電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

魏 燦

（國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 210000）

1 電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的實際需求

目前國內(nèi)電力系統(tǒng)存在較多問題，如電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的應用沒能達到一定的水平，監(jiān)控調(diào)度僅僅應用了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）的基礎功能，無法滿足當前電力系統(tǒng)快速發(fā)展的要求。監(jiān)控調(diào)度電力系統(tǒng)想要達到監(jiān)控和調(diào)度的集成化、智能化以及自動化，需要在電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設計中充分應用自動控制、控制軟件的研發(fā)、控制的數(shù)據(jù)庫以及通信網(wǎng)絡技術等，借助相關自動化設備和計算機實現(xiàn)電力供配電網(wǎng)絡的自動化監(jiān)控調(diào)度工作，從而給電力管理提供實時的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，為工作人員的操作決策和電網(wǎng)自動控制提供依據(jù)[1]。

首先，電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)應具有處理配電系統(tǒng)故障的功能。根據(jù)電力網(wǎng)絡系統(tǒng)的平臺和電力調(diào)度設備，利用互聯(lián)網(wǎng)和電力系統(tǒng)專用網(wǎng)絡傳輸相關信息數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)進行邏輯控制提供實時數(shù)據(jù)，進而智能處理電網(wǎng)輸配過程中出現(xiàn)的接地故障和線路故障，最終實現(xiàn)故障的精確定位和故障區(qū)的有效隔離，以保障電力供應。其次，系統(tǒng)具有服務Web人工互動界面功能，能夠為系統(tǒng)地域系統(tǒng)服務（Geographic Information System，GIS）和SCADA系統(tǒng)提供Web服務界面，從而使操作人員能夠?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng)。再次，具有配電網(wǎng)絡GIS地域服務的功能。該功能主要是借助Web GIS或者GIS地域服務來完成開發(fā)。配電網(wǎng)絡GIS地域服務可以實時統(tǒng)一管理電網(wǎng)系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的地理、SCADA信息以及相關設備信息，因此操作人員也能獲得更加直觀的服務管理接口。最后，系統(tǒng)應具有電網(wǎng)輸配電功能。以Web服務系統(tǒng)為基礎，不僅能夠面向調(diào)度人員進一步開發(fā)出供電處理和配電操作的對應接口，還能實現(xiàn)系統(tǒng)及軟件間的互聯(lián)互通，以完成電力網(wǎng)絡輸配電調(diào)度、電力網(wǎng)絡系統(tǒng)以及監(jiān)控設備軟件間之間的數(shù)據(jù)交互[2]。

2 電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)中各功能的模塊設計

電網(wǎng)輸配電監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)主要包括配電網(wǎng)地域服務系統(tǒng)GIS、配電網(wǎng)管理應用系統(tǒng)（Distribution Automation System，DAS）以及SCADA等部分。本文主要根據(jù)SCADA系統(tǒng)功能的需求，設計SCADA系統(tǒng)需要具備的模塊，結(jié)構(gòu)功能設計如圖1所示。

圖1 SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

2.1.1 采集數(shù)據(jù)處理的模塊設計

SCADA系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)處理模塊的主要功能是從電網(wǎng)中的電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，并進行處理后按照系統(tǒng)需求進行格式轉(zhuǎn)換，最終存儲在SCADA系統(tǒng)后臺中。為了進一步提升數(shù)據(jù)傳輸過程的穩(wěn)定性和準確性，SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集必須要配置校驗錯誤碼的功能，以驗證接收數(shù)據(jù)，進而有效過濾錯誤數(shù)據(jù)[3]。

2.1.2 人機互動界面的模塊設計

DF8900人機互動界面模塊設計實現(xiàn)了操作界面的人性化，能夠與操作人員實現(xiàn)人機互動。該系統(tǒng)能夠充分結(jié)合用戶及操作人員實際需求實現(xiàn)參數(shù)的合理設置，在此基礎上實現(xiàn)前臺界面的刷新和處理。人機互動界面主要設置了圖形的繪制、版本的運行、管理狀態(tài)的顯示、報警功能的服務以及調(diào)度電力系統(tǒng)的操作等相關功能。DF8900人機互動界面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 DF8900人機互動界面結(jié)構(gòu)設計

人機互動界面系統(tǒng)的管理模塊需要具有如下功能：（1）能夠利用圖形顯示電力系統(tǒng)調(diào)度和管理等操作界面；（2）能夠?qū)㈦娏W(wǎng)絡的設備、系統(tǒng)以及線路進行圖形繪制與模型構(gòu)建；（3）能夠?qū)Ω孪到y(tǒng)參數(shù)的軟件、工具以及系統(tǒng)中的圖形進行操作和預維護；（4）能夠在人機互動過程中為用戶提供管理和研究的功能，從而使用戶能夠在研究模式狀態(tài)下模擬監(jiān)控調(diào)度電網(wǎng)的工作，且系統(tǒng)包含和SCADA系統(tǒng)間管理研究狀態(tài)操作的接口；（5）當系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，人機界面應具有顯示警告信息、過濾錯誤信息以及故障處理完成后的恢復等功能[4]。

