吳善鋒 韓尚峰

南京南瑞集團公司，江蘇 南京 210003

重慶電網(wǎng)水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)研究與應用

吳善鋒 韓尚峰

南京南瑞集團公司，江蘇 南京 210003

針對重慶電網(wǎng)水庫調(diào)度的現(xiàn)狀，引出水調(diào)自動化系統(tǒng)建設的必要性，進而采用分層架構(gòu)、分區(qū)存儲、圖元控件等技術，構(gòu)建了基于C/S和B/S混合模式的水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了信息采集、數(shù)據(jù)處理、信息展示和Web發(fā)布等功能，為重慶電網(wǎng)水調(diào)部門提供決策支持。

水庫調(diào)度自動化；多階層；圖元

引言

重慶是一個水電非常發(fā)達的地區(qū)，水電裝機容量665.5萬千瓦，占總裝機容量的20.l%。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，節(jié)能減排意識的不斷深入，水電建設日益迅速，到2020年重慶將新建470座小水電站，有關水電調(diào)度的任務日益繁重。目前重慶電網(wǎng)公司對彭水、江口、藤子溝、牛欄口、石板水、魚劍口和獅子灘等十余個水電站進行發(fā)電調(diào)度，各水電廠在電力系統(tǒng)中擔負著調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等重要作用，同時還擔負著防汛、發(fā)電、灌溉等綜合利用任務，有關日常水庫水雨情信息的采集主要通過電話等方式進行人工報數(shù)，其實時性較差，數(shù)據(jù)的準確性也很難保證，更談不上水庫群間的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題。

隨著水電站的日益發(fā)展和應用需求的不斷提高，原有的水庫調(diào)度模式已不能適應重慶電網(wǎng)水庫調(diào)度的日常需求。在滿足電能生產(chǎn)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的前提下，怎樣確定工作機組臺數(shù)、組合和啟動次序，降低水電站的生產(chǎn)成本或增加發(fā)電量，以獲得盡可能大的經(jīng)濟效益[1]，是重慶電網(wǎng)水庫調(diào)度系統(tǒng)迫切需要解決的問題。而水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)[2]是充分利用現(xiàn)有計算機、通信、數(shù)據(jù)庫和水文等技術，自動采集水庫調(diào)度所需的信息，并及時將信息進行加工處理分析，為水庫防洪、發(fā)電、灌溉等應用提供決策支持的自動化系統(tǒng)，同時將決策方案與上級部門進行信息共享，為上級管理人員進行合理調(diào)度提供決策依據(jù)。重慶電網(wǎng)水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)的建設能夠解決重慶水調(diào)所面臨的實時性差、效率低下等自動化程度不高的問題。根據(jù)電力調(diào)度安全性要求，水調(diào)自動化系統(tǒng)位于安Ⅱ區(qū)，而日常工作位于安全Ⅲ區(qū)，Ⅲ區(qū)不能直接進行訪問Ⅱ中的水調(diào)系統(tǒng)，只能到Ⅱ區(qū)中水調(diào)專用機器進行相關操作，這種操作模式給用戶的使用帶來極大的不便，為解決Ⅲ區(qū)人員進行水調(diào)系統(tǒng)相關操作問題，結(jié)合重慶電網(wǎng)的實際情況，本文架構(gòu)了基于C/S和B/S混合模式的重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)總體設計

整個系統(tǒng)在邏輯上分兩大子系統(tǒng)和三個層次，即C/S模式系統(tǒng)和B/S模式系統(tǒng)[3]以及表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)服務層，形成所謂的三層結(jié)構(gòu)[4]，表示層主要是指客戶端，完成用戶數(shù)據(jù)的輸入和結(jié)果的展示，是用戶交互操作的平臺；業(yè)務邏輯層是該系統(tǒng)的核心部分，主要為其他應用提供網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務，負責數(shù)據(jù)庫的訪問和結(jié)果的返回；數(shù)據(jù)服務層主要是指數(shù)據(jù)庫服務器，由實時庫、基礎資料庫、歷史庫和結(jié)果庫等組成，提供了邏輯計算時所需要的數(shù)據(jù)以及添加、刪除等一般數(shù)據(jù)庫操作服務，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)開發(fā)了五個功能模塊，主要功能分述如下:

2.1 數(shù)據(jù)采集：實現(xiàn)對各電站分中心、EMS系統(tǒng)、DMIS系統(tǒng)和氣象云圖系統(tǒng)等不同來源的數(shù)據(jù)進行實時采集，根據(jù)不同的應用需求對采集到的各類數(shù)據(jù)進行合理性校驗等簡單預處理操作。

