朱子義,潘德泰,何啟遠(yuǎn),王悅
(海南電網(wǎng)信息通信分公司,海南???70100)
為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,電力并網(wǎng)調(diào)試起著至關(guān)重要的作用,而并網(wǎng)調(diào)試支撐平臺(tái)是并網(wǎng)調(diào)試穩(wěn)定、安全和可靠運(yùn)行的關(guān)鍵[1-2]。對于傳統(tǒng)的電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試而言,并網(wǎng)調(diào)試人員需根據(jù)電網(wǎng)需求來制定并網(wǎng)調(diào)試任務(wù),且通過電話通知的方式給并網(wǎng)調(diào)試現(xiàn)場工作人員下發(fā)任務(wù)命令,工作人員接到任務(wù)后到現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試操作。然而采用電話方式的傳統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)試是一種線下方式,無法事先獲取具體的并網(wǎng)調(diào)試項(xiàng)目,且現(xiàn)場工作人員需要和并網(wǎng)調(diào)試管理人員進(jìn)行深入溝通,以獲取所需要執(zhí)行的具體操作任務(wù)名稱、地點(diǎn)和時(shí)間等,需耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行溝通[3-4]。除此之外,傳統(tǒng)的并網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行信息采集主要依賴現(xiàn)場工作人員采用手動(dòng)抄錄的方式,再將相關(guān)數(shù)據(jù)錄入到對應(yīng)的臺(tái)賬系統(tǒng),大量并網(wǎng)調(diào)試任務(wù)信息的管控需耗費(fèi)大量的人力物力,且手動(dòng)的并網(wǎng)調(diào)試管控水平相對落后,因此給并網(wǎng)調(diào)試管理人員和現(xiàn)場工作人員帶來了較大壓力,且難以確保并網(wǎng)調(diào)試管控的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。
隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化以及信息化建設(shè)水平的不斷提升,在電網(wǎng)業(yè)務(wù)全過程管控方面,南方電網(wǎng)公司在該領(lǐng)域開展了一定的研究,如初步建立了電網(wǎng)運(yùn)營業(yè)務(wù)全過程管控信息平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)運(yùn)營相關(guān)設(shè)備、電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測和管控[5-6]。但是與電力系統(tǒng)領(lǐng)域的并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)相比,電力并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)在管控方面具有一定的差異性。將南方電網(wǎng)建立的信息平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用于新一代電力并網(wǎng)調(diào)試是未來的發(fā)展趨勢。
鑒于此,本文設(shè)計(jì)了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)架構(gòu)。介紹了當(dāng)前電網(wǎng)一體化智能并網(wǎng)調(diào)試需求,鑒于此詳細(xì)闡述了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。最后實(shí)際測試結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的有效性。
并網(wǎng)調(diào)試是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié),并網(wǎng)調(diào)試的運(yùn)行管理水平不僅關(guān)系到當(dāng)前電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試的投資成本,同時(shí)對保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也具有重大影響。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展,并網(wǎng)調(diào)試所提供的信息量越來越大,同時(shí)導(dǎo)致并網(wǎng)調(diào)試的信息量和工作量也越來越多,傳統(tǒng)的基于人工電話方式的并網(wǎng)調(diào)試存在工作量大、調(diào)試耗時(shí)費(fèi)力、調(diào)試水平落后等弊端,增加了并網(wǎng)調(diào)試工作人員的壓力,且很難適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)的智能化發(fā)展需求。因此急需建立一套能夠統(tǒng)一監(jiān)視并網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)信息以及并網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行情況的服務(wù)支持平臺(tái),以提高電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試的整體水平,保障電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試的安全可靠運(yùn)行。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試以信息自動(dòng)交互為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)任務(wù)信息自動(dòng)獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動(dòng)對校、并網(wǎng)報(bào)告自動(dòng)生成等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能,達(dá)到以機(jī)器替代人工作業(yè),以移動(dòng)終端信息應(yīng)用替代傳統(tǒng)的電話,以規(guī)范化作業(yè)替代隨機(jī)的現(xiàn)場調(diào)配,實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試的規(guī)范化、可視化、自動(dòng)化和調(diào)試智能化的發(fā)展目標(biāo)。
