繆建國,李云鵬,徐春雷

(1.南通供電公司，江蘇南通216006；2.江蘇省電力公司，江蘇南京210024)

計算機、網絡通信技術的發(fā)展，深刻改變了電網的控制技術，調度自動化系統(tǒng)已經發(fā)展成為以計算機技術為核心的電網生產控制系統(tǒng)[1]。目前，江蘇省內地、縣兩級調度都建有各自獨立的調度自動化系統(tǒng)，亦稱為能量管理系統(tǒng)（EMS），上下級調度自動化系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉發(fā)實現(xiàn)信息共享。隨著電網的快速發(fā)展和技術的不斷進步，地縣兩級調度之間的聯(lián)系越來越緊密，一體化調度運行要求也越來越高，為實現(xiàn)地縣調數(shù)據(jù)資源、技術資源、設備資源的共享，節(jié)約人力維護以及系統(tǒng)建設成本，提高調度自動化系統(tǒng)的可靠性，南通供電公司作為試點單位在全國率先建設、應用了地縣一體化調度自動化系統(tǒng)。

1電網概況

南通電網包括一市五縣6個供電公司。截至到2010年12月，地區(qū)電網擁有20 kV及以上變電所227座（其中500 kV變電所2座，220 kV變電所26座，110 kV及以下變電所199座），2010年地區(qū)最高網供負荷為399.7萬kW，最高用電負荷為412.3萬kW。

南通電網光傳輸網絡已經覆蓋了全地區(qū)所有35 kV及以上變電站，網絡結構分為匯聚層及接入層兩層：匯聚層網絡為市－縣光傳輸網，接入層網絡為城區(qū)光傳輸網及縣域光傳輸網。其調度自動化主站原采用南瑞科技OPEN-3000 EMS系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2006年5月投運，系統(tǒng)具備FES/SCADA/PAS/DTS等應用，共采集178個廠、站實時信息，系統(tǒng)接入廠站采用網絡、專線通信方式，通信規(guī)約有104，101，CDT，DISA 等。

2系統(tǒng)模式

如圖1所示，系統(tǒng)的核心部分設置在南通地調，主系統(tǒng)結構與傳統(tǒng)地調系統(tǒng)類似，但在具體配置上存在一定的差異，其建設規(guī)模與容量設計應能滿足南通電網自動化數(shù)據(jù)采集與處理的10年發(fā)展要求。在傳統(tǒng)模式基礎上重點考慮了如下技術要求：網絡配置需滿足多個縣調同時高速接入的要求；硬件配置需滿足大數(shù)量存儲和處理的容量及性能要求；軟件配置需滿足系統(tǒng)遠程互聯(lián)后的功能及性能要求[2]。

南通電網地縣一體化調度自動化主系統(tǒng)結構

2.2縣調子系統(tǒng)建設模式

針對縣調在電網規(guī)模、電網結構、技術力量、設備資源、管理等方面的特點和差異，啟東、如皋、海安縣調采用遠程終端模式，如東、海門縣調選用廣域分布式采集模式建設。

2.2.1遠程終端模式

遠程終端模式是最基本的接入模式，主系統(tǒng)設置在地調，縣調只配置若干臺遠程工作站，遠程終端的數(shù)量根據(jù)縣調調度員席位、運行維護人員席位配置。遠程終端模式結構如圖2所示，系統(tǒng)結構簡單清晰，硬件投資很少，軟件實現(xiàn)相對方便，系統(tǒng)管理和維護也比較簡單。該模式的縣調不具備數(shù)據(jù)采集能力，一方面，隨著縣調規(guī)模的擴大或互聯(lián)縣調節(jié)點的增加將加重地調主系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的負擔，導致系統(tǒng)性能降低；另一方面，縣調系統(tǒng)運行的可靠性相對較低，在地調主系統(tǒng)異?；虻乜h聯(lián)網中斷等故障情況下，縣調系統(tǒng)將退出，影響縣調監(jiān)控。

2.1地調主系統(tǒng)建設模式

2.2.2廣域分布式數(shù)據(jù)采集模式

廣域分布式采集模式結構如圖3所示，除配置各類工作站外，縣調具備數(shù)據(jù)采集能力，還配置前置服務器及相關的采集裝置，按就近采集的原則負責該縣域內變電站的數(shù)據(jù)采集、匯總，再送至地調主系統(tǒng)的后臺統(tǒng)一處理。該模式降低了地調主系統(tǒng)的采集負擔，可擴展性較強，地調主系統(tǒng)的采集性能不會隨縣調規(guī)模的擴大或互聯(lián)縣調節(jié)點的增加而降低。在地調主系統(tǒng)異?；虻乜h聯(lián)網中斷等故障導致的分區(qū)解列運行情況下，依賴2臺數(shù)據(jù)采集服務器，縣調時備份，以便災難性事故發(fā)生時系統(tǒng)快速恢復和電網數(shù)據(jù)資源的保護。作為一體化調度自動化系統(tǒng)的熱備用系統(tǒng)，具備主系統(tǒng)的全部功能。配置了備用數(shù)據(jù)庫服務器、SCADA應用服務器、PAS應用服務器各1臺，并通過網絡方式獨立采集完整的全網實時數(shù)據(jù)。

