錢 進(jìn)

（能建時代（上海）新型儲能技術(shù)研究院有限公司）

0 引言

電力設(shè)備實時狀態(tài)需要由調(diào)度運行系統(tǒng)監(jiān)測與控制，而作為一種復(fù)雜的系統(tǒng)，面對當(dāng)前越來越復(fù)雜情況，亟待通過優(yōu)化設(shè)計提高系統(tǒng)效用的發(fā)揮，保證系統(tǒng)功能。但系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計是一個十分復(fù)雜且繁瑣的過程，有必要通過深入分析與探討明確優(yōu)化設(shè)計方法和要點。

1 電力調(diào)控運行系統(tǒng)需求分析

在系統(tǒng)設(shè)計開始前必須做好需求分析工作，以此確定系統(tǒng)目的與系統(tǒng)需具備的使用功能，從而更好的幫助設(shè)計與開發(fā)人員完成設(shè)計工作，保證系統(tǒng)有完整且合理的使用功能。

電力調(diào)控運行系統(tǒng)應(yīng)能實時監(jiān)控所有電網(wǎng)設(shè)備，對配網(wǎng)所有節(jié)點開關(guān)包含的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動態(tài)采集，進(jìn)而對整個電網(wǎng)實際運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，幫助值班人員與調(diào)度人員借助管理平臺掌握系統(tǒng)真實運行狀態(tài)，及時且主動的對事故進(jìn)行分析與處理［1］。

針對檢測數(shù)據(jù)可視化展示方面的需求，系統(tǒng)應(yīng)能借助C#繪圖技術(shù)展示所有電力設(shè)備對應(yīng)的狀態(tài)信息，再采用界面繪制管理的方法為值班人員提供實時監(jiān)測界面，以此更好的完成值班管理，從而針對性檢修問題設(shè)備。

系統(tǒng)一方面實時監(jiān)控所有線上設(shè)備，并處理現(xiàn)有的故障，另一方面則是根據(jù)實時采集到的數(shù)據(jù)預(yù)測設(shè)備故障，其中最關(guān)鍵的是構(gòu)建設(shè)備健康評估算法模型，通過檢測確定健康度相對較低的設(shè)備，進(jìn)而安排人員開展巡檢。基于此，有必要通過實時采集設(shè)備實際監(jiān)控數(shù)據(jù)，以實時采集到的數(shù)據(jù)信息為依據(jù)計算確定設(shè)備健康程度，在對設(shè)備健康狀態(tài)予以及時展示，以此準(zhǔn)確預(yù)測設(shè)備健康度，減少或避免故障發(fā)生。預(yù)測結(jié)束后還要能實現(xiàn)告警，必要時還應(yīng)做到分級告警。

在調(diào)控運行系統(tǒng)當(dāng)中，管理員包括系統(tǒng)、操作與監(jiān)控三方面。對于用戶管理，常見操作為增加、刪除、角色管理與用戶組的合理劃分。值班操作終主要是指對電氣設(shè)備各項技術(shù)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，在發(fā)現(xiàn)問題后能立即做出正確反應(yīng)，及時發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備故障，比如借助旁路替代功能可以提出有問題存在的電氣設(shè)備，通過適當(dāng)修改限值能對設(shè)備參數(shù)值進(jìn)行修改，此外遙測置數(shù)能對設(shè)備技術(shù)參數(shù)實施遠(yuǎn)程設(shè)置。一般在發(fā)生電氣故障之后，應(yīng)能實現(xiàn)緊急處理，避免故障進(jìn)一步發(fā)展［2］。

除以上功能性需求以外，在系統(tǒng)設(shè)計過程中還應(yīng)注意非功能性需求，具體包含以下幾方面：其一，性能需求，從性能角度講，除了要最大限度滿足用戶自身需要，還是系統(tǒng)指標(biāo)重要反映。對交易數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時，響應(yīng)時間應(yīng)達(dá)到1s。該系統(tǒng)現(xiàn)階段每天使用量在1000人次左右，最大并發(fā)數(shù)約為30，基于此應(yīng)能適應(yīng)80-120人同時操作的要求。為避免CPU或內(nèi)存長時間處于滿負(fù)荷的狀態(tài)，需將使用率控制在80%以下。在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計時，不同查詢業(yè)務(wù)有不同難易程度，2s即為報表生成時間最低要求。而在系統(tǒng)負(fù)載狀態(tài)下，其吞吐量應(yīng)能達(dá)到15次/s。在不同業(yè)務(wù)類型不斷增加的情況下，基于保證原有業(yè)務(wù)需求，需通過二次開發(fā)與業(yè)務(wù)平臺升級來適應(yīng)新需求，以滿足不同的基本業(yè)務(wù)需求［3］。

