摘要：文章介紹了集控自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、功能和通訊網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，從技術(shù)、管理、運(yùn)行維護(hù)、邏輯認(rèn)證、防誤閉鎖和安全防護(hù)等多方面闡述了集控自動化系統(tǒng)實際應(yīng)用中存在的若干問題，針對其在應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了探討，并提出相應(yīng)的理解及認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：集控自動化系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 控制

1 概述

隨著電網(wǎng)無人值守變電站的建設(shè)，主網(wǎng)控制的變電站數(shù)量大幅增加。“十一五”期間，仍有多座變電站將要建設(shè)。大量無人值守變電站投入運(yùn)行將對變電運(yùn)行帶來相當(dāng)大的壓力，當(dāng)變電站發(fā)生突發(fā)性故障時，能否迅速采取措施，減少停電時間并預(yù)防大面積系統(tǒng)災(zāi)害的發(fā)生是目前急于解決的問題。鑒于上述原因，并針對本地區(qū)電網(wǎng)的實際運(yùn)行情況，建設(shè)地區(qū)集控自動化系統(tǒng)是目前重點工作之一。

集控自動化系統(tǒng)建設(shè)是將地區(qū)電網(wǎng)變電站的實時量測數(shù)據(jù)、保護(hù)動作數(shù)據(jù)、裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)、一次設(shè)備本體狀態(tài)數(shù)據(jù)、IED設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)及對變電站的控制等諸多信息進(jìn)行綜合處理和集成，構(gòu)成功能完整的集中控制自動化系統(tǒng)。集控自動化系統(tǒng)監(jiān)測控制范圍包括主網(wǎng)220kV、110kV變電站，其中主網(wǎng)變電站自動化系統(tǒng)(常規(guī)自動化系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng))采用模擬和網(wǎng)絡(luò)結(jié)合方式與集控自動化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

集控自動化系統(tǒng)主要包括：①SCADA；②系統(tǒng)安全防護(hù)；③數(shù)字大屏幕顯示系統(tǒng)；④數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)，⑤AVC控制；⑥五防閉鎖；⑦動力監(jiān)控系統(tǒng)與安防聯(lián)動；③與其他自動化系統(tǒng)接口功能。通過合理功能配置，從變電運(yùn)行方面使多個變電站的監(jiān)視控制信息得到了共享，從而提高了運(yùn)行的可靠性，減少了人為誤操作的可能性?；谏鲜?，集控自動化系統(tǒng)建設(shè)已由“熱門話題”轉(zhuǎn)向了實用化階段。

2 集控自動化系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模及技術(shù)方案

建設(shè)集控自動化系統(tǒng)應(yīng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化、變電站自動化、電能計量、網(wǎng)絡(luò)安全等方面基礎(chǔ)上，采用基于跨平臺技術(shù)，采用SQL Server/Oracle/Sybase大型數(shù)據(jù)庫，基于一體化支撐平臺，集SCADA/DA//NS等功能于一體的集控自動化系統(tǒng)。

2.1 集控自動化系統(tǒng)主站軟硬件配置選型及實現(xiàn)功能

集控自動化系統(tǒng)是監(jiān)測、控制電力系統(tǒng)運(yùn)行的實時系統(tǒng)，要求系統(tǒng)具有很高的實時性和可靠性。主站系統(tǒng)服務(wù)器及工作站采用高性能的服務(wù)器和工作站，數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置數(shù)據(jù)處理工作站、控制工作站等關(guān)鍵節(jié)點采用冗余熱備用技術(shù)，滿足電力系統(tǒng)高可靠性的要求。

局域網(wǎng)設(shè)計采用快速以太網(wǎng)，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雙網(wǎng)配置，雙網(wǎng)即可熱備用，又可切流，這樣可提高網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全性。

與其他系統(tǒng)互連時，采用物理隔離裝置以及綜合業(yè)務(wù)服務(wù)器，進(jìn)行合理分區(qū)，在特定的情況下還可以考慮防火墻路由器等裝置，以保證系統(tǒng)的安全性。

