電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的軟件可靠性研究

耿玉杰 林琳 田大偉

摘 ?要：隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)的復(fù)雜性在不斷增強(qiáng)，發(fā)生事故的危害程度和危害范圍也在不斷加深和擴(kuò)大。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行關(guān)乎整個電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，針對在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中進(jìn)行軟件可靠性研究具有非常重要的學(xué)術(shù)理論價(jià)值和積極的現(xiàn)實(shí)迫切性。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度;自動化系統(tǒng);軟件可靠性

中圖分類號：TM734;TP11.52 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）18-0091-03

Abstract：With the rapid development of China’s economy and society，the complexity of operation and maintenance of power systems is constantly increasing，and the extent of hazards and the scope of hazards of accidents are also deepening and expanding. The power grid dispatching automation system is a data processing system. Its safe and stable operation is related to the safety and stability of the entire power system. It has very important academic theoretical value and positive realistic urgency for software reliability research in power grid dispatching automation system.

Keywords：power grid scheduling;automation system;software reliability

0 ?引 ?言

電力是維持現(xiàn)代社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，其關(guān)系到人類的生產(chǎn)生活能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要性不言而喻，不能容納任何不安全的因素。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要支柱之一，因此軟件的可靠性成為我們尤其要關(guān)注的問題，本研究主要基于電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的背景，探究軟件可靠性的相關(guān)問題。

1 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分別經(jīng)過了集中式、分布式和開放分布式三個階段的發(fā)展。

目前的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是融合了自動化技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)等各種現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視控制。包括調(diào)度主站系統(tǒng)、遠(yuǎn)方廠站自動化系統(tǒng)以及兩者之間相互連接的傳輸通道系統(tǒng)。這是關(guān)乎整個電網(wǎng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵樞紐，對保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著核心作用，同時對發(fā)生事故后恢復(fù)系統(tǒng)方面也有積極影響，發(fā)揮著獨(dú)特的不可替代作用。

2 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的可靠性研究

2.1 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性概述

系統(tǒng)的可靠性主要是指系統(tǒng)在一定的運(yùn)行條件下，在預(yù)定的時間段能夠充分發(fā)揮其預(yù)期功能的概率，就此而言可靠性實(shí)質(zhì)上就是概率隨機(jī)性的問題。隨著國家電力電網(wǎng)等行業(yè)的飛速發(fā)展，可靠性工程理論也逐漸被引用到電力行業(yè)，形成較為系統(tǒng)的理論——電力系統(tǒng)可靠性理論。關(guān)于電力系統(tǒng)可靠性理論的概念，本研究認(rèn)為其主要具體指電力系統(tǒng)工程理論與可靠性工程的原理結(jié)合產(chǎn)生的應(yīng)用科學(xué)，其實(shí)質(zhì)是將發(fā)電、輸電、配電設(shè)備的潛力以科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的方式發(fā)揮出來，保障向所有用戶持續(xù)提供質(zhì)量合格的用電，實(shí)現(xiàn)全面的安全、質(zhì)量管理。

2.2 ?調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性影響問題

2.2.1 ?系統(tǒng)缺陷和技術(shù)缺陷

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的不夠成熟使其在系統(tǒng)和技術(shù)方面仍有一些缺陷，主要表現(xiàn)為：一方面產(chǎn)品本身存在缺陷，主要是因?yàn)樵诔鰪S設(shè)計(jì)過程中或在設(shè)備安裝過程中由于操作不當(dāng)造成的變電站供電設(shè)備存在部分安全隱患。另一方面就是設(shè)備性能退化導(dǎo)致的缺陷，主要是因?yàn)樽冸娬镜墓╇娫O(shè)備性能逐漸退化使得系統(tǒng)方面存在隱患，相應(yīng)地造成調(diào)度自動化系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性逐漸降低。另外，自動化裝置在投入使用后，由于濕度、溫度以及設(shè)備保養(yǎng)程度等因素導(dǎo)致自動化裝置在長時間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情形下發(fā)生損壞，從而影響系統(tǒng)裝置的使用壽命。

2.2.2 ?人為因素

在現(xiàn)代社會中，技術(shù)的更新?lián)Q代速度非?？欤{(diào)度系統(tǒng)相對其他系統(tǒng)而言科技含量較高，因此對操作人員的能力和綜合素質(zhì)也提出了較高的要求。但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，由于運(yùn)維人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)參差不齊，對于運(yùn)行規(guī)程、設(shè)備系統(tǒng)的熟悉、掌握和理解不夠，遇到問題時往往不能夠正確處理，不能短時間內(nèi)將故障排除，甚至?xí)斐墒鹿蕯U(kuò)大。

2.2.3 ?管理因素

管理方面的因素主要是指應(yīng)用新裝備及新工作模式引發(fā)的管理漏洞。隨著無人值班模式的推廣普及，導(dǎo)致相關(guān)工作人員溝通不及時、信息不對稱，進(jìn)而影響維修效果。導(dǎo)致該類現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要是管理的疏忽與缺位。另外就是供電企業(yè)使用的系統(tǒng)規(guī)程較為繁瑣，會影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件的可靠性及重要性

