電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析

朱 帥 梁雅莉 蔣越梅 葉星星 王炎軍 崔慧明

（作者單位：1.廣州供電局有限公司；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司；3，5.北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司；4，6.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司白銀供電公司）

文章主要以實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化和動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真培訓(xùn)為研究目的，結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐，對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與具體實(shí)踐方法進(jìn)行詳細(xì)闡述。主要圍繞“過(guò)程仿真”與“調(diào)控一體化”兩個(gè)顯著特征進(jìn)行分析，從電網(wǎng)仿真平臺(tái)建設(shè)、二次信號(hào)仿真、全過(guò)程放電控制仿真等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)。旨在進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程，從根本上夯實(shí)我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)水平。

前言：近幾年來(lái)，隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，國(guó)家電網(wǎng)公司各省地調(diào)展開(kāi)并實(shí)行一系列關(guān)于調(diào)度與調(diào)控一體化有關(guān)的計(jì)劃方案等。主要目的在于發(fā)展與優(yōu)化調(diào)度機(jī)關(guān)內(nèi)部體系，確保最終的協(xié)調(diào)效果，以求電網(wǎng)調(diào)度與變電監(jiān)控內(nèi)容始終保持高度一致，解決以往國(guó)家電網(wǎng)與設(shè)備運(yùn)行協(xié)調(diào)不足問(wèn)題。為進(jìn)一步提升我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行效果，必須切實(shí)夯實(shí)調(diào)度人員的技術(shù)能力。具體實(shí)踐過(guò)程中，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)“斷面式”運(yùn)行模式，可適當(dāng)結(jié)合新運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)全新“過(guò)程式”運(yùn)行效果。這就要求相關(guān)人員必須對(duì)調(diào)度人員展開(kāi)全面的培訓(xùn)工作，以期達(dá)到上述要求。

1 電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)方案

電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)環(huán)境在某些方面上需要與生產(chǎn)環(huán)境之間保持一定聯(lián)系，以滿足各地電網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)要求，在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中，需要從系統(tǒng)硬件以及軟件的設(shè)計(jì)環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，以求構(gòu)建出最符合電網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)體系。

1.1 硬件環(huán)境

培訓(xùn)系統(tǒng)服務(wù)器集中部署、用戶終端分布放置，這種運(yùn)行環(huán)境充分滿足各地以及培訓(xùn)中心實(shí)現(xiàn)集中培訓(xùn)的相關(guān)要求，屬于電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的硬件運(yùn)行環(huán)境。這種硬件環(huán)境便于獲取生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，同時(shí)便于集中維護(hù)運(yùn)行環(huán)境，防止仿真培訓(xùn)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行失誤問(wèn)題。最重要的是，這種硬件運(yùn)行環(huán)境基本上可以與構(gòu)建的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)之間加強(qiáng)互動(dòng)互聯(lián)關(guān)系，以發(fā)揮出系統(tǒng)的實(shí)際功能，確保最終的運(yùn)行效果。結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，基于仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)控體系遠(yuǎn)比傳統(tǒng)系統(tǒng)便利得多，尤其體現(xiàn)運(yùn)行功能方面，集中體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

首先，確保過(guò)程式培訓(xùn)效果。針對(duì)當(dāng)前的硬件運(yùn)行環(huán)境，操作人員可以在系統(tǒng)正式運(yùn)行過(guò)程中，截取或者選定某段特定時(shí)間的數(shù)據(jù)記內(nèi)容，觀測(cè)當(dāng)前各負(fù)荷點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行情況。目的在于對(duì)調(diào)度人員實(shí)行全面的培訓(xùn)工作，以確保最終的培訓(xùn)效果。

其次，完成調(diào)控一體化培訓(xùn)內(nèi)容。目前所應(yīng)用的硬件環(huán)境在某些方面可以模擬出各場(chǎng)站監(jiān)控信號(hào)的運(yùn)行情況，如觸發(fā)情況以及遠(yuǎn)程操作等方面的內(nèi)容，比較適用于對(duì)調(diào)控人員進(jìn)行一體化培訓(xùn)，利于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

最后，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模型運(yùn)行統(tǒng)一的要求。主要針對(duì)各級(jí)調(diào)度的運(yùn)行與演習(xí)情況，對(duì)系統(tǒng)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃處理，可以最大限度地確保各單位培訓(xùn)終端網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪\(yùn)行安全性，并確保開(kāi)關(guān)位置的一致性，從根本上確保電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)行安全。

1.2 軟件環(huán)境

一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件架構(gòu)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重點(diǎn)考慮下述幾個(gè)方面，并對(duì)其進(jìn)行集中設(shè)計(jì)：

