肖 翔，張小軍，杜軼軒，詹代俊

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 210061）

隨著電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造的深入進(jìn)行，集控中心的變電站集中監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱集控系統(tǒng)）、地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)[1]（以下簡(jiǎn)稱地調(diào)系統(tǒng)）這2種服務(wù)對(duì)象完全不同，運(yùn)行規(guī)程、操作需求也不同的系統(tǒng)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)廣泛使用。雖然這2套系統(tǒng)有很多的不同，但對(duì)于同一地區(qū)而言，2套系統(tǒng)所管轄的廠站是有重復(fù)的，完全可以使用同一套地區(qū)電網(wǎng)模型作為各自的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；2套系統(tǒng)所監(jiān)視、控制的目標(biāo)是重復(fù)的，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）基本功能相同。集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)完全可以做到互為備用，將2套系統(tǒng)結(jié)合在一起就是本文要分析的集控與地調(diào)互備系統(tǒng) （以下簡(jiǎn)稱互備系統(tǒng)）。

1 集控與地調(diào)互備系統(tǒng)備用模式分析

集控與地調(diào)互備系統(tǒng)就是將集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接打通，2套系統(tǒng)使用統(tǒng)一的模型，功能方面采用分級(jí)備用和整體備用相結(jié)合。

互備系統(tǒng)的備用模式，從功能上分為3種：系統(tǒng)級(jí)互備、廠站級(jí)互備、通道級(jí)互備。對(duì)于系統(tǒng)間應(yīng)用級(jí)互備按照目前的調(diào)度、監(jiān)控技術(shù)可以通過設(shè)備級(jí)冗余配置[2]，實(shí)現(xiàn)在一套系統(tǒng)中完全冗余的應(yīng)用級(jí)備用，也就是在一套系統(tǒng)中只要有一臺(tái)服務(wù)器存在，就可以接管系統(tǒng)中所有的應(yīng)用功能，而當(dāng)這最后一臺(tái)機(jī)器故障時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)級(jí)互備，所以系統(tǒng)間應(yīng)用級(jí)互備暫不考慮。

1.1 系統(tǒng)級(jí)互備

系統(tǒng)級(jí)互備就是當(dāng)集控系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)故障時(shí)，地調(diào)系統(tǒng)同時(shí)作為集控系統(tǒng)使用，或地調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)故障時(shí)，集控系統(tǒng)同時(shí)作為地調(diào)系統(tǒng)使用，如圖1所示。正常情況下集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)互為備用，當(dāng)故障情況或人為干預(yù)的情況下，集控系統(tǒng)還具備地調(diào)系統(tǒng)的SCADA、數(shù)據(jù)采集應(yīng)用 （FES）功能，或者地調(diào)系統(tǒng)還具備集控系統(tǒng)的SCADA、FES功能。

圖1 集控與地調(diào)互備系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)互備示意

集控與地調(diào)互備系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)互備一般應(yīng)用于以下幾種情況：?jiǎn)翁紫到y(tǒng)故障，這種故障情況很少發(fā)生；單套系統(tǒng)進(jìn)行檢修、軟硬件升級(jí)；單套系統(tǒng)更新?lián)Q代；單套系統(tǒng)故障的模擬演習(xí)，以提高運(yùn)行維護(hù)人員的工作技能。

系統(tǒng)級(jí)互備發(fā)生時(shí)，增加了正常系統(tǒng)的應(yīng)用功能模塊。

1.2 廠站級(jí)互備

廠站級(jí)互備指當(dāng)互備系統(tǒng)中一套系統(tǒng)的某個(gè)或多個(gè)廠站數(shù)據(jù)故障，以及中斷時(shí)該系統(tǒng)的廠站數(shù)據(jù)從互備系統(tǒng)中的其他系統(tǒng)采集使用，如圖2所示。

圖2 集控與地調(diào)廠站級(jí)互備示意圖

正常情況下集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)所使用的廠站數(shù)據(jù)互相獨(dú)立，互不干擾，當(dāng)故障情況（見圖2）或人為干預(yù)的情況下，集控系統(tǒng)可以使用地調(diào)系統(tǒng)的廠站數(shù)據(jù)或地調(diào)系統(tǒng)可以使用集控系統(tǒng)的廠站數(shù)據(jù)。

集控與地調(diào)互備系統(tǒng)的廠站級(jí)互備是整套互備系統(tǒng)中較常使用的功能，使用方式非常靈活，可以將控制權(quán)交給互備系統(tǒng)，由互備系統(tǒng)去自由選擇，也可以人為指定。廠站級(jí)互備主要使用在單個(gè)廠站故障或單個(gè)廠站在調(diào)試狀態(tài)時(shí)。

廠站級(jí)互備對(duì)地調(diào)系統(tǒng)、集控系統(tǒng)帶來額外的網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的開銷。

