集控站通信網(wǎng)絡(luò)分層分控管理模式研究

王巍巍，朱杰媛，樊 虎

（南京國(guó)電南自軟件工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著電力生產(chǎn)和電力控制技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，變電站無(wú)人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理受到了更多的關(guān)注。由于無(wú)人值守管理體系中會(huì)存在較大的信息冗余，難免會(huì)分散調(diào)度員對(duì)電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的精力，因此要整合集控站自動(dòng)化控制系統(tǒng)，配合分層分控管理機(jī)制全面提高信息傳遞的規(guī)范化水平。

1 集控站通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀

受地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件、建設(shè)時(shí)間以及應(yīng)用模式等差異性因素的影響，我國(guó)各個(gè)城市集控站的發(fā)展也存在一定的差異性。自20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)部分地區(qū)開始積極開展無(wú)人值班變電所的建設(shè)工作，配合調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)和集控管理手段，建立基于集中控制形態(tài)的自動(dòng)化應(yīng)用模式，有效完成不同電壓等級(jí)的變電站監(jiān)控工作，并取得了一定的成效[1]。此外，部分城市在落實(shí)電網(wǎng)建設(shè)工作中采取的是老舊設(shè)備升級(jí)處理模式，改造后的變電站有效實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)模塊、遙信模塊、遙調(diào)模塊、遙視模塊以及遙控模塊互聯(lián)管理，在設(shè)置獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的同時(shí)，還完成了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和控制體系數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為順應(yīng)“萬(wàn)物互聯(lián)”的發(fā)展趨勢(shì)，集控站通信網(wǎng)絡(luò)工作也更加智能，通過匹配物聯(lián)網(wǎng)打造多元調(diào)度管理機(jī)制，提高冗余信息的控制水平，更好地完成信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)管工作。

2 集控站通信網(wǎng)絡(luò)分層分控管理模式

目前，集控站發(fā)展過程中主要應(yīng)用的是集中管理模式和分級(jí)管理模式。在電力市場(chǎng)發(fā)展進(jìn)程加快的時(shí)代背景下，電網(wǎng)運(yùn)行也朝著更加多元和可靠的方向發(fā)展?；诙嘣芾硇枨髮?shí)現(xiàn)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)性調(diào)度和管控目標(biāo)，建立分層分控模式，利用集中管理搭配分級(jí)調(diào)度的處理方法，在優(yōu)化信息流向的同時(shí)，配合信息功能管理控制需求有效減少電網(wǎng)損耗和維護(hù)成本支出[2]。分層分控管理模式如圖1所示。

圖1 分層分控管理模式

2.1 分層分控管理技術(shù)內(nèi)容

在分層分控應(yīng)用模式中，利用集中管理搭配分區(qū)控制的處理模式能在建設(shè)集控站系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息匯總，并利用分控集控站監(jiān)管冗余數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同受控站、集控站的協(xié)調(diào)管理以及資源的優(yōu)化分配[3]。

依據(jù)分層分控管理的具體要求，結(jié)合上行數(shù)據(jù)流向和下行數(shù)據(jù)流向的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)開展相應(yīng)的數(shù)據(jù)管控工作，從而全面提升集控站相關(guān)工作內(nèi)容的應(yīng)用水平。對(duì)于上行數(shù)據(jù)流向，受控站數(shù)據(jù)在匯總后要輸送到對(duì)應(yīng)分控集控系統(tǒng)服務(wù)器的對(duì)應(yīng)位置，借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有效傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)總控系統(tǒng)服務(wù)器，借助總控系統(tǒng)挑選出匹配且重要的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完成調(diào)度管理，確保調(diào)度系統(tǒng)信息獲取后應(yīng)用管理的及時(shí)性和可控性。對(duì)于下行數(shù)據(jù)流向，控制信息要借助分控集控站系統(tǒng)直接下發(fā)到對(duì)應(yīng)的受控站位置，調(diào)度系統(tǒng)能及時(shí)進(jìn)行電網(wǎng)能量的合理化分配和優(yōu)化處理工作，實(shí)現(xiàn)方案運(yùn)行的最優(yōu)化，提高電網(wǎng)控制水平[4]。結(jié)合實(shí)際管理模式和具體控制要求建立健全規(guī)范化集控應(yīng)用模式，保證調(diào)度系統(tǒng)信息監(jiān)督管理的及時(shí)性，并最大程度上提高分層分控管理水平，實(shí)現(xiàn)集控站集中管理的目標(biāo)[5]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

分層分控模式處理方案中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，主要包括集中站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、分控集控站網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及總控集控站網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模式如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模式

集控站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用控制方案設(shè)定過程中，要將分流和冗余雙局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為設(shè)計(jì)關(guān)鍵，配合應(yīng)用控制標(biāo)準(zhǔn)開展具體作業(yè)內(nèi)容。分控集控站之間、分控集控站與總控集控站之間的網(wǎng)絡(luò)連接要按照電力數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用要求陸續(xù)建設(shè)，配合路由器E1接口構(gòu)建實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)管理模式和歷史數(shù)據(jù)交換模式，保證網(wǎng)絡(luò)體系能借助3層交換機(jī)有效聯(lián)系起來(lái)，為不同分控集控站網(wǎng)段管理工作的開展和落實(shí)提供保障。與此同時(shí)，內(nèi)部系統(tǒng)能保持各自的獨(dú)立狀態(tài)，借助3層交換機(jī)路由功能保證總控和分控之間能建立完整的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)[6]。

