徐琳

摘要：電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是指直接為電網(wǎng)運行服務(wù)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，包括在此系統(tǒng)運行的應(yīng)用軟件，是在線為各級電力調(diào)度機(jī)構(gòu)生產(chǎn)運行人員提供電力系統(tǒng)運行信息、分析決策工具和控制手段的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。文章結(jié)合電力調(diào)度實際管理特點，從如何提升電力調(diào)度自動化系統(tǒng)性能指標(biāo)、可靠性兩個層面，提出了采取冗余容錯結(jié)構(gòu)、采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份等相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度；自動化；技術(shù)

一、電力調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計

電力調(diào)度自動化系統(tǒng)目標(biāo)在于提高電網(wǎng)安全運行水平，提高故障恢復(fù)能力、切實減少損失。調(diào)度自動化系統(tǒng)應(yīng)使其具有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視、控制（SCADA）的功能，但在具體實施過程中應(yīng)根據(jù)調(diào)度職責(zé)范圍、調(diào)度自動化現(xiàn)狀、基礎(chǔ)設(shè)備自動化條件，按照由低至高的、由易到難的原則恰當(dāng)確定總體功能。

系統(tǒng)實現(xiàn)開放的全組態(tài)的調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)，不但使畫面，后臺語言具有可組態(tài)性，而且使數(shù)據(jù)采集設(shè)計也具有可組態(tài)性，實現(xiàn)以上能力的根本原因在于系統(tǒng)抽象了設(shè)備通道和通訊規(guī)約層次。系統(tǒng)實現(xiàn)基于用戶的要求構(gòu)造滿意的人機(jī)界面，常用的構(gòu)造人機(jī)界面的美工工具都具有動畫屬性，包括“顏色、大小、位置、文本、角度、閃爍、隱藏”等屬性，這些屬性可以簡單地與以監(jiān)控變量或內(nèi)存變量為參數(shù)的表達(dá)式連接，系統(tǒng)提供高效的畫面刷新機(jī)制，保證圖形元素屬性隨變量表達(dá)式屬性的變化而變化；系統(tǒng)提供獨立功能的控件用于顯示系統(tǒng)的報警信息，曲線棒圖等，這些控件也可以以某種單位與監(jiān)控點變量或表達(dá)式及其歷史數(shù)據(jù)庫連接，完成有關(guān)的查詢和顯示功能。系統(tǒng)的基本圖形元素、控件等還可形成滿意的人機(jī)界面，達(dá)到對RTU、智能儀表、板卡以及程序流程等的控制，可以達(dá)到采用通用語言編程的效果和滿意程度。

二、SCADA系統(tǒng)應(yīng)用

為了提高系統(tǒng)的可靠性，自動化系統(tǒng)主站網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、主機(jī)工作站、前置機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器均通過各自所配網(wǎng)卡的RJ-45插座連至網(wǎng)絡(luò)集線器（HUB）上，雙機(jī)切換柜分別與兩臺前置機(jī)中的多口智能接口相連，MODEM與雙機(jī)切換柜線中一對一相連，具體提升措施如下。

1.網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，如Ether Net、FDDI或ATM等都可使用。

2.單網(wǎng)、雙網(wǎng)、低速網(wǎng)、高速網(wǎng)可以任意方式進(jìn)行組合。系統(tǒng)支持靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，可以是單低速網(wǎng)、單高速網(wǎng)，可以是低速和高速雙網(wǎng)混用，也可以是雙高速網(wǎng)。

3.采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份。系統(tǒng)正常運行時，兩個網(wǎng)絡(luò)上都傳輸有用數(shù)據(jù)，并且兩個網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動態(tài)平衡。當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)工作不正常時，系統(tǒng)將自動地通過另一網(wǎng)絡(luò)傳輸所有數(shù)據(jù)。當(dāng)故障網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時，雙網(wǎng)絡(luò)將自動恢復(fù)到流量的動態(tài)平衡狀態(tài)。從嚴(yán)格意義上來說，此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)切換實際上是網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的彈性伸縮，網(wǎng)絡(luò)本身對系統(tǒng)是透明的，雙網(wǎng)絡(luò)并無主、備之分。

