黃泗興

（湖南郴電國(guó)際發(fā)展股份有限公司，湖南 郴州 423000）

電力調(diào)度系統(tǒng)主要由3 部分構(gòu)成：廠站端、通信網(wǎng)絡(luò)和主站端。目前，電力調(diào)度系統(tǒng)已進(jìn)入智能化階段。結(jié)合湖南郴電國(guó)際汝城分公司調(diào)度存在的問(wèn)題，針對(duì)無(wú)人變電站下電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備的功能和發(fā)展的方向，按系統(tǒng)構(gòu)成的3 個(gè)部分予以闡述。

1 廠站端

目前，汝城分公司17 座變電站均是綜合自動(dòng)化變電站，其中12 座已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。所有的操作由監(jiān)控中心和維操隊(duì)完成。現(xiàn)從通信機(jī)（遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）、電源、環(huán)境溫度和信息采集等方面進(jìn)行分析。

1.1 通信機(jī)

數(shù)據(jù)通道：17 個(gè)變電站采用了國(guó)電南自、南瑞繼保、國(guó)電南瑞、深圳南瑞、許繼、優(yōu)特等6 個(gè)自動(dòng)化廠家的設(shè)備，有的站采用單通信機(jī)（有些稱遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)），有的站采用雙通信機(jī)；雙通信機(jī)有的是主備，也有的是雙機(jī)；汝城分公司調(diào)度已實(shí)現(xiàn)雙通道數(shù)據(jù)[1]（即獨(dú)立通信通道）（如圖1 改造后），大大地提升了調(diào)度數(shù)據(jù)采集的可靠性。

圖1 汝城分公司調(diào)度通信通道改造前后對(duì)比

系統(tǒng)對(duì)時(shí)：站端遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)通過(guò)與GPS 對(duì)時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)再與站端設(shè)備對(duì)時(shí)。汝城分公司全部站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)與調(diào)度主站前置機(jī)通信均采用IEC104 規(guī)約，但均未實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)對(duì)時(shí)。因站端設(shè)備通信協(xié)議不一致，從調(diào)度主站直接下令各站端設(shè)備對(duì)時(shí)的難度非常大，建議遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)軟件中在接收主站命令時(shí)，完善IEC104規(guī)約對(duì)時(shí)功能，增加檢測(cè)是否對(duì)時(shí)命令，如果是則計(jì)算延時(shí)差，修正后修改遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的時(shí)間，遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)再與站端其他設(shè)備定時(shí)對(duì)時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)對(duì)時(shí)。

1.2 電源

站端調(diào)度設(shè)備電源主要是指遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)、視頻、通信等設(shè)備及其相關(guān)設(shè)備的電源。通信電源是電力通信系統(tǒng)中的“心臟”，須能記錄站端保護(hù)設(shè)備全部記錄；所以，通信電源的可靠性是電力系統(tǒng)中要求最高的，使用獨(dú)立的雙電源是提升調(diào)度通信可靠性的基本要求[2]。

目前，汝城分公司除少部分站通信設(shè)備配備獨(dú)立雙電源外，大部分站都沒(méi)有獨(dú)立電源，有的還是共用后臺(tái)UPS（或逆變器）的電源；按規(guī)程要求，廠用電的保護(hù)一般只設(shè)短路保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)[3]，而汝城分公司的變電站低壓側(cè)增加了過(guò)壓保護(hù)，因電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電壓與廠用電壓不匹配時(shí)，過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致廠用電消失；因此經(jīng)常因廠用電消失（包括全站失壓）過(guò)久后，直流系統(tǒng)電池欠壓而導(dǎo)致視頻、通信等設(shè)備中斷，調(diào)度數(shù)據(jù)中斷。

視頻設(shè)備在施工過(guò)程中未按標(biāo)準(zhǔn)施工，故障率比較高，為了不影響后臺(tái)監(jiān)視設(shè)備，建議獨(dú)立使用UPS（或逆變器）。

1.3 環(huán)境溫濕度

站端設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需要溫度20～25 ℃，相對(duì)濕度40%～60%的環(huán)境[4]，雖然站端均會(huì)配置普通空調(diào)，但經(jīng)常會(huì)因廠用電等原因關(guān)閉，導(dǎo)致環(huán)境溫度升高，其他設(shè)備因沒(méi)有溫度監(jiān)測(cè)和報(bào)警，而SDH 設(shè)備則可以通過(guò)管網(wǎng)軟件發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高報(bào)警。

