汾西電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)改造技術(shù)研究

王田龍 楊耀杰

（汾西礦業(yè)集團(tuán)公司機(jī)電處，山西 介休 032000）

1 電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)改造的必要性

1.1 汾西礦業(yè)集團(tuán)電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀

汾西礦業(yè)集團(tuán)電網(wǎng)（下稱汾西電網(wǎng)）供電系統(tǒng)由1個(gè)發(fā)電廠、43個(gè)變電站及其發(fā)、供、輸、送電設(shè)備組成。其中1個(gè)2*50MW自備電廠，11座110kV變電站，32座35kV變電所，分布于晉中、呂梁、臨汾、長(zhǎng)治4個(gè)地市所屬的介休、靈石、孝義、柳林、交城、左權(quán)、隰縣、沁源8個(gè)縣市。電網(wǎng)內(nèi)110kV變電站是主要供電電源，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換變?yōu)?5kV輸送到各礦，為各礦提供優(yōu)質(zhì)供電。

1.2 汾西電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀

110kV變電站是汾西電網(wǎng)的主要供電電源，電源點(diǎn)較少，服務(wù)的礦區(qū)多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用電可靠性要求高。一旦一個(gè)電源點(diǎn)故障，多個(gè)負(fù)荷將受到影響，調(diào)度同時(shí)調(diào)管的壓力非常大。

汾西供電系統(tǒng)1個(gè)發(fā)電廠、43個(gè)變電站具有地調(diào)的運(yùn)行規(guī)模。調(diào)度設(shè)在山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司供用電分公司，分為晉中區(qū)調(diào)度和呂梁區(qū)調(diào)度，晉中區(qū)調(diào)度負(fù)責(zé)電源取自晉中地方電力分公司的17個(gè)變電站的運(yùn)行調(diào)度；呂梁網(wǎng)調(diào)度負(fù)責(zé)電源取自呂梁地方電力分公司的26個(gè)變電站的運(yùn)行調(diào)度。

1.3 汾西電網(wǎng)電力調(diào)度系統(tǒng)存在的不足

汾西電網(wǎng)電力調(diào)度系統(tǒng)改造前存在嚴(yán)重不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）汾西電力調(diào)度系統(tǒng)中沒(méi)有數(shù)據(jù)網(wǎng)。運(yùn)行數(shù)據(jù)是通過(guò)調(diào)度員電話與變電站值班員采集，不能實(shí)時(shí)對(duì)電網(wǎng)潮流監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)運(yùn)行可靠性評(píng)估。

（2）無(wú)新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。當(dāng)變電站發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度指揮僅僅靠電話聯(lián)系，加之調(diào)度人員是公司內(nèi)部運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較豐富的變電站值班員，沒(méi)有與調(diào)度專業(yè)相適應(yīng)的電力系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，因此調(diào)度員不能及時(shí)、快速、準(zhǔn)確地評(píng)估、判斷、指揮。致使事故狀態(tài)下應(yīng)急處置不及時(shí)，易造成事故擴(kuò)散蔓延。

（3）值班調(diào)度員少，1～2人/班，遇電網(wǎng)異?；蚴鹿蕰r(shí)調(diào)度員無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確掌控全局，下達(dá)命令。

（4）110kV電源相對(duì)薄弱，供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理。當(dāng)110kV變電站發(fā)生故障或非正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響多個(gè)35kV變電站的運(yùn)行。

（5）不能借助系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻會(huì)議和現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。

實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行的因素非常復(fù)雜，且過(guò)程十分迅速，如不能及時(shí)預(yù)測(cè)、判斷或處理不當(dāng)，不但可能危及人身和設(shè)備安全，甚至?xí)闺娋W(wǎng)瓦解崩潰，造成大面積停電，給礦井安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，甚至嚴(yán)重?fù)p失。為此，必須增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化手段，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全分析，在故障或事故時(shí)，快速提供事故的準(zhǔn)確信息、處理對(duì)策，防止事故蔓延，避免或減少事故造成的重大損失。

結(jié)合目前新型電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及汾西集團(tuán)公司調(diào)度系統(tǒng)實(shí)際情況，對(duì)汾西電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)研究、分析。

