地、縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)方案

錢君霞，徐春雷，余云川，歐 曄，趙盛杰

（1.江蘇科能電力工程咨詢有限公司，南京市，211100；2.江蘇省電力公司，南京市，210024）

0 引言

計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，深刻地改變了電網(wǎng)的控制技術(shù)，調(diào)度自動化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為以計算機(jī)技術(shù)為核心的電網(wǎng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)。同時，隨著電網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入特高壓電網(wǎng)時代，國、網(wǎng)、省、地、縣五級調(diào)度之間的聯(lián)系越來越緊密，一體化調(diào)度運(yùn)行的要求越來越高。現(xiàn)有的五級調(diào)度自動化系統(tǒng)都是獨(dú)立建設(shè)，難以滿足一體化運(yùn)行要求。為此，國家電網(wǎng)公司加快研究和建設(shè)適應(yīng)統(tǒng)一堅強(qiáng)智能電網(wǎng)運(yùn)行要求的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)。智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的前期研發(fā)以網(wǎng)省級電網(wǎng)模型和應(yīng)用需求為基礎(chǔ)，但電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征決定了地、縣級電網(wǎng)應(yīng)用需求與國、網(wǎng)、省級電網(wǎng)有較大差異[1-3]。本文結(jié)合地、縣級電網(wǎng)及調(diào)度生產(chǎn)管理特征，提出地、縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)模式。

1 地、縣調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)模式

（1）傳統(tǒng)的各級調(diào)度獨(dú)立建設(shè)模式。各級調(diào)度獨(dú)立建設(shè)各自的調(diào)度自動化系統(tǒng)，且地、縣級系統(tǒng)內(nèi)部功能單一，大部分僅具備簡單的調(diào)度功能。結(jié)構(gòu)簡單，地、縣級調(diào)度之間職責(zé)清晰，但隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)模式不利于地、縣級人力和技術(shù)資源共享，存在大量重復(fù)維護(hù)工作；不利于地、縣級系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)和軟件資源共享，重復(fù)投資巨大。

（2）調(diào)、配、控一體化模式。在調(diào)度功能基礎(chǔ)上，集成配網(wǎng)、變電站集中監(jiān)控功能。實(shí)現(xiàn)地、縣供電公司內(nèi)部系統(tǒng)之間的橫向整合，在滿足生產(chǎn)管理要求的同時實(shí)現(xiàn)了資源共享，為地、縣一體化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

（3）地、縣一體化模式。把地區(qū)系統(tǒng)和分布在該地區(qū)的各縣自動化系統(tǒng)廣域遠(yuǎn)程互聯(lián)，使之邏輯上成為一套調(diào)度自動化系統(tǒng)，地調(diào)系統(tǒng)具備調(diào)度、監(jiān)控、配網(wǎng)功能。實(shí)現(xiàn)地、縣供電公司數(shù)據(jù)資源、技術(shù)資源、設(shè)備資源的共享，節(jié)約系統(tǒng)維護(hù)成本及建設(shè)成本，在功能上實(shí)現(xiàn)了調(diào)配控一體化，更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大二次系統(tǒng)整合與集成，進(jìn)而為公司的扁平化管理提供技術(shù)支持。

2 地、縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)方案

2.1 地區(qū)主系統(tǒng)建設(shè)模式

地、縣一體化系統(tǒng)的核心部分設(shè)置在地區(qū)公司，地調(diào)主系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)地調(diào)系統(tǒng)類似，但在具體的配置上存在一定的差異，其建設(shè)規(guī)模與容量設(shè)計應(yīng)能滿足本地區(qū)（含縣公司）電網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)采集與處理的要求。在建設(shè)時，需在傳統(tǒng)建設(shè)模式基礎(chǔ)上重點(diǎn)考慮如下技術(shù)要求：網(wǎng)絡(luò)配置須滿足多個縣調(diào)高速接入的要求；硬件配置須滿足大數(shù)量存儲和處理的容量及性能要求；軟件配置須滿足系統(tǒng)遠(yuǎn)程互聯(lián)后的功能及性能要求。地區(qū)主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 縣調(diào)子系統(tǒng)接入模式

