地縣一體化調度技術支持系統建設探討

潘柳蓉，賀常德，張標新

(國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭411100)

我國電網發展已進入特高壓交直流混合電網、全面建設堅強智能電網的新階段，國、網、省、地、縣五級電網之間的聯系越來越緊密，作為電網運轉的中樞，電網調度面臨著調度技術支持系統的創新變革。隨著計算機技術的發展，調度技術支持系統已經能夠處理大量的實時數據;光纖傳輸網已經貫通到各個縣級電力局，各縣級電力局共用地級調度技術支持系統在技術上沒有了障礙，地縣一體化的調度技術支持系統已經成為優選建設模式。

地縣一體化調度技術支持系統 (以下簡稱一體化EMS系統)作為新一代電網調度技術支持系統，湘潭電業局根據國家電網公司總體部署，以建立“大運行”體系為目標開展有效探索，借鑒“一體化EMS系統”的成功經驗，在湘潭地區內實施地、縣電網運行管理和技術的一體化。“一體化EMS系統”是支持實現電網“大運行”目標的最重要的技術手段。

目前國內“一體化EMS系統”的實現模式大致分為4種模式，分別是遠程工作站模式、分布式采集模式、緊耦合模式和混合模式〔1〕。區別于以上的4種模式，結合湘潭電網的實際情況，湘潭電網地縣一體化EMS系統的建設采用了包含集中式采集與分布式采集的混合模式來部署。

1 湘潭電網調度系統現狀

1.1 湘潭電網概況

湘潭電網調度系統由湘潭地調和3個縣調(韶山縣調、湘鄉縣調、湘潭縣調)組成。截止2012年12月，湘潭地調所轄范圍內擁有500 kV變電站1座，220 kV變電站12座，110 kV變電站32座。湘潭縣調所轄范圍內擁有110 kV變電站4座，35 kV變電站10座。韶山縣調擁有110 kV變電站2座，35 kV變電站1座。湘鄉縣調擁有110 kV變電站7座，35 kV變電站11座。

1.2 通信系統現狀

湘潭電力通信網電路總容量是622 M，湘潭縣、湘鄉、韶山的光纖通信線路電路總容量各為155 M。湘潭地區縣調所轄范圍內大部分變電站電網監控信息的匯聚點在響水壩、西湖、調度大樓。目前，湘潭地區光傳輸網的支路資源和槽位資源利用率還比較適中，最突出的問題是城區環網的時分交叉資源比較緊張，并且湘潭城區光纖通信線路中響水壩、茶園和調度大樓3個通信節點時分資源容量有限，其中響水壩時分資源利用率已經達到了93.7%，冗余時分資源十分緊張。

2 建設模式

結合湘潭地區電網的實際情況，湘潭電網“一體化EMS系統”建設采用的是既有集中式采集，又有分布式采集的混合建設模式，即韶山縣調采用集中式采集，湘潭縣調、湘鄉縣調采用分布式采集結構。正是基于“一體化EMS系統”具有圖形界面存本機的功能，以及每臺工作站的內存上開辟了一定的空間用作實時庫，為網絡帶寬節省了大量資源，提高了實時數據讀取的效率，為地縣一體化EMS系統的實施帶來了很大的幫助。

2.1 集中式采集模式在縣調的應用

由于韶山縣調電網規模較小且電網架構相對簡單，電網實時監控數據采集量不大，加上韶山地區光纖環網升級的工作基本完成， “一體化EMS系統”的實施過程中可以采用集中式采集模式。韶山地區全部廠、站電網實時監控信息經通信專線通道直接接入地調采集網，接入模式如圖2所示。韶山地區電網實時數據采集、處理及分析應用全部在地調完成，實現縣級調度自動化系統的最簡單化，縣調只配備了實現縣級調度功能的網絡設備與遠程工作站〔2〕，就能實現對電網的實施監控與分析應用功能。“一體化EMS系統”的主干網是A，B雙網結構，地調每個主干網通過2 Mbit/s的網絡通道與縣調主干網之間進行數據傳輸。集中式采集模式對通信網絡的可靠性要求較高，在縣調與地調主干網絡通信斷開的情況下，縣調電網監視與控制可由地調暫時代替。

圖1 一體化EMS系統集中式采集模式

2.2 分布式采集模式在湘潭、湘鄉縣調的應用

湘潭縣調與湘鄉縣調變電站分布范圍廣、電網監控信息量大，加上光纖環網工作的進度較慢，湘潭電網“一體化EMS系統”在數據采集方面受到通信資源條件的限制，2個地區的“一體化EMS系統”采用分布式采集模式〔3〕建設。湘潭縣調與湘鄉縣調除了配置工作站之外，還配置了相關的數據采集裝置，負責所轄范圍內廠、站電網實時數據采集。電網實時數據的采集任務在縣調完成，并通過2 Mbit/s的網絡通道將數據送到地調的采集雙網，如圖3所示。地調的前置服務器完成縣調電網實時數據分析與處理工作，縣調工作人員通過當地的遠程工作站實現對電網的實時監控與分析。