一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)以新一代物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ)[7-8],實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試系統(tǒng)的多源信息數(shù)據(jù)融合,圍繞并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備管控、并網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行管理等方面,形成運(yùn)行管理、過程分析以及應(yīng)用評估的閉環(huán)流程,創(chuàng)新移動(dòng)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù),提升業(yè)務(wù)管控效率。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)采用物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)以及大數(shù)據(jù)等技術(shù),對電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)獲取需要并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備的變量信息進(jìn)行深度融合,構(gòu)建基于綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)管控決策支持平臺(tái),實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)任務(wù)信息自動(dòng)獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動(dòng)對校、并網(wǎng)報(bào)告自動(dòng)生成等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能,能夠提高并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)應(yīng)用的響應(yīng)速度和處理效率。
一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的并網(wǎng)調(diào)試全業(yè)務(wù)以綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)為核心,采用大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和優(yōu)化運(yùn)算處理技術(shù),形成并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái),該平臺(tái)基本組成架構(gòu)包括智能感知層、數(shù)據(jù)處理層以及智能決策層,如下所示:
(1)智能感知層,支持平臺(tái)結(jié)合電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)來采集并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及參量信息,再通過數(shù)據(jù)總線以及消息推送的方式接入到支持平臺(tái)的大數(shù)據(jù)云服務(wù)中心;
(2)數(shù)據(jù)處理層,相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)入并網(wǎng)調(diào)試資源中心后,依據(jù)統(tǒng)一的云平臺(tái)數(shù)據(jù)模型,對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和整理,在大數(shù)據(jù)云平臺(tái)上建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能體系,為并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。
(3)智能決策層,在支持平臺(tái)大數(shù)據(jù)云服務(wù)中心的基礎(chǔ)上,依據(jù)并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)管控的需求,建立一體化智能并網(wǎng)調(diào)試管控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)試相關(guān)業(yè)務(wù)的智能決策,包括并網(wǎng)調(diào)試設(shè)備狀態(tài)管控以及并網(wǎng)調(diào)試管控。
綜上所述,一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的總體架構(gòu)如圖1所述。
圖1 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)總體架構(gòu)
一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的智能決策策略實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)并網(wǎng)人員與現(xiàn)場工作人員之間的信息有效交互。支撐平臺(tái)將并網(wǎng)調(diào)試的具體作業(yè)任務(wù)以遠(yuǎn)程信息的方式通知現(xiàn)場的場站側(cè)工作人員,場站側(cè)并網(wǎng)調(diào)試工作人員在通過支撐平臺(tái)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠獲知自己的具體任務(wù),即可通過一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)對接收的并網(wǎng)任務(wù)進(jìn)行確認(rèn)簽,并同樣采用網(wǎng)絡(luò)化方式實(shí)現(xiàn)智能并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)信息核驗(yàn)前置機(jī)輸送場站側(cè)測量信息。
現(xiàn)場并網(wǎng)工作人員輸送信息會(huì)與主站側(cè)SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行同步到智能并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)進(jìn)行點(diǎn)位狀態(tài)的校核。因此一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)能夠自動(dòng)流轉(zhuǎn)并網(wǎng)調(diào)試的任務(wù)信息,無需采用電話通知的人工方式進(jìn)行并網(wǎng)調(diào)試任務(wù)流轉(zhuǎn),能夠有效減少并網(wǎng)人員與現(xiàn)場工作人員的溝通時(shí)間,并提高了并網(wǎng)調(diào)試的工作效率和可靠性。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互示意圖如圖2所示。
圖2 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)的信息交互示意圖
