在線安控裝置管理在西南電網(wǎng)智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中的應(yīng)用

賴民昊，劉 蕓

(1.國家電網(wǎng)西南電力調(diào)控分中心，四川 成都 610041；2. 國網(wǎng)四川省電力公司計量中心，四川 成都 610000)

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在線安控裝置管理在西南電網(wǎng)智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)中的應(yīng)用

賴民昊1，劉 蕓2

(1.國家電網(wǎng)西南電力調(diào)控分中心，四川 成都 610041；2. 國網(wǎng)四川省電力公司計量中心，四川 成都 610000)

西南電網(wǎng)安控在線監(jiān)視與管理應(yīng)用基于智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺進(jìn)行建設(shè)，安控裝置運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)視和集中管理，包括數(shù)據(jù)信息處理、運(yùn)行監(jiān)視、裝置錄波召喚與顯示、定值/策略表召喚與顯示、數(shù)據(jù)交換等功能，同時為智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的動態(tài)限額管理和綜合智能分析與告警等應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

智能調(diào)度；安控在線監(jiān)測；安控集中管理

0 引 言

近年來，電網(wǎng)建設(shè)迅速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在長時間內(nèi)處于過渡期，交直流、特高壓混合運(yùn)行，系統(tǒng)特性復(fù)雜，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行很大程度上依賴安全穩(wěn)定控制裝置[1](以下簡稱“安控裝置”或“安控”)。目前安控裝置呈現(xiàn)覆蓋率高、位置分散等特點(diǎn)，且建設(shè)重點(diǎn)在于穩(wěn)定控制策略的實(shí)現(xiàn)，而對安控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程維護(hù)、管理和數(shù)據(jù)的共享、動作的分析等都缺乏有效手段，當(dāng)安控系統(tǒng)動作時，調(diào)度及安控系統(tǒng)管理工程師只能依靠變電站運(yùn)行人員、保護(hù)班人員的口頭匯報或者打印的報告來了解系統(tǒng)的動作情況，無法及時得到整個系統(tǒng)的動作情況、故障波形等信息?？傮w來說，國內(nèi)安控裝置管理的自動化程度以及智能化程度都停留在較低水平。

為加強(qiáng)西南電網(wǎng)安控系統(tǒng)的管理，保證其能夠正確、可靠動作，對分散的安控裝置進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和集中管理，正確、及時把握安控系統(tǒng)及裝置的運(yùn)行和連接狀態(tài)，建設(shè)全網(wǎng)集中的安控在線監(jiān)視和管理系統(tǒng)非常有必要。因此，從專業(yè)需求角度出發(fā)，迫切需要開發(fā)建設(shè)一套基于D5000平臺的一體化安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用系統(tǒng)，在智能電網(wǎng)調(diào)度決策支持系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對安控裝置信息在線監(jiān)測功能，并進(jìn)一步完善D5000系統(tǒng)的高級應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對分散安控系統(tǒng)裝置運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)視與管理，通過在線安全穩(wěn)定分析和安全校核安控裝置實(shí)際動作行為的模擬，促進(jìn)實(shí)用化[2]。

1 裝置接入方式

1.1 裝置接入方式

安控裝置可通過兩種形式實(shí)現(xiàn)接入調(diào)度端：一是先將安控裝置接入廠站端的站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)(用于未接入過調(diào)度中心的安控裝置)，然后利用站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度端已有的綜自數(shù)據(jù)鏈路和告警直傳鏈路向調(diào)度端上送安控裝置的信息；二是通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)直接接入安控裝置[3](用于已接入過其他調(diào)度中心的安控裝置)。

1.1.1 站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接入模式

安控裝置不直接接入站內(nèi)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接口，而是先接入廠站端的站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。通過站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度端已有的綜自數(shù)據(jù)鏈路、告警直傳鏈路和遠(yuǎn)程瀏覽鏈路向調(diào)度端上送安控裝置的信息如圖1所示。

圖1 安控數(shù)據(jù)采集邏輯示意圖>(站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接入模式)

1.1.2 直采接入模式

安控裝置綜合管理系統(tǒng)通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)直接采集安控裝置的各類信息，如圖2所示，包括安控裝置的壓板狀態(tài)、異常信號、裝置定值、告警信息、動作報文、故障錄波、元件電氣量、元件投停狀態(tài)等信息。

圖2 安控數(shù)據(jù)采集邏輯示意圖(直采接入模式)