分區(qū)集控中心自動化系統(tǒng)主站推薦配置：數(shù)據(jù)服務(wù)器2臺、綜合業(yè)務(wù)平臺服務(wù)器1臺、前置處理工作站2臺、調(diào)度工作站2臺、維護(hù)工作站1臺、報表工作站1臺、SCADA通訊網(wǎng)關(guān)1臺。

SCADA服務(wù)器：存貯、管理各種歷史數(shù)據(jù)、登錄信息、用戶信息、設(shè)備信息、電網(wǎng)管理信息等。雙機(jī)冗余熱備份配置；

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器：將變電站自動化系統(tǒng)送來的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，系統(tǒng)送到集控主站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上，或?qū)⒓叵到y(tǒng)主站的命令通過規(guī)約轉(zhuǎn)換發(fā)送到變電站自動化系統(tǒng)。雙機(jī)冗余熱備份配置；

控制工作站：用于集控運(yùn)行人員對變電站的監(jiān)視與控制調(diào)節(jié)操作，雙機(jī)主備配置；

綜合業(yè)務(wù)服務(wù)器：提供集控自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)瀏覽服務(wù)，兼作同外部系統(tǒng)接口網(wǎng)關(guān)用；

工程師/維護(hù)工作站：用于完成整個系統(tǒng)的維護(hù)功能，并可對程序進(jìn)行二次開發(fā)；

AVC服務(wù)器：用于對本集控系統(tǒng)監(jiān)測控制范圍的變電站進(jìn)行電壓、無功的自動閉環(huán)控制；

網(wǎng)絡(luò)光纖交換設(shè)備：實現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)延伸。

2.2 分區(qū)集控自動化系統(tǒng)功能

切區(qū)集控自動化系統(tǒng)用于電網(wǎng)內(nèi)各220kV、110kV變電站的安全運(yùn)行監(jiān)視和集中操作控制，其主要功能為SCADA功能，包括：數(shù)據(jù)采集和處理功能、畫面顯示功能、遙控與操作閉鎖功能、事件順序記錄(SOE)功能、事故追憶功能、計算功能、報表打印功能、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔δ?、系統(tǒng)故障診斷和維護(hù)、通道監(jiān)視管理、系統(tǒng)對時、無功優(yōu)化、五防閉鎖等，并具備與其它系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊的功能。

3 集控自動化系統(tǒng)存在的問題及對策

目前，集控自動化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此標(biāo)準(zhǔn)問題(其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自動化系統(tǒng)模式、管理標(biāo)準(zhǔn)等問題)是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

3.1 系統(tǒng)開放性問題

集控自動化系統(tǒng)實現(xiàn)與不同廠家生產(chǎn)的在系統(tǒng)前期規(guī)劃設(shè)計選型當(dāng)中，存在著如：所選系統(tǒng)功能不夠全面、接口設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)且通用性差、系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求等問題，這主要是由于系統(tǒng)集成商只重視經(jīng)濟(jì)成本，而我們又過多追求系統(tǒng)的技術(shù)含量，而不重視系統(tǒng)的性能以及實用性，因而一些技術(shù)含量雖較高，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)公共節(jié)點較多的系統(tǒng)卻不能被采納從而使得那些可靠性不高、功能缺乏實用性的系統(tǒng)被投入使用。從使用方來講，沒有切實可行的集控自動化系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，只是從思維慣性上遵循傳統(tǒng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而對集控自動化系統(tǒng)在運(yùn)行方面考慮的較少，導(dǎo)致系統(tǒng)功能臃腫，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，缺乏針對性。從運(yùn)行管理方面，在運(yùn)行手段發(fā)生本質(zhì)變化的情況下，沒有制定與之相適應(yīng)的運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)備的互操作性(互換性)；系統(tǒng)不僅能包容自動化技術(shù)新的發(fā)展要求，還必須考慮和支持變電站運(yùn)行功能的要求。而早期的集控自動化系統(tǒng)卻不能滿足這樣的條件，各變電站綜自系統(tǒng)設(shè)備與集控中心設(shè)備之間通訊接口困難，甚至不能連接，從而造成各廠家各自為政，重復(fù)開發(fā)，浪費(fèi)了大量的財力物力。另外，系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)方式不盡相同，給維護(hù)和管理帶來許多問題。隨著通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，集控自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平也有了很大的提高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系不斷完善，分布式的集控自動化系統(tǒng)的出現(xiàn)為系統(tǒng)的選型提供了一個更為廣闊的選擇余地。經(jīng)選用的集控自動化系統(tǒng)不僅要技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能價格比高，還要保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和適用性強(qiáng)，而且要求生產(chǎn)廠家具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)實力和前瞻性，且有一定的運(yùn)行業(yè)績和完整的質(zhì)量保證體系、完善的售后服務(wù)體系。