圖3縣調廣域分布式數(shù)據(jù)采集模式系統(tǒng)結構

3系統(tǒng)功能

系統(tǒng)實現(xiàn)了南通地調和5個縣調所轄變電站支撐平臺、廣域分布式數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視、變電站集中監(jiān)控中心應用、地縣一體化PAS、地縣一體化DTS、地縣一體化電壓無功優(yōu)化控制（AVQC）等功能。

3.1支撐平臺功能

系統(tǒng)具有多層結構的支撐平臺，為應用軟件提供了統(tǒng)一、高可用率、容錯的環(huán)境。支撐軟件的功能包括集成總線層、數(shù)據(jù)總線層（包括實時數(shù)據(jù)庫管理和商用關系型數(shù)據(jù)庫管理）和公共服務層（包括人機界面、系統(tǒng)管理、報表管理、權限管理、告警服務、WEB服務、系統(tǒng)診斷等）。支撐平臺提供標準的用戶開發(fā)環(huán)境，包括如下子模塊：數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、網絡管理、圖形管理、系統(tǒng)管理、公共服務、WEB站點通信、報表系統(tǒng)及管理、開放和基于標準的軟件開發(fā)接口。

（1）通信鏈路質量檢測功能。系統(tǒng)主干網絡的N-0.5通信鏈路質量檢測方法主要針對廣域網絡中出現(xiàn)的鏈路半故障狀態(tài)提出解決方案，在丟包率超過告警限值時向管理人員發(fā)出告警，提醒值班人員及時對鏈路進行切換。

（2）基于時標事件驅動和分區(qū)域數(shù)據(jù)拼接的多島全息同步。當系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，系統(tǒng)會自動記錄時標，對相應的事件進行歸檔。同樣在系統(tǒng)出現(xiàn)斷網/恢復、解列/并列情況下，系統(tǒng)也會記錄對應的事件，通過對歷史的分析，可以萃取出在系統(tǒng)斷網或者解列期間模型發(fā)生的變化，系統(tǒng)恢復正常后，就可根據(jù)歸檔記錄進行模型的同步和恢復操作。

（3）基于網絡監(jiān)聽和主動報告的廣域遠程互聯(lián)主干網絡非法節(jié)點入侵檢測。地縣一體化調度自動化系統(tǒng)是一個廣域分布的實時應用系統(tǒng)。系統(tǒng)對于非法進入的節(jié)點進行實時報警，及時定位，保障了調度自動化系統(tǒng)內部網絡的安全運行，有利于工作人員排查內部非法接入的問題。

3.2廣域分布式SCADA功能

廣域分布式SCADA是架構在統(tǒng)一支撐平臺上的具體應用，也是調度自動化系統(tǒng)的最基本應用，用于實現(xiàn)完整的、高性能的實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。實際應用中主要實現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計考核、控制和調節(jié)、調度員操作、事件和告警處理、網絡拓撲著色、事件追憶、事件順序記錄（SOE）及廣域分布式數(shù)據(jù)采集。

為了確保圖、模、庫的正確性和一致性，系統(tǒng)管理上要求地縣調需獨立、互不干擾地維護各自區(qū)域的圖形、模型等信息，通過責任區(qū)劃分和權限配置等技術手段避免維護人員誤改其他調度的圖模數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)可用性。

3.3變電站集中監(jiān)控中心應用功能

變電站集中監(jiān)控應用功能主要實現(xiàn)對廠站電氣一次設備以及二次設備的集中監(jiān)視和控制，適應變電站無人值班的需求。監(jiān)控應用功能主要包括責任區(qū)管理、告警分層分類顯示與輔助分析以及控制與調節(jié)等。

3.4地縣一體化PAS功能

電力應用軟件是基于實時數(shù)據(jù)基礎之上的高級分析、預測、仿真和閉環(huán)控制功能，主要包含：網絡建模、實時序列、狀態(tài)估計、調度員潮流、負荷預報、靜態(tài)安全分析、無功電壓優(yōu)化、短路電流計算、網絡等值接口、地縣一體化電網模型及計算分析、分布式終端與多研究模式及一體化計算分區(qū)統(tǒng)計等功能。

3.5地縣一體化DTS功能

地縣一體化系統(tǒng)中，DTS同時滿足地調和縣調的應用需求，支持面向地縣一體化的完整電網模型，支持低電壓等級的調度員培訓仿真，能夠正確仿真低電壓等級的輻射型結構、不接地特性，以及低電壓等級保護及自動裝置的動作行為。