3.1 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件可靠性的含義

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是軟件密集性系統(tǒng)，軟件的質(zhì)量和可靠性直接影響其正常運(yùn)行情況。結(jié)合ANSIIAIAA R-013-1992對軟件可靠性工程給出的定義，軟件可靠性工程是指應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)處理在系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行期間所采集的數(shù)據(jù)，以便詳細(xì)說明、預(yù)測、估計(jì)和評價(jià)基于軟件的系統(tǒng)可靠性該定義主要強(qiáng)調(diào)的是軟件可靠性工程中的度量工作?！癏andbook of Software Reliability Engineering”指出：軟件可靠性工程定量地按用戶對于可靠性的需求研究軟件系統(tǒng)的操作行為。我國的專家則認(rèn)為軟件可靠性工程是指為了滿足軟件的可靠性要求而進(jìn)行的一系列設(shè)計(jì)、分析、測試和管理等工作。盡管說法不一，但無一不包含軟件可靠性度量，甚至大多以度量作為主要的工作，由此也可以體現(xiàn)出軟件可靠性度量在軟件可靠性工程中的重要程度。

3.2 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件可靠性的重要性

軟件可靠性是軟件質(zhì)量中最重要，也是最易定量的固有特性?？煽啃园ㄔS多方面，對于軟件費(fèi)用具有重大影響。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件可靠性度量工作貫穿于軟件生存周期的各個階段，對軟件的質(zhì)量和可靠性管理起著重要的作用。

4 ?電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的軟件可靠性構(gòu)建分析

4.1 ?軟件可靠性實(shí)現(xiàn)的功能維度分析

首先，平臺標(biāo)準(zhǔn)化。自動化系統(tǒng)軟件的使用要完全按照電力行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)建，從《智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)專用技術(shù)規(guī)范》《電網(wǎng)通用模型描述規(guī)范》《電網(wǎng)設(shè)備通用模型命名規(guī)范》等方面進(jìn)行細(xì)致化分析，保障平臺構(gòu)建的規(guī)范性。

其次，電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視可視化。通過自動化軟件對電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)實(shí)時性的監(jiān)視，將運(yùn)行狀況通過數(shù)據(jù)、圖像的方式展現(xiàn)出來。這一監(jiān)控功能構(gòu)建同時要融合二次信息監(jiān)控、綜合智能告警、電網(wǎng)數(shù)據(jù)可視化展示、視頻可視操作等功能。在實(shí)時數(shù)據(jù)信息獲得基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)決策的智能化，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度科學(xué)化提供支持。

最后，數(shù)據(jù)平臺化。在將電網(wǎng)調(diào)度的數(shù)據(jù)集中整理分析的基礎(chǔ)上，通過使用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)全景多維度的分析，數(shù)據(jù)信息共享使用，提升調(diào)度效率。

4.2 ?傳輸通道

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道合理選擇也是非常重要的。實(shí)際通道使用主要分為通信設(shè)備和線纜。在傳輸通道構(gòu)建中，容易出現(xiàn)故障，為了降低故障需要從專屬通道和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)兩個方面進(jìn)行建設(shè)。專線通道配置圖如圖1所示，有效解決了兼容問題，控制故障概率。

4.3 ?分站段

電網(wǎng)調(diào)度自動化軟件系統(tǒng)構(gòu)建中分站段設(shè)備是從通信管理機(jī)和變電站監(jiān)控后臺主機(jī)兩個方面實(shí)現(xiàn)的，以此實(shí)現(xiàn)變電站、開閉所和電廠的全方面管理。分站段主要是進(jìn)行信息接收和傳遞、處理。在實(shí)際構(gòu)建中，使用高性能的嵌入式CPU保證軟件系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.4 ?不間斷電源

電網(wǎng)調(diào)度自動化的實(shí)現(xiàn)需要不間斷電源提供充足的動力。整個調(diào)度系統(tǒng)的不間斷電源應(yīng)至少有兩套組成，這樣能夠在主機(jī)出現(xiàn)故障時，保證調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，保證運(yùn)行的可靠性。

4.5 ?防雷

在電網(wǎng)調(diào)度自動化軟件系統(tǒng)中，可靠性的實(shí)現(xiàn)還要從防雷方面做好保護(hù)處理。由實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要原因之一是雷擊事故的出現(xiàn)。為了提升防雷水平，可以從電源防雷、通信通道防雷兩個方面實(shí)現(xiàn)。在防雷技術(shù)使用的基礎(chǔ)上，同時加強(qiáng)實(shí)際監(jiān)測管理，監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行中是否出現(xiàn)問題，做好防雷防護(hù)工作，控制損失率。

整體上而言，電網(wǎng)調(diào)度自動化軟件系統(tǒng)的可靠性需要從以上五個方面實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)化建設(shè)，在系統(tǒng)建設(shè)完整的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面分析，切實(shí)為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)可靠性運(yùn)行提供有效的支持。

5 ?結(jié) ?論

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)軟件可靠性度量工作是檢測軟件可靠性的關(guān)鍵工作，可以分為需求分析階段、設(shè)計(jì)階段、測試階段等步驟。就目前的進(jìn)展來看，盡管已經(jīng)有部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)了軟件可靠性對于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有重要的意義，但是目前的研究成果還是非常稀少，同時對于如何保證和提高自動化系統(tǒng)的軟件可靠性方面還需要進(jìn)一步的深入研究和探索。

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作者簡介：耿玉杰（1988-），男，漢族，山東臨沂人，工程師，碩士研究生，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動化、數(shù)據(jù)挖掘。