1.3 通道級(jí)互備

通道級(jí)互備指的是：當(dāng)互備系統(tǒng)中一套系統(tǒng)的某個(gè)或多個(gè)通道故障，以及中斷時(shí)使用互備系統(tǒng)中其他系統(tǒng)的通道，如圖3所示。正常情況下集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)所使用的通道互相獨(dú)立、互不干擾，集控系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制，當(dāng)故障情況或人為干預(yù)的情況下（見圖3），集控系統(tǒng)可以使用地調(diào)系統(tǒng)的通道或地調(diào)系統(tǒng)可以使用集控系統(tǒng)的通道。

圖3 集控與地調(diào)通道級(jí)互備示意

集控與地調(diào)互備系統(tǒng)的通道級(jí)互備是整套互備系統(tǒng)中使用最多的功能，使用方式非常靈活，可以將控制權(quán)交給互備系統(tǒng)，由互備系統(tǒng)去自由選擇，也可以人為指定通道連接。通道級(jí)互備主要使用在單個(gè)通道故障或單個(gè)通道在調(diào)試狀態(tài)時(shí)。

通道級(jí)互備對(duì)地調(diào)系統(tǒng)、集控系統(tǒng)帶來額外的網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2 集控與地調(diào)互備系統(tǒng)類型分析

2.1 一對(duì)一集控與地調(diào)互備系統(tǒng)

一對(duì)一集控與地調(diào)互備系統(tǒng)由一套集控系統(tǒng)與一套地調(diào)系統(tǒng)共同組成，主要互備功能包括系統(tǒng)級(jí)互備、廠站級(jí)互備、通道級(jí)互備。以下簡(jiǎn)稱一對(duì)一互備系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 一對(duì)一集控與地調(diào)互備系統(tǒng)示意

一對(duì)一互備系統(tǒng)中的2套獨(dú)立系統(tǒng)分別部署在地調(diào)與集控中心，2套系統(tǒng)間通過網(wǎng)絡(luò)連接，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)互備功能，要求2套系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)完全一致。

一對(duì)一互備系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上要求2套系統(tǒng)采用相似配置的硬件結(jié)構(gòu)，集控系統(tǒng)有可能承擔(dān)完整的地調(diào)系統(tǒng)功能，不能因?yàn)楣δ芎?jiǎn)單而使用較低檔次的服務(wù)器，必須要配置較高檔次的服務(wù)器。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。

一對(duì)一互備系統(tǒng)的維護(hù)模式一般采用單側(cè)維護(hù)。這種維護(hù)模式將維護(hù)任務(wù)交給地調(diào)自動(dòng)化維護(hù)人員，他們對(duì)地區(qū)電網(wǎng)整體把握更強(qiáng)，而且單側(cè)維護(hù)對(duì)于互備系統(tǒng)更有利于地調(diào)系統(tǒng)與集控系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的同步工作、有利于互備系統(tǒng)整體的安全性。

一對(duì)一互備系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，較易實(shí)現(xiàn)，安全可靠性高；缺點(diǎn)是在硬件配置上要求較高，要求集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)相似，主要服務(wù)器性能指標(biāo)相同。

這種建設(shè)模式局限于一個(gè)地調(diào)只有一個(gè)集控中心，考慮到集控中心管轄變電站的電壓等級(jí)和數(shù)量，一對(duì)一集控與地調(diào)互備系統(tǒng)僅適用于中小型地區(qū)，不適合大型地調(diào)。

2.2 一對(duì)多簡(jiǎn)單集控與地調(diào)備用系統(tǒng)

一對(duì)多簡(jiǎn)單集控與地調(diào)備用系統(tǒng)，由多套集控系統(tǒng)與一套地調(diào)系統(tǒng)共同組成，主要功能是地調(diào)系統(tǒng)作為所有集控系統(tǒng)的后備系統(tǒng)。以下簡(jiǎn)稱一對(duì)多簡(jiǎn)單備用系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5 一對(duì)多簡(jiǎn)單集控與地調(diào)互備系統(tǒng)示意

一對(duì)多簡(jiǎn)單備用系統(tǒng)中包含一套地調(diào)系統(tǒng)多套集控系統(tǒng)，它們之間使用網(wǎng)絡(luò)連接，地調(diào)系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)是所有集控系統(tǒng)的全集，各集控系統(tǒng)之間模型互相獨(dú)立。

一對(duì)多簡(jiǎn)單備用系統(tǒng)在備用模式下僅僅地調(diào)可以做全部集控或部分集控的后備系統(tǒng)。

一對(duì)多簡(jiǎn)單備用系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上只要求地調(diào)系統(tǒng)可以承擔(dān)所有集控的后備，所有集控系統(tǒng)具備各自的集控功能。這樣不同的集控系統(tǒng)可以采用不同級(jí)別的硬件平臺(tái)。