2 電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)汾西礦業(yè)（集團(tuán)）公司供電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，汾西電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)建設(shè)采用1+N模式，即1個(gè)調(diào)度中心系統(tǒng)，5個(gè)集控站系統(tǒng)。調(diào)度中心負(fù)責(zé)1個(gè)發(fā)電廠，11個(gè)110kV變電站的數(shù)據(jù)接入和處理，負(fù)責(zé)全局?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)視控制及創(chuàng)新功能應(yīng)用。集控站系統(tǒng)接入所轄各個(gè)工區(qū)35kV變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和控制，同時(shí)把集控站接入的各工區(qū)35kV變電站數(shù)據(jù)上送調(diào)度中心，由調(diào)度中心統(tǒng)一對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理保存。當(dāng)調(diào)度中心主站與集控站系統(tǒng)之間通訊正常時(shí)，集控站的監(jiān)控界面采用和調(diào)度中心一致的界面，數(shù)據(jù)源采用調(diào)度中心提供的數(shù)據(jù)源；當(dāng)調(diào)度中心主站與集控站系統(tǒng)之間通訊中斷時(shí)，集控站采集到的數(shù)據(jù)暫不上送，界面數(shù)據(jù)可以采用集控站采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。調(diào)度中心主站系統(tǒng)和區(qū)域集控站系統(tǒng)采用統(tǒng)一的人機(jī)界面風(fēng)格并起到各司其職互為補(bǔ)充的作用。

2套調(diào)度中心系統(tǒng)軟、硬件完全相同，獨(dú)立接入數(shù)據(jù)，相互之間冗余備份。系統(tǒng)主網(wǎng)采用雙網(wǎng)主備冗余結(jié)構(gòu)，主網(wǎng)連接的節(jié)點(diǎn)有SCADA/歷史/前置服務(wù)器、調(diào)度員工作站、通信設(shè)備等。當(dāng)兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間的兩個(gè)網(wǎng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)變化后的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)重新設(shè)置其通信路徑。系統(tǒng)可以方便地接入受控站信息，接口方式可以選擇串口、網(wǎng)絡(luò)，全面的IP解決方案，支持TCP/IP協(xié)議層之上的各種規(guī)約實(shí)現(xiàn)并可方便地?cái)U(kuò)展到未來(lái)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式的調(diào)度系統(tǒng)。

汾西電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)調(diào)度中心主站系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1，各個(gè)工區(qū)集控系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2～圖6。

圖1 調(diào)度中心主站系統(tǒng)圖

集控站系統(tǒng)：5個(gè)集控站分別以110kV變電站為中心，接入各區(qū)域35kV變電站的調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)“五遙”功能，分區(qū)域建立集控站形成區(qū)域調(diào)度集控站。集控站負(fù)責(zé)監(jiān)控所轄區(qū)域內(nèi)110kV變電站低壓部分和35kV變電站數(shù)據(jù)的傳輸。

圖2 河?xùn)|工區(qū)集控系統(tǒng)圖

圖3 后莊工區(qū)集控系統(tǒng)圖

3 電網(wǎng)一體化運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)主要內(nèi)容

一體化電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)首先必須實(shí)現(xiàn)基于國(guó)網(wǎng)規(guī)范的電力系統(tǒng)基礎(chǔ)功能，包括：基礎(chǔ)支撐平臺(tái)功能、SCADA功能、集控功能、報(bào)表功能、報(bào)警功能、WEB功能等等。

一體化電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)利用獨(dú)特的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)依托高速的電力調(diào)度數(shù)據(jù)/通信平臺(tái)，將監(jiān)控工作站從控制中心延伸至遠(yuǎn)程集控站或變電站。通過(guò)系統(tǒng)權(quán)限管理機(jī)制和責(zé)任區(qū)域管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)域的信息監(jiān)視、操作管理和設(shè)備控制；通過(guò)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和分布式對(duì)象管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站與控制中心監(jiān)控工作站完全相同的實(shí)時(shí)性和可靠性。

電網(wǎng)調(diào)度綜合防誤與現(xiàn)場(chǎng)“五防”的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，電子值班功能的深度推進(jìn)。

