電力調度自動化系統發展現狀及趨勢探討

趙 村，崔 柏

天津城東供電分公司，天津 300250

一般而言，電力系統是指電能生產、輸送、分配和消費所需的發電機、變壓器、電力線路、斷路器、母線和用電設備等互相聯結而成的系統。這是一個能量系統，也稱為電工一次系統。電工一次系統中的電力設備常被稱為一次設備。在電力系統中還存在一個由對電工一次系統進行監視、控制、保護、調度所需的自動監控設備、繼電保護裝置、遠動和通信設備等組成的輔助系統。這是一個信息系統，也稱為電工二次系統[1]。電力調度自動化是指電力系統自動化的一個重要組成部分，通常指對電力設備及系統的自動監視、控制和調度。

1 電力調度自動化的主要任務和基本功能

1.1 主要任務

電力系統調度的任務可概括為：控制整個電力系統的運行方式，使電力系統在正常狀態下能滿足安全、優質和經濟地向用戶供電的要求；在缺電狀態下做好負荷管理；在事故狀態下迅速消除故障的影響和恢復正常供電。因此，電力系統調度自動化的任務就是綜合利用電子計算機、遠動和遠程通信技術，實現電力系統調度管理自動化，有效地幫助電力系統調度員完成調度任務。

1.2 基本功能

通常來說，電力調度自動化系統可以分為四大塊：信息采集和控制執行子系統、信息傳輸子系統、信息處理子系統、人機聯系子系統。基于調度自動化系統的基本結構，其運行的基本功能主要有：電力系統監視和控制、電力系統狀態估計、電力系統安全分析和安全控制、電力系統穩定控制、電力系統潮流優化、電力系統實時負荷預測、電力系統頻率和有功功率自動控制、電力系統電壓和無功功率自動控制、電力系統經濟調度控制和電力系統負荷管理等。具體而言，涉及數據采集與分析、信息處理、事故報警、報表生成與打印等多種功能。由于調度自動化系統大都采用分層結構，因此，其對應的調度控制也一般有主調度中心、區域調度中心和地區調度中心三大塊。

2 電力調度自動化系統發展現狀

由于電力調度自動化系統的分層結構，其系統在硬件上也主要可分為三大類：主站系統——SCADA 系統，子站系統——變電站自動化系統和電力信息傳輸通道，除此外，各系統還包括相應的軟件系統，如主站EMS 軟件，狀態估計方法、潮流計算方法、AGC、AVC 等。

早在1940 年，通過引入了模擬盤而開始設置電力系統調度員，此時，將數據展現在模擬盤上能夠讓人更好地處理數據，隨后，獲取數據和遠程控制得到發展，自動發電、交換功率和頻率控制也采用了模擬技術。在1950-1970 年期間，數字計算機發展迅速，被廣泛地應用于離線的規劃研究，特別是1965年的紐約大停電事件加速了SCADA／EMS 的推廣。20 世紀60年代末和70 年代初，計算機直接用于電力系統調度，條件是有了相當的遠動基礎，同時系統規模很大，運行極其復雜，需要綜合分析。以遠動系統為基礎，以計算機為核心，組成了調度自動化系統。自1970 年以來，狀態估計和最優潮流的理論研究取得了重大進展。1976 年明尼蘇達會議上首次提出了調度員培訓仿真系統(DTS)的概念。20 世紀90 年代后，高速數據網技術的成熟和推廣使得調度自動化系統有可能實現深度互聯，逐漸發展成一個分層、分布的智能超級控制中心系統[2]。

從天津電網的實際看，天津早期的電網自動化起步是實現天津地區負荷總加管理的需要。隨著電網的發展.天津電網調度自動化在線運行的計算機經歷了SD-176、PDP-11/73、PSCS到功能齊全的CC-2000 系統的發展歷程[3]。

CC-2000 系統硬件系統是由2 臺MOTOROLA 前置機、2臺網絡通信服務器ALPHAServer800、4 臺數據庫服務器ALPHAServer4000(2 個實時數據庫，2 個歷史數據庫)、8 臺ALPHA600A 工作站、5 臺3C16942 型12 口網絡交換機及1 臺DECServer90M 終端服務器組成的網絡設備。采用雙以太網結構，由4 個100/10 兆交換機組成，所有的服務器和工作站均連接到兩個100 兆網上，構成雙機冗余熱備用。前置處理機接人的信息量很大，采用第三網連接方式，即前置系統通過第三網(10MB)與實時服務器交換信息。該系統軟件采用CC-2000開放式EMS 系統。軟件采用了90 年代初在計算機界和計算機應用領域出現的開放式系統(Open System)概念CC-2000 系統與PSCS 系統相比具有以下特點：1）系統容量大大增強。直接接收的廠站數量可達128 個。與實時系統的計算機通信口為25 個。分布式系統可連接的工作站不大于30 臺；2）具有強大的網絡通信功能。以網絡形式實現了天津調度與華北總調、與15 個區(縣)調二級調度所SCADA 系統之間的計算機通信，并通過天津調度完成二級調度之間所需實時信息的交換。CC-2000 系統的歷史數據服務器作為一個節點接人調度局MIS 系統網絡上，調度局MIS 網通過訪問商用的SYBASE 庫實現CC-2000 系統與MIS 系統的信息交換，達到實時信息全電力公司共享；3）實現了GPS 定位時鐘系統，提高了事件順序記錄(SOE)的精度；4)開放式支撐平臺是CC—2000 優于PSCS的最重要的一點。它為最終用戶提供了更好的可維護性、可擴展性，有利于調度自動化系統的進一步發展。

3 電力調度自動化系統發展趨勢

其實，CC-2000 電力調度自動化系統的發展基本代表了整個電力調度自動化系統的發展趨勢。那就是基于先進的開放式分布應用環境，采用先進的數據庫技術、面向對象技術、中間件技術、網絡通信技術、Web 技術、JAVA 技術和國際國內以及電力行業標準，利用開放性和分布式環境為電力調度用戶的維護、擴容和升級提供越來越大的方便，為調度自動化系統安全、可靠、穩定運行提供有益的技術保障。

[1]商國才.電力系統自動化[M].天津：天津大學出版社，1999.

[2]吳文傳，張伯明，孫宏斌.電力系統調度自動化[M].北京：清華大學出版社，2011.

[3]天津電網調度史編委會編.天津電網調度史[M].北京：中國電力出版社，2006.