圖2 “一體化EMS系統”分布式采集模式

2.3 “一體化EMS系統”建設模式對比分析

表1 各類建設模式對比分析表

3 實施效果與技術改進

3.1 實施效果

3.1.1 實現了電網實時數據的共享

取代了之前地縣之間的電網實時數據轉發模式，“一體化EMS系統”應用后，地、縣調之間實現了電網實時數據的共享，為縣級供電局關口量以及用戶變的電量計算提供了可靠的數據來源。數據、參數、模型、畫面等信息源端維護，全網共享，保證了電網運行監視畫面信息的一致性，大幅提高了調度技術支持系統高級應用軟件應用分析結果的準確性。

3.1.2 提高了故障處理的效率

湘潭地區在2010年10月正式實施了調度自動化專業地縣一體化的專業管理模式，獨立縣級調度自動化系統也正式移交給地調自動化專業維護。與之前地調自動化運維人員接到故障報修電話去到縣調進行故障處理工作模式不同，現在地調就能及時處理通道中斷、遙測數據異常、遙控返校超時等異常故障現象。“一體化EMS系統”實現了縣調范圍內所轄變電站實時數據的采集與處理，地調自動化運維人員能夠在地調針對相關的異常現象作出即時的判斷與處理，大大縮短了異常故障情況處理的時間，極大地提高了異常故障處理的效率。

3.2 技術改進

3.2.1 數據庫中變電站監控信息的統一

“一體化EMS系統”建設前期，在完善縣調數據庫與一次接線圖的工作中，由于縣調人員工作習慣等諸多因素，縣調范圍內變電站監控信息的代碼與描述都不規范，導致保護信號告警無法正確顯示、事故推畫面信息缺失等現象時有發生，同時也不利于自動化運維人員查找相關的信號。清楚了解一體化EMS系統的工作原理和相關設置之后，工作人員針對變電站監控信息的代碼與描述作了統一的要求與修改，自動化運維人員可以通過代碼迅速對信號的分類做出判斷與分析，同時各類變電站監控信息都能在告警窗按照信號分級與類別正確顯示。

3.2.2 人機界面調閱速度的提升

根據“一體化EMS系統”的最初設計，地調與縣調主干雙網的連接通過2×2 Mbit/s的網絡通道來實現。“一體化EMS系統”建設完工在縣調試運行的過程中，實時數據刷新的時間與一次接線圖切換的速度均能達到相關規定要求，但在縣調遠程工作站上無法打開前置信息瀏覽窗口，數據庫的修改與存盤的響應速度也不能滿足要求。通過與廠家的溝通和網絡帶寬的測試，網絡帶寬較低是導致響應速度不滿足要求的主要原因。在信通公司的配合下，運維班組將“一體化EMS系統”縣調遠程工作站主干網的帶寬由2×2 Mbit/s拓展成2×8 Mbit/s，滿足了系統各項功能的正常響應速度，成功解決了縣調無法打開前置信息瀏覽窗口等一系列的問題。網絡通道帶寬的拓展，提升了縣調遠程工作站查看歷史數據、歷史事項的速率，確保了系統各項功能的正常運行。

3.2.3 分布式數據采集建設模式的改進

由于受通信資源條件的限制，湘潭縣調和湘鄉縣調通過分布式采集方式實現“一體化EMS系統”建設工作。“一體化EMS系統”在正式上線運行之后，縣調所轄變電站出現了兩次全部開關遙控返校超時的現象，此時電網實時數據刷新，遙信、遙測量均顯示正確。通過對異常現象的原因分析和處理，這個問題是縣調終端服務器、通道箱的工作機制與地縣“一體化EMS系統”的工作機制相沖突引發的。縣調終端服務器和通道箱需要接收EMS系統發出的前置切換命令才能完成主、備路徑的切換，而與“一體化EMS系統”相配套的終端服務器和通道箱已經升級，能夠自動選擇最佳的路徑傳送數據。在找到問題原因之后，自動化運維人員對分布式數據采集進行改進，圖4是改進前后的示意圖。通過示意圖可知，工作人員利用1臺具有雙網功能的終端服務器取代之前的單網功能的終端服務器，在保證采集網雙網結構的前提下，取消了縣調終端服務器與通道箱之間路徑切換的可能性，而剩余的1臺終端服務器將以冷備用的方式接入縣調采集網中，在故障發生時能夠隨時啟用。

圖3 分布式數據采集改進示意圖

4 結束語

在地調通過網絡的延伸與互聯實現地、縣調數據資源、設備資源、應用功能的共享，真正達到數據“源端維護、全網共享”的要求。“一體化EMS系統”可以節約系統建設的成本，減少維護人員的工作量，提高調度技術支持系統的可靠性，適應了國網公司建設“大運行”體系的要求。

〔1〕黃邵遠，地縣級調度自動化一體化主站系統建設思路〔J〕.電力系統自動化，2009.33(20):100-102.

〔2〕周宗亮.地縣一體化調度自動化系統建設思路〔J〕.湖北電力，2011.35(4):21-22.

〔3〕繆建國，李云鵬，徐春雷，等.地縣一體化調度自動化系統在南通電網的應用〔J〕.江蘇電機工程，2011.30(5):57-59.

〔4〕姬源.貴州電網地縣調度自動化主站一體化建設技術西路〔J〕.貴州電力技術，2011.14(6):64-66.