趙明武 蔡曉峰 胡明清/沈陽(yáng)華創(chuàng)風(fēng)能有限公司

淺析電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

趙明武 蔡曉峰 胡明清/沈陽(yáng)華創(chuàng)風(fēng)能有限公司

為滿足日益復(fù)雜的電網(wǎng)運(yùn)行方式，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)越來越成熟，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化已是大勢(shì)所趨。高性能、高可靠性、擴(kuò)展性、標(biāo)準(zhǔn)化和可管理性的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，能靈活地根據(jù)需求提供不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保證，因此需要做好電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。本文重點(diǎn)從電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)兩部分探討了電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要點(diǎn)。

電力調(diào)度自動(dòng)化；網(wǎng)絡(luò)；建設(shè)

一、電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

最早的電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代末90年代早期。早期的電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)系統(tǒng)，最先進(jìn)的也不過是把幾臺(tái)至十幾臺(tái)計(jì)算機(jī)用同軸電纜或雙絞線通過集線器的方式互聯(lián)到一起，簡(jiǎn)單地劃分各機(jī)器的功能，從而實(shí)現(xiàn)了電力調(diào)度自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化。電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)互聯(lián)在早期采用專線方式進(jìn)行。到上世紀(jì)90年代中后期電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和管理系統(tǒng)互聯(lián)逐漸被廣泛的實(shí)用，很多互聯(lián)是通過交換機(jī)或路由器方式進(jìn)行的物理直連。漸漸地由于電力系統(tǒng)需要電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的其他系統(tǒng)很多，越來越多的系統(tǒng)被接入。很多被接入的系統(tǒng)有和因特網(wǎng)互聯(lián)，這使得電力調(diào)度自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)直接或間接地與因特網(wǎng)有了物理連接。

電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)主要包括電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)兩部分。下面對(duì)這兩部分進(jìn)行分析介紹。

二、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)

調(diào)度自動(dòng)化數(shù)據(jù)是電力調(diào)度系統(tǒng)中最重要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，此外電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)支持，這些數(shù)據(jù)都需要很高的實(shí)時(shí)性。因此，為了滿足電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視控制和電力市場(chǎng)等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需求，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)必須是一個(gè)高實(shí)時(shí)性網(wǎng)絡(luò)，提供有保證的端到端延時(shí)。電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)不斷發(fā)展，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)也在不斷發(fā)展。EMS/SCADA系統(tǒng)仍然是電力調(diào)度最基礎(chǔ)、最要害的業(yè)務(wù)；傳統(tǒng)上使用專用通道傳輸?shù)碾娋W(wǎng)事故信息和繼電保護(hù)信息，開始向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移。此外調(diào)度生產(chǎn)治理系統(tǒng)，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)，電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)都需要電力數(shù)據(jù)網(wǎng)承載。業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提出更高要求，多個(gè)要害系統(tǒng)在同一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)承載，保證不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的有效隔離、保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全，是調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)的重要要求。

（一）網(wǎng)絡(luò)可靠性

為了提高電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的運(yùn)行可靠性，避免因網(wǎng)絡(luò)中斷引發(fā)系統(tǒng)故障，應(yīng)該使鏈路的無關(guān)系滿足N-1原則，從而在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)單點(diǎn)故障時(shí)，不會(huì)造成多條鏈路的中斷，避免由于網(wǎng)絡(luò)的分區(qū)分裂造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。采用分布式體系結(jié)構(gòu)：分布式體系結(jié)構(gòu)是提高可靠性的基礎(chǔ)，與集中式體系設(shè)備相比較，分布式體系設(shè)備除性能可以通過插入更多的接口處理板提高整體性能外，更為關(guān)鍵的是將

管理、路由轉(zhuǎn)發(fā)、接口處理等功能分配在不同的部件上，協(xié)同工作，分布式體系可以分散故障風(fēng)險(xiǎn)、隔離故障、提供冗余配置，提高系統(tǒng)的自動(dòng)恢復(fù)能力；如管理部件故障，只需要更換這部分板件，不影響其他功能。而且，分布式體系結(jié)構(gòu)可以提高組網(wǎng)的物理可靠性，如在調(diào)度網(wǎng)環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)中，每個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)都有多條接口與相鄰的節(jié)點(diǎn)或本地互聯(lián)，從路由上提高了可靠性。如果采用是集中式體系，則當(dāng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)所有接口都會(huì)失效，造成節(jié)點(diǎn)所帶網(wǎng)絡(luò)的中斷；而采用分布式結(jié)構(gòu)時(shí)，這些接口可以分別配置到不同的接口處理板上，這樣，無論這臺(tái)設(shè)備的管理單元、交換轉(zhuǎn)發(fā)單元，還是單一接口出現(xiàn)故障，都可以保證至少有部分路徑是連通的，降低網(wǎng)絡(luò)中斷的危險(xiǎn)。

