淺析電力調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)

徐琳

摘要：電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是指直接為電網(wǎng)運(yùn)行服務(wù)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括在此系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用軟件，是在線為各級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)生產(chǎn)運(yùn)行人員提供電力系統(tǒng)運(yùn)行信息、分析決策工具和控制手段的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。文章結(jié)合電力調(diào)度實(shí)際管理特點(diǎn)，從如何提升電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)性能指標(biāo)、可靠性兩個(gè)層面，提出了采取冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)、采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份等相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度；自動(dòng)化；技術(shù)

一、電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)目標(biāo)在于提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，提高故障恢復(fù)能力、切實(shí)減少損失。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)使其具有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視、控制（SCADA）的功能，但在具體實(shí)施過(guò)程中應(yīng)根據(jù)調(diào)度職責(zé)范圍、調(diào)度自動(dòng)化現(xiàn)狀、基礎(chǔ)設(shè)備自動(dòng)化條件，按照由低至高的、由易到難的原則恰當(dāng)確定總體功能。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開放的全組態(tài)的調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不但使畫面，后臺(tái)語(yǔ)言具有可組態(tài)性，而且使數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)也具有可組態(tài)性，實(shí)現(xiàn)以上能力的根本原因在于系統(tǒng)抽象了設(shè)備通道和通訊規(guī)約層次。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于用戶的要求構(gòu)造滿意的人機(jī)界面，常用的構(gòu)造人機(jī)界面的美工工具都具有動(dòng)畫屬性，包括“顏色、大小、位置、文本、角度、閃爍、隱藏”等屬性，這些屬性可以簡(jiǎn)單地與以監(jiān)控變量或內(nèi)存變量為參數(shù)的表達(dá)式連接，系統(tǒng)提供高效的畫面刷新機(jī)制，保證圖形元素屬性隨變量表達(dá)式屬性的變化而變化；系統(tǒng)提供獨(dú)立功能的控件用于顯示系統(tǒng)的報(bào)警信息，曲線棒圖等，這些控件也可以以某種單位與監(jiān)控點(diǎn)變量或表達(dá)式及其歷史數(shù)據(jù)庫(kù)連接，完成有關(guān)的查詢和顯示功能。系統(tǒng)的基本圖形元素、控件等還可形成滿意的人機(jī)界面，達(dá)到對(duì)RTU、智能儀表、板卡以及程序流程等的控制，可以達(dá)到采用通用語(yǔ)言編程的效果和滿意程度。

二、SCADA系統(tǒng)應(yīng)用

為了提高系統(tǒng)的可靠性，自動(dòng)化系統(tǒng)主站網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、主機(jī)工作站、前置機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器均通過(guò)各自所配網(wǎng)卡的RJ-45插座連至網(wǎng)絡(luò)集線器（HUB）上，雙機(jī)切換柜分別與兩臺(tái)前置機(jī)中的多口智能接口相連，MODEM與雙機(jī)切換柜線中一對(duì)一相連，具體提升措施如下。

1.網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，如Ether Net、FDDI或ATM等都可使用。

2.單網(wǎng)、雙網(wǎng)、低速網(wǎng)、高速網(wǎng)可以任意方式進(jìn)行組合。系統(tǒng)支持靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，可以是單低速網(wǎng)、單高速網(wǎng)，可以是低速和高速雙網(wǎng)混用，也可以是雙高速網(wǎng)。

3.采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都傳輸有用數(shù)據(jù)，并且兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作不正常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)地通過(guò)另一網(wǎng)絡(luò)傳輸所有數(shù)據(jù)。當(dāng)故障網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時(shí)，雙網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)恢復(fù)到流量的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)切換實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的彈性伸縮，網(wǎng)絡(luò)本身對(duì)系統(tǒng)是透明的，雙網(wǎng)絡(luò)并無(wú)主、備之分。

4.支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口，可以方便地與其它系統(tǒng)如MIS等進(jìn)行互聯(lián)。

