深圳供電局有限公司 戚思睿 黃光磊 林志賢

深圳中調(diào)主網(wǎng)調(diào)度智能指揮系統(tǒng)從2014年開始建設(shè)，逐步在220kV 變電站范圍內(nèi)推廣使用，系統(tǒng)遵循南方總調(diào)2017年印發(fā)的《中國南方電網(wǎng)調(diào)度指揮網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)發(fā)令）功能規(guī)范》文件建設(shè)要求，對(duì)此方面工作進(jìn)行了相關(guān)建設(shè)及完善，實(shí)現(xiàn)了調(diào)控一體化模式下的電網(wǎng)操作智能成票一體化[1]。2019年南網(wǎng)總調(diào)下發(fā)《關(guān)于印發(fā)中國南方電網(wǎng)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)（DCCS）技術(shù)規(guī)范（2019版）的通知》文件，要求南方電網(wǎng)公司各級(jí)調(diào)度單位規(guī)范建設(shè)內(nèi)容，對(duì)原有調(diào)度指揮系統(tǒng)進(jìn)行完善。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)要求，進(jìn)行調(diào)度端和受令端系統(tǒng)的C/S 架構(gòu)和私有協(xié)議開發(fā)，以此種方式，確保相關(guān)工作按照《中國南方電網(wǎng)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度表》文件落實(shí)執(zhí)行。

1 硬件設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目無需擴(kuò)充硬件，開發(fā)的應(yīng)用軟件部署在原有網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)硬件之上，原有網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示。

在上述圖1硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各個(gè)系統(tǒng)模塊分區(qū)，對(duì)其所需的硬件設(shè)備進(jìn)行選型優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要針對(duì)OMS 集成設(shè)備和硬件接口進(jìn)行選型。OMS 集成設(shè)備選用OMS-450 ZIP10型號(hào)集成器，采用SIP-6P 封裝格式[2]。該型號(hào)集成器在應(yīng)用到本文調(diào)度控制系統(tǒng)當(dāng)中可實(shí)現(xiàn)對(duì)主網(wǎng)運(yùn)行過程中各類數(shù)據(jù)的集成，并實(shí)現(xiàn)API 數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)信息管理、數(shù)據(jù)庫管理等環(huán)節(jié)當(dāng)中的同步傳輸。在選擇硬件接口時(shí)，選用帶有RS485通訊功能的接口，并為其配備相應(yīng)的MES 硬件讀卡器，讀卡器的尺寸規(guī)格為長85mm，寬62mm，高30mm；運(yùn)行時(shí)的工作電壓為DC5/12V；該讀卡器支持MES、ERP、APS 等多種通信傳輸協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)本文調(diào)度控制系統(tǒng)在主網(wǎng)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)與各個(gè)通信設(shè)備的傳輸。將帶有讀卡器的RS485通訊接口與125KH 標(biāo)準(zhǔn)卡或兼容卡接觸即可獲取到相應(yīng)的調(diào)度信息。同時(shí)，讀卡器當(dāng)中包括通訊指示燈結(jié)構(gòu)、刷卡指示燈結(jié)構(gòu)，根據(jù)指示燈亮起的顏色，可實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度控制狀態(tài)的直觀描述，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主網(wǎng)調(diào)度控制的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組工作管理

在完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)后，引進(jìn)C/S 架構(gòu)，進(jìn)行主網(wǎng)機(jī)組工作管理設(shè)計(jì)。在此過程中，可將主網(wǎng)調(diào)度指揮控制系統(tǒng)中的C/S 架構(gòu)開發(fā)過程，近似作為對(duì)直接操作、委托操作、設(shè)備狀態(tài)管理、定值單執(zhí)行等業(yè)務(wù)遷移與完善的過程[3]。在確保C/S 架構(gòu)中資源層、業(yè)務(wù)處理層、技術(shù)層完善的前提下，開發(fā)廠站客戶端程序，使其與調(diào)度服務(wù)端程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。交互過程中，設(shè)定機(jī)組的三種工作形態(tài)為停運(yùn)、出力受限、機(jī)組（AGC、AVC、一次調(diào)頻、PSS）投退。C/S 架構(gòu)層如圖2所示。

圖2 C/S 架構(gòu)層

在進(jìn)行停運(yùn)管理時(shí)，應(yīng)支持受令單位新增機(jī)組停運(yùn)申請(qǐng)，申請(qǐng)內(nèi)容應(yīng)明確受令單位、電廠、機(jī)組編號(hào)、機(jī)組類型、調(diào)管調(diào)度機(jī)構(gòu)、計(jì)劃/非計(jì)劃、停機(jī)類型等信息。若計(jì)劃/非計(jì)劃為非計(jì)劃停運(yùn)，則應(yīng)填寫非計(jì)劃停運(yùn)原因、實(shí)際停機(jī)時(shí)間、甩出力、事故影響情況、影響恢復(fù)情況等信息[4]。其中機(jī)組類型、調(diào)管調(diào)度機(jī)構(gòu)信息應(yīng)根據(jù)設(shè)備臺(tái)賬自動(dòng)生成，甩出力僅當(dāng)停機(jī)類型為故障跳閘或打閘停機(jī)時(shí)填寫。

