縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)建分析

莫蓉輝

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司 桃江縣供電分公司，湖南 桃江 413400）

0 引 言

對于電網(wǎng)調(diào)度和自動化系統(tǒng)而言，保障網(wǎng)絡安全至關(guān)重要，其目的就是為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行[1]?；诖耍嚓P(guān)政府和部門仍然給予電力調(diào)度和自動化網(wǎng)絡安全高度重視，促使其所有存在的價值與功能效用都可以在電力工程行業(yè)的發(fā)展中得到充分挖掘和利用，為我國社會和經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展做好保障。

1 電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)概述

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)由調(diào)度自動化、電力市場運營、調(diào)度員培訓模擬系統(tǒng)（Dispatcher Training Simulation System，DTS）以及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡等組成，主要是監(jiān)督和控制電力系統(tǒng)的運行，可以有效提升電力企業(yè)供電的便利性[2]。該系統(tǒng)能夠收集和整理電力企業(yè)運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，自動進行數(shù)據(jù)分析，為電力企業(yè)工作人員提供及時可靠的參考依據(jù)。同時，還具有自動發(fā)電能力控制、電力運行監(jiān)督與控制以及科學調(diào)度用電等功能[3]。依靠電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，電力企業(yè)可以對電網(wǎng)運行進行控制，確保運行安全。調(diào)度人員依靠電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，可直接在調(diào)度室內(nèi)遠程監(jiān)控、遙控電力系統(tǒng)的整體運行，有效降低或避免電力運行過程中的各種問題。

2 縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)建方案

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

運用能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）將縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)分為3大部分，即數(shù)據(jù)管理層、能量管理層及網(wǎng)絡分析層。其中先在數(shù)據(jù)管理層中收集整理電力系統(tǒng)的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)，并實時監(jiān)控系統(tǒng)的具體運行狀態(tài)。而在能量管理層中則主要負責控制發(fā)電，通過結(jié)合系統(tǒng)頻率以及發(fā)電和交換計劃等實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行，確保其能夠始終保持良好的經(jīng)濟性。在網(wǎng)絡分析層中，則主要通過運用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）實時量測數(shù)據(jù)和偽量測數(shù)據(jù)，用于獲取當前電力系統(tǒng)的具體運行情況，從而通過相應調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以保障其能夠?qū)崿F(xiàn)長時間的安全穩(wěn)定運行。電網(wǎng)調(diào)控數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)調(diào)控數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)

2.2 功能模塊設(shè)計

2.2.1 數(shù)據(jù)采集處理模塊

在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中以面向服務的架構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）體系為基礎(chǔ)，利用標準接口與數(shù)據(jù)注冊中心完成電網(wǎng)信息的展示與融合，同時通過通信技術(shù)和數(shù)據(jù)服務技術(shù)的融合，可以實現(xiàn)電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度前置通信系統(tǒng)功能[4]。采用通信開發(fā)平臺（Windows Communication Foundation，WCF）平臺實現(xiàn)通信系統(tǒng)SOA架構(gòu)，廠站遠程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）數(shù)據(jù)通過通信規(guī)約解析后，通過服務接口發(fā)不出來，客戶端進行數(shù)據(jù)調(diào)用，SCADA系統(tǒng)將數(shù)據(jù)顯示到人機交互界面，將控制命令傳達到廠站。EMS系統(tǒng)在獲得數(shù)據(jù)之后對其進行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出科學決策供調(diào)度人員參考。

2.2.2 節(jié)能發(fā)電調(diào)度

采用數(shù)據(jù)直采直送模式建立了數(shù)據(jù)采集標準和安全要求，采用分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）直采直送，在確保能耗數(shù)據(jù)準確可靠的情況下滿足電廠在線數(shù)據(jù)采集要求。一方面集中控制傳統(tǒng)發(fā)電過程，對其進行整合優(yōu)化，利用先進技術(shù)盡量降低發(fā)電過程中的能耗[5]。另一方面利用有效手段增加可再生能源的利用率，通過節(jié)能發(fā)電調(diào)度技術(shù)使電網(wǎng)更加低碳化、環(huán)?；?。