一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)從電網(wǎng)調(diào)試應(yīng)用具體情況考慮,其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在:
(1)以一體化智能并網(wǎng)調(diào)試應(yīng)用業(yè)務(wù)為基礎(chǔ),構(gòu)建一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái),確保智能并網(wǎng)調(diào)試應(yīng)用業(yè)務(wù)的安全可靠運(yùn)行,為并網(wǎng)調(diào)試應(yīng)用提供靈活、可靠和開放的平臺(tái)支撐。
(2)建立并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)的綜合數(shù)據(jù)中心,綜合數(shù)據(jù)中心以并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的智能一體化為目的,融合其他輔助業(yè)務(wù)應(yīng)用模型,構(gòu)建一體化并網(wǎng)調(diào)試模型;對并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)抽取,構(gòu)建統(tǒng)一存儲(chǔ)的歷史知識庫,并進(jìn)行并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的全景展示,實(shí)現(xiàn)智能感知、數(shù)據(jù)融合處理以及智能決策的綜合應(yīng)用,并采用總線方式為并網(wǎng)調(diào)試的各種應(yīng)用功能提供數(shù)據(jù)支撐。
(3)構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)總線,總線不僅僅是并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的二次開發(fā)接口,為不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能提供開發(fā)支持,同時(shí)是支持平臺(tái)的集成總線,實(shí)現(xiàn)已有應(yīng)用業(yè)務(wù)的集成。
(4)并網(wǎng)調(diào)試的不同業(yè)務(wù)應(yīng)用功能采用分布式并行的構(gòu)建模式,并以綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)多子業(yè)務(wù)應(yīng)用功能之間的數(shù)據(jù)交換以及服務(wù)調(diào)用,確保了不同應(yīng)用業(yè)務(wù)的相互獨(dú)立且相互協(xié)同。
利用綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試運(yùn)行的在線監(jiān)測和分析,結(jié)合調(diào)度自動(dòng)化、智能感知等數(shù)據(jù)信息,在此基礎(chǔ)上采用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù),構(gòu)建并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的支持平臺(tái),實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的智能化。一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)包括:綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)、業(yè)務(wù)集成和業(yè)務(wù)協(xié)同等。
(1)綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)
綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的核心包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)管理單元和通信單元。其中數(shù)據(jù)采集單元主要是對各個(gè)并網(wǎng)調(diào)試監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號采集、讀取和存儲(chǔ),由多類型傳感器所構(gòu)成。數(shù)據(jù)管理單元主要是統(tǒng)一管理不同信息采集系統(tǒng)所監(jiān)測的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、測試參數(shù)和遠(yuǎn)程遙控測試過程,同時(shí)能夠?yàn)槠渌到y(tǒng)提供所需要的數(shù)據(jù)。綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的建設(shè)提高了多源海量數(shù)據(jù)的綜合利用效率以及信息共享水平,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)用以及自動(dòng)分配。利用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)能夠自動(dòng)識別并網(wǎng)遙測信息、遙信信息,并將移動(dòng)終端所采集的并網(wǎng)測試設(shè)備數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)等通過公用網(wǎng)絡(luò)上送至一體化智能并網(wǎng)調(diào)試平臺(tái)在電網(wǎng)Ⅲ區(qū)的安全區(qū)中部署的前置機(jī)數(shù)據(jù)倉庫中,為并網(wǎng)調(diào)試校核比對應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
另外,遠(yuǎn)程通信單元主要是實(shí)現(xiàn)信號采集單元與數(shù)據(jù)管理單元之間的通信和數(shù)據(jù)交互,所采用的方式有RSR232 串行通信、電話網(wǎng)絡(luò)通信、Wifi 無線通信和以太網(wǎng)通信等[9-10],通信網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖3所示。
圖3 遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)
(2)業(yè)務(wù)集成