系統(tǒng)在安全性方面的需求要得到三方面保障，即傳輸層、應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層，其中，從傳輸層角度講，為保證數(shù)據(jù)傳輸安全，一般需進(jìn)行加密傳輸，常用方式包括Socket請求協(xié)議、設(shè)置加密線路或采用SSL傳輸方法，通過對這些方式的應(yīng)用能避免數(shù)據(jù)包被竊取之后遭到破譯，并且還能起到減少信息篡改與劫持的發(fā)生；從應(yīng)用層的層次角度講，應(yīng)保證用戶通過認(rèn)證后才可以進(jìn)行和數(shù)據(jù)有關(guān)的操作，并能對用戶進(jìn)行權(quán)限隔離，此外還要能對用戶操作進(jìn)行記錄與存儲，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性與可靠性。如果數(shù)據(jù)遭到篡改，則可以被立即發(fā)現(xiàn)，并做好相關(guān)記錄；對應(yīng)用系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)備份作為一項重要工作，如果計算機產(chǎn)生物理故障或網(wǎng)站發(fā)生故障，都有可能造成數(shù)據(jù)丟失。除此之外，如果數(shù)據(jù)遭到篡改，則發(fā)生人為刪庫，則要立即實施數(shù)據(jù)恢復(fù)，所以有必要做好數(shù)據(jù)備份，為日后數(shù)據(jù)恢復(fù)提供便利條件。對于數(shù)據(jù)備份，具體可分成熱備份與冷備份，其中，熱備份是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時備份，也就是將數(shù)據(jù)實時保存成多份，其對服務(wù)質(zhì)量提出了很高要求，該備份方法還能進(jìn)一步細(xì)分為同步法與異步法。冷備份指的是在特定時間范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)實施離線備份，通常按照定時發(fā)布的任務(wù)實現(xiàn)全量備份與差量備份，可見該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)提出了很高要求，應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行全量熱備份，也就是所有數(shù)據(jù)都要做到零丟失風(fēng)險。對于系統(tǒng)可維護(hù)性，指的是在非計算機專業(yè)條件下實現(xiàn)日常數(shù)據(jù)維護(hù)，并能對系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，確保UI界面可以適應(yīng)用戶基本思維，不會發(fā)生歧義與誤導(dǎo)［4］。

2 電力調(diào)控運行系統(tǒng)設(shè)計基本原則

從不用層次使用人員角度講，對于電力調(diào)控運行系統(tǒng)，除了要滿足用戶基本需求，在實際的系統(tǒng)設(shè)計過程中要嚴(yán)格遵循下列各項基本原則：

（1）保證系統(tǒng)的易操作性。通過設(shè)計統(tǒng)一界面訪問所有數(shù)據(jù)信息，相關(guān)管理人員僅需通過鼠標(biāo)點擊即可對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)控、搜集與定位。

（2）保證系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)要有較強故障恢復(fù)能力與容錯能力，一旦發(fā)生意外，能立即隔離故障區(qū)，對重要數(shù)據(jù)信息加以有效保護(hù)。

（3）保證系統(tǒng)的實用性。在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與研發(fā)時，最大限度發(fā)揮出系統(tǒng)具有的實用性，分析并深入研究系統(tǒng)各項特點與工作基本流程，根據(jù)實際情況，提供有較強時效性且能在不同方面良好應(yīng)用的系統(tǒng)。

