淺析電力調度自動化技術

徐琳

摘要：電力調度自動化系統是指直接為電網運行服務的數據采集與監控系統，包括在此系統運行的應用軟件，是在線為各級電力調度機構生產運行人員提供電力系統運行信息、分析決策工具和控制手段的數據處理系統。文章結合電力調度實際管理特點，從如何提升電力調度自動化系統性能指標、可靠性兩個層面，提出了采取冗余容錯結構、采取網絡冗余熱備份等相關措施。

關鍵詞：電力調度；自動化；技術

一、電力調度自動化系統設計

電力調度自動化系統目標在于提高電網安全運行水平，提高故障恢復能力、切實減少損失。調度自動化系統應使其具有數據采集和監視、控制（SCADA）的功能，但在具體實施過程中應根據調度職責范圍、調度自動化現狀、基礎設備自動化條件，按照由低至高的、由易到難的原則恰當確定總體功能。

系統實現開放的全組態的調度綜合自動化系統，不但使畫面，后臺語言具有可組態性，而且使數據采集設計也具有可組態性，實現以上能力的根本原因在于系統抽象了設備通道和通訊規約層次。系統實現基于用戶的要求構造滿意的人機界面，常用的構造人機界面的美工工具都具有動畫屬性，包括“顏色、大小、位置、文本、角度、閃爍、隱藏”等屬性，這些屬性可以簡單地與以監控變量或內存變量為參數的表達式連接，系統提供高效的畫面刷新機制，保證圖形元素屬性隨變量表達式屬性的變化而變化；系統提供獨立功能的控件用于顯示系統的報警信息，曲線棒圖等，這些控件也可以以某種單位與監控點變量或表達式及其歷史數據庫連接，完成有關的查詢和顯示功能。系統的基本圖形元素、控件等還可形成滿意的人機界面，達到對RTU、智能儀表、板卡以及程序流程等的控制，可以達到采用通用語言編程的效果和滿意程度。

二、SCADA系統應用

為了提高系統的可靠性，自動化系統主站網絡采用以太網結構、主機工作站、前置機和網絡服務器均通過各自所配網卡的RJ-45插座連至網絡集線器（HUB）上，雙機切換柜分別與兩臺前置機中的多口智能接口相連，MODEM與雙機切換柜線中一對一相連，具體提升措施如下。

1.網絡形式多種多樣，如Ether Net、FDDI或ATM等都可使用。

2.單網、雙網、低速網、高速網可以任意方式進行組合。系統支持靈活的網絡配置，可以是單低速網、單高速網，可以是低速和高速雙網混用，也可以是雙高速網。

3.采取網絡冗余熱備份。系統正常運行時，兩個網絡上都傳輸有用數據，并且兩個網絡上的數據流量保持動態平衡。當一個網絡工作不正常時，系統將自動地通過另一網絡傳輸所有數據。當故障網絡恢復正常時，雙網絡將自動恢復到流量的動態平衡狀態。從嚴格意義上來說，此系統的網絡切換實際上是網絡傳輸功能的彈性伸縮，網絡本身對系統是透明的，雙網絡并無主、備之分。

4.支持標準的網絡接口，可以方便地與其它系統如MIS等進行互聯。

5.易于與上級或下級調度組成廣域網，進行網絡數據交換，支持遠程調試。在數據庫連接技術方面，SCADA系統也采取相關措施，主要體現在如下四個方面：（1）支持組態地將系統實時數據庫按用戶指定的周期或事件產生觸發刷新用戶指定的外部實時數據庫；（2）支持直接讀寫指定數據庫記錄的字段數據，并具備將該數據與該系統組態定義的變量對應連接的能力，這使得該系統可以通過數據庫與其它任何支持數據訪問的應用程序實時交換信息；（3）通過標準SQL語句完成外部數據庫的一般維護操作，如建表、刪除表、插入、修改和刪除記錄；（4）通過后臺API的方式，將電力自動化系統中的常用的數據庫查詢工作打包，用戶無需編寫有關SQL語句，只要簡單地提供符合常規應用習慣的參數即可完成復雜的歷史數據庫查詢和瀏覽工作。

三、系統性能指標優化

1.系統采取冗余容錯結構。系統實現雙網絡容錯是真正的熱備用，雙網絡正常運行時，主、備網絡同時都傳送有用系統數據，雙網絡上的數據流量保持動態的平衡。系統采取雙服務器方式，當系統配置了主備服務器后，每個客戶端同時與兩個服務器連接，并向兩個服務器發送信息，服務器控制程序自動檢測客戶端與服務器的連接模式，以確保唯一的數據轉發，或將有關信息轉發到感興趣的客戶端。同時客戶端也自動檢測服務器的狀態。