1.1.3 裝置接入原則

新接入的安控裝置統(tǒng)一按照站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接入模式接入西南分中心，對于目前已經(jīng)接入西南電力調(diào)控分中心下屬各省調(diào)安控裝置集中管理系統(tǒng)的安控裝置可暫時按照原有的通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)直采的方式接入分中心，后續(xù)再進(jìn)行統(tǒng)一改造為站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接入模式。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用整體架構(gòu)如圖3所示，圖3左側(cè)為站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接入模式，分布于各廠站的安控裝置通過網(wǎng)絡(luò)或串口接入廠站端遠(yuǎn)動網(wǎng)關(guān)機(jī)和監(jiān)控后臺；廠站端遠(yuǎn)動網(wǎng)關(guān)機(jī)使用站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)到調(diào)度端自動化系統(tǒng)已有的通信鏈路和通信規(guī)約實(shí)現(xiàn)安控信息的上送。廠站端遠(yuǎn)動網(wǎng)關(guān)機(jī)將采集的安控裝置閉鎖信號、壓板狀態(tài)轉(zhuǎn)換為遙信信號、將采集的安控裝置可切量轉(zhuǎn)換為遙測信號，通過已有的綜自數(shù)據(jù)鏈路向調(diào)度端上送安控實(shí)時數(shù)據(jù)；安控動作信息和異常告警通過廠站端的告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)或遠(yuǎn)動網(wǎng)關(guān)機(jī)(目前大部分變電站遠(yuǎn)動網(wǎng)關(guān)機(jī)兼做告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī))到調(diào)度端的告警直傳鏈路進(jìn)行上送；安控裝置將生成的定值文件、策略表文件和錄波文件傳送至告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)指定目錄，由告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)通過遠(yuǎn)程瀏覽鏈路進(jìn)行上送至調(diào)度端。由D5000平臺的SCADA前置采集服務(wù)器和告警圖形網(wǎng)關(guān)機(jī)來采集站內(nèi)安控裝置的信息，并將采集安控的數(shù)據(jù)寫入SCADA應(yīng)用下的安控數(shù)據(jù)表中，安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用不直接與安控裝置進(jìn)行通信，可從SCADA應(yīng)用下的安控數(shù)據(jù)表中讀取安控數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自身的功能，因此僅需要配置單獨(dú)的安控應(yīng)用服務(wù)器。

圖3 安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用整體架構(gòu)圖

安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用需要配置安控前置采集服務(wù)器，為了減少硬件投資和占地空間，在調(diào)度端采用安控應(yīng)用服務(wù)器兼做前置采集服務(wù)器的方式，安控應(yīng)用服務(wù)器不僅需要與調(diào)度自動化系統(tǒng)主網(wǎng)連接，還需要與前置調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，按雙網(wǎng)配置方案，配置4塊以太網(wǎng)卡。分布于各廠站的安控裝置通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)(一平面或二平面)接入站內(nèi)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)上，調(diào)度端的兩臺安控前置服務(wù)器(兼做安控應(yīng)用服務(wù)器)同時與前置通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和D5000系統(tǒng)的內(nèi)部交換機(jī)相連接，一方面負(fù)責(zé)與所有安控裝置進(jìn)行通訊，收集所有安控裝置上送的信息；另一方面，前置服務(wù)器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理好的數(shù)據(jù)寫入到D5000系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)上的實(shí)時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中。

3 應(yīng)用功能

3.1 數(shù)據(jù)信息處理

安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用存在兩種安控數(shù)據(jù)采集方式，直采接入的安控裝置各類點(diǎn)表數(shù)據(jù)由安控前置采集程序?qū)懭隓SA_SCMS小應(yīng)用下的安控數(shù)據(jù)表中，站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)采集的安控數(shù)據(jù)由SCADA前置采集程序?qū)懭隨CADA應(yīng)用下的安控數(shù)據(jù)表中，為了便于后續(xù)使用，將兩種方式采集的數(shù)據(jù)匯總到SCADA_SCMS小應(yīng)用下。安控前置采集程序負(fù)責(zé)將直采接入的安控裝置的壓板狀態(tài)、通道異常狀態(tài)在寫入上述兩個小應(yīng)用下；新增應(yīng)用間數(shù)據(jù)遷移進(jìn)程，將SCADA前置系統(tǒng)采集的安控數(shù)據(jù)從scada應(yīng)用下遷移到SCADA_SCMS小應(yīng)用下，從而實(shí)現(xiàn)將應(yīng)用功能需要使用的安控數(shù)據(jù)統(tǒng)一寫入到SCADA_SCMS小應(yīng)用下安控數(shù)據(jù)表中。安控數(shù)據(jù)匯總過程如圖4所示。