一方面，設(shè)計(jì)人員必須立足于當(dāng)前電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行模式，盡可能地確保各項(xiàng)功能始終保持一致，如功能、調(diào)度與監(jiān)控等方面的運(yùn)行環(huán)境盡量保持一致性，避免出現(xiàn)明顯故障問(wèn)題。另一方面，聯(lián)合培訓(xùn)應(yīng)該盡可能地將各級(jí)調(diào)度與監(jiān)控之間所產(chǎn)生的信息進(jìn)行統(tǒng)一化處理。對(duì)于二次信號(hào)而言，最好采取分層觸發(fā)模式，與上層應(yīng)用交換各類信息資源。

在此建設(shè)體系當(dāng)中，主要以電網(wǎng)仿真平臺(tái)作為關(guān)鍵運(yùn)行部分，與傳統(tǒng)DTS相比，以電網(wǎng)仿真平臺(tái)為主的電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)具備的優(yōu)勢(shì)更多。舉例而言，按照負(fù)荷變化曲線可以對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行有效的計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算的連續(xù)性與統(tǒng)一性；根據(jù)職能調(diào)度技術(shù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)與上層應(yīng)用交換各類信息的要求等。

2 電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法分析

圍繞“調(diào)控一體”和“過(guò)程式”的設(shè)計(jì)理念，電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)有效克服了一系列的技術(shù)難題，基本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)先的仿真要求及功能。以下是本人結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，挑選出系統(tǒng)幾項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行分析與闡述，旨在進(jìn)一步明確電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，以供參考。

2.1 整理與計(jì)算數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)分發(fā)統(tǒng)一

為了使得全網(wǎng)數(shù)據(jù)及相關(guān)信號(hào)在時(shí)間與空間方面始終保持統(tǒng)一，建議相關(guān)人員應(yīng)該聯(lián)合電網(wǎng)仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，確定結(jié)果數(shù)據(jù)得以實(shí)現(xiàn)分發(fā)要求?？偠灾枰嚓P(guān)人員利用拼接整合方法加強(qiáng)電網(wǎng)全模型的設(shè)計(jì)統(tǒng)一性，確保電網(wǎng)總負(fù)荷曲線規(guī)律、合理。在此過(guò)程中，電網(wǎng)仿真平臺(tái)可以針對(duì)負(fù)荷曲線要求，對(duì)全網(wǎng)的運(yùn)行效果進(jìn)行統(tǒng)一化處理，結(jié)合具體的運(yùn)算結(jié)果及通信標(biāo)準(zhǔn)，分別分給不同的應(yīng)用平臺(tái)當(dāng)中。

2.2 二次信號(hào)的仿真設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)過(guò)程

介于“調(diào)控一體”的環(huán)境下，監(jiān)控運(yùn)行人員會(huì)利用二次信號(hào)對(duì)電網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行判斷，檢測(cè)設(shè)備是否存在運(yùn)行不合理問(wèn)題。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須加以及時(shí)解決。由此可得，二次信號(hào)仿真本身就屬于一項(xiàng)集系統(tǒng)性與復(fù)雜性于一體的技術(shù)類型，是當(dāng)前調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的重要技術(shù)類型。結(jié)合現(xiàn)階段的發(fā)展來(lái)看，研究人員在明確二次信號(hào)觸發(fā)機(jī)理的基礎(chǔ)之下，會(huì)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化二次信號(hào)源建模方法，確保二次信號(hào)的仿真設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。

結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，二次信號(hào)仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：首先，讀取信號(hào)保護(hù)信號(hào)內(nèi)容，結(jié)合具體信號(hào)內(nèi)容，構(gòu)建保護(hù)信號(hào)資源池。并以此為基礎(chǔ)，對(duì)與信號(hào)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備進(jìn)行合理分類。需要注意的是，標(biāo)簽中必須包含信號(hào)所屬的廠站信息、設(shè)備信息等。其次，在原有基礎(chǔ)上，對(duì)所有設(shè)備及故障原因進(jìn)行綜合整理，并結(jié)合具體數(shù)據(jù)資源，生成設(shè)備故障庫(kù)。最后，利用智能匹配方式對(duì)設(shè)備故障庫(kù)及軟標(biāo)簽進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，目的在于實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障與二次信號(hào)的有效銜接。必要時(shí)，可進(jìn)行人工干預(yù)。

