基于我國電網調度特點的電網自動化及時性通信的探討

白 琰

（國網四川省電力公司眉山供電公司，四川 眉山 620000）

電網的未來發展趨勢為職能調度，對電力系統進行有效整合，并采用調度數據集成技術，使電力系統獲得暫態、動態、穩態運行信息，從而能夠監視、優化電力系統運行狀態，電網調度自動化系統是職能調度的基礎，從同步性、高密度、實時性、數據量等方面，職能調度對電網實時信息提出了更高的要求，因此，面臨新的挑戰，電網調度自動化及時性通信系統需要提升運行質量。文章中介紹的基于調度的自動化系統是電網調度集成系統，它能夠支持公共信息平臺、廣域動態監控系統、配電網管理系統、能量管理系統，該系統的設計思想體現在采用公共對象請求代理體系的結構，以可縮放矢量圖形標準、公共信息組件/模型接口規范為基準，為其他自動化系統和用戶提供了面向對象、可擴展、開放的電力企業自動化系統支撐平臺。調度自動化及時性通信系統及時和其他計算機系統相互接連的實時數據通信網管，同時還是電力系統與電網調度集成系統的直接接口，該系統通過與相量測量單元的通信，從而使采集電網實時信息變為現實，并給應用服務實時數據庫提供實時信息，并對遠方設備的調控功能下達指令。作為電網調度集成系統通信網關和數據源，電網調度自動化實時通信系統具有著強大的輸入、輸出功能以及高度的可靠性，最終能確保信息在職能調度的傳輸中順利、流暢。

1 電網調度自動化現狀

因為日益復雜的電網結構與不斷擴大規模，電網事故所造成的損失和影響的范圍已經引起人們高度的重視。隨著我國社會經濟和科學技術水平的穩步發展，人們對用電的安全性與可靠性提出了較高的要求。

1.1 調度生產管理信息系統

調度生產管理信息系統的應用水平普遍得到提高，該系統的建成和使用在推動調度機構信息化、提高調度結構管理水平和工作效率、加強調度系統和機構內部之間的信息共享與溝通、規范了調度機構部門之間的工作流程和工作界面。

1.2 電力調度數據網絡

建設專用的電力調度數據網路在調度系統在數據網絡安全工作與調度系統的廣泛應用工作中具有著十分重要的意義。采用了IP技術體制的該網絡分為省網和骨干網兩級。省網由縣調、地調、省組成；而骨干網則由省級以上的調度網絡節點構成的，骨干網和省網的關系是相對獨立的。在域間，網絡路由采用自治域加穿越自治域的模式，而鏈路狀態協議則共享于域內，靜態路由為廠站路由的接入方式。

1.3 電能量計量系統

由于電能量計量系統能夠采集完整、準確的信息，具有分析、統計、采集分時關口電量等功能在考核、電量生產統計、電量結算等方面發揮了關鍵性作用，因此，電能量計量系統在省間電力市場中得到廣泛使用。

1.4 調度員培訓模擬系統

隨著我國聯網工程進度的不斷加快、在進行調度員事故處理、運行操作模擬培訓中，調度員培訓模擬系統是提高技術應用的重要手段。所以，在省、網調等各項建設和應用工作中，調度員培訓模擬系統得到較好應用。

2 電網調度自動化及時性通信系統

2.1 集群

一組網絡設備或計算機就是集群，在運行模式上，前置通信子系統由通信口互為主備、雙機互為主備、逐漸發展成為分組集群。作為向用戶提供網絡資源的整體，集群具有諸多優點，其中屬故障自動切換、負載均衡、擴展性好等為主。通常采用雙前置服務器作為規模較小的調度自動化系統集群，而在調度自動化系統規模較大的前提下，則應采用兩臺機器以上的多前置服務器集群。前置服務器的集合為后臺應用提供了數據通信服務和數據采集，離線故障發生于某臺前置服務器時，在其他相應機器上，所有通道會自動發生轉移。路由器、終端服務器等網絡設備被劃分倒每一個端口，不再是成組值班。若某臺網絡設備產生了故障，預期相對應的備用個端口會將值班狀態自動切換。可按照需要來增減集群節點，例如：網絡設備和前置服務器等。前置服務器上通信任務的動態再分配可通過配置管理進行有效控制。