（4）保證系統(tǒng)的易維護(hù)性。為了適應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用及未來發(fā)展的需要，在實際的方案設(shè)計過程中優(yōu)先選擇有良好擴展性的軟硬件，此外在研發(fā)時還要注意易于維護(hù)與擴展，以此在系統(tǒng)構(gòu)建后采用簡單方法有效保障整個管理系統(tǒng)［5］。

3 電力調(diào)控運行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

對電力調(diào)控運行系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)實際上是以三層架構(gòu)為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)，所以系統(tǒng)架構(gòu)共分成三層，如控制層、邏輯層與數(shù)據(jù)層。在架構(gòu)設(shè)計過程中要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及安全體系。對用戶層而言，需通過對客戶端的深入開發(fā)實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計；對網(wǎng)絡(luò)層而言，主要是對互聯(lián)網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行控制，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由與其它相關(guān)工作；對控制層而言，主要完成身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)信息的加密或解密，以及業(yè)務(wù)調(diào)度；對業(yè)務(wù)邏輯層而言，主要包含以下功能模塊：事項查看與管理、數(shù)據(jù)信息瀏覽與修改、值班人員安排與管理，此外還能對電氣設(shè)備進(jìn)行輔助分析；對數(shù)據(jù)層而言，主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲與查詢［6］。

對于系統(tǒng)邏輯層次，其結(jié)構(gòu)主要有三個層次，即用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)庫訪問層，其中，用戶界面層主要是與用戶之間有效交互，獲取下一層需使用的數(shù)據(jù)，并對系統(tǒng)執(zhí)行結(jié)束的進(jìn)行實時展示；業(yè)務(wù)邏輯層主要是進(jìn)行業(yè)務(wù)處理與對數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行操作，采用DAL 方法完成數(shù)據(jù)指令操作，符合用戶自身操作要求。另外，還能為復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯提供良好的幫助；數(shù)據(jù)庫訪問層主要提供數(shù)據(jù)庫接口，即API接口，但不會驗證訪問權(quán)限與其它邏輯應(yīng)用之間的關(guān)系。

從系統(tǒng)自身角度講，硬件包括各類服務(wù)器、路由器與終端。對于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，主要用于對相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實施業(yè)務(wù)邏輯處理。該系統(tǒng)在集團(tuán)的內(nèi)部部署，外部不能訪問，不同分行采用集團(tuán)內(nèi)網(wǎng)實現(xiàn)統(tǒng)一訪問。外網(wǎng)的訪問需通過對VPN 的訪問才能完成訪問。比如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能對系統(tǒng)實施實例測試，驗證系統(tǒng)是否有效，此外系統(tǒng)還能收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

4 電力調(diào)控運行系統(tǒng)功能設(shè)計

該系統(tǒng)主要有六個功能模塊，具體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

（1）對于系統(tǒng)平臺管理，主要是對角色、用戶、用戶組、責(zé)任區(qū)與點責(zé)任區(qū)進(jìn)行管理。

（2）對于事項查看，主要是指按照廠站、間隔、代碼、SOE進(jìn)行查詢，此外還能實現(xiàn)自定義查詢。

（3）對于數(shù)據(jù)瀏覽修改，主要是指查詢歷史數(shù)據(jù)，用戶能選擇兩種瀏覽方式，即按照曲線進(jìn)行瀏覽與按照數(shù)據(jù)表進(jìn)行瀏覽。

（4）值班管理人員應(yīng)能在值班界面實施監(jiān)控和管理，其具體功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 值班管理功能結(jié)構(gòu)

（5）界面繪制管理應(yīng)能對站內(nèi)結(jié)構(gòu)實施繪制，為監(jiān)控界面的繪制提供幫助，形象展現(xiàn)出設(shè)備具體分布情況，為快速繪制功能的實現(xiàn)提供工具。

在系統(tǒng)優(yōu)化過程中首先要對主站系統(tǒng)與變電站端各類設(shè)備實施優(yōu)化。對于調(diào)度中心進(jìn)行的自動化改造和主站系統(tǒng)優(yōu)化，其關(guān)鍵在于調(diào)整系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)與特性，以及各項技術(shù)指標(biāo)，從而對整個動力系統(tǒng)實施遠(yuǎn)程管理與數(shù)據(jù)傳輸。此外，為了對變電站相關(guān)工作信號與調(diào)度中心發(fā)射的信號進(jìn)行優(yōu)化，還應(yīng)能良好適應(yīng)整個系統(tǒng)的更新。通過對系統(tǒng)自身網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，將系統(tǒng)主要功率系數(shù)放到中間節(jié)點，同時使其和其它系統(tǒng)良好關(guān)聯(lián)，形成完整的循環(huán)拓?fù)渚W(wǎng)，確保系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定運行。