2.2.3 動態(tài)監(jiān)測

廣域測量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System，WAMS）實時動態(tài)檢測技術(shù)能夠監(jiān)測電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，充分保障電力系統(tǒng)的正常運行[6]。該系統(tǒng)包括相量測量裝置和電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主站兩部分。其中相量測量裝置用來同步相量測量和輸出，并對其進行動態(tài)記錄。實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)用來接收子站以及其他主站的測量數(shù)據(jù)和動態(tài)記錄文件等，同時對接收的數(shù)據(jù)進行歸集、分析以及儲存，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息對電力系統(tǒng)展開一系列的分析，實現(xiàn)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的跟蹤監(jiān)測[7]。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存儲與訪問如圖2所示，大數(shù)據(jù)平臺采用異構(gòu)數(shù)據(jù)庫混合部署方案，形成軟硬件分層解耦的混合存儲模式，充分發(fā)揮各類數(shù)據(jù)庫的技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的全息存儲與計算分析，提升平臺整體的數(shù)據(jù)服務效率。

圖2 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存儲與訪問

為實現(xiàn)調(diào)控數(shù)據(jù)的透明訪問，在服務接口層實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務，數(shù)據(jù)服務基于后端管理的數(shù)倉目錄元數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線與離線數(shù)據(jù)異構(gòu)存儲訪問的統(tǒng)一。數(shù)倉目錄從物理層模型、電網(wǎng)對象模型以及數(shù)據(jù)對象類型等3個維度，對數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表、表結(jié)構(gòu)信息和調(diào)控數(shù)據(jù)編碼等元數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一管理。

3 縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)應用成效

依托自動化平臺，可以采集反映自身健康狀況的裝置信息，實現(xiàn)板卡級和模塊級的裝置硬件故障診斷[9]。解析遠動裝置、站控層以及過程層的遙控報文，實現(xiàn)遙控全過程跟蹤和故障定位。比對一次設(shè)備同源采集和雙AD數(shù)據(jù)，實現(xiàn)二次設(shè)備采樣判斷，保護隱性故障預警。采集二次裝置和交換機等設(shè)備的光纖接口監(jiān)測信息，準確定位現(xiàn)場設(shè)備硬件異常和二次回路故障。通過遠程診斷快速明確故障點、故障類型及影響范圍，進而指導運維人員攜帶相應備品備件，提高現(xiàn)場檢修維護效率。查找歷史缺陷處理記錄，對比10起類似故障缺陷采用傳統(tǒng)故障處理方式和自動化平臺后的平均處理時長，結(jié)果為自動化平臺使用前每起故障缺陷平均處理時長為150 min（單純故障處理的時間，已減去路途、開票許可的時間）。應用自動化平臺后，每起故障缺陷平均處理時長為80 min。由此可見，應用自動化平臺可以明顯縮短故障處理時長，提高故障處理效率。

同時，利用自動化平臺全景監(jiān)視、全局防控以及集中決策的技術(shù)優(yōu)勢，通過自動化設(shè)備狀態(tài)在線趨勢分析，能夠提前預警二次設(shè)備異常狀態(tài)，實現(xiàn)自動化運行的先知先覺。另外，通過靈活設(shè)定告警閾值，結(jié)合自動化設(shè)備狀態(tài)趨勢分析，可以推動自動化運維從被動處置向主動指揮提升[10]。自動化平臺投運后，縣級供電公司充分發(fā)揮自動化平臺的優(yōu)勢，安排節(jié)前進行系統(tǒng)完整性巡檢，以及時發(fā)現(xiàn)存在隱患的設(shè)備或者部件，合理安排值班模式，由傳統(tǒng)的兩人在崗值班轉(zhuǎn)變?yōu)?人在崗值班，預防交叉接觸感染。例如，某縣級供電公司調(diào)度自動化可安排的值班人員共10人，分別以A、B、C、D、E、F、G、H、I、J命名。根據(jù)傳統(tǒng)的假期值班模式，每天兩人值班，則當天同一值人員A和B必定為密切接觸者。由于第二天C和D來值班后需要與A和B進行交接班，勢必會造成A分別與C和D有一般性接觸，同理，B也會與C和D有一般性接觸，如圖3所示。

圖3 兩人值班模式下人員接觸示意圖

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)構(gòu)建應當注重電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的數(shù)字化、模塊化、無人化以及智能化發(fā)展，并且要針對應用過程存在的實際問題采取措施進行改善，充分發(fā)揮電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)所具有的應用優(yōu)勢，為我國電力行業(yè)的發(fā)展提供可靠的技術(shù)支撐。