電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性分析

張悅

摘要：近年來，世界多次大停電，顯示出電網(wǎng)運行的脆弱性，停電事故對人們生活有很大的影響。如何有效地避免停電，把停電事故扼殺在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少停電事故帶來的損失，需要提高調(diào)度自動化啟動系統(tǒng)的可靠性解決這些問題。文章對電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性進行了分析。

關鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度；自動化系統(tǒng)；可靠性；電網(wǎng)運行；電力系統(tǒng)；停電事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM734 文章編號：1009-2374（2016）20-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.064

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是整個電網(wǎng)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，在確保安全和運行穩(wěn)定性的同時，對事故進行處理也是一個獨特而不可替代的作用。一方面，為了提供可靠“眼睛”和“手”的調(diào)節(jié)構(gòu)件，在充分執(zhí)行工作中，可以有效地監(jiān)測和控制，確保了安全性和經(jīng)濟性的運行質(zhì)量；另一方面，如何消除和防止大規(guī)模電網(wǎng)停電，甚至如何找到事故的隱患，及時避免事故，有一個很好的基礎，特別是在經(jīng)濟和社會發(fā)展如此迅速時，對電力依賴程度如此高的當代社會，監(jiān)管人員的工作經(jīng)驗，需要新老成員之間的工作經(jīng)驗進行交流，這是一個高度依賴調(diào)度員的培訓系統(tǒng)。目前，中國電力工業(yè)的快速發(fā)展，對電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性進行深入研究，提出具有重要的理論意義和發(fā)掘其實用價值。

1 可靠性的基本理論介紹

可靠性是一個跨學科，它是故障分類、統(tǒng)計、失效物理、環(huán)境科學和系統(tǒng)工程等學科綜合發(fā)展的新學科。從學科的性質(zhì)出發(fā)，系統(tǒng)工程的可靠性是在設計、開發(fā)、生產(chǎn)和應用、控制、評估、理論的基礎上的，是實現(xiàn)設備和系統(tǒng)可靠性指標和技術經(jīng)濟平衡的技術。

2 現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)

2.1 調(diào)度自動化系統(tǒng)主站端

主要包括前置機柜、前置機、數(shù)據(jù)服務器、報表服務器、WEB服務器瀏覽、報告工作站、維護工作站、人機會話工作站等。

數(shù)據(jù)服務模塊：承擔歷史數(shù)據(jù)的服務器，數(shù)據(jù)存儲和實時數(shù)據(jù)服務功能，提供實時或歷史數(shù)據(jù)查詢。

事務服務模塊：注意事項服務器模塊可以在主系統(tǒng)中的服務器上運行，一般啟動兩個一主一輔。點擊開始監(jiān)測，可以打開事項監(jiān)控模塊，分為實時監(jiān)控和歷史事件中重要的兩部分查詢。實時監(jiān)控項目可以顯示實時報警當天事項。

報表服務模塊：該報告可分為日報表、月報表、年報表。報告服務可以根據(jù)工作的實際需要，例如設置線電流（負載）的最大值、最小值或平均值設置的參數(shù)。

人機會話模塊：個體的數(shù)據(jù)傳輸變電站是很慢的，遠程執(zhí)行時間較長，事故處理會延長反應時間；雖然是雙開關遙控操作模式，但缺乏進行檢查的環(huán)節(jié)。

WEB瀏覽服務：通過調(diào)度自動化系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到實時WEB瀏覽服務器電網(wǎng)，網(wǎng)上辦公MIS任何計算機都可以在WEB服務器上通過瀏覽器訪問實時數(shù)據(jù)。

2.2 分站端

變電站遠程通信設備（通信管理器）和變電站監(jiān)控后臺組成了調(diào)度自動化系統(tǒng)。完整的數(shù)據(jù)上傳功能要在通訊變電站設備部（PCM、SDH、PT）配合下才能完成。

在調(diào)度自動化系統(tǒng)子站終端的數(shù)據(jù)（RS-2制造）串行端口將數(shù)據(jù)傳送到PCM設備，數(shù)據(jù)傳輸是單點對單點傳輸，具有信息不穩(wěn)定性、問題查找復雜、節(jié)點多、不能很快恢復正常渠道和解決問題、可靠性較低、速率低、反應慢等缺點，使串行數(shù)據(jù)線和變電站環(huán)境變得更加復雜，特別是在強電場、強磁場感應電壓下，容易遭受到雷擊破壞，不僅導致產(chǎn)生誤碼，而且容易燒壞PCM串行通信管理設備接口，甚至燒壞設備電源，會導致數(shù)據(jù)損壞，使調(diào)度員監(jiān)視變電站數(shù)據(jù)丟失，造成不良的社會影響。

2.3 傳輸通道

目前調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信道主要包括通信主設備、通信子站設備、通訊電纜。通信設備分為傳輸設備及接入設備，光纖通訊電纜或網(wǎng)絡電纜。從變電站的數(shù)據(jù)和變電站通信管理器輸出的PCM終端設備、終端站SDH設備，通過光纜，在通信主站SDH設備、主PCM設備，最終傳輸?shù)角爸脵C柜，形成了SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸渠道。目前，整個傳輸路徑線路和設備是單套配置，渠道任何一個線路或設備發(fā)生故障時，它可能會導致變電站數(shù)據(jù)損壞，變電站調(diào)節(jié)會失去控制。顯然，當前的傳輸信道的可靠性不能滿足電網(wǎng)監(jiān)控的當前需要。