為了確保環(huán)境溫濕度穩(wěn)定，建議采用遠(yuǎn)程和智能控制系統(tǒng)（動(dòng)環(huán)系統(tǒng)）；對(duì)于沒(méi)有實(shí)施動(dòng)環(huán)系統(tǒng)的變電站，可在控制室、保護(hù)室和高壓室等場(chǎng)所配置1 個(gè)網(wǎng)關(guān)、1 個(gè)萬(wàn)能遙控和1 個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制。

1.4 智能采集

變電站除了通過(guò)SCADA 系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)外，還須采集SCADA 相關(guān)的電度信息、故障錄波信息、環(huán)境溫濕度信息和消防火災(zāi)信息等；對(duì)于無(wú)人值守的變電站，調(diào)度除采集開關(guān)、設(shè)備的遙信、遙測(cè)信息外[6]，還須采集廠用電、直流系統(tǒng)、消防等信息，讓調(diào)度運(yùn)行人員及時(shí)收到站端報(bào)警信息。

2 通信網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。電力企業(yè)目前主要以華為和中興等通信企業(yè)巨頭的設(shè)備為主，利用STM-1 或STM-4 光口將不同通信企業(yè)的設(shè)備互聯(lián)互通。

通信通道。電力系統(tǒng)通信組網(wǎng)方式很多，有環(huán)形也有星形，受高壓線路通道的限制，更多的是混合形，有部分站只形成了單通道獨(dú)立通信網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)可租用電信部門通道，形成互補(bǔ)雙獨(dú)立通道，既減少投資又可提升通信可靠性。汝城分公司有5 個(gè)變電站屬單通信通道，租用聯(lián)通2 Mbit/s 以太網(wǎng)，形成雙通信通道。為了方便管理及維護(hù)，電力調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)建議采用雙以太網(wǎng)加密傳輸，逐步淘汰2 Mbit/s 業(yè)務(wù)（國(guó)家電網(wǎng)采用雙2 Mbit/s 傳輸，是因?yàn)镻CM 也需要2 Mbit/s 板，而當(dāng)今的軟交換電話傳輸可通過(guò)SDH 音頻板和以太網(wǎng)板代替，PCM 在電力企業(yè)將逐步淘汰）。

對(duì)于水電站或發(fā)電廠，有條件的可租用電信部門（如聯(lián)通）以太網(wǎng)通道，也可以采用“云加密通信機(jī)”與調(diào)度主站前置機(jī)連接。

網(wǎng)絡(luò)通道設(shè)備配置中，在條件許可的情況下可增設(shè)路由器，若不設(shè)路由器則子網(wǎng)掩碼須配置為255.0.0.0，通道安全在加密設(shè)備上設(shè)置[5]。圖1 為汝城分公司通信通道改造前、后對(duì)比圖。

云加密通信機(jī)。對(duì)于偏遠(yuǎn)的小水電站，還可以采用“云加密通信機(jī)”，利用專用通信設(shè)備，采取云加密方式，復(fù)用互聯(lián)網(wǎng)底層協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接把數(shù)據(jù)送往主站前置機(jī)，大大降低運(yùn)營(yíng)成本。

3 主站端

電力調(diào)度主站是整個(gè)電網(wǎng)主要控制的核心部分，它是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要組成部分，也是電力企業(yè)的“心臟”。

3.1 主站結(jié)構(gòu)

主站一般采用AB 雙網(wǎng)[1]，見(jiàn)圖2。汝城分公司與郴電國(guó)際其他4 個(gè)分公司共用一套調(diào)度系統(tǒng)，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)和加密設(shè)備組成光纖局域網(wǎng)，歷史服務(wù)器和SCADA 服務(wù)器放在總部機(jī)房，前置機(jī)和工作站部署在分公司機(jī)房，因光纜通道原因，分公司網(wǎng)絡(luò)與總部網(wǎng)絡(luò)偶爾斷網(wǎng)，工作站無(wú)法進(jìn)行遙控操作。建議每個(gè)區(qū)（縣）調(diào)度主站獨(dú)立，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器（或工作站）與總部連接，各分公司調(diào)度網(wǎng)絡(luò)和總部調(diào)度網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，確保網(wǎng)絡(luò)安全，同時(shí)也能減少因與總部通信的故障而影響各分公司的遙控操作，提高各分公司調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