3.2 運(yùn)行維護(hù)人員適應(yīng)性問題

在解決好現(xiàn)行的集控自動化系統(tǒng)管理體制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等問題的同時，還要培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的專業(yè)運(yùn)行維護(hù)隊伍。目前，集控自動化系統(tǒng)絕大部分設(shè)備的維護(hù)還依靠廠家，在專業(yè)管理上幾乎沒有專業(yè)隊伍，出現(xiàn)設(shè)備缺陷即通知相應(yīng)的廠家來處理，從而造成缺陷處理不及時等一系列問題。要想維護(hù)、管理好集控自動化系統(tǒng)，首先要成立一只專業(yè)化的隊伍，培養(yǎng)出一批能跨學(xué)科的復(fù)合型人才，拓寬相關(guān)專業(yè)之間的了解和認(rèn)知，以利于集控自動化系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

3.3 綜合自動化系統(tǒng)傳輸信息定義問題

多年來，集控自動化系統(tǒng)與變電站綜合自動化系統(tǒng)傳輸信息定義工作一直是工程建設(shè)中的難點。究其原因是我們對變電站運(yùn)行管理的定位有一定偏差，從傳統(tǒng)的常規(guī)變電站改造到綜合自動化變電站的新建都存在此問題，前者是為實現(xiàn)變電站的三遙，在兩遙基礎(chǔ)上接入了光字牌信號和增設(shè)了遙控功能，沒有對變電站現(xiàn)狀進(jìn)行通盤考慮，如因增設(shè)遙控功能而導(dǎo)致相關(guān)回路不能滿足運(yùn)行要求而出現(xiàn)的相關(guān)問題等；后者在全站系統(tǒng)滿足信息最大化的情況下，習(xí)慣上只認(rèn)為傳輸?shù)郊刂行牡男畔⒘吭蕉嘣胶?，但目前從已運(yùn)行的綜合自動化變電站情況看，首先是對集控中心系統(tǒng)的硬件資源開銷較大，降低了實時響應(yīng)能力，其次是對集控運(yùn)行而言，缺乏有針對性的運(yùn)行監(jiān)視和控制，再次是相關(guān)部門對定義信息內(nèi)容的工作無所適從。

對于上述問題應(yīng)制定出臺相關(guān)的信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)對今后的變電站到集控自動化系統(tǒng)的傳輸信息從定性和定量兩方面都有嚴(yán)格的規(guī)定，在今后實際操作過程中，建議相關(guān)部門根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)提出信息需求，自動化專業(yè)再從技術(shù)層面上對相關(guān)需求依據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行整合來滿足運(yùn)行要求。

