集控站在電網系統中的構成和應用

阮力 欒飛飛

摘要：目前的電網發展進入了以堅強智能電網為標志的新階段，公司系統發展進入了以“三集五大”為特征的新時期。其中大運行體系建設，可以調整優化系統調度功能，實現運行業務一體化運作，建立各等級變電設備運行集中監控業務與電網調度業務高度融合的一體化調控體系，而大運行體系的核心就是大集控站的建設和完善。隨著電網建設的快速發展，新建變電站數量在不斷增加，集控站系統的應用可以加快提高公司勞動生產率水平，整合運行人力資源，提高運行監控效率，實現在不增加運行人員數量和財務費用的情況下，滿足日益增長的變電站運行管理需求，保障了電網安全、經濟、優質、高效運行。

關鍵詞：集控站；監控系統；SCADA；電網系統

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）01-0122-03

一、概述

隨著電網內新建各等級變電站的增加，及對已投運舊變電站的無人值班綜合自動化改造，和新上的智能變電站，通過綜合考慮地區電網結構、變電站地理分布及通訊與道路狀況等因素，我們提出一個合理設置并建設集控站的管理模式，并加以應用和推廣。通過逐步完善，確保電網整體進入變電設備及運行人員集約運行管理新模式。大集控站建設一般采取分層分布式，實行集約化管理方式，達到信息分流、控制分層目的，而大集控站管理的核心點就是大集控站監控系統的建設，RCS-9001集控站系統由兩部分組成：RCS-9001統一應用支撐平臺ASP和基于該平臺一體化設計開發的全系列電力系統應用。在應用支撐平臺的基礎上集成了監視和控制（SCADA）、五防操作票、調度管理、保護信息管理系統等各個應用子系統，并在符合國家二次系統安全防護方案的前提下將它們進行有效的集成。

二、集控站關鍵技術

（一）廠站單線圖繪制與點表導入

集控站監控系統RCS-9001可以實現圖模一體化功能，即實時庫中電氣設備之間的連接關系和電氣設備本身的測點配置兩種信息，可以由廠站單線圖自動生成，而不需要在實時庫中人工輸入。這一步的主要工作是：根據用戶提供的受控站的單線圖，使用RCS—9001軟件的繪圖工具，繪制廠站單線圖，配置單線圖中電氣設備的測點，在實時庫中生成廠站的測點模型；根據用戶提供的受控站與集控站通信的“四遙”數據，按規定格式編制并導入點表，在實時庫中生成廠站的采集模型，并實現與測點模型中相應測點的自動關聯。廠站的測點模型和采集模型都建立完成后，RCS-9001系統即具備了基礎數據。這些數據在維護階段是存儲在邏輯庫（維護庫）中的，要使這些數據生效，必須通過裝庫步驟，使得這些數據發布到各個節點的物理庫（運行庫）中去。廠站單線圖繪制與點表導入為RCS-9001系統建立基礎數據，其總體流程如下圖所示：

（二）遠動通道調試

RCS-9001系統支持更多的符合國際標準的通訊規約，如 IEC60870，IEC61850，使得與廠站間、其他計算機信息系統間的通訊由數據通訊向更高一級的模型通訊發展；通道可以是網絡（包括局域網和廣域網）、也可以是串口（包括模擬和數字），采用的規約可以是TASE.2，也可以是DL476-92，或是101、104 等。此外，在網絡互連時，符合全國電力二次系統安全防護體系的有關規定。本地區支持的遠動通道主要有專線通道和網絡通道兩種。遠動通道的總體配置是這樣的：專線通道包括模擬通道和數字通道兩種，受控站的專線通道接過來后，兩者都經過防雷器，接入到RCS-9787的通道板（分別接模擬板和數字板），從通道板出來后，接入到終端服務器MOXA的相應入口，MOXA經網絡出口，接入到前置網；受控站的網絡通道經過調度數據網，接入到防火墻的外網口（eth1），經防火墻的內網口（eth0），接入到前置網。

這一步的工作分為硬件設置和軟件設置兩部分，其中硬件設置就是根據與受控站RTU或總控裝置的約定，設定如下內容：（1）設置通道板的波特率、中心頻率等參數（僅模擬板需要設置）；（2）設置終端服務器MOXA的網絡口IP地址、十六個RS232口的工作模式、波特率等參數；（3）設置防火墻的有關參數，軟件設置就是在前監視工具（fe_config），進行遠動通道五防系統以及GPS裝置等的通信，采用的硬件裝置和規約各種各樣，同時前置數據采集又是整個集控系統的基礎，因此，前置通道配置可以說是RCS-9001系統中最重要最復雜的環節。目前，RCS-9001系統的前置模塊支持專線（模擬和數字）和網絡兩種硬件通道，配置靈活方便，能滿足各種集控站的運行環境。

（三）輔助性圖形的繪制

除廠站單線圖外，集控站系統還需要多種其他輔助性的圖形，如全遙測一覽表分圖、報表等，以便運行值班人員更好地監控變電站。它包括：（1）光敏點的制作；（2）間隔光字牌的制作；（3）報表的制作，這些輔助性的圖形的作用，基本上就是以各種不同的形式，顯示廠站測點模型或采集模型中的數據，但不會對廠站測點模型或采集模型庫產生修改。