2.3 負(fù)荷教案實(shí)踐措施

從某種程度上來(lái)說(shuō)，基于“過(guò)程式”仿真的培訓(xùn)系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)不同的運(yùn)行時(shí)段，對(duì)其進(jìn)行合理的管理與設(shè)置。且系統(tǒng)專門針對(duì)不同時(shí)段的負(fù)荷設(shè)置了不同的負(fù)荷教案方法。

首先，針對(duì)不同地區(qū)的負(fù)荷曲線情況，確定并合理調(diào)整各地區(qū)負(fù)荷值，尤其是峰值。其次，根據(jù)網(wǎng)損與廠用電的實(shí)際比例，解決并優(yōu)化當(dāng)前負(fù)荷峰值存在的問(wèn)題。最后，綜合上述內(nèi)容，確定全網(wǎng)負(fù)荷曲線。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的比例內(nèi)容，明確仿真過(guò)程中各節(jié)點(diǎn)涉及到的負(fù)荷值變化情況。

2.4 實(shí)現(xiàn)全過(guò)程發(fā)電控制

全過(guò)程發(fā)電控制與我們熟知的生產(chǎn)過(guò)程大體相似，主要發(fā)生于全網(wǎng)負(fù)荷變化之后。這樣設(shè)計(jì)的主要目的在于方便電網(wǎng)數(shù)據(jù)與仿真電網(wǎng)數(shù)據(jù)之間的有效轉(zhuǎn)化，具體優(yōu)勢(shì)可分為以下方面：

一方面，正式接入電網(wǎng)數(shù)據(jù)過(guò)程中，可視化與全過(guò)程發(fā)電控制功能會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)控仿真系統(tǒng)，規(guī)避以往的控制閉環(huán)的影響，便于其明確電網(wǎng)調(diào)控基礎(chǔ)與條件。

另一方面，正式接入仿真電網(wǎng)數(shù)據(jù)過(guò)程中，基本上與系統(tǒng)其它部分組成全過(guò)程閉環(huán)仿真體系。這種體系不僅可以用于培訓(xùn)活動(dòng)，同時(shí)還可以用于發(fā)電控制策略當(dāng)中，利于組建相關(guān)的研究平臺(tái)。

3 關(guān)于電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)與相關(guān)仿真系統(tǒng)的結(jié)合方法

除了文章上述對(duì)調(diào)控仿真系統(tǒng)的內(nèi)部功能進(jìn)行講述與優(yōu)化之外，本人認(rèn)為系統(tǒng)不應(yīng)該只局限于電網(wǎng)生產(chǎn)過(guò)程，最好還應(yīng)該從本系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果方面出發(fā)，確保與其它相關(guān)仿真系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，從根本上實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)與繼電保護(hù)仿真系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)功能與一體化功能[7]。為進(jìn)一步達(dá)成上述目的，本人建議研究人員可以從以下兩個(gè)方面入手予以實(shí)現(xiàn)：

一方面，電網(wǎng)調(diào)控仿真系統(tǒng)應(yīng)該將調(diào)控一體化仿真系統(tǒng)視為本課題主要研究對(duì)象，結(jié)合電網(wǎng)全模型的算法及相關(guān)特點(diǎn)，優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)控仿真系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，目的在于確保各個(gè)系統(tǒng)及子系統(tǒng)的高度一致性。另一方面，電網(wǎng)調(diào)控仿真系統(tǒng)應(yīng)該發(fā)揮出繼電保護(hù)仿真與運(yùn)行維護(hù)的相關(guān)功能，如此一來(lái)，局部廠站與設(shè)備二次信號(hào)大體上可以與其它信號(hào)進(jìn)行融合處理，并與其它仿真系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。長(zhǎng)期以往，電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)得到進(jìn)一步優(yōu)化，并達(dá)成預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)。

4 結(jié)論

為盡早達(dá)到國(guó)家電網(wǎng)調(diào)控仿真培訓(xùn)設(shè)計(jì)要求與實(shí)現(xiàn)要求，建議研究人員必須立足于我國(guó)當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程的高度一致。在具體構(gòu)建過(guò)程中，建議研究人員應(yīng)該致力于實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體目標(biāo)，促進(jìn)同步仿真效果得以早日實(shí)現(xiàn)。結(jié)合實(shí)踐效果來(lái)看，我國(guó)相關(guān)系統(tǒng)正式運(yùn)行之后，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度培訓(xùn)工作起到了重大作用。隨著各項(xiàng)工作內(nèi)容的不斷開(kāi)展與優(yōu)化，系統(tǒng)功能將會(huì)得到進(jìn)一步優(yōu)化，部分內(nèi)容也會(huì)得到擴(kuò)充，從根本上實(shí)現(xiàn)預(yù)期的構(gòu)建目標(biāo)。