系統采取雙前置機方式：（1）基于485總線方式的雙機切換；（2）基于Nport Server的雙機切換；（3）用戶自定義方式的雙機切換。系統采取雙通道方式：（1）系統采取以通道的方式與RTU等采集設備進行連接；（2）系統支持自動主備通道切換，不支持手動切換，并且是采用冷備用原理。當主通道在傳輸數據時，備用通道不采集數據。

當系統檢測到主通道連接出現故障或者誤碼率過高，則自動啟動備用通道采集數據，并將停止主通道的采集，此時主通道的地位轉變為備用通道，原備用通道變為主通道不能重新接管數據的采集工作，除非當前的主通道出現故障。

2.系統采取的網絡通訊結構。采用點對點通訊模型主動傳輸系統改變的實時數據。網絡環境下，實時數據庫數據項的改變有以下三種可能：從通道采集數據改變實時數據庫；運行后臺語言實時數據庫；從網絡其它節點傳遞來改變實時數據庫。采用客戶/服務器查詢方式，在網絡中傳遞歷史數據和進行實時數據庫狀態恢復。系統對歷史數據采用客戶/服務器方式，在實際應用中，如對SOE的查詢、對歷史曲線的查詢等操作中，一般是用戶提交查詢條件，由系統將有關查詢條件變為連接的歷史數據庫能夠接受的標準或非標準SQL語句，提交給數據庫服務器，從歷史數據庫中查詢得到滿足有關條件的查詢結果集，數據庫服務器將該結果集通過網絡傳遞給查詢的計算機，計算機運行系統根據接收到的查詢結果，將它轉變為用戶容易理解的方式，如曲線、報表等顯示出來。系統利用網絡協議實現方便的容錯系統模型，在該模型中，運行系統采用總線方式或通過專門的切換裝置與連接的RTU或其它智能數據采集設備連接，當主系統出現故障或通道出現故障時，備用系統將自動或手動獲得控制權，保證系統正常運行。

3.實現網絡構架的有效擴充。（1）架設遠程工作站。正常情況下所有計算機都是通過各自所配置的10～100M網卡連至集線器上，傳輸媒質選擇的是8芯雙絞線，這樣的組網如果在兩座比較分散的建筑物之間（線距1.5km以上），則信號的抗干擾能力、準確度、保密能力都會大為下降，對準確度、實時性要求較高的工作站來講，也就是說必須架設能滿足的遠程工作站，以解決距離服務器較遠部門和系統的連網問題。（2）架設移動工作站。移動工作站的性質和遠程工作有相似之處，而且有可移動性，其架設更有必要性。系統的原始數據、通道及遠端接口都進行定期測試，傳統的測試方法是部分人員在現場測量數據、計算結果，后臺人員電話核對顯示值和測試值，這樣在準確性、及時性方面會受到很大影響，如果攜帶移動工作站至現場，在測試時由移動站向后臺服務器請求數據與所測數據核對，準確度可得到較好的保障，其靈活性、實時性也非人眼可比。從移動站直接觀測后臺數據的同時，可以通過RTU的RS-232接口觀察輸出數據，并能直接進行遙控、遙測實驗。管理人員外出時，如果攜帶移動工作站，只要撥號和中心站連接，就可以方便的查看電網信息，了解系統情況。

四、其他問題

針對電力設備設施受損的情況要采取相關措施加以解決。若是由于電力設備年久失修造成的電力自動化失效，則要更換功能已失的電力設備，修復可繼續使用的電力設備。若是由于自然災害造成的電力設施受損，則企業相關部門要派遣專業人員進行維修，以保證電力自動化的運行。若是設備落后造成的電力調度自動化受阻，則更換最新型的設備。若是人為原因造成的設備以舊代新、以次充好等情況的發生，則企業應首先將設備更換，再嚴肅追究相關人員的責任，進行相應處罰，讓企業人員引以為戒，使電力設備設施保持一個比較好的運行狀態，促進電力調度自動化發展。

參考文獻

[1]王繼生.調度自動化系統設備的運維要點[J].通訊世界.2016（12）

[2]羅小杰.電力調度自動化主站系統的改造問題探討[J].信息化建設. 2016（06）

（作者單位：國網山東省電力公司青島市即墨區供電公司）