（二）網(wǎng)絡(luò)性能

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)備配置以及帶寬和傳輸質(zhì)量要求等多種性能指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)延遲，包丟失率、網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間，可用率等技術(shù)指標(biāo)是衡量電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸提供“盡力而為”的服務(wù)，基于先進(jìn)先出的機(jī)制，對(duì)所有報(bào)文同等對(duì)待，對(duì)其傳輸?shù)目煽啃裕瑫r(shí)廷性能不提供保證。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定且流量恒定時(shí)，調(diào)度組網(wǎng)的性能指標(biāo)符合業(yè)務(wù)要求。當(dāng)業(yè)務(wù)量增加引起網(wǎng)絡(luò)流量增加時(shí)，也可以通過帶寬的擴(kuò)充予以解決。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障引起擁塞和流量突增時(shí)，需要對(duì)實(shí)時(shí)性強(qiáng)的調(diào)度業(yè)務(wù)進(jìn)行可用性保障。在電力調(diào)度數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)上部署QO$應(yīng)不增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)保障網(wǎng)絡(luò)的可管理和可維護(hù)性原則。如果能夠使網(wǎng)絡(luò)核心部分簡(jiǎn)潔，網(wǎng)絡(luò)邊緣略微復(fù)雜，仍然是一種較為理想的方案。

（三）網(wǎng)絡(luò)管理

隨著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)備命令行、簡(jiǎn)單的管理工具已經(jīng)不能夠滿足網(wǎng)絡(luò)管理的需求。業(yè)界的經(jīng)驗(yàn)證明，選擇一個(gè)優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是保證網(wǎng)絡(luò)最大可用性的有效手段。網(wǎng)絡(luò)管理通常可以通過帶內(nèi)和帶外兩種方式實(shí)現(xiàn)。綜合考慮成本和技術(shù)時(shí)，電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)通常采用帶內(nèi)管理的方式。管理系統(tǒng)采用集中式管理，通過建立集中系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理。所用的設(shè)備信息都將存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)庫(kù)中，各地的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將統(tǒng)一交由地區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理中心進(jìn)行處理。建立地區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理中心系統(tǒng)，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的管理。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)提供靈活的瀏覽器形式的客戶端，并對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：故障管理、設(shè)備管理、拓?fù)涔芾怼⑴渲霉芾?、性能管理、安全管理、?jì)費(fèi)管理等等。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)該為用戶提供二次可開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)接口。

三、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

（一）安全性和可靠性

安全性與可靠性是系統(tǒng)建設(shè)的首要要求。安全性要求系統(tǒng)采用安全的分區(qū)，必要時(shí)設(shè)置硬件防火墻、軟件防火墻及相應(yīng)的數(shù)據(jù)隔離裝置，保證不同的系統(tǒng)、不同的功能在自己分區(qū)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)可靠性要求對(duì)系統(tǒng)所用硬件設(shè)備及軟件功能要超前配置，對(duì)系統(tǒng)實(shí)行雙機(jī)雙網(wǎng)雙電源等的冗余配置，提高系統(tǒng)的運(yùn)行率和可靠性。

（二）開放性和可擴(kuò)展性

系統(tǒng)應(yīng)遵循國(guó)際IEC61970標(biāo)準(zhǔn)，采用通用的操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，駣用大眾的通信協(xié)議，以便系統(tǒng)能夠滿足多種系統(tǒng)和軟件的接入，并且對(duì)于系統(tǒng)的重建或升級(jí)改造都能夠提供很好的支撐。

（三）先進(jìn)性和實(shí)用性

在系統(tǒng)的選型上既要滿足于系統(tǒng)實(shí)用化的要求，由要具有友好的界面、圖模一體化功能、方便用戶使用，符合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)。同時(shí)，選擇一些較高配置的硬件，保證先進(jìn)性。

（四）靈活性和易維護(hù)性

系統(tǒng)功能要靈活方便，硬件配置要能夠“即插即用”，軟件要能夠方便安裝與使用。系統(tǒng)的維護(hù)上面又能做到易學(xué)易用，面對(duì)對(duì)象，直觀方便的去維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行。

（五）實(shí)時(shí)性和共享性

系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)保存數(shù)據(jù)到內(nèi)存中，同時(shí)又能分布實(shí)現(xiàn)其他計(jì)算功能。在數(shù)據(jù)的使用上面，既能滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用、查詢，又能滿足歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)、計(jì)、計(jì)算。能夠在不同安全區(qū)域內(nèi)，通過有效的控制手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的共享，可根據(jù)情況靈活的調(diào)配使用系統(tǒng)資源。

[1]孫育生.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化的研究[J].中國(guó)科技博覽,2012年28期.

[2]曹艷,高宏.調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化的研究[J].機(jī)電技術(shù),2012年2期.