5.易于與上級(jí)或下級(jí)調(diào)度組成廣域網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，支持遠(yuǎn)程調(diào)試。在數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)方面，SCADA系統(tǒng)也采取相關(guān)措施，主要體現(xiàn)在如下四個(gè)方面：（1）支持組態(tài)地將系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)按用戶指定的周期或事件產(chǎn)生觸發(fā)刷新用戶指定的外部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；（2）支持直接讀寫指定數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的字段數(shù)據(jù)，并具備將該數(shù)據(jù)與該系統(tǒng)組態(tài)定義的變量對(duì)應(yīng)連接的能力，這使得該系統(tǒng)可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)與其它任何支持?jǐn)?shù)據(jù)訪問(wèn)的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)交換信息；（3）通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句完成外部數(shù)據(jù)庫(kù)的一般維護(hù)操作，如建表、刪除表、插入、修改和刪除記錄；（4）通過(guò)后臺(tái)API的方式，將電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的常用的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢工作打包，用戶無(wú)需編寫有關(guān)SQL語(yǔ)句，只要簡(jiǎn)單地提供符合常規(guī)應(yīng)用習(xí)慣的參數(shù)即可完成復(fù)雜的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)查詢和瀏覽工作。

三、系統(tǒng)性能指標(biāo)優(yōu)化

1.系統(tǒng)采取冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)是真正的熱備用，雙網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)，主、備網(wǎng)絡(luò)同時(shí)都傳送有用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，雙網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動(dòng)態(tài)的平衡。系統(tǒng)采取雙服務(wù)器方式，當(dāng)系統(tǒng)配置了主備服務(wù)器后，每個(gè)客戶端同時(shí)與兩個(gè)服務(wù)器連接，并向兩個(gè)服務(wù)器發(fā)送信息，服務(wù)器控制程序自動(dòng)檢測(cè)客戶端與服務(wù)器的連接模式，以確保唯一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，或?qū)⒂嘘P(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)到感興趣的客戶端。同時(shí)客戶端也自動(dòng)檢測(cè)服務(wù)器的狀態(tài)。

系統(tǒng)采取雙前置機(jī)方式：（1）基于485總線方式的雙機(jī)切換；（2）基于Nport Server的雙機(jī)切換；（3）用戶自定義方式的雙機(jī)切換。系統(tǒng)采取雙通道方式：（1）系統(tǒng)采取以通道的方式與RTU等采集設(shè)備進(jìn)行連接；（2）系統(tǒng)支持自動(dòng)主備通道切換，不支持手動(dòng)切換，并且是采用冷備用原理。當(dāng)主通道在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，備用通道不采集數(shù)據(jù)。

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到主通道連接出現(xiàn)故障或者誤碼率過(guò)高，則自動(dòng)啟動(dòng)備用通道采集數(shù)據(jù)，并將停止主通道的采集，此時(shí)主通道的地位轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆猛ǖ?，原備用通道變?yōu)橹魍ǖ啦荒苤匦陆庸軘?shù)據(jù)的采集工作，除非當(dāng)前的主通道出現(xiàn)故障。