一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)不同業(yè)務(wù)之間采用的是集成互動(dòng)模式,實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的相互協(xié)作。支持平臺(tái)為調(diào)試業(yè)務(wù)集成提供了SOA標(biāo)準(zhǔn)總線以及高速實(shí)時(shí)總線等兩種接口方式[11-12]。其中SOA標(biāo)準(zhǔn)總線主要組成有服務(wù)描述、服務(wù)注冊中心、服務(wù)調(diào)用以及安全策略標(biāo)準(zhǔn)等,而高速實(shí)時(shí)總線主要包括結(jié)構(gòu)對象、文件訪問、對象訪問、服務(wù)注冊以及服務(wù)調(diào)用等。并網(wǎng)調(diào)試不通業(yè)務(wù)的應(yīng)用通過標(biāo)準(zhǔn)接口與支持平臺(tái)之間的集成、數(shù)據(jù)交互以及調(diào)用等服務(wù)。并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)通過該類標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行集成的方式主要由三種,如圖4所示。集成方式主要采用高速實(shí)時(shí)總線的接入方式,通過高速數(shù)據(jù)總線適配器形式完成與第三方業(yè)務(wù)的接口。而綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)與服務(wù)注冊中心之間的接口采用SOA標(biāo)準(zhǔn)總線適配器方式。
圖4 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的業(yè)務(wù)集成
(3)業(yè)務(wù)協(xié)同
一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)對于不同業(yè)務(wù)之間的協(xié)同采用數(shù)據(jù)交互以及服務(wù)調(diào)用。數(shù)據(jù)交換通過綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)來完成,綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)能夠?yàn)椴⒕W(wǎng)調(diào)試不同業(yè)務(wù)之間的交互協(xié)同提供一個(gè)公共數(shù)據(jù)交換區(qū)。除此之外,綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)對并網(wǎng)調(diào)試不用業(yè)務(wù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),其他業(yè)務(wù)可通過訪問綜合數(shù)據(jù)中心平臺(tái)來獲取與之交互的業(yè)務(wù),從而實(shí)現(xiàn)不用應(yīng)用業(yè)務(wù)之間的協(xié)同。另外,支持平臺(tái)能夠完成并網(wǎng)調(diào)試不同服務(wù)的調(diào)用,不同業(yè)務(wù)將自己需要對外提供的基本信息采用服務(wù)形式進(jìn)行封裝,其他業(yè)務(wù)所需要的服務(wù)可在服務(wù)中心進(jìn)行查詢和訂閱,即可完成不同業(yè)務(wù)之間的協(xié)同調(diào)用。并網(wǎng)調(diào)試的業(yè)務(wù)應(yīng)用交互如圖5所示。
圖5 一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的業(yè)務(wù)應(yīng)用交互
為驗(yàn)證一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)的有效性,在國內(nèi)某局部電網(wǎng)進(jìn)行了并網(wǎng)調(diào)試的應(yīng)用,并與傳統(tǒng)并網(wǎng)調(diào)試技術(shù)的性能進(jìn)行了對比分析[10]。其中傳統(tǒng)的電力并網(wǎng)調(diào)試系統(tǒng)存在調(diào)試方式繁瑣、信息量遺漏、調(diào)試結(jié)果核實(shí)難度大等弊端,業(yè)務(wù)交互協(xié)同的數(shù)據(jù)采集和處理效率較低。
對一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)功能進(jìn)行了測試,對應(yīng)的現(xiàn)場應(yīng)用測試方案分別如下:并網(wǎng)人員根據(jù)局部電網(wǎng)的并網(wǎng)調(diào)試目標(biāo)、時(shí)間和周期制定特定的并網(wǎng)調(diào)試任務(wù),一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)能夠響應(yīng)并網(wǎng)調(diào)試任務(wù)的指令進(jìn)行自主地為現(xiàn)場工作人員下發(fā)對應(yīng)的調(diào)試任務(wù)。上述現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)在測試過程中的具體任務(wù)包括并網(wǎng)調(diào)試的新線路投運(yùn)、場站改造等,對該類任務(wù)進(jìn)行了工單通知和對應(yīng)的回填處理功能,全程無需并網(wǎng)人員參與,可自動(dòng)獲取并網(wǎng)任務(wù)信息。并網(wǎng)調(diào)試簽收及回填信息之后,能夠自動(dòng)將工單信息反饋至并網(wǎng)人員,實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的交互協(xié)同,為并網(wǎng)調(diào)試的網(wǎng)絡(luò)化操控提供了技術(shù)支撐,有效提高了并網(wǎng)調(diào)試的運(yùn)維效率及可靠性。
本文針對傳統(tǒng)電力并網(wǎng)調(diào)試存在的不足,設(shè)計(jì)了一種一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支持平臺(tái)架構(gòu)。首先介紹了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試需求,然后詳細(xì)闡述了一體化智能并網(wǎng)調(diào)試信息交互平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)方法,包括并網(wǎng)調(diào)試支撐平臺(tái)的總體架構(gòu)、支撐平臺(tái)信息交互、功能特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)。所設(shè)計(jì)的一體化智能并網(wǎng)調(diào)試支撐平臺(tái)以綜合數(shù)據(jù)中心以及開放標(biāo)準(zhǔn)總線為基礎(chǔ),能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)測試系統(tǒng)的協(xié)同交互、信息共享、功能模塊整合等一體化功能,從而完成并網(wǎng)任務(wù)信息自動(dòng)獲取、并網(wǎng)調(diào)試自動(dòng)對校、并網(wǎng)報(bào)告自動(dòng)生成等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。最后將所提的并網(wǎng)調(diào)試支撐平臺(tái)在實(shí)際電網(wǎng)中進(jìn)行了測試,結(jié)果表明所提的并網(wǎng)調(diào)試支撐平臺(tái)有效提升了并網(wǎng)調(diào)試業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。
自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用2022年1期