實現(xiàn)地、縣調共享1套DTS軟件和基于B/S模式的電網聯(lián)合反事故演習，主要包含：電網仿真、教員控制、監(jiān)控中心仿真、地縣一體化聯(lián)合演習、信息分層等功能。

3.6地縣一體化AVQC功能

AVQC根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的遙測量、狀態(tài)量、保護信號等，進行在線分析和計算，后通過計算機網絡輸出控制執(zhí)行命令，自動或在人工監(jiān)督模式下調節(jié)變壓器分接頭和投退電容器，使得輸出電壓以及無功功率在合格范圍之內，以達到保證供電質量和減少網絡損耗的目的。

AVQC功能支持站內平衡、區(qū)域平衡和全網平衡，并且留有對上級自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)的接口，主要包含：多模式監(jiān)視、防護、計算的基本功能；閉環(huán)控制；協(xié)調安全策略；單變電站的電壓無功控制模式；全局無功優(yōu)化的模式；全局/單站結合模式等功能。

4應用效果

4.1實現(xiàn)信息資源共享

地縣一體化調度自動化系統(tǒng)應用后，地、縣調在統(tǒng)一、規(guī)范的管理和技術標準下，實現(xiàn)了資源共享。例如：地縣之間不再需要數(shù)據(jù)轉發(fā)就實現(xiàn)了所有數(shù)據(jù)的共享，節(jié)約了通信通道資源；數(shù)據(jù)、模型、參數(shù)、畫面等的源端維護，全網共享，大幅提高應用分析結果的準確性，降低了系統(tǒng)維護工作量和運行維護成本。此外，系統(tǒng)在對外提供數(shù)據(jù)共享方面優(yōu)勢明顯，大大減少了對外系統(tǒng)接口數(shù)量，能較好地適應生產經營對一次電網數(shù)據(jù)應用不斷增加的需求，其可分可合的特點也大大減小區(qū)劃調整、管理體制變革對電網生產控制的影響。

4.2提高了運行監(jiān)視水平

地縣一體化調度自動化系統(tǒng)應用前，縣調只在正常工作日的工作時間有人值班，且無運行監(jiān)視系統(tǒng)，值班質量依賴于值班員人工巡視，存在假日、非工作時段覆蓋盲點。盡管地調實行24 h值班，有專門運行監(jiān)視系統(tǒng)，但值班員只能通過轉發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)縣域系統(tǒng)內的部分問題，大部分問題不能主動及時發(fā)現(xiàn)，缺陷往往只有在用戶申報后才能處置，更不能對系統(tǒng)潛在問題 （如數(shù)據(jù)庫容量越限等）預警式發(fā)現(xiàn)、處理。地縣一體化后實現(xiàn)了地區(qū)集中監(jiān)視，大大提高了運行監(jiān)視水平。

4.3確保系統(tǒng)安全

為保證系統(tǒng)圖、模、庫及自動化系統(tǒng)維護的安全性，通過區(qū)域、廠站、節(jié)點之間的多重關聯(lián)和級聯(lián)組合關系，結合權限管理，可保證地縣調分區(qū)維護的安全性和一致性。同時，通過全局模型同步的方式，各個區(qū)域維護的模型又能夠在一體化系統(tǒng)中完全共享。既實現(xiàn)共享，又確保安全。

4.4故障處理從容不迫

在縣域子系統(tǒng)解列情況下，子系統(tǒng)前置服務器會自動啟動SCADA應用，保證在極端情況下，可以繼續(xù)實現(xiàn)監(jiān)視和控制功能，系統(tǒng)監(jiān)控功能不會喪失。子系統(tǒng)在系統(tǒng)解列期間可以作為獨立的系統(tǒng)正常運行至少10 d以上，子系統(tǒng)在解列期間的實時告警、操作（告警抑制、置牌、封鎖等）信息及采樣數(shù)據(jù)解列恢復后能夠完整地同步至主系統(tǒng)，確保系統(tǒng)功能的完備和數(shù)據(jù)的完整。

同時系統(tǒng)具備的網絡管理、非法用戶入侵檢測、前置網絡通道故障定位等功能，給運行維護帶來了極大便利。

5結束語

地縣一體化調度自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了地縣兩級調度軟、硬件資源共享，減少對外系統(tǒng)接口數(shù)量，使縣調系統(tǒng)應用功能和水平得到大幅度提升，其“容災模式”為地區(qū)、縣公司統(tǒng)一解決系統(tǒng)災備問題提供了理想的解決方案。

[1]周京陽，于爾鏗，吳 津.能量管理系統(tǒng)（EMS）.第3講數(shù)據(jù)收集與監(jiān)視(SCADA)[J].電力系統(tǒng)自動化，1997，21(3)73-76.

[2]黃邵遠.地縣級調度自動化一體化主站系統(tǒng)建設思路[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，33（20）：100-103.