遠(yuǎn)程終端模式是最基本的接入模式，也是其他各種接入模式的基礎(chǔ)。分層分級采集模式下縣調(diào)具備數(shù)據(jù)采集能力，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能由分布在地調(diào)及縣調(diào)的多個廣域節(jié)點(diǎn)共同完成。

遠(yuǎn)程終端模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。主系統(tǒng)設(shè)置在地調(diào)，縣調(diào)僅是地調(diào)的一個遠(yuǎn)程終端，只配置若干臺遠(yuǎn)程工作站。該模式與監(jiān)控中心、操作隊(duì)接入模式類似，體系結(jié)構(gòu)簡單清晰，硬件投資少，軟件實(shí)現(xiàn)方便，系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)也比較簡單，在監(jiān)控中心及操作隊(duì)的建設(shè)中已經(jīng)得到應(yīng)用。縣調(diào)系統(tǒng)不具備獨(dú)立運(yùn)行的能力，在地調(diào)主系統(tǒng)異常或地縣聯(lián)網(wǎng)中斷等故障情況下，縣調(diào)系統(tǒng)將退出。遠(yuǎn)程終端模式僅適用于地理位置距離地調(diào)近、數(shù)據(jù)規(guī)模小、運(yùn)行要求相對不高的縣調(diào)。

分層分級采集模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。主系統(tǒng)設(shè)置在地調(diào)，縣調(diào)除配置遠(yuǎn)程終端外，還配置前置服務(wù)器及相關(guān)的采集裝置，地調(diào)及各縣調(diào)分布采集的數(shù)據(jù)均匯總至地調(diào)主系統(tǒng)的后臺統(tǒng)一處理。分層分級采集可節(jié)約專線通道的投資；有效分擔(dān)了采集任務(wù)，降低了地調(diào)主系統(tǒng)的采集負(fù)擔(dān)，可擴(kuò)展性較強(qiáng)；縣調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性相對較高，在地調(diào)主系統(tǒng)異常或地縣聯(lián)網(wǎng)中斷等故障導(dǎo)致的分區(qū)解列運(yùn)行情況下，縣調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控功能仍可正常運(yùn)行。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，有一定的硬件投資，功能要求較高，特別是要突破傳統(tǒng)的雙前置服務(wù)器的限制，軟件開發(fā)有較大的工作量和難度。分層分級采集模式的適用范圍較為廣泛，可應(yīng)用于各類縣調(diào)。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

總體解決方案是通過專用網(wǎng)絡(luò)把地調(diào)、各縣調(diào)的主干網(wǎng)互聯(lián)，地調(diào)側(cè)內(nèi)部為典型的調(diào)度自動化系統(tǒng)局域網(wǎng)配置，包括雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主干網(wǎng)以及獨(dú)立的采集網(wǎng)；縣調(diào)側(cè)內(nèi)部根據(jù)不同的建設(shè)模式采用不同的網(wǎng)絡(luò)配置。各套系統(tǒng)之間可采用星型、環(huán)型結(jié)構(gòu)或星環(huán)型組合互聯(lián)，為保證整套系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)須滿足：（1）采用冗余通道互聯(lián)，單通道故障不影響整套系統(tǒng)的正常運(yùn)行；（2）單個子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障不影響其他子系統(tǒng)之間的通訊；（3）任意2套子系統(tǒng)間網(wǎng)絡(luò)通訊的速率不低于100 M；（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有較大的擴(kuò)容空間，便于今后系統(tǒng)的擴(kuò)容。