在分層分控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)平臺(tái)中，結(jié)合信息的具體要求建立分層處理模式，針對(duì)信息點(diǎn)開展相應(yīng)的歸屬處理。將電力單元、受控站、分控站以及總控站設(shè)定為統(tǒng)一整體，實(shí)現(xiàn)可控化管理的目標(biāo)，并最大程度上提高信息傳輸效率，為信息合理化分流提供保障，促進(jìn)系統(tǒng)綜合應(yīng)用效能的最優(yōu)化。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在完成整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)后，結(jié)合數(shù)據(jù)應(yīng)用要求和規(guī)范開展數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)處理，確保數(shù)據(jù)信息管理的及時(shí)性?；诜謱臃挚叵到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用要求，從實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)2個(gè)方面完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)處理工作，秉持分控系統(tǒng)和總控系統(tǒng)獨(dú)立且聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)原則，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率和容災(zāi)數(shù)據(jù)恢復(fù)速率都能滿足應(yīng)用要求[7]。

2.3.1 數(shù)據(jù)分割交換模塊

基于分控站參數(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合總控站數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理要求建立完整的數(shù)據(jù)分割處理模式，并匹配實(shí)際應(yīng)用完成分控站數(shù)據(jù)信息的管理工作。首先，將下裝參數(shù)表直接安裝在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)表中，匹配對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)提取節(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)匯總和數(shù)據(jù)分類管理控制工作順利開展。其次，為了維持總控站和分控站數(shù)據(jù)的一致性，需要合理分割數(shù)據(jù)集，建立基于節(jié)點(diǎn)特征的獨(dú)立數(shù)據(jù)集。最后，只有保證選擇性處理工序的完整度，才能最大程度上提高數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)的安全效果[8]。

2.3.2 數(shù)據(jù)交換模塊

在信息管理和控制工作中，數(shù)據(jù)交換模塊是借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完成分控系統(tǒng)和總控系統(tǒng)融合工作的基本單元，需要完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系運(yùn)行參數(shù)的匯總，并保證能及時(shí)修改和統(tǒng)一歷史數(shù)據(jù)信息，最大程度上實(shí)現(xiàn)單數(shù)據(jù)多點(diǎn)存儲(chǔ)管理目標(biāo)。利用總控系統(tǒng)向分控系統(tǒng)輸送對(duì)應(yīng)的拓?fù)湫畔?，打造信息互補(bǔ)處理模式，并提高應(yīng)用的及時(shí)性和規(guī)范性。

總控平臺(tái)層要完成總控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和交換服務(wù)器信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，通過建立對(duì)應(yīng)的共享分析通道，在分控平臺(tái)層中利用同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）進(jìn)行數(shù)據(jù)分類并直接傳輸?shù)浇粨Q服務(wù)器，保證相應(yīng)分控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)都能建立節(jié)點(diǎn)一致的數(shù)據(jù)匯總平臺(tái)?；跀?shù)據(jù)交換平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，維持?jǐn)?shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）運(yùn)行參數(shù)的一致性和圖形配置文件的一致性，保證任意節(jié)點(diǎn)提交的交換任務(wù)都能在規(guī)范應(yīng)用平臺(tái)中落實(shí)，有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)打包的工作目標(biāo)[9]。

2.3.3 數(shù)據(jù)共享模塊

結(jié)合分層分控模式的應(yīng)用要求，在系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)要更加關(guān)注數(shù)據(jù)交互管理，通過建立完整的數(shù)據(jù)共享應(yīng)用平臺(tái)，維持集控站之間信息共享的及時(shí)性，為總控集控站系統(tǒng)和分控集控站系統(tǒng)的運(yùn)行平衡提供支持。

首先，建立數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形庫(kù)、運(yùn)行參數(shù)等信息管理共享模式，在分布式存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上支持異地備份管理等服務(wù)，降低數(shù)據(jù)傳輸管理不足造成的影響。其次，集控站之間的接口要維持一致性，基于整體協(xié)調(diào)功能打造完整的信息共享通道，避免功能交叉造成的信息冗余，在維持系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行水平的基礎(chǔ)上減少系統(tǒng)崩潰造成的信息流失，打造更加可控的環(huán)網(wǎng)應(yīng)用模式，為信息共享創(chuàng)設(shè)良好的技術(shù)平臺(tái)[10]。最后，分層分控模式在實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)共享傳輸體系中還能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行參數(shù)予以保護(hù)，通過建立協(xié)調(diào)型自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)，在減少系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本的同時(shí)，為信息共享打造合理通道。

3 結(jié) 論

綜上所述，借助集控站通信網(wǎng)應(yīng)用分層分控模式建立更加合理的覆蓋體系，同時(shí)打造更加合理的智能化系統(tǒng)，確保區(qū)域協(xié)調(diào)控制和功能優(yōu)化分配等工作都能順利開展，從而為區(qū)域性電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化工作的全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。