2.系統(tǒng)采取的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊模型主動(dòng)傳輸系統(tǒng)改變的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)項(xiàng)的改變有以下三種可能：從通道采集數(shù)據(jù)改變實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；運(yùn)行后臺(tái)語(yǔ)言實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；從網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)傳遞來(lái)改變實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。采用客戶/服務(wù)器查詢方式，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞歷史數(shù)據(jù)和進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)恢復(fù)。系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)采用客戶/服務(wù)器方式，在實(shí)際應(yīng)用中，如對(duì)SOE的查詢、對(duì)歷史曲線的查詢等操作中，一般是用戶提交查詢條件，由系統(tǒng)將有關(guān)查詢條件變?yōu)檫B接的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)能夠接受的標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句，提交給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢得到滿足有關(guān)條件的查詢結(jié)果集，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器將該結(jié)果集通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給查詢的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)根據(jù)接收到的查詢結(jié)果，將它轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩羧菀桌斫獾姆绞?，如曲線、報(bào)表等顯示出來(lái)。系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)方便的容錯(cuò)系統(tǒng)模型，在該模型中，運(yùn)行系統(tǒng)采用總線方式或通過(guò)專門的切換裝置與連接的RTU或其它智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接，當(dāng)主系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通道出現(xiàn)故障時(shí)，備用系統(tǒng)將自動(dòng)或手動(dòng)獲得控制權(quán)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的有效擴(kuò)充。（1）架設(shè)遠(yuǎn)程工作站。正常情況下所有計(jì)算機(jī)都是通過(guò)各自所配置的10～100M網(wǎng)卡連至集線器上，傳輸媒質(zhì)選擇的是8芯雙絞線，這樣的組網(wǎng)如果在兩座比較分散的建筑物之間（線距1.5km以上），則信號(hào)的抗干擾能力、準(zhǔn)確度、保密能力都會(huì)大為下降，對(duì)準(zhǔn)確度、實(shí)時(shí)性要求較高的工作站來(lái)講，也就是說(shuō)必須架設(shè)能滿足的遠(yuǎn)程工作站，以解決距離服務(wù)器較遠(yuǎn)部門和系統(tǒng)的連網(wǎng)問(wèn)題。（2）架設(shè)移動(dòng)工作站。移動(dòng)工作站的性質(zhì)和遠(yuǎn)程工作有相似之處，而且有可移動(dòng)性，其架設(shè)更有必要性。系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)、通道及遠(yuǎn)端接口都進(jìn)行定期測(cè)試，傳統(tǒng)的測(cè)試方法是部分人員在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果，后臺(tái)人員電話核對(duì)顯示值和測(cè)試值，這樣在準(zhǔn)確性、及時(shí)性方面會(huì)受到很大影響，如果攜帶移動(dòng)工作站至現(xiàn)場(chǎng)，在測(cè)試時(shí)由移動(dòng)站向后臺(tái)服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)與所測(cè)數(shù)據(jù)核對(duì)，準(zhǔn)確度可得到較好的保障，其靈活性、實(shí)時(shí)性也非人眼可比。從移動(dòng)站直接觀測(cè)后臺(tái)數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以通過(guò)RTU的RS-232接口觀察輸出數(shù)據(jù)，并能直接進(jìn)行遙控、遙測(cè)實(shí)驗(yàn)。管理人員外出時(shí)，如果攜帶移動(dòng)工作站，只要撥號(hào)和中心站連接，就可以方便的查看電網(wǎng)信息，了解系統(tǒng)情況。

四、其他問(wèn)題

針對(duì)電力設(shè)備設(shè)施受損的情況要采取相關(guān)措施加以解決。若是由于電力設(shè)備年久失修造成的電力自動(dòng)化失效，則要更換功能已失的電力設(shè)備，修復(fù)可繼續(xù)使用的電力設(shè)備。若是由于自然災(zāi)害造成的電力設(shè)施受損，則企業(yè)相關(guān)部門要派遣專業(yè)人員進(jìn)行維修，以保證電力自動(dòng)化的運(yùn)行。若是設(shè)備落后造成的電力調(diào)度自動(dòng)化受阻，則更換最新型的設(shè)備。若是人為原因造成的設(shè)備以舊代新、以次充好等情況的發(fā)生，則企業(yè)應(yīng)首先將設(shè)備更換，再嚴(yán)肅追究相關(guān)人員的責(zé)任，進(jìn)行相應(yīng)處罰，讓企業(yè)人員引以為戒，使電力設(shè)備設(shè)施保持一個(gè)比較好的運(yùn)行狀態(tài)，促進(jìn)電力調(diào)度自動(dòng)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]羅小杰.電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的改造問(wèn)題探討[J].信息化建設(shè). 2016（06）

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島市即墨區(qū)供電公司）