分布式電網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張麗

摘 要：淮北供電公司各變電所已進(jìn)行了綜合自動化改造，成為無人值守變電所，因此將極大程度的增加調(diào)度人員的工作負(fù)擔(dān)，還可能造成信息混亂、誤操作等各種問題。為了更全面安全可靠地監(jiān)視和控制電網(wǎng)，采用集控站管理模式，能將監(jiān)視和控制權(quán)限分離，實(shí)行電網(wǎng)分級管理，可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的快速事故處理和高效的檢修工作。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；集控站；設(shè)計(jì)模式

中圖分類號：TP212.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0082-01

1 集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

集控站是以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的，面向的是無人值班變電所的工況和設(shè)備，主要任務(wù)是對無人值守變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、操作和控制，是變電站管理運(yùn)行和管理的區(qū)域中心。

集控站自動化系統(tǒng)采用分級管理模式，如圖1所示。調(diào)度SCADA/EMS系統(tǒng)作為整個(gè)電網(wǎng)的核心，負(fù)責(zé)與集控站和一些主要的變電站（如電壓等級為110 kV、220 kV及以上的變電站）直接通訊；而集控站作為其它次要變電站的信息匯集點(diǎn)與這些次要變電站直接通訊。集控站位于電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的中間層，具有承上啟下的重要作用。在上行通道過程中，各受控變電站向集控站發(fā)送所有的遙信量、遙測量和遙視量（各發(fā)電廠、變電站中電氣元件狀況的視頻），再由集控站向電網(wǎng)調(diào)度SCADA/EMS系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度所需信息；在下行通道過程中，調(diào)度員向集控站發(fā)命令（如電話命令），再由集控站對各受控變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（遙控）和遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)（遙調(diào)）等操作。

2 集中監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

淮北供電公司集控站自動化系統(tǒng)作為一套獨(dú)立的系統(tǒng)，主要由SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)、通信通道、數(shù)據(jù)傳輸通道、變電站自動化設(shè)備、微機(jī)“五防”系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成。

2.1 集控站SCADA系統(tǒng)

集控站SCADA系統(tǒng)主要由人機(jī)交互部分、數(shù)據(jù)處理部分、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信部分、事故追憶與重演部分、事故告警處理部分、報(bào)表打印等部分組成。集控站SCADA系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)高效地監(jiān)測和控制， 同時(shí)防止非授權(quán)操作和誤操作。

集控站SCADA系統(tǒng)硬件平臺采用前置機(jī)-服務(wù)器模式，配置比較靈活，服務(wù)器采用雙機(jī)備用的配置方式，具有較高的可靠性；軟件平臺配置如下：前置機(jī)操作系統(tǒng)采用安全可靠高效的Unix操作系統(tǒng)，服務(wù)器操作系統(tǒng)采用Windows 2000操作系統(tǒng)，具有友好的用戶圖形操作界面。前置機(jī)與服務(wù)器操作系統(tǒng)之間采用TCP/IP通訊協(xié)議，能有效地保證通訊的可靠性、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

在調(diào)度大樓設(shè)置具有跨平臺維護(hù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器功能的遠(yuǎn)程維護(hù)工作站，通過局域網(wǎng)與集控站進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)方集控站的運(yùn)行維護(hù)和異常處理。

2.2 集控站遠(yuǎn)動通道組織模式

調(diào)度關(guān)系發(fā)生了改變，由原來的集中管理方式變成分層管理方式，即由：地調(diào)→各個(gè)變電站變?yōu)椋旱卣{(diào)→集控站→操作隊(duì)。分層管理方式職責(zé)分明，分工明確，既減輕了調(diào)度員的工作負(fù)擔(dān)，又不容易造成信息的混亂、操作錯(cuò)誤等問題，并且各級自動化系統(tǒng)的信息類型更加規(guī)范，提高了系統(tǒng)的可靠性。

目前國內(nèi)的集控站遠(yuǎn)動通道組織模式主要有以下三種。

①模式一。

考慮到節(jié)約投資，在集控站建設(shè)的初期其遠(yuǎn)動通道的組織模式往往如下：將變電站的各種數(shù)據(jù)通過SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）光設(shè)備傳輸?shù)秸{(diào)度大樓光端機(jī)房，再由光端機(jī)房用PCM（Pulse-code modulation，脈沖編碼調(diào)制）綜合接入設(shè)備將集控站所需的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接到集控站。

這種模式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單，投資較小，且?guī)缀醪挥绊懍F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；缺點(diǎn)是系統(tǒng)之間聯(lián)系比較薄弱，一旦光端機(jī)房出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致變電站、集控站和地調(diào)信息的全部中斷。

此模式的遠(yuǎn)動通道網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

②模式二。

在集控站中增加PCM（脈沖編碼調(diào)制）設(shè)備，在各無人值班變電站增加光交換數(shù)據(jù)板，以一套PCM設(shè)備的兩個(gè)E1（30路脈碼調(diào)制PCM簡稱E1，速率是2.048 Mbit/s，也稱為2M口）接口，分別與集控站和調(diào)度大樓光端機(jī)房的PCM相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接傳送。

此模式利用已有設(shè)備，以集控站和調(diào)度大樓光端機(jī)房為兩個(gè)數(shù)據(jù)匯集中心，集控站自動化和調(diào)度自動化的信號在通信通道上相互獨(dú)立，既加強(qiáng)了通道的保護(hù)能力，又滿足了集控站對通信的要求，同時(shí)投資也較少。

③模式三。

電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)是電力生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)男畔⒅饕请娏φ{(diào)度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、通信監(jiān)測數(shù)據(jù)等，是電力安全生產(chǎn)和調(diào)度自動化的重要基礎(chǔ)，在保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用。

基于調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)RTU（Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)程終端單元）、關(guān)口電量、電力市場等數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以，提出了模式三：基于電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)的改造模式。

具體做法為：在各無人值守變電站安裝數(shù)據(jù)專網(wǎng)設(shè)備，并通過一個(gè)E1/2M口到集控站匯集。而有一些變電站傳送的遠(yuǎn)動信號是數(shù)據(jù)信號，因此需要加裝網(wǎng)卡將其改為網(wǎng)絡(luò)信號再進(jìn)行傳輸。這樣網(wǎng)絡(luò)信號與數(shù)字信號之間相互連接，能有效地保證安全性、可靠性。

基于電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)的改造模式圖如圖3所示。

④模式比較。

模式二與模式一相比，模式二的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)可靠性高，即兩套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完全分開進(jìn)行傳輸，能切實(shí)的保證兩套自動化系統(tǒng)的通信通道彼此獨(dú)立。

模式三與模式二相比，模式二中現(xiàn)有設(shè)備利用率高，投資成本低，但模式三中的電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)建設(shè)更加符合安全防護(hù)的要求，且調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)建設(shè)是今后的發(fā)展方向和必然趨勢。因此適宜采用模式三。

3 結(jié) 語

目前電網(wǎng)中無人值班變電站越來越普及，無人值班變電站的安全運(yùn)行對電網(wǎng)的安全有著重要的影響，而集控站系統(tǒng)在無人值班變電站安全運(yùn)行管理中起著十分重要的作用。在組建集控站系統(tǒng)的過程中，應(yīng)將調(diào)度主站納入其中，將兩者作為一個(gè)整體進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。當(dāng)然也要結(jié)合實(shí)際情況，因地制宜。

參考文獻(xiàn)：

[1] 夏澍，周明，李庚銀.分布式電源選址定容的多目標(biāo)優(yōu)化算法[J].電網(wǎng) 技術(shù)，2011，（9）.