圖4 安控數(shù)據(jù)匯總處理過程

安控裝置狀態(tài)定時處理程序讀取安控裝置所屬的安控站點(diǎn)，安控站點(diǎn)所屬的安控系統(tǒng)，然后遍歷每個安控站點(diǎn)下所有安控裝置的動作和異常狀態(tài)，統(tǒng)計出每個安控站點(diǎn)的動作和異常狀態(tài)，再遍歷每個安控系統(tǒng)所有安控站點(diǎn)的動作和異常狀態(tài)，統(tǒng)計出每個安控系統(tǒng)的動作和異常狀態(tài)。

安控裝置狀態(tài)定時處理程序在統(tǒng)計安控系統(tǒng)投退狀態(tài)時，安控裝置的投退狀態(tài)還需考慮其裝置閉鎖狀態(tài)，如裝置閉鎖，則該裝置的投退狀態(tài)即為退出。如果一個安控系統(tǒng)存在任一安控站點(diǎn)，該站點(diǎn)下所有的安控裝置投退狀態(tài)都為退出，則該安控系統(tǒng)的投退狀態(tài)為退出，否則安控系統(tǒng)的投退狀態(tài)為投入。

3.2 運(yùn)行監(jiān)視

使用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺的圖形編輯器繪制全網(wǎng)安控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖、區(qū)域安控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖、安控裝置運(yùn)行狀態(tài)圖并關(guān)聯(lián)安控數(shù)據(jù)相關(guān)表中實(shí)測數(shù)據(jù)，基于D5000基礎(chǔ)平臺的畫面瀏覽器可以展示安控系統(tǒng)及裝置的各類實(shí)測信息，實(shí)現(xiàn)安控信息的集中監(jiān)視。

站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接入模式的安控裝置告警通過告警直傳直接在D5000平臺的告警窗中顯示安控告警信息。直采接入的安控裝置告警通過安控前置采集程序調(diào)用D5000 平臺提供的告警服務(wù)實(shí)現(xiàn)對安控裝置的通信狀態(tài)、開關(guān)變位、自檢、告警、動作等事件告警。告警服務(wù)進(jìn)程是一個常駐進(jìn)程，當(dāng)它接收到各個應(yīng)用發(fā)送的告警報文之后，就根據(jù)其告警類型得到相應(yīng)的告警行為，然后在告警行為定義中尋找這個行為包含的告警動作，最后發(fā)消息給每臺機(jī)器上的告警客戶端。告警客戶端收到消息后完成相應(yīng)的告警動作(上告警窗、語音、推畫面等)。

調(diào)用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺的告警服務(wù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)對異常信號、壓板投退、動作事件等裝置告警信息的歷史存儲，新增專用的歷史告警查詢工具實(shí)現(xiàn)對這些歷史告警數(shù)據(jù)的檢索、瀏覽、導(dǎo)出操作。

3.3 裝置錄波召喚與顯示

安控界面程序通過發(fā)送文件召喚命令給調(diào)度端文件召喚管理模塊來召喚廠站內(nèi)文件。文件召喚管理模塊對召喚命令進(jìn)行解析后，向本地代理網(wǎng)關(guān)發(fā)送請求報文。本地代理網(wǎng)關(guān)接收到服務(wù)請求報文后，從廠站獲取相應(yīng)的文件并返回給文件召喚管理模塊。文件管理模塊在成功獲取召喚的文件后，將文件存取到服務(wù)器，并給安控界面程序返回文件召喚命令執(zhí)行狀態(tài)。

服務(wù)請求和返回報文均通過服務(wù)總線來傳遞，報文格式由本地代理網(wǎng)關(guān)與文件召喚管理模塊之間約定。

文件召喚流程如圖5所示。

3.4 定值與策略表召喚與顯示

圖5 文件召喚流程示意圖

系統(tǒng)通過安控裝置綜合數(shù)據(jù)管理工具提供兩種召喚裝置定值方式，即一次召喚全部定值和一次召喚單組定值。

策略表文件召喚的過程與召喚錄波文件的過程相類似。安控裝置管理界面通過向文件召喚管理模塊發(fā)送召喚命令消息來召喚安控裝置的策略表及定值單文件，文件召喚管理模塊將召喚上來的文件存入D5000平臺的文件服務(wù)器上約定的目錄下。安控裝置管理界面從文件服務(wù)器上特定目錄下讀取策略定值單文件并以文本方式進(jìn)行顯示。