調(diào)度安全防誤校驗(yàn)，從調(diào)度端至子站端統(tǒng)一，整合現(xiàn)場(chǎng)的“五防”功能。一體化電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)在五防的基礎(chǔ)上，利用電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系和SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)遙信和遙測(cè)信息對(duì)調(diào)度員的操作進(jìn)行全面的防誤檢查，從而最大程度減少乃至杜絕誤操作產(chǎn)生的可能性。同時(shí)系統(tǒng)提供模擬操作功能，利用該功能，調(diào)度員可以方便地在圖形界面上進(jìn)行模擬操作，所有操作均需進(jìn)行全面的防誤檢查。

圖4 宜興工區(qū)集控系統(tǒng)圖

圖5 呂梁工區(qū)集控系統(tǒng)圖

電子值班功能：系統(tǒng)采用嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用了短信的實(shí)時(shí)性和經(jīng)濟(jì)性，在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)有告警事項(xiàng)產(chǎn)生時(shí)，該模塊會(huì)根據(jù)預(yù)先配置，將告警事項(xiàng)分類發(fā)送到需要接收該類事項(xiàng)的人員的手機(jī)上，并進(jìn)行語(yǔ)音提示，這樣便于相關(guān)人員及時(shí)得到信息，對(duì)事故的處理更及時(shí)、準(zhǔn)確。使電網(wǎng)運(yùn)行更安全、更高效。

圖6 左權(quán)工區(qū)集控系統(tǒng)圖

預(yù)案程序化、規(guī)范化：隨著供電網(wǎng)絡(luò)的不斷增大，事故類型紛繁復(fù)雜，電網(wǎng)的內(nèi)外營(yíng)運(yùn)環(huán)境發(fā)生著變化，安全生產(chǎn)工作也將面臨新的挑戰(zhàn)和新的課題，預(yù)案程序化、規(guī)范化是電網(wǎng)事故處理快速準(zhǔn)確的重要基礎(chǔ)。本次改造把預(yù)案程序化作為重要任務(wù)之一，在事故發(fā)生后，在顯示事故信息后通過(guò)不同的方式啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，調(diào)度員可以根據(jù)顯示的預(yù)案組織處理，為調(diào)度員提供直接、有效的決策提供支持，從而快速、正確的處理事故。

信息告警的分類：綜合智能告警實(shí)現(xiàn)告警信息在線綜合處理、顯示與推理，支持匯集和處理各類告警信息，對(duì)大量告警信息進(jìn)行分類管理和綜合/壓縮，對(duì)不同需求形成不同的告警顯示方案，利用形象直觀的方式提供全面綜合的告警提示。顯示的事故信息能在相近的時(shí)段內(nèi)自動(dòng)選定關(guān)鍵信息，并且按順序顯示在界面，提示調(diào)度員優(yōu)先處理。根據(jù)重要程度的不同分窗口顯示其他告警信息，幫助調(diào)度員判斷故障，提示調(diào)度員做相應(yīng)的處理，提高調(diào)度員處理故障的準(zhǔn)確率和效率。

4 電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度一體化控制系統(tǒng)改造前后效果對(duì)比

表1 電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度一體化控制系統(tǒng)改造前后效果對(duì)比

5 結(jié)論

綜上所述，一體化電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度控制系統(tǒng)改造后能夠達(dá)到以下效果：

（1）以智能調(diào)度為核心，構(gòu)建成新一代面向能源企業(yè)的智能電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于分布式智能控制的一體化電力調(diào)度指揮系統(tǒng)，能夠滿足電網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的需要。

（2）在電網(wǎng)正常狀態(tài)下，能夠進(jìn)行監(jiān)視與控制；在事故情況下，通過(guò)智能輔助決策，進(jìn)行故障的準(zhǔn)確判斷與定位，并提供緊急處置措施，縮短停電時(shí)間。能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)安全的全過(guò)程、全方位的監(jiān)控與預(yù)警，使電力調(diào)度指揮更加高效。

（3）能夠構(gòu)建成智能電網(wǎng)用戶交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用戶參與的智能控制與分析決策，引導(dǎo)用戶主動(dòng)參與電網(wǎng)的管理，主動(dòng)削減尖峰負(fù)荷，促進(jìn)用戶提高自身電能精細(xì)化管理水平，緩解了電網(wǎng)運(yùn)行壓力，提高設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)調(diào)配一體化、運(yùn)行控制智能化的功能。

（4）能夠利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)、控制技術(shù)等，提升礦山電力調(diào)度的高度信息化、自動(dòng)化，最終實(shí)現(xiàn)高效率、高安全和高效益的目標(biāo)。