3.4 集控自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫邏輯認(rèn)證和防誤閉鎖問題

現(xiàn)有集控自動化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫錄入邏輯認(rèn)證方面考慮的不夠全面，如遙控參數(shù)結(jié)構(gòu)中沒有建立廠站、遙控號、設(shè)備屬性之間的邏輯關(guān)系，該問題會導(dǎo)致對系統(tǒng)參數(shù)的修改、錄入工作中出現(xiàn)遙控號的重復(fù)、偏移等重大隱患，以至在運(yùn)行過程中會發(fā)生誤遙控以及保護(hù)信息誤報等問題導(dǎo)致的事故。為此，在新建集控自動化系統(tǒng)設(shè)計中，從技術(shù)層面上需建立技術(shù)防范措施，健全安全邏輯驗證功能。

電氣誤操作是集控運(yùn)行人員在遙控操作活動中的大忌，為了有效防止誤遙控操作事故的發(fā)生，近年來，在加強(qiáng)集控運(yùn)行人員安全意識教育、安全技能培訓(xùn)和不斷完善有關(guān)規(guī)章制度的同時，還應(yīng)積極努力地通過采用各種防誤操作技術(shù)措施、完善的軟硬件設(shè)施來控制和規(guī)范集控運(yùn)行人員的操作行為。集控自動化系統(tǒng)在提高防誤管理系統(tǒng)的智能化功能設(shè)計中主要解決以下幾個方面問題：

(1)防誤閉鎖規(guī)則生成的智能化：根據(jù)不同結(jié)線方式、不同類型的設(shè)備，系統(tǒng)能夠自動生成相應(yīng)的閉鎖規(guī)則表，來避免集控運(yùn)行人員在遙控操作過程中的錯誤。

(2)系統(tǒng)執(zhí)行操作開放的智能化：集控運(yùn)行人員遙控操作執(zhí)行時，不必過多地先完成防誤系統(tǒng)中的有關(guān)操作，由系統(tǒng)自動完成對操作過程的防誤規(guī)則判斷，即可減少集控運(yùn)行操作人員對防誤系統(tǒng)的干預(yù)操作，甚至可做到零干預(yù)，使防誤操作達(dá)到真正意義上的智能化。雖然近年來在集控自動化防誤系統(tǒng)的設(shè)計中，也出現(xiàn)“單元化防誤”的防誤形式，但該防誤形式也存在一些固有的缺陷，特別在防誤的網(wǎng)絡(luò)化、集控化方面也還需要一個管理平臺來支撐，其網(wǎng)絡(luò)型防誤集控系統(tǒng)的設(shè)計思想應(yīng)是今后防誤管理現(xiàn)代化的發(fā)展方向。

3.5 集控自動化系統(tǒng)布點問題

隨著近幾年電網(wǎng)投入的不斷加大，具備無人值守條件的變電站已逐漸覆蓋全網(wǎng)，通訊的網(wǎng)絡(luò)化，將加快集控中心的建設(shè)，集控自動化系統(tǒng)實現(xiàn)的方案也將會隨著變電站的規(guī)模、布點及在電網(wǎng)中的重要性、可靠性和系統(tǒng)與變電站過程層數(shù)據(jù)流的不同而變化。如果一個集中控制自動化系統(tǒng)模式選擇合適的話，不僅可以節(jié)省投資，而且由于系統(tǒng)功能全、可靠性高、可信度大，而更便于運(yùn)行操作，因此把握好集中控制自動化系統(tǒng)的規(guī)劃布點的選擇關(guān)，意義十分重大。目前，在應(yīng)用較廣泛的地區(qū)，集控自動化系統(tǒng)模式分為：中心集中控制和分區(qū)集中控制兩種。

中心集中控制系統(tǒng)是將全地區(qū)具備無人值守的變電站(包括：綜合自動化變電站、常規(guī)自動化變電站)進(jìn)行接入，建設(shè)中心集中控制系統(tǒng)的前提：一是系統(tǒng)功能和配置要求非常高，其建設(shè)規(guī)模從某種程度上已超過現(xiàn)有地區(qū)調(diào)度自動化(SCADA)系統(tǒng)；二是要求運(yùn)行人員能夠從大量的監(jiān)測信息中綜合分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況，特別是在電網(wǎng)異常時，造成信息雪崩的情況下應(yīng)如何應(yīng)對，這對運(yùn)行人員提出了更高的要求。