4.支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口，可以方便地與其它系統(tǒng)如MIS等進(jìn)行互聯(lián)。

5.易于與上級或下級調(diào)度組成廣域網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，支持遠(yuǎn)程調(diào)試。在數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)方面，SCADA系統(tǒng)也采取相關(guān)措施，主要體現(xiàn)在如下四個方面：（1）支持組態(tài)地將系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫按用戶指定的周期或事件產(chǎn)生觸發(fā)刷新用戶指定的外部實時數(shù)據(jù)庫；（2）支持直接讀寫指定數(shù)據(jù)庫記錄的字段數(shù)據(jù)，并具備將該數(shù)據(jù)與該系統(tǒng)組態(tài)定義的變量對應(yīng)連接的能力，這使得該系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)庫與其它任何支持?jǐn)?shù)據(jù)訪問的應(yīng)用程序?qū)崟r交換信息；（3）通過標(biāo)準(zhǔn)SQL語句完成外部數(shù)據(jù)庫的一般維護(hù)操作，如建表、刪除表、插入、修改和刪除記錄；（4）通過后臺API的方式，將電力自動化系統(tǒng)中的常用的數(shù)據(jù)庫查詢工作打包，用戶無需編寫有關(guān)SQL語句，只要簡單地提供符合常規(guī)應(yīng)用習(xí)慣的參數(shù)即可完成復(fù)雜的歷史數(shù)據(jù)庫查詢和瀏覽工作。

三、系統(tǒng)性能指標(biāo)優(yōu)化

1.系統(tǒng)采取冗余容錯結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)容錯是真正的熱備用，雙網(wǎng)絡(luò)正常運行時，主、備網(wǎng)絡(luò)同時都傳送有用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，雙網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動態(tài)的平衡。系統(tǒng)采取雙服務(wù)器方式，當(dāng)系統(tǒng)配置了主備服務(wù)器后，每個客戶端同時與兩個服務(wù)器連接，并向兩個服務(wù)器發(fā)送信息，服務(wù)器控制程序自動檢測客戶端與服務(wù)器的連接模式，以確保唯一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，或?qū)⒂嘘P(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)到感興趣的客戶端。同時客戶端也自動檢測服務(wù)器的狀態(tài)。

系統(tǒng)采取雙前置機(jī)方式：（1）基于485總線方式的雙機(jī)切換；（2）基于Nport Server的雙機(jī)切換；（3）用戶自定義方式的雙機(jī)切換。系統(tǒng)采取雙通道方式：（1）系統(tǒng)采取以通道的方式與RTU等采集設(shè)備進(jìn)行連接；（2）系統(tǒng)支持自動主備通道切換，不支持手動切換，并且是采用冷備用原理。當(dāng)主通道在傳輸數(shù)據(jù)時，備用通道不采集數(shù)據(jù)。

當(dāng)系統(tǒng)檢測到主通道連接出現(xiàn)故障或者誤碼率過高，則自動啟動備用通道采集數(shù)據(jù)，并將停止主通道的采集，此時主通道的地位轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆猛ǖ溃瓊溆猛ǖ雷優(yōu)橹魍ǖ啦荒苤匦陆庸軘?shù)據(jù)的采集工作，除非當(dāng)前的主通道出現(xiàn)故障。

