電力調度監控系統的設計與實現

魏 燦

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 210000）

1 電力監控調度系統的實際需求

目前國內電力系統存在較多問題，如電力監控調度系統的應用沒能達到一定的水平，監控調度僅僅應用了數據采集與監視控制系統（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）的基礎功能，無法滿足當前電力系統快速發展的要求。監控調度電力系統想要達到監控和調度的集成化、智能化以及自動化，需要在電力監控調度系統設計中充分應用自動控制、控制軟件的研發、控制的數據庫以及通信網絡技術等，借助相關自動化設備和計算機實現電力供配電網絡的自動化監控調度工作，從而給電力管理提供實時的電力系統運行狀態信息，為工作人員的操作決策和電網自動控制提供依據[1]。

首先，電力監控調度系統應具有處理配電系統故障的功能。根據電力網絡系統的平臺和電力調度設備，利用互聯網和電力系統專用網絡傳輸相關信息數據，為電網進行邏輯控制提供實時數據，進而智能處理電網輸配過程中出現的接地故障和線路故障，最終實現故障的精確定位和故障區的有效隔離，以保障電力供應。其次，系統具有服務Web人工互動界面功能，能夠為系統地域系統服務（Geographic Information System，GIS）和SCADA系統提供Web服務界面，從而使操作人員能夠實時監控系統。再次，具有配電網絡GIS地域服務的功能。該功能主要是借助Web GIS或者GIS地域服務來完成開發。配電網絡GIS地域服務可以實時統一管理電網系統運行中產生的地理、SCADA信息以及相關設備信息，因此操作人員也能獲得更加直觀的服務管理接口。最后，系統應具有電網輸配電功能。以Web服務系統為基礎，不僅能夠面向調度人員進一步開發出供電處理和配電操作的對應接口，還能實現系統及軟件間的互聯互通，以完成電力網絡輸配電調度、電力網絡系統以及監控設備軟件間之間的數據交互[2]。

2 電力監控調度系統設計

2.1 系統中各功能的模塊設計

電網輸配電監控調度系統主要包括配電網地域服務系統GIS、配電網管理應用系統（Distribution Automation System，DAS）以及SCADA等部分。本文主要根據SCADA系統功能的需求，設計SCADA系統需要具備的模塊，結構功能設計如圖1所示。

圖1 SCADA系統結構功能

2.1.1 采集數據處理的模塊設計

SCADA系統的采集數據處理模塊的主要功能是從電網中的電力監控調度系統接收數據，并進行處理后按照系統需求進行格式轉換，最終存儲在SCADA系統后臺中。為了進一步提升數據傳輸過程的穩定性和準確性，SCADA系統數據采集必須要配置校驗錯誤碼的功能，以驗證接收數據，進而有效過濾錯誤數據[3]。

2.1.2 人機互動界面的模塊設計

DF8900人機互動界面模塊設計實現了操作界面的人性化，能夠與操作人員實現人機互動。該系統能夠充分結合用戶及操作人員實際需求實現參數的合理設置，在此基礎上實現前臺界面的刷新和處理。人機互動界面主要設置了圖形的繪制、版本的運行、管理狀態的顯示、報警功能的服務以及調度電力系統的操作等相關功能。DF8900人機互動界面結構如圖2所示。

圖2 DF8900人機互動界面結構設計

人機互動界面系統的管理模塊需要具有如下功能：（1）能夠利用圖形顯示電力系統調度和管理等操作界面；（2）能夠將電力網絡的設備、系統以及線路進行圖形繪制與模型構建；（3）能夠對更新系統參數的軟件、工具以及系統中的圖形進行操作和預維護；（4）能夠在人機互動過程中為用戶提供管理和研究的功能，從而使用戶能夠在研究模式狀態下模擬監控調度電網的工作，且系統包含和SCADA系統間管理研究狀態操作的接口；（5）當系統出現異常時，人機界面應具有顯示警告信息、過濾錯誤信息以及故障處理完成后的恢復等功能[4]。

2.2 數據庫設計

2.2.1 硬件系統的配置

數據庫包括數據進程、數據存儲內存以及物理性質的文件等。這些數據庫組件分布的情況根據自身數據庫的結構形式確定。數據庫的結構形式分為網絡運營主機與獨立主機兩種。其中，獨立主機形式是數據庫最簡單的設備裝置，形式為單一服務器，只訪問單磁盤和獨立主機數據庫中的數據。

2.2.2 網絡通信的設計

系統支持利用通信網絡訪問數據庫，并能夠進行遠程的數據庫查詢。遠程查詢通信時，要連接database link來查詢和識別數據的路徑。數據庫的連接能夠間接或直接指定需要進行訪問的賬號、數據以及主機等。實施數據庫訪問查詢時，需要使用相應數據庫service name服務名，識別需要訪問的數據庫和主機。連接數據庫時，可以使用公共的連接方式，也可使用私有的連接方式。本系統具有遠程查詢數據庫功能外，還具有遠程更新數據庫內容的功能，能夠和本地數據庫形成一個單元，從而達到一起提交和回執的功能。

2.2.3 結構方面的設計

監測集成的軟件具有一定的特殊性能，和一般信息管理系統不同，應用于電力設備的檢測軟件數據庫。監測系統進行數據處理過程中，確保數據的實時性十分重要。監測調度系統中的全部數據分為動態數據和靜態數據兩種形式。其中，靜態數據是監控調度系統中組態的信息，如設備信息和公司信息等。動態信息是指隨時間和環境變化的信息。電力監控調度系統的數據庫分為配置系統的數據庫、歷史發生的數據庫、實時變化的數據庫以及信息系統的數據庫等[5]。

3 電力監控調度系統實現

系統監控的運行必須有用戶輸入賬號和密碼，同時選擇登錄角色，經后臺驗證后，系統才能完成登錄，登錄成功后才能自動進入SCADA系統。當用戶成功登錄后，監控調度系統的界面上會彈出用戶操作的權限界面。

操作訪問界面會通過圖形展現在操作者面前，主要內容如下。操作系統選擇Linux，也能夠按照管理系統操作人員的喜好和用戶的要求更換為Windows操作系統[6]。電力監控調度系統軟件所支撐的工具平臺包括支持系統應用處理運算數據、信息功能的組件、支持管理后臺組件、系統運行權限、系統數據報表工具、圖形操作組件接口、歷史性信息數據后臺處理組件、后臺存儲數據庫功能組件以及網絡系統通信組件等。電力監控調度系統上層所具備的功能主要有電力系統實時監控與調度過程顯示功能和處理信息數據的功能。這是SCADA系統中最核心的組件，是系統為用戶提供服務最關鍵的組件。它主要包含Web系統管理服務功能、配電網絡管理自動化的功能、電力網絡系統進行分析的功能以及監控數據的功能等[7]。

4 結 論

本文設計的電力監控調度系統主要的優勢是優化了傳統電力監控調度系統，可以多重存儲數據，為電力監控調度系統的運行提供完備的信息數據。通過分析與考察同行業的電力監控和調度系統，完善本設計所使用的軟件，并在電力領域標準的通信數據規約下，完成了電力監控調度系統的設計與研發，可為電力系統的監控調度提供有力的技術支持。