圖2 主站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 主站拓展

調(diào)度主站數(shù)據(jù)網(wǎng)通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、加密設(shè)備、路由器和防火墻等設(shè)備分別與上級(jí)調(diào)度網(wǎng)、營(yíng)銷內(nèi)網(wǎng)、視頻專網(wǎng)、MIS 信息服務(wù)器和移動(dòng)調(diào)度服務(wù)器有機(jī)聯(lián)合起來(lái)（見(jiàn)圖3），實(shí)現(xiàn)以下功能：與上級(jí)調(diào)度數(shù)據(jù)互聯(lián)互通；轉(zhuǎn)發(fā)電能信息至營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)，降低企業(yè)營(yíng)銷成本；實(shí)現(xiàn)站端保護(hù)與視頻聯(lián)動(dòng)，為調(diào)度員智能切換可視現(xiàn)場(chǎng)；通過(guò)小電流接地選線、故障錄波等設(shè)備，通過(guò)專用軟件計(jì)算，與電子地圖信息系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)故障快速定位，并利用MIS 系統(tǒng)，公告停電范圍；通過(guò)移動(dòng)調(diào)度服務(wù)器，為調(diào)度遠(yuǎn)程指揮者提供實(shí)時(shí)故障處理數(shù)據(jù)信息。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓展圖

3.3 主要功能

主站系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能：可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制（SCADA）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)、調(diào)度決策與優(yōu)化、故障診斷與恢復(fù)、安全管理與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和調(diào)度員模擬培訓(xùn)（DTS）等。

3.4 智能及輔助功能

故障快速定位：通過(guò)小電流接地選線[6]，結(jié)合故障錄波和保護(hù)測(cè)距等，快速計(jì)算故障點(diǎn)位置，并通過(guò)電子地圖信息系統(tǒng)，標(biāo)注故障可能存在的范圍[3]。

電子地圖信息系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)高低壓線路和臺(tái)區(qū)等信息參數(shù)管理，結(jié)合調(diào)度自動(dòng)化實(shí)時(shí)顯示電力網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、供用電狀態(tài)和故障范圍，顯示故障和事故處理人員工作位置。

移動(dòng)指揮系統(tǒng)：故障和事故處理人員佩戴智能安全帽，通過(guò)電子地圖信息系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示人員工作位置和離故障或事故點(diǎn)的距離等信息，為安全、快速處理事故和故障奠定基礎(chǔ)。

動(dòng)環(huán)及消防火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)：是一種用于監(jiān)測(cè)和管理服務(wù)器機(jī)房設(shè)備和環(huán)境的系統(tǒng)。它通過(guò)安裝各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、收集機(jī)房?jī)?nèi)的溫度、濕度、電力負(fù)載、煙霧、水浸、火焰等關(guān)鍵參數(shù)，傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行集中管理，提高機(jī)房、控制室等場(chǎng)所的安全性、穩(wěn)定性和運(yùn)維效率。

3.5 智能調(diào)節(jié)及監(jiān)測(cè)

通過(guò)設(shè)定或監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)電壓或線路負(fù)荷，特別是近年來(lái)由于新能源的快速發(fā)展，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的影響比較大，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)置的參數(shù)要求對(duì)可控設(shè)備進(jìn)行智能投切和實(shí)時(shí)提醒調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行人工調(diào)節(jié)（AGC/EDC），優(yōu)化負(fù)荷分配，提高電力網(wǎng)絡(luò)可靠性和電能質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能化電力調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠、拓展靈活。整篇文章根據(jù)相關(guān)規(guī)范以及在各自動(dòng)化廠家的技術(shù)支持下，通過(guò)對(duì)汝城分公司調(diào)度部分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立雙數(shù)據(jù)通道，大大地提升了調(diào)度自動(dòng)化的可靠性。文章中的內(nèi)容為電力調(diào)度自動(dòng)化維護(hù)人員傳授了經(jīng)驗(yàn)，為設(shè)計(jì)人員提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為區(qū)（縣）電力調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)及發(fā)展指明了方向。