2.2 數(shù)據(jù)通信：負責中心站水調(diào)平臺與其他系統(tǒng)間的信息交互，主要包括分中心與中心站間水雨情等信息的上傳、與EMS和電量系統(tǒng)進行機組電量數(shù)據(jù)的傳輸，同時擔負著區(qū)Ⅱ、Ⅲ區(qū)間的信息傳遞。

圖1 重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3 數(shù)據(jù)處理：實現(xiàn)對采集來的各種不同類型的數(shù)據(jù)進行自動加工處理，主要包括實時數(shù)據(jù)處理和常規(guī)數(shù)據(jù)處理兩個模塊，實時數(shù)據(jù)處理完成實時水位流量關系的換算、時段雨量計算等操作；時段數(shù)據(jù)處理將實時數(shù)據(jù)整理成小時、日、旬、月、年等不同應用要求的時段數(shù)據(jù)，為水調(diào)及其他系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。

2.4 人機界面：由人機界面顯示器、人機界面編輯器、圖元、報表和用戶接口組成，實現(xiàn)圖形、畫面和報表的展示，為用戶提供可視化的水調(diào)平臺操作界面。

2.5 Web系統(tǒng)：在安全Ⅲ區(qū)以Web頁面方式實現(xiàn)了Ⅱ區(qū)水調(diào)平臺的主要功能，實現(xiàn)重慶電網(wǎng)水調(diào)系統(tǒng)的網(wǎng)上對外發(fā)布，為用戶進行異地操作提供了操作平臺。

3 系統(tǒng)采用的關鍵技術

3.1 多階層軟件技術

傳統(tǒng)兩層模式的軟件體系架構(gòu)，已不能很好地滿足水調(diào)自動化系統(tǒng)的要求，本系統(tǒng)采用多階層模式的軟件系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)存儲、訪問與應用相分離，通過“網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務”實現(xiàn)客戶端軟件與數(shù)據(jù)庫的操作，屏蔽了數(shù)據(jù)的復雜性，簡化并優(yōu)化了數(shù)據(jù)訪問的接口，提高了數(shù)據(jù)存取的安全性和高效性，增強了系統(tǒng)的可擴展性和可維護性，其分層軟件設計框架如圖2所示。

圖2 重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)分層設計

3.2 系統(tǒng)模塊圖元化

基于水調(diào)系統(tǒng)的功能的復雜性和可擴展性，系統(tǒng)采用模塊化的設計思想，將常用模塊圖元（控件）化，根據(jù)實際需要，將相應圖元控件進行配置和整合，裝配成滿足應用要求的水調(diào)自動化系統(tǒng)，該技術具擴展性好、易于搭建和便于維護等優(yōu)點，人機界如圖3所示。

3.3 數(shù)據(jù)庫設計采用分區(qū)和物化視圖技術

由于水調(diào)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)量大，有些歷史資料需要永久保存，隨著系統(tǒng)運行年份的增長，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中會存有海量的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)充分利用ORACLE現(xiàn)有技術，對部分庫表采用分表、分區(qū)（PARTION）和物化視圖等技術，對海量數(shù)據(jù)量進行動態(tài)分表存儲管理，實現(xiàn)了系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)存取。

4、應用實例

重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)以軟件分層、模塊化設計思想為基礎，采用先進的計算機、網(wǎng)絡和存儲等技術，構(gòu)建了多層網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的基于C/S模式和B/S混合模式的水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)了石板水、江口、獅子灘和牛欄口等十余個水電廠的信息采集與處理、圖形報表的展示、數(shù)據(jù)查詢和高級應用等功能，為重慶電網(wǎng)水電優(yōu)化調(diào)度提供了決策支持，C/S模式和B/S模式的水重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)如圖4、圖5所示。

圖4 C/S模式重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)

圖3 重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)圖元與人機界面部分

圖5 B/S 模式重慶電網(wǎng)水調(diào)自動化系統(tǒng)

[1]馬光文，劉金煥，李菊根.流域梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化運行[J].中國電力出版社, 2008.

[2]丁杰.數(shù)字化水庫調(diào)度體系的研究與建設[J].水電自動化與大壩監(jiān)測, 2004 ，28（2）：6～9.

[3]范瑩,須德,郝雪峰.C/S和B/S模式相結(jié)合的I T S數(shù)據(jù)再獲得系統(tǒng)設計與實現(xiàn),計算機工程與應用，2004.3:208～210

[4]顧永明，鄭東健，于鵬，C/S與B/S混合模式下的大壩安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)[J]，水利與建筑工程學報，2005年6月第3卷第2期:16～18

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.053

吳善鋒(1977-)男，碩士研究生，工程師，主要研究方向：電網(wǎng)水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)水文研究。

韓尚峰(1977-)男，工程師，主要研究方向：電網(wǎng)水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)水文研究。