3 綜合效益

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

因分層分級采集模式具有一定的代表性，為便于進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較，暫按每個地調(diào)所轄縣調(diào)均采用分層分級采集模式進(jìn)行分析。本文對分層分級式地、縣一體化系統(tǒng)，常規(guī)單獨(dú)建設(shè)系統(tǒng)和獨(dú)立建設(shè)OPEN3000系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益比較，3種系統(tǒng)的設(shè)備單價分別為：（1）分層分級采集模式縣調(diào)設(shè)備型號及價格按最新自動化系統(tǒng)招標(biāo)結(jié)果估列，典型配置軟、硬件費(fèi)用約147萬元；（2）常規(guī)模式的中大型縣按照Unix服務(wù)器+PC工作站配置，蘇南地區(qū)每個縣調(diào)改造費(fèi)用為350萬元，中小型縣按照Unix數(shù)據(jù)庫服務(wù)器+PC服務(wù)器+PC工作站配置，蘇北地區(qū)每個縣調(diào)改造費(fèi)用為200萬元；（3）按照新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)OPEN3000的功能要求進(jìn)行改造，并且服務(wù)器全部使用Unix服務(wù)器，平均每個縣的改造費(fèi)用約為300萬元。3種系統(tǒng)模式效益比較見表1。由表1可看出，與常規(guī)單獨(dú)建設(shè)系統(tǒng)、獨(dú)立建設(shè)的OPEN3000系統(tǒng)相比，分層分級式地、縣一體化系統(tǒng)的費(fèi)用最少。

表1 3種系統(tǒng)模式的經(jīng)濟(jì)效益比較Tab.1 Economic efficiency comparison of three system modes

本項(xiàng)目采用“年費(fèi)用法”對3種系統(tǒng)模式的全壽命周期經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行了分析比較。經(jīng)計算得：分層分級式地、縣一體化系統(tǒng)的年費(fèi)用為420萬元，優(yōu)于常規(guī)單獨(dú)建設(shè)模式的690萬元和獨(dú)立建設(shè)OPEN3000系統(tǒng)的857萬元。

3.2 運(yùn)行效益

受資金投入的約束，常規(guī)獨(dú)立建設(shè)的縣調(diào)自動化系統(tǒng)一般采用PC服務(wù)器+PC工作站配置，安裝Windows操作系統(tǒng)，易受病毒困擾。地縣一體化系統(tǒng)基于“硬件集中、軟件集成”思想，減少了服務(wù)器的數(shù)量，采用全Unix小型機(jī)作為服務(wù)器，適合用于24 h不間斷運(yùn)行的系統(tǒng)。

3.3 管理效益

地、縣一體化系統(tǒng)的建成和推廣，地區(qū)、縣電力公司在規(guī)范管理和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可以共享資源。另外，一體化系統(tǒng)大大減少了對外系統(tǒng)接口數(shù)量，能較好地適應(yīng)生產(chǎn)管理對一次電網(wǎng)數(shù)據(jù)不斷增加的應(yīng)用需求。地縣一體化系統(tǒng)的建成和推廣，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)地、縣調(diào)人力技術(shù)資源的優(yōu)化配置提供了可能，尤其在人員配置相對少的蘇北地區(qū)，為更大范圍的“大二次”系統(tǒng)整合提供了可能。

4 結(jié)語

地、縣一體化系統(tǒng)建設(shè)方案總體符合智能電網(wǎng)的建設(shè)框架，具備智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的主要技術(shù)特征，適應(yīng)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)，將為智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)向地、縣兩級延伸做出有益的探索并奠定良好的基礎(chǔ)。

[1]國網(wǎng)電力科學(xué)研究院.廣域分布式地縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)總體設(shè)計方案[R].南京：江蘇省電力公司，2009.

[2]國網(wǎng)電力科學(xué)研究院.地縣一體化調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與管理創(chuàng)新[R].南京：江蘇省電力公司，2009.

[3]李紅蕾，戚偉，陳昌偉.智能電網(wǎng)模式下的配網(wǎng)調(diào)控一體化研究[J].陜西電力，2010（5）：91-93.