2.2 數(shù)據(jù)庫設計

2.2.1 硬件系統(tǒng)的配置

數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)進程、數(shù)據(jù)存儲內(nèi)存以及物理性質(zhì)的文件等。這些數(shù)據(jù)庫組件分布的情況根據(jù)自身數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)形式確定。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)形式分為網(wǎng)絡運營主機與獨立主機兩種。其中，獨立主機形式是數(shù)據(jù)庫最簡單的設備裝置，形式為單一服務器，只訪問單磁盤和獨立主機數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

2.2.2 網(wǎng)絡通信的設計

系統(tǒng)支持利用通信網(wǎng)絡訪問數(shù)據(jù)庫，并能夠進行遠程的數(shù)據(jù)庫查詢。遠程查詢通信時，要連接database link來查詢和識別數(shù)據(jù)的路徑。數(shù)據(jù)庫的連接能夠間接或直接指定需要進行訪問的賬號、數(shù)據(jù)以及主機等。實施數(shù)據(jù)庫訪問查詢時，需要使用相應數(shù)據(jù)庫service name服務名，識別需要訪問的數(shù)據(jù)庫和主機。連接數(shù)據(jù)庫時，可以使用公共的連接方式，也可使用私有的連接方式。本系統(tǒng)具有遠程查詢數(shù)據(jù)庫功能外，還具有遠程更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的功能，能夠和本地數(shù)據(jù)庫形成一個單元，從而達到一起提交和回執(zhí)的功能。

2.2.3 結(jié)構(gòu)方面的設計

監(jiān)測集成的軟件具有一定的特殊性能，和一般信息管理系統(tǒng)不同，應用于電力設備的檢測軟件數(shù)據(jù)庫。監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理過程中，確保數(shù)據(jù)的實時性十分重要。監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)中的全部數(shù)據(jù)分為動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)兩種形式。其中，靜態(tài)數(shù)據(jù)是監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中組態(tài)的信息，如設備信息和公司信息等。動態(tài)信息是指隨時間和環(huán)境變化的信息。電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分為配置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、歷史發(fā)生的數(shù)據(jù)庫、實時變化的數(shù)據(jù)庫以及信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫等[5]。

3 電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)監(jiān)控的運行必須有用戶輸入賬號和密碼，同時選擇登錄角色，經(jīng)后臺驗證后，系統(tǒng)才能完成登錄，登錄成功后才能自動進入SCADA系統(tǒng)。當用戶成功登錄后，監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的界面上會彈出用戶操作的權限界面。

操作訪問界面會通過圖形展現(xiàn)在操作者面前，主要內(nèi)容如下。操作系統(tǒng)選擇Linux，也能夠按照管理系統(tǒng)操作人員的喜好和用戶的要求更換為Windows操作系統(tǒng)[6]。電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)軟件所支撐的工具平臺包括支持系統(tǒng)應用處理運算數(shù)據(jù)、信息功能的組件、支持管理后臺組件、系統(tǒng)運行權限、系統(tǒng)數(shù)據(jù)報表工具、圖形操作組件接口、歷史性信息數(shù)據(jù)后臺處理組件、后臺存儲數(shù)據(jù)庫功能組件以及網(wǎng)絡系統(tǒng)通信組件等。電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)上層所具備的功能主要有電力系統(tǒng)實時監(jiān)控與調(diào)度過程顯示功能和處理信息數(shù)據(jù)的功能。這是SCADA系統(tǒng)中最核心的組件，是系統(tǒng)為用戶提供服務最關鍵的組件。它主要包含Web系統(tǒng)管理服務功能、配電網(wǎng)絡管理自動化的功能、電力網(wǎng)絡系統(tǒng)進行分析的功能以及監(jiān)控數(shù)據(jù)的功能等[7]。

4 結(jié) 論

本文設計的電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)主要的優(yōu)勢是優(yōu)化了傳統(tǒng)電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，可以多重存儲數(shù)據(jù)，為電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的運行提供完備的信息數(shù)據(jù)。通過分析與考察同行業(yè)的電力監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)，完善本設計所使用的軟件，并在電力領域標準的通信數(shù)據(jù)規(guī)約下，完成了電力監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的設計與研發(fā)，可為電力系統(tǒng)的監(jiān)控調(diào)度提供有力的技術支持。