在進(jìn)行出力受限管理時(shí)，應(yīng)根據(jù)C/S 架構(gòu)中的業(yè)務(wù)處理層進(jìn)行限值填寫防誤提醒，即填寫時(shí)最高出力不能大于機(jī)組額定容量，最低出力不能小于機(jī)組最低技術(shù)出力。

在進(jìn)行投退管理時(shí)，應(yīng)支持調(diào)度機(jī)構(gòu)審核機(jī)組AGC、AVC、一次調(diào)頻、PSS 投退申請(qǐng)功能，審核通過則流轉(zhuǎn)至下一環(huán)節(jié)，并自動(dòng)在“機(jī)組二次設(shè)備”分類中記錄，審核不通過則將此申請(qǐng)回退至申請(qǐng)環(huán)節(jié)?；贑/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組工作管理流程如圖3所示。

圖3 基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組工作管理流程

2.2 設(shè)計(jì)電力平衡調(diào)度控制優(yōu)化方案

完成主網(wǎng)機(jī)組工作管理后，設(shè)計(jì)電力平衡調(diào)度控制優(yōu)化方案，對(duì)主網(wǎng)電力進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整與備用支援調(diào)度控制。

在進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整時(shí)，應(yīng)根據(jù)電廠或換流站向調(diào)度機(jī)構(gòu)申請(qǐng)、調(diào)度機(jī)構(gòu)主動(dòng)調(diào)整網(wǎng)間送受電與省內(nèi)發(fā)電計(jì)劃，調(diào)整業(yè)務(wù)場(chǎng)景[5]。其中所有計(jì)劃調(diào)整下發(fā)執(zhí)行前，應(yīng)具備發(fā)送至計(jì)劃執(zhí)行單位和相關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)會(huì)簽的功能，且在計(jì)劃下發(fā)執(zhí)行后，應(yīng)具備計(jì)劃執(zhí)行單位和相關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)確認(rèn)的功能。

備用支援調(diào)度控制過程中，應(yīng)提供受支援方擬定申請(qǐng)功能，包括支援電力、支援電量、開始和結(jié)束時(shí)間、支援類型、詳細(xì)原因等字段填寫。并利用備用支援方的會(huì)簽功能，填寫“最大可支援量（MW）”，結(jié)合輸入信息，進(jìn)行電力平衡的宏觀調(diào)控。主網(wǎng)電力平衡調(diào)度過程涉及多個(gè)基礎(chǔ)功能模塊，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)一一進(jìn)行描述。

第一是基礎(chǔ)功能模塊，電力平衡調(diào)度控制必須能滿足調(diào)度人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控控制需求，因此主網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與資源轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)功能模塊的關(guān)鍵需求，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過基礎(chǔ)功能模塊可以及時(shí)向調(diào)度主站提供監(jiān)控界面，完成電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，在調(diào)度過程中，基礎(chǔ)功能模塊需要開啟自動(dòng)巡視切畫面功能，為調(diào)度人員提供實(shí)時(shí)的調(diào)度信息。主網(wǎng)控制的關(guān)鍵負(fù)荷必須經(jīng)過斷路器內(nèi)部的告警裝置進(jìn)行保護(hù)，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的線路問題，告警裝置可以立即上傳告警信號(hào)，再由控制人員及時(shí)進(jìn)行處理。為了保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集交換功能，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還額外增加了數(shù)據(jù)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換接口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效轉(zhuǎn)換接收，完成資源共享，基礎(chǔ)功能模塊內(nèi)部的告警信息需要設(shè)置調(diào)度保護(hù)，避免出現(xiàn)信息泄露問題，整個(gè)基礎(chǔ)功能模塊的圖形傳輸均使用標(biāo)準(zhǔn)的電力圖形描述規(guī)范，能及時(shí)進(jìn)行投影，接收有效的保護(hù)信號(hào)。

第二是數(shù)據(jù)調(diào)度模塊，為了滿足主網(wǎng)調(diào)度需求，本文設(shè)計(jì)的電力平衡優(yōu)化調(diào)度方案對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)度中的調(diào)度目標(biāo)作出了要求，首先系統(tǒng)畫面中的圖元與文字鏈接必須規(guī)范，主接線圖必須能清晰反應(yīng)實(shí)際主網(wǎng)布局狀況，其次圖形的命名需要具有規(guī)范性，每個(gè)監(jiān)控畫面需要進(jìn)行合理化排序，最后設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)調(diào)度模塊必須能及時(shí)調(diào)出常用的畫面，保證工作人員的調(diào)度效果。