一對(duì)多簡(jiǎn)單備用系統(tǒng)僅能采用單側(cè)維護(hù)，可在地調(diào)側(cè)單側(cè)維護(hù)，然后模型下發(fā)給集控中心，也可在集控單側(cè)維護(hù)，然后在地調(diào)側(cè)進(jìn)行模型的拼接。

一對(duì)多簡(jiǎn)單備用系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：功能簡(jiǎn)單、對(duì)于集控系統(tǒng)的硬件要求低、較易實(shí)現(xiàn)，安全可靠性高；缺點(diǎn)是集控之間不能互備，地調(diào)也沒有后備，當(dāng)?shù)卣{(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)互備功能完全失去。

這種建設(shè)模式局限于集控系統(tǒng)不能做地調(diào)系統(tǒng)的后備，在互備的功能上不完整，但在技術(shù)方面要求不高，對(duì)每個(gè)集控系統(tǒng)的硬件要求也較低，籌建互備系統(tǒng)的費(fèi)用較低，適用于已建有多個(gè)集控系統(tǒng)，短期又沒有改造計(jì)劃的地區(qū)。

2.3 一對(duì)多復(fù)雜集控與地調(diào)互備系統(tǒng)

一對(duì)多復(fù)雜集控與地調(diào)互備系統(tǒng)由多套集控系統(tǒng)與一套地調(diào)系統(tǒng)共同組成，主要功能是地調(diào)系統(tǒng)分別與集控系統(tǒng)中的一套成為互備系統(tǒng)，而集控與集控系統(tǒng)之間不存在互備關(guān)系。以下簡(jiǎn)稱一對(duì)多復(fù)雜互備系統(tǒng)，如圖6所示。

圖6 一對(duì)多復(fù)雜集控與地調(diào)互備系統(tǒng)示意

一對(duì)多復(fù)雜互備系統(tǒng)中包含一套地調(diào)系統(tǒng)多套集控系統(tǒng)，它們之間使用網(wǎng)絡(luò)連接，地調(diào)系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)也是所有集控系統(tǒng)的全集，各集控之間模型互相獨(dú)立，必然有單個(gè)集控的模型與地調(diào)系統(tǒng)完全相同。

一對(duì)多復(fù)雜互備系統(tǒng)在備用模式下，地調(diào)可以做一套或多套集控系統(tǒng)的后備系統(tǒng)，部分集控系統(tǒng)可以與地調(diào)系統(tǒng)做互備系統(tǒng)。

一對(duì)多復(fù)雜互備系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上對(duì)部分可以做地調(diào)后備系統(tǒng)的集控系統(tǒng)要求較高，互備系統(tǒng)中的其他集控系統(tǒng)可以采用低配置的硬件平臺(tái)。

一對(duì)多復(fù)雜互備系統(tǒng)在維護(hù)模式上一般只采用單側(cè)維護(hù)，這樣可以降低互備系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高互備系統(tǒng)的安全性。

一對(duì)多復(fù)雜互備系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：集控系統(tǒng)與地調(diào)系統(tǒng)之間具備完整的互備功能，滿足地調(diào)按不同電壓等級(jí)分設(shè)集控系統(tǒng)的要求，安全可靠性高；缺點(diǎn)是集控與地調(diào)互備系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，對(duì)與地調(diào)實(shí)現(xiàn)互備的集控系統(tǒng)的硬件要求較高。

這種建設(shè)模式局限于建設(shè)技術(shù)難度大、資金要求高，僅適用于超大型、大型地調(diào)，不適用于一般中小型地區(qū)。

3 結(jié)束語

集控與地調(diào)互備系統(tǒng)平時(shí)正常運(yùn)行時(shí)為2套獨(dú)立的SCADA系統(tǒng)，而一旦遇到故障和災(zāi)難，則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)監(jiān)視的災(zāi)難備用，保證電網(wǎng)調(diào)度和電網(wǎng)的監(jiān)視及控制的高可用性[3]。

集控與地調(diào)互備系統(tǒng)完全符合國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于安全、災(zāi)備的要求，目前國(guó)內(nèi)正處于研究探索階段，它使用典型的異地系統(tǒng)間互備模式，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，通過對(duì)系統(tǒng)間互備的實(shí)現(xiàn)，可以最大限度的合理使用集控系統(tǒng)和地調(diào)系統(tǒng)的資源，提升了集控系統(tǒng)和地調(diào)系統(tǒng)的安全性，具有廣闊的市場(chǎng)前景，應(yīng)用范圍廣泛。

[1]于爾鏗.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用功能[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998，22（3）：47-53.

[2]于爾鏗，劉廣一，周京陽.能量管理系統(tǒng)（EMS）——第一講：EMS 的技術(shù)發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1997，21（1）：65-68.

[3]丁 鋒，朱 紅，冷 俊，等.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度SCADA災(zāi)難備用系統(tǒng)的建設(shè)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005，29（6）：105-107.