分區(qū)集中控制系統(tǒng)是在先進(jìn)的控制技術(shù)、通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段應(yīng)用的前提下，由傳統(tǒng)的全地區(qū)單一控制的模式向建立分區(qū)控制系統(tǒng)的方向發(fā)展，分區(qū)集中控制系統(tǒng)建設(shè)原則是以220kV樞紐變電站為中心，監(jiān)測控制范圍為周邊輻射的110kV變電站，操作隊設(shè)置在相應(yīng)的分區(qū)集中控制中心。該模式從系統(tǒng)安全上實現(xiàn)了在全地區(qū)層面上的風(fēng)險承擔(dān)，從監(jiān)測范圍的可觀性上適應(yīng)了運(yùn)行人員的監(jiān)控范圍，操作隊維護(hù)響應(yīng)時間得到了保證，從系統(tǒng)功能上與中心集中控制中心相同。

3.6 集控自動化系統(tǒng)安全防護(hù)問題

集控自動化系統(tǒng)的運(yùn)行管理不規(guī)范、信息共享、缺少必要的系統(tǒng)安全防護(hù)措施等方面將會給整個系統(tǒng)造成致命的威脅，甚至給電網(wǎng)造成破壞，網(wǎng)絡(luò)病毒和黑客入侵將是兩大主要隱患。

為確保集控自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須采取可靠的安全管理機(jī)制，采用多層、分級的管理模式，主站系統(tǒng)的各個節(jié)點可設(shè)置不同的功能，不同的人員配置，即每臺機(jī)器所能完成的任務(wù)、進(jìn)行的操作可在線設(shè)置，每個值班員只能在自己指定的機(jī)器上完成操作。

針對系統(tǒng)互連，我們根據(jù)互聯(lián)系統(tǒng)的不同安全等級提供不同的接口方式。同時在遵循保證安全可靠的前提下減少接口類型，做到接口標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、規(guī)范化，這樣極大地減少了系統(tǒng)維護(hù)工作量，同時也提高了集控自動化系統(tǒng)與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的穩(wěn)定性。

(1)集控自動化系統(tǒng)與外部交互的數(shù)據(jù)通過WEB代理進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，此WEB代理為邏輯功能模塊，數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部傳輸和與WEB交換數(shù)據(jù)采用不同的協(xié)議，已達(dá)到進(jìn)一步安全隔離的目的。

(2)集控自動化系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的安全防護(hù)措施通過安裝在網(wǎng)關(guān)計算機(jī)上的防火墻軟件實現(xiàn)，防火墻軟件可以保證正常的生產(chǎn)數(shù)據(jù)快速通過，但對于來自其他系統(tǒng)的病毒、攻擊性程序可以有效的防范，不會使來自其他系統(tǒng)的不安全因素進(jìn)一步擴(kuò)大。

(3)集控自動化系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心之間經(jīng)過專用的安全隔離設(shè)備進(jìn)行隔離，以達(dá)到安全防護(hù)的作用。

(4)建立完善的安全措施，對不同等級用戶，設(shè)立相應(yīng)的訪問與操作權(quán)限。系統(tǒng)維護(hù)端通過對用戶密碼、用戶IP地址管理的方式控制用戶瀏覽信息的內(nèi)容。

4 結(jié)束語

近年來，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，給集控自動化技術(shù)水平的提高注入了新的活力，集控自動化技術(shù)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、多媒體化的方向發(fā)展。鑒于集控自動化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計，當(dāng)前還缺乏一個統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，這就需要與之相關(guān)的各部門在實際操作過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，找到其規(guī)律性，不能因循守舊，而應(yīng)根據(jù)具體情況，遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髟瓌t，用發(fā)展的眼光來進(jìn)行集控自動化系統(tǒng)的建設(shè)，以保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。