在主網(wǎng)調(diào)度控制優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必須滿足全部主網(wǎng)調(diào)度需求，各種類型的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)必須及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)，一旦出現(xiàn)地區(qū)負(fù)荷，需要立即根據(jù)負(fù)荷的數(shù)值和波動(dòng)情況引發(fā)報(bào)警，除此之外，在調(diào)度控制時(shí)可以設(shè)計(jì)符合公式流轉(zhuǎn)流程，及時(shí)更改符負(fù)荷接收需求。整個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)存周期需要?jiǎng)澐衷诤侠矸秶鷥?nèi)，歷史記錄最低保存5年，為了防止系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)被修改，需要隨時(shí)保存系統(tǒng)的修改記錄，并將及時(shí)將修改數(shù)據(jù)導(dǎo)出。某些調(diào)度監(jiān)管部門在缺陷管理上存在嚴(yán)重的問題，缺陷管理流程復(fù)雜、繁瑣，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)合缺陷管理的標(biāo)準(zhǔn)化流程制定了相對(duì)簡單的缺陷處理管理流程，從而有效地完成部門缺陷共享。調(diào)度日志是系統(tǒng)調(diào)度中必備的模塊，可以記錄系統(tǒng)的日常排班、查詢數(shù)據(jù)。綜合上述主網(wǎng)調(diào)度控制優(yōu)化系統(tǒng)功能模塊，可以有效地設(shè)計(jì)電力平衡調(diào)度控制優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)高效的主網(wǎng)調(diào)度控制。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

結(jié)合本文上述從硬件和軟件兩方面設(shè)計(jì)得到的調(diào)度控制優(yōu)化系統(tǒng)，將其應(yīng)用到某電力企業(yè)的主網(wǎng)運(yùn)行環(huán)節(jié)當(dāng)中，并對(duì)比系統(tǒng)優(yōu)化前后的調(diào)度控制效果。為了更加直觀地對(duì)兩種調(diào)度控制系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇將調(diào)度控制過程中數(shù)據(jù)的丟失量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，若數(shù)據(jù)丟失量越大，則說明調(diào)度控制的安全性越差；反之，若數(shù)據(jù)丟失量越小，則說明調(diào)度控制的安全性越強(qiáng)。在兩種系統(tǒng)運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)的丟失量可按照如下公式計(jì)算：

公式（1）中，W 表示為調(diào)度控制過程中數(shù)據(jù)的丟失量；M 表示為主網(wǎng)開始調(diào)度時(shí)傳輸?shù)恼{(diào)度控制指令數(shù)據(jù)總量；M’表示為完成調(diào)度后系統(tǒng)實(shí)際獲取并識(shí)別的調(diào)度控制指令數(shù)據(jù)量。根據(jù)上述公式（1），計(jì)算得出優(yōu)化前后系統(tǒng)的調(diào)度控制數(shù)據(jù)丟失量，并將其記錄如表1所示。

表1 優(yōu)化前后系統(tǒng)調(diào)度控制數(shù)據(jù)丟失量記錄表

結(jié)合表1中數(shù)據(jù)得出，通過本文方法優(yōu)化后系統(tǒng)在運(yùn)行過程中調(diào)度控制數(shù)據(jù)的丟失量得到明顯降低，證明本文上述提出的優(yōu)化方案能夠解決系統(tǒng)調(diào)度控制時(shí)信息丟失量大的問題，從而為主網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供更加高精度的調(diào)度控制。

根據(jù)南網(wǎng)總調(diào)印發(fā)的總調(diào)[2020]4號(hào)文《關(guān)于提高設(shè)備操作準(zhǔn)時(shí)性并開展操作效率及準(zhǔn)時(shí)性統(tǒng)計(jì)分析工作的通知》，為提高設(shè)備操作的準(zhǔn)時(shí)性，規(guī)范設(shè)備操作相關(guān)統(tǒng)計(jì)工作，應(yīng)確保調(diào)度按檢修計(jì)劃準(zhǔn)時(shí)開展設(shè)備停復(fù)電操作，從而實(shí)現(xiàn)各級(jí)調(diào)度設(shè)備操作信息的常態(tài)化統(tǒng)計(jì)與分析。隨著主網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行指揮業(yè)務(wù)的發(fā)展，原有系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足主網(wǎng)調(diào)度的實(shí)際需求，因此，本文在早期相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。完成設(shè)計(jì)后，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，對(duì)開發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行了功能檢驗(yàn)，以此種方式證明本文設(shè)計(jì)成果具有一定實(shí)用性。