2.系統(tǒng)采取的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)。采用點對點通訊模型主動傳輸系統(tǒng)改變的實時數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)項的改變有以下三種可能：從通道采集數(shù)據(jù)改變實時數(shù)據(jù)庫；運行后臺語言實時數(shù)據(jù)庫；從網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點傳遞來改變實時數(shù)據(jù)庫。采用客戶/服務(wù)器查詢方式，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞歷史數(shù)據(jù)和進(jìn)行實時數(shù)據(jù)庫狀態(tài)恢復(fù)。系統(tǒng)對歷史數(shù)據(jù)采用客戶/服務(wù)器方式，在實際應(yīng)用中，如對SOE的查詢、對歷史曲線的查詢等操作中，一般是用戶提交查詢條件，由系統(tǒng)將有關(guān)查詢條件變?yōu)檫B接的歷史數(shù)據(jù)庫能夠接受的標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)SQL語句，提交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從歷史數(shù)據(jù)庫中查詢得到滿足有關(guān)條件的查詢結(jié)果集，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將該結(jié)果集通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給查詢的計算機(jī)，計算機(jī)運行系統(tǒng)根據(jù)接收到的查詢結(jié)果，將它轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩羧菀桌斫獾姆绞剑缜€、報表等顯示出來。系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)方便的容錯系統(tǒng)模型，在該模型中，運行系統(tǒng)采用總線方式或通過專門的切換裝置與連接的RTU或其它智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接，當(dāng)主系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通道出現(xiàn)故障時，備用系統(tǒng)將自動或手動獲得控制權(quán)，保證系統(tǒng)正常運行。

3.實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的有效擴(kuò)充。（1）架設(shè)遠(yuǎn)程工作站。正常情況下所有計算機(jī)都是通過各自所配置的10～100M網(wǎng)卡連至集線器上，傳輸媒質(zhì)選擇的是8芯雙絞線，這樣的組網(wǎng)如果在兩座比較分散的建筑物之間（線距1.5km以上），則信號的抗干擾能力、準(zhǔn)確度、保密能力都會大為下降，對準(zhǔn)確度、實時性要求較高的工作站來講，也就是說必須架設(shè)能滿足的遠(yuǎn)程工作站，以解決距離服務(wù)器較遠(yuǎn)部門和系統(tǒng)的連網(wǎng)問題。（2）架設(shè)移動工作站。移動工作站的性質(zhì)和遠(yuǎn)程工作有相似之處，而且有可移動性，其架設(shè)更有必要性。系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)、通道及遠(yuǎn)端接口都進(jìn)行定期測試，傳統(tǒng)的測試方法是部分人員在現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)、計算結(jié)果，后臺人員電話核對顯示值和測試值，這樣在準(zhǔn)確性、及時性方面會受到很大影響，如果攜帶移動工作站至現(xiàn)場，在測試時由移動站向后臺服務(wù)器請求數(shù)據(jù)與所測數(shù)據(jù)核對，準(zhǔn)確度可得到較好的保障，其靈活性、實時性也非人眼可比。從移動站直接觀測后臺數(shù)據(jù)的同時，可以通過RTU的RS-232接口觀察輸出數(shù)據(jù)，并能直接進(jìn)行遙控、遙測實驗。管理人員外出時，如果攜帶移動工作站，只要撥號和中心站連接，就可以方便的查看電網(wǎng)信息，了解系統(tǒng)情況。

四、其他問題

針對電力設(shè)備設(shè)施受損的情況要采取相關(guān)措施加以解決。若是由于電力設(shè)備年久失修造成的電力自動化失效，則要更換功能已失的電力設(shè)備，修復(fù)可繼續(xù)使用的電力設(shè)備。若是由于自然災(zāi)害造成的電力設(shè)施受損，則企業(yè)相關(guān)部門要派遣專業(yè)人員進(jìn)行維修，以保證電力自動化的運行。若是設(shè)備落后造成的電力調(diào)度自動化受阻，則更換最新型的設(shè)備。若是人為原因造成的設(shè)備以舊代新、以次充好等情況的發(fā)生，則企業(yè)應(yīng)首先將設(shè)備更換，再嚴(yán)肅追究相關(guān)人員的責(zé)任，進(jìn)行相應(yīng)處罰，讓企業(yè)人員引以為戒，使電力設(shè)備設(shè)施保持一個比較好的運行狀態(tài)，促進(jìn)電力調(diào)度自動化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]羅小杰.電力調(diào)度自動化主站系統(tǒng)的改造問題探討[J].信息化建設(shè). 2016（06）

（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司青島市即墨區(qū)供電公司）