對于策略表和定值單文件，安控裝置管理界面首先召喚相應(yīng)的文件列表，然后再選取文件列表中具體文件完成特定文件的召喚。

3.5 當(dāng)值策略控制量不足告警

當(dāng)值策略控制量不足告警功能實(shí)現(xiàn)過程如圖6所示。安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用通過消息總線發(fā)送或?qū)崟r庫共享方式提供安控裝置投退狀態(tài)、壓板投退狀態(tài)以及通道通信狀態(tài)給動態(tài)限額管理應(yīng)用的安控策略解析服務(wù)使用，安控策略解析服務(wù)結(jié)合安控策略模型、SCADA一次設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)、安控采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計出各個預(yù)想故障和監(jiān)視元件控制策略對應(yīng)的可切量和需切量，并將統(tǒng)計結(jié)果輸出到E格式安控當(dāng)值策略搜索結(jié)果文件中返回給安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用，安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用進(jìn)一步檢查預(yù)想故障下安控當(dāng)值策略的需切量是否大于可切量，若大于則向綜合智能分析與告警應(yīng)用推送控制量不足告警。當(dāng)值策略控制量不足告警功能實(shí)現(xiàn)過程如圖6所示。

圖6 當(dāng)值策略控制量不足告警功能實(shí)現(xiàn)過程

4 人機(jī)界面設(shè)計

安控在線監(jiān)測及管理應(yīng)用人機(jī)界面由圖形畫面和界面工具兩部分組成。圖形畫面以全網(wǎng)安控系統(tǒng)-區(qū)域安控子系統(tǒng)-安控裝置三層圖形展示為主線，分層、直觀地展示安控系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)及實(shí)時狀態(tài)，并在發(fā)生異常或動作等事件時通過D5000平臺的告警窗主動告警；同時系統(tǒng)提供多個客戶端界面工具對圖形界面信息進(jìn)行補(bǔ)充展示，并提供相關(guān)的附加功能，如召喚定值、瀏覽錄波數(shù)據(jù)曲線等，人機(jī)調(diào)用關(guān)系如圖7所示。

圖7 人機(jī)調(diào)用關(guān)系圖

5 結(jié) 語

基于D5000統(tǒng)一支撐平臺構(gòu)建了西南電網(wǎng)一體化安控管理系統(tǒng)，其遵循D5000平臺的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在充分利用已有設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通道的情況下，通過統(tǒng)一的通信規(guī)約與安控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了安控裝置信息數(shù)據(jù)采集與集中監(jiān)視，并對安控數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘和利用，通過在調(diào)度端建立安控系統(tǒng)策略模型，實(shí)現(xiàn)了安控系統(tǒng)當(dāng)值策略可實(shí)施性評估及控制量不足告警等高級應(yīng)用功能。

該系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用顯著提高了西南電網(wǎng)安控系統(tǒng)的管理水平，滿足了電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員實(shí)施掌握安控系統(tǒng)運(yùn)行工況、動作信息、異常情況等方面的需要，填補(bǔ)了西南電網(wǎng)安控裝置信息監(jiān)視領(lǐng)域的空白，對D5000系統(tǒng)二次設(shè)備監(jiān)視功能形成了重要的補(bǔ)充。

[1] 嚴(yán)勝，姚建國，楊志宏，等．智能電網(wǎng)調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)[J]．電力建設(shè)，2009，30(9)：1-4．

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The application of on-line monitoring and management for security control in Southwest power grid is established based on the technical support system of smart grid dispatching. The on-line monitoring and centralized management of its operating condition includes data information processing, operation monitoring, calling and display for device recording and security control settings/strategy, data exchange and other functions. At the same time, it can provide basic data for dynamic quota management and integrated intelligent analysis and alarm in intelligent power grid dispatching control system.

smart grid dispatching; on-line monitoring of power system security control; centralized management of power system security control

TM73

B

1003-6954(2016)04-0033-04

2016-03-14)

賴民昊(1981)，工程師、碩士研究生，主要從事電網(wǎng)調(diào)度方式管理工作；

劉 蕓(1982)，工程師、碩士研究生，主要從事電能計量工作。