3 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性的研究

3.1 調(diào)度自動化的可靠性研究

調(diào)度自動化主系統(tǒng)是直接面向構(gòu)件電網(wǎng)調(diào)節(jié)應用的系統(tǒng)，是控制電網(wǎng)的眼和手，對電網(wǎng)進行監(jiān)控調(diào)節(jié)，在無人值班時，調(diào)度自動化主系統(tǒng)是否有一個安全的運行系統(tǒng)，關系到整個電網(wǎng)的安全運行，所以主站的可靠性成為關鍵點。新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)應實行圖和模式，全網(wǎng)共享，分區(qū)域地維護和使用；實現(xiàn)全面智能化，包括系統(tǒng)生成的智能維護、應用智能、安全預警智能化、智能調(diào)度控制、決策的智能化等各類應用，通過調(diào)度各級縱向分配到縣級調(diào)度，支持技術平臺進行整合：適應縣級調(diào)度、監(jiān)控和操作，完善地管理責任區(qū)的維護，綜合智能告警，WEB信息發(fā)布；根據(jù)分析和評定的運行級別的指標體系：人性化的交互式顯示界面。

3.2 傳輸通道

調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道包括通訊設備和電纜。通信設備分為傳輸設備和接入設備，電纜被分成通信電纜、網(wǎng)絡電纜、光纖、同軸電纜（2M）等，這方面涉及設備和電纜，在這個環(huán)節(jié)，不同的制造商、設備存在有相容性的問題，調(diào)度自動化系統(tǒng)的故障問題也最多，可占的原因80%：接入電源單元出現(xiàn)故障，電纜接頭故障，通訊設備出現(xiàn)故障，業(yè)務數(shù)據(jù)故障。

隨著計算機、通信技術、網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)的技術迅速跟進，依靠數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)的串行傳輸，它已不再能夠滿足系統(tǒng)的實時性、可靠性和安全性的要求。為了滿足電力市場和對電網(wǎng)實時監(jiān)控發(fā)展的需要，建立了專門的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，被稱為調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

3.2.1 專用信道。通信管理器的專用通道通過主站變電站PCM設備、SDH設備變電站、主站SDH設備、主設備PCM到達調(diào)度自動化主站，如圖1所示：

3.2.2 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是用于生產(chǎn)電力調(diào)度服務的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，是實現(xiàn)調(diào)度中心和工廠站數(shù)據(jù)傳輸與交換的基礎設施。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡具有實時、可靠性高的特點，其安全性直接關系到電力生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行，如圖2所示：

3.3 分站端

確保調(diào)度自動化變電站可靠性，硬件可以通過安裝雙套通信管理器的配置，以提高其整體運營的可靠性，上面的拓撲結(jié)構(gòu)圖像被包括在結(jié)構(gòu)設計，通信管理器應該被設計成可熱插拔式雙電源。變電站后臺監(jiān)控主機硬件，卸下軟盤驅(qū)動器，CD-ROM光驅(qū)，USB接口，省去監(jiān)控經(jīng)營風險，消除病毒傳播。同時，變電站后臺監(jiān)控是變電站自動化的重要組成部分，并且通過連接通信管理器，實現(xiàn)上傳調(diào)度中心的數(shù)據(jù)，所以后臺機器應該監(jiān)視的原始數(shù)據(jù)流的通信，并對通信數(shù)據(jù)分辨率進行實時顯示。

3.4 防雷

故障調(diào)度自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)，雷擊故障是其中的重要原因之一。雷擊不僅可以造成變電站通信管理，通訊設備損壞，并可能導致嚴重的損害，最嚴重的一次，是2008年7月18日，雷擊嚴重造成了洋湖站所有通信管理器和通訊設備被燒毀。

雷擊是世界十大嚴重自然災害，對經(jīng)濟發(fā)展，社會和諧穩(wěn)定，特別是對人民群眾的生命財產(chǎn)造成了嚴重威脅，雷擊造成的傷害已成為僅次于雨洪澇災害的程度，一個主要的氣象災害，氣象地質(zhì)災害，對我們的社會和人民的生命和財產(chǎn)以及公共安全造成了嚴重威脅。

3.4.1 電源防雷。調(diào)度自動化系統(tǒng)所有設備都設有電源、裝備電源，設備的操作將是不可能的，因此設備必須要有可靠的供應。電源防雷成了必不可少的一部分。交流電源連接，電力變電站輸入屏幕安裝電源防雷器；直流電源連接，通信電源輸入，安裝48V電源避雷器；該站所有的保護、監(jiān)測和控制，直流屏，功率計，低電流，通過串口和通信五防計算機管理，然后將數(shù)據(jù)傳送到主站，通過串口和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)，如果通信管理器出現(xiàn)故障，那么后臺將不會接收的主數(shù)據(jù)。對于通信管理器，要對電源進行精細的保護。

3.4.2 通信通道防雷。目前，通信信道調(diào)度自動化系統(tǒng)中，由于對變電站通信管理器出口的信號線的端部，到系統(tǒng)之前的設備和線路，形成電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的通信通道。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)目前有104路數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡通道和綠色通道兩種。主要由綠色通道和有線通信設備（主要是RS485/232線）部件組成的104主要網(wǎng)絡通道和有線網(wǎng)絡通信設備。對這兩個通道進行總結(jié)，我們在進行防雷主要考慮網(wǎng)絡設備、通訊設備等設備及通信管理接口礦井等。

4 結(jié)語

隨著中國電力工業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)在確保電力系統(tǒng)的一個重要作用就是安全、可靠和經(jīng)濟化的運行，這成為安全和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性的三大支柱之一。目前，計算機技術已廣泛應用于各個行業(yè)，軟件和硬件標準的開發(fā)與調(diào)度自動化系統(tǒng)應用的發(fā)展帶來了新的機遇。計算機系統(tǒng)的可靠性成為維護電網(wǎng)運行安全可靠的重要關系。優(yōu)化電力工業(yè)自動化系統(tǒng)的運行，有效地提高了電力部門的效率及可靠性。

參考文獻

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