監(jiān)控操作系統(tǒng)應(yīng)能強化裝置現(xiàn)場管理，包括實時監(jiān)控、調(diào)度和各類數(shù)據(jù)的輸入，使電廠運行過程實現(xiàn)智能化，做到無人看守，保證供電可靠性與安全性。對于監(jiān)控操作系統(tǒng)，主要包含以下部分：可編程邏輯控制器、各類測控儀器、數(shù)據(jù)實時采集裝置與通訊設(shè)施，應(yīng)通過構(gòu)建自動化系統(tǒng)，確保系統(tǒng)能順利運行。為確保告警系統(tǒng)得以正常運行，需在監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生報警信號后，整個調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)能及時獲取告警信息。可以對報警信號進(jìn)行動態(tài)智能管理，確保電力系統(tǒng)得以安全運行。另外還要對可編程邏輯控制器與電源控制器進(jìn)行合理的設(shè)置，考慮到過去直接在控制系統(tǒng)中引入脈沖功率數(shù)據(jù)，故需要恢復(fù)相應(yīng)的計算公式，比如對初始值進(jìn)行復(fù)位，因此系統(tǒng)的實際工作量往往較大。電能計量并不會對監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性提供太大的保障，因此對政府部門而言應(yīng)切實加強監(jiān)測與整個運行體系的升級和優(yōu)化。在各類電子設(shè)備的加持下，提高數(shù)據(jù)信息完整性，確保監(jiān)控操作系統(tǒng)不僅可以單獨運行，還可以實現(xiàn)相互聯(lián)系，保證系統(tǒng)信息實現(xiàn)共享，最終達(dá)到保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與可靠性的目標(biāo)。

對電力調(diào)控運行系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的根本目的在于保證電網(wǎng)運行可靠性與安全性，要想實現(xiàn)這一根本目標(biāo)，必須注重管理能力的全面提升。但在當(dāng)前的調(diào)控運行階段，管理方面依然存在一些問題，比如操作人員自身專業(yè)性有待提升，盡管當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展比較完善，但在系統(tǒng)管理方面依然缺少專業(yè)人才，具體表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，操作人員自身不具備過硬理論知識，操作中產(chǎn)生失誤，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障；第二，電力企業(yè)未能重視相關(guān)人員培訓(xùn)。另外，因受到系統(tǒng)運行時間等方面因素的影響與限制，加之缺乏運營和管理方面的經(jīng)驗，以此很難提出完善且有效的管理體系?；诖?，必須重視并做好系統(tǒng)管理，具體包括下列幾方面：其一，作為一種應(yīng)用系統(tǒng)，運用性能比較突出，對此需高度重視應(yīng)用功能，此外還要注意系統(tǒng)整體管理；其二，加強管理體系的完善，要想保證系統(tǒng)運行安全，應(yīng)采用合理可行的管理體系。要想達(dá)到預(yù)期管理成效，需要以建立完善的管理制度為前提，保證系統(tǒng)性，提高運行效率；最后，高度重視人員分配與人才培養(yǎng)，要想得到人才支持，企業(yè)有必要聘用足夠的專業(yè)人才，并按照需要定期開展二次培訓(xùn)，以良好適應(yīng)系統(tǒng)操作需要。

5 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前電力系統(tǒng)實際運行規(guī)模越來越大，要想提高電力系統(tǒng)運行安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)提高電力調(diào)控系統(tǒng)運行水平，采取合理可行的優(yōu)化措施，最大限度發(fā)揮出系統(tǒng)具有的監(jiān)控功能，同時引入當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)措施，完善并提高系統(tǒng)性能，從而為今后的電力事業(yè)建設(shè)與發(fā)展提供可靠技術(shù)支持與功能保障。