2.2 網絡化數據通信設備

伴隨終端服務器技術和網絡通信的不斷發展，終端服務器實現了額串口通信與網絡通信之間的轉換，數據通信設備的應用也逐漸形成網絡化。通過網絡，前置服務器可以對終端服務器端口數據收發緩沖區進行訪問。通過通信方式不難看出，TCP/TP以太網和RS232串行模式為電網調度自動化及時性通信系統的兩種方式，當采用IP網絡方式時，通過路由器，與網絡的通信方式為通過路由器采用TCP/IP的方式，在邏輯層面上，前置服務器可以創建多條鏈路，而可以采用不同的應用層作為每一條鏈路的通信協議。而應用串行通信方式時，變電站通信和調度中心則為電力專線通道。

3 硬件配置

電網調度自動化及時性通信系統硬件可由3層組成。第一層為專線通道接口板。位于模擬專線通道的信號采用調制解調器轉換為串行信號，數字專線通道的信號光電隔離采用數字接口板繼而實現。數字接口板和職能調制解調器還擁有波特率轉換與同異步等功能。構成第二層的是網絡通信設備，通過數字接口板或調制解調器與專線RTU進行連接，終端服務器可完成網絡RS232串口。PMU和RTU由路由器進行連接。組成第三層的為前置服務器，在進行通信協議的處理后，服務器為后臺應用提供了數據通信服務和數據采集服務。

4 應用

4.1 能量管理系統

以我國電網多區域大電網為例進行介紹。通過劃分不同虛擬局域網，前置通信子系統對中心交換機實現共用，并以此來提升網絡通信效率。因前置通信子系統采集實時數據量較大，所以為了確保WAMS和EMS前置采集系統效率，避免增加EMS前置服務器處理器負荷，采用了WAMS和EMS前置通信子系統分組集群。EMS前置通信子系統集群由四臺前置服務器構成。對象管理通信為通道，前置通信子系統通道有效繼承了廠站屬性。通道優先權、通信路徑、通信協議、通道類型等屬性域在通道表里被定義。通道中的數據來源、通信協議、通信介質等均可不同。可以通過手動或自動的方式來切換通道的主、備工作狀態。通過將PMU、EMS、RTU、終端服務器端口等通信節點進行改變，切換軟件通道由邏輯連接路由來實現。通過菜單設定傳送方式，其功能包括手動召喚、自動召喚、手動發送、自動發送等。在告警窗內將計劃曲線傳送的結果和過程提升出來，并在歷史數據庫中存儲，返校確認是計劃曲線傳送的要求。模型拼接技術在導入模型量測對象中得以應用，利用XML文件方式將各中調的模型導入或導出，按照分布式建模的思路，在線拼接了全網EMS模型。

4.2 EMS系統互聯

實現EMS系統互聯可應用TASE.2協議實現。系統互聯具有以下特點：①規范開放式接口，EMS開放式接口規范應用與通信網管和應用當地的EMSA系統中，通過手動或自動的方式，TASE.2通信網關將可選通信對象名稱從EMS系統中讀取出來，并生產工用戶訂閱的界面，本地數據庫記錄ID在生成后向通信網關自動返回，采用擴充協議，按照注冊數據庫記錄ID，在低層實施雙向通信，對于用戶而言，該通信過程為透明狀態，向用戶提供按名通信界面。②實現自動化導出和上傳，根據EMS系統中設備對象和量測對象之間存在的關系，反映該量測對象物理意義的信息從設備對象描述中提取出來，并轉換為TASE.2對象字符串，并依照規則將TASE.2網絡名拼接出。③提高了地調EMS系統信息速度，采用TASE.2協議，將原先通信方式下地調到省所需八秒的速度提升至兩秒以下，提高了傳輸速度后，也同步提高了高級應用軟件的信息，從很大程度上提高了計算精度。④作為TASE.2協議通信網關，在地調和中調EMS系統外掛上前置通信子系統，并創建以全網統一管理為基礎的通信傳輸機制。為便于協議轉換與數據重組，各種常用的通信協議集成于該通信網關。而根據用戶的需求，可采用SUN、IBM、ALPHA機型作為前置服務器。

結語

電網調度自動化系統是職能調度的基礎，從同步性、高密度、實時性、數據量等方面，實現監視、優化電力系統運行狀態。基于調度的自動化系統是電網調度集成系統，它能夠支持公共信息平臺、廣域動態監控系統、配電網管理系統、能量管理系統。為了提供強有力的信息載體支撐、調度自動化實時信息，從變電站至調度中心具有網絡開放、應用開放的統一通信協議被廣泛應用。對于大力推進以自身調度為特點的國家電網自動化及時性通信有著深遠的意義。

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