù)荷預(yù)測(cè)以及管理模塊；⑦計(jì)劃?rùn)z修模塊；⑧繼電保護(hù)與管理模塊；⑨無(wú)功電壓管理模塊。

（3）調(diào)度員仿真技術(shù)培訓(xùn)。針對(duì)地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度特點(diǎn)開(kāi)發(fā)的DTS系統(tǒng)，適合于地調(diào)和縣調(diào)，用于反事故演習(xí)和培訓(xùn)調(diào)度員，該模塊與其他調(diào)度員培訓(xùn)仿真模塊（DTS）相比，功能更實(shí)用，維護(hù)更簡(jiǎn)單，使用人員在調(diào)度仿真智能模擬操作系統(tǒng)上幾乎不用做其他設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)DTS功能。

（4）管理信息系統(tǒng)。該模塊使得電力設(shè)備檢修部門(mén)在巡檢工作上第一次實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化數(shù)據(jù)采集，同時(shí)使設(shè)備和電力管理部門(mén)在有效地監(jiān)督巡檢人員的工作情況下，實(shí)現(xiàn)巡檢工作電子化、信息化、智能化，從而最大程度地提高工作效率，保障電力設(shè)備及傳輸線路的安全運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 調(diào)度中心

調(diào)度中心的主要功能為收集、處理、儲(chǔ)存、查閱、顯示電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。其高級(jí)應(yīng)用功能包括人機(jī)界面和各種網(wǎng)絡(luò)分析功能，形象而生動(dòng)化地顯示電力電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，協(xié)助調(diào)度人員掌握電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行狀況，以及電力運(yùn)行數(shù)據(jù)記載；同時(shí)，可對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，配備有操作接口、輔助工具和管理界面。根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況，為電力系統(tǒng)運(yùn)行下達(dá)調(diào)度指令，維護(hù)和管理全網(wǎng)運(yùn)行安全[5]。

2.2.2 集控中心

集控中心的功能包括電力運(yùn)行系統(tǒng)信號(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，以及對(duì)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)和管理。具體包括收集RTU遙測(cè)及遙信數(shù)據(jù)，并對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，轉(zhuǎn)換通信信號(hào)數(shù)據(jù)形式，將原始信號(hào)數(shù)據(jù)及預(yù)處理結(jié)果打包上傳調(diào)度中心；通過(guò)調(diào)度中心分析評(píng)估，下達(dá)遙控、遙調(diào)、調(diào)度命令，經(jīng)集控站和遠(yuǎn)方站傳達(dá)下去；調(diào)度人員或者系統(tǒng)自動(dòng)化維護(hù)人員進(jìn)行電力運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，維護(hù)好電網(wǎng)正常運(yùn)行工作。另外，電力運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳調(diào)度中心的同時(shí)，運(yùn)行數(shù)據(jù)也同時(shí)向供電公司及區(qū)調(diào)部門(mén)上傳。上傳調(diào)度中心的數(shù)據(jù)信號(hào)不僅包括遠(yuǎn)方站監(jiān)控圖像，而且還包括運(yùn)行狀況的視、音頻寬帶多媒體信息。通過(guò)全新的光纖環(huán)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)集控站與主站系統(tǒng)之間高速通信聯(lián)系，有利于調(diào)度中心隨時(shí)掌握電力運(yùn)行狀態(tài)。

集控中心的建立關(guān)鍵在于對(duì)集控站位置及數(shù)目的選取，主要從組網(wǎng)、地理區(qū)域和集控站數(shù)量等三個(gè)方面來(lái)考慮。

（1）組網(wǎng)。一次變?yōu)榧卣?，有利于通信系統(tǒng)科學(xué)組網(wǎng)，保障運(yùn)行安全。

（2）地理區(qū)域。集控站主要以110kV變電所呈現(xiàn)，能夠進(jìn)行快速區(qū)域劃分，提供分區(qū)時(shí)效。

（3）集控站數(shù)量的確定。集控站數(shù)量確定主要遵循以下幾個(gè)原則：①電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的可承受容量，以及可持續(xù)發(fā)展能力；②電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的成本控制；③單一集控站所帶合理的RTU數(shù)量，原則上不超過(guò)32個(gè)?；谝陨蠋c(diǎn)考慮，大港油田電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)集控站以l2個(gè)左右為宜。

2.2.3 遠(yuǎn)方站

遠(yuǎn)方站以RTU為主體，與上層集控站連接，遠(yuǎn)方站的主要功能有：實(shí)時(shí)采集一次設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，包括模擬量、狀態(tài)量及脈沖量等運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，采集數(shù)據(jù)按指定規(guī)約，一并自動(dòng)上傳至所屬集控站。電網(wǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中，遠(yuǎn)方站將實(shí)時(shí)收集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)上傳回集控站，再由集控站將信號(hào)數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中。通過(guò)集控站，將調(diào)度中心下達(dá)的指令傳給各遠(yuǎn)方站，遠(yuǎn)方站接收并執(zhí)行操作命令。電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及多媒體視頻圖像信息，通過(guò)不同的通道從遠(yuǎn)方站—集控站—調(diào)度中心3層結(jié)構(gòu)上傳回調(diào)度中心。

3 結(jié)語(yǔ)

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分是電力調(diào)度信息系統(tǒng)，電力自動(dòng)化首要目的是維護(hù)好電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，保障電網(wǎng)持續(xù)供電的能力。該系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)的功能模塊以及完善的高級(jí)應(yīng)用軟件功能，可以為電力安全運(yùn)行提供保障，調(diào)度人員可根據(jù)調(diào)度信息系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行分析與計(jì)算，避免了原始人工操作計(jì)算帶來(lái)的滯后和不準(zhǔn)確現(xiàn)象；采集的數(shù)據(jù)直接來(lái)自SCADA系統(tǒng)，這樣確保計(jì)算結(jié)果與系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)相符。大港油田電力運(yùn)行數(shù)據(jù)以及視頻、圖像等多媒體數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)方站—集控站—調(diào)度中心3層結(jié)構(gòu)傳達(dá)給調(diào)度中心。調(diào)度中心隨時(shí)掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)下達(dá)指令，能確保電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行。

[1]馮立法．勝利油田通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)整優(yōu)化[J]．油田建設(shè)設(shè)計(jì)，1999（2）：47-52．

[2]郭建軍，吳軍峰，朱敏，等．中原油田交換網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化[J]．電信技術(shù)，2001（9）：84-86．

[3]陳天翔，王寅仲，海世杰．電氣試驗(yàn)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2010．

[4]賁艷波．油田電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：78-79.

[5]東北電業(yè)管理局調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)運(yùn)行操作和計(jì)算[M]．沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版杜，1996．

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.023