（四）數據采集和監視控制（SCADA）功能

集控站SCADA功能，即數據采集、監視、遙控等功能。

RCS-9001系統的數據采集的流程：（1）數據采集：前置機（A、B兩臺前置機同時運行）上的fe_server進程，根據前置配置信息為每一個通道組啟動一個fe_channel進程。fe_channel進程與相應的子站建立鏈路。鏈路建立后，fe_channel進程采集數據，并將這些數據寫入到共享內存（此數據即為生數據）。fe_server進程讀取共享內存中的數據，并通過TCP或UDP網絡通信方式，將這些數據發送到SCADA服務器（值班節點）上的fe_server進程。然后，SCADA服務器（值班節點）上的fe_server進程再將收到的數據發送給本機的scada_acqu進程，scada_acqu進程進行數據分析處理，并將處理后的數據寫入到scadamdl實時庫（此數據即為熟數據）。Online進程定時到scadamdl庫中讀取數據，實現畫面數據刷新。（2）遙控或升降：任何一臺可以遙控的節點上的online進程發出遙控命令，SCADA服務器（值班節點）上的control_server進程接收遙控命令，將此命令轉發到本機的fe_server進程，并等到fe_server進程返回。SCADA服務器（值班節點）上的fe_server進程通過TCP網絡通信方式，將遙控命令發送到擁有該遙控命令目的廠站通道的前置機上的fe_server進程。前置機上的fe_server進程將遙控命令發送至相應的fe_channel進程，并等到其返回后，將返回結果回送到SCADA服務器（值班節點）上的fe_server進程，進而到達SCADA服務器上的control_server進程，control_server進程將此結果返回給online進程。（3）轉發：前置機（值班節點）上的fe_transponder進程，根據transponder庫中配置的數據源，讀取數據，并將這些數據發送到前置機（值班節點）上的fe_server進程，fe_server進程選擇相應的fe_channel進程，完成數據轉發。（4）五防：SCADA服務器（值班節點）上的control_server進程收到遙控命令后，將該遙控命令按上述“（2）”所述流程，發送到五防機，等待五防機按上述流程返回的結果，根據此結果決定允許或禁止遙控。邏輯庫即維護數據庫，而物理庫即運行數據庫。系統運行時，是讀取和操作物理庫中的數據。在對數據庫進行改動時，必須先在維護數據庫中改動，再通過驗證，將邏輯庫發布為物理庫。上述scada應用下的scadamdl、scadapro庫、alarm應用下的alarmdef庫以及fe應用下的transpond庫的維護都必須遵循此過程。我們建議使用邏輯庫修改，再發布數據庫的過程，使系統自動修改物理庫。

（五）高級應用功能

為適應智能電網發展要求，集控站系統應包括智能告警與故障診斷、程序化控制、模型拼接等功能。

1．智能告警與故障診斷功能。智能告警是具備基于知識庫推理的智能報警功能，使值班員能夠快速抓住事故重點、得到有效處理方案，提高事故異常處理的準確性和快速性。與故障報警和診斷相關的數據包括遙測、遙信、SOE、保護軟報文及錄波、故障錄波器錄波等多種，集成以上數據完成智能告警和故障診斷功能。

2．程序化操作功能。程序化操作一般分為程序仿真和指令下發控制兩個階段進行。目前RCS-9001監控系統還不具備此項高級應用功能，系統需要升級之后，才具備條件。

三、集控站系統的作用及特點

集控站運行模式保障了與調度主站的正常電網調度運行，該管理模式下的監控系統具備開放性，滿足IEEE POSIX 1003.0工作組給出的定義；具有可擴充性，完全按國際標準設計，應用功能擴充方便。系統硬件和軟件都具有很高的可擴充性，可靠性高。所有的子系統具有獨立的自適應的冗余結構，覆蓋所有功能軟件的配置。該系統同時具備相應的多級安全管理策略。在系統級，采用路由器或網橋隔離其他系統的訪問，同時使用先進的防火墻技術，防止黑客進入系統；在用戶級，采用分層口令和權限管理機制，確保系統使用安全。該系統具有多媒體功能，人機界面優良、圖形畫面具有人性化風格。該系統各功能可自由分配到各臺機器上，采用先進的網絡管理機制，隨時平衡網絡負荷，雙網同時工作，而不是靜態分配數據流向，使網絡負荷達到最優化。可監控通道運行，對數字及網絡通道的通信狀態作出檢測和統計。

四、結語

目前大運行模式下的集控站應用推廣還在不斷完善和改進，集控站的成功建設為公司實行三集五大的管理方式，降低變電站運行成本，提高勞動生產率，不斷提升電網運行管理水平以及推進企業科技進步邁出了重要一步。

參考文獻

[1]RCS—9001集控站監控系統．

[2]安徽省地區電網大集控系統技術標準（試行）．

作者簡介：阮力（1979-），男，安徽金寨人，安徽六安供電公司調度中心工程師；欒飛飛（1981-），女，山東青島人，安徽六安供電公司技術支持室工程師。

（責任編輯：劉 晶）