一體化電力配網移動網絡輔助發令指揮系統

張敏

（云南電力調度控制中心，云南昆明 650011）

電力需求逐年遞增，配電網絡的維護與調整方式也日益頻繁，指揮的工作任務隨之增加，傳統的電話指揮已不能適應現代配電網指揮運行的需要。由于通信工具只能采用唯一的電話方式，一旦各操作單位隨意輸入各種電話號碼，就難以辨別真假[1]。尤其是電話干擾極易造成指揮員忙亂，出現緊急情況下主次不分、遺忘重要事務的現象，若不能區分正常操作和事故緊急處理呼叫操作，會嚴重影響事故處理的及時性。檢驗電網指揮運行的正確性和安全性，主要依靠指揮員的業務水平，隨著電網負荷的急劇增加，導致指揮員的工作強度增大，無法保證操作的正確性，容易造成指揮失誤[2]。在大量的人工錄入、審核、統計等所需資料不斷增多的情況下，會出現工作效率較低，容易出錯和漏報的情況[3]。因此，提出了一體化電力配網移動網絡輔助發令指揮系統，利用專用指令數據網絡，實現指令流操作，使電源指令由“電話指令”過渡到“網絡信息指令”，極大地提高了指揮人員的工作效率，降低了指揮人員的電源指令錯誤率，能夠準確及時地提供安全性指令[4]。

1 指揮系統硬件結構設計

該系統整合了維護訂單的執行和管理、操作票的填寫、網絡接收和自動生成指令日志等功能，從而規范了指令業務流程和指令操作行為[5]。指令操作信息通過網絡指令系統進行傳輸，指令完成后，操作票通過平臺發送到變電站或發電廠，然后向變電站或發電廠發出指令，指揮員確認廠站所提問題屬實后，指令廠站需再一次確認[6-7]，完成確認任務后，可進行實際操作。指揮員重復工作內容，工廠工作站證實指揮官的復述，確認完成后指揮人員即可接收訂單，最后完成整個過程[8-9]。每個步驟都有語音提示，而且順序更準確。一體化電力配網移動網絡輔助發令指揮系統會及時傳達任務內容，若與指令不完全對應，則會彈出提示，此時不能繼續傳達任務，從而保證指令的精準性[10]。

指揮系統硬件結構如圖1 所示。

圖1 指揮系統硬件結構

由圖1 可知，輔助發令指揮平臺具有智能化運行操作和信息展示功能，可將調度數據網絡、安全生產信息管理系統結合起來，通過故障處理運行操作，使配網移動網絡輔助發令指揮平臺具備自動化、信息化和智能化。

1.1 上下級交互模塊

按照以上區域部署，硬件結構實現了業務縱向到底、橫向到邊、系統集成的管理模式。在水平方面，安全生產管理信息系統實現了深度集成，滿足了一體化生產管理的需要。通過分布部署模式與相應的生產安全管理信息系統進行交互，實現指揮平臺與指揮業務流程之間的相互通信。在這種集中部署模式下，與中間渠道建立數據傳輸通道，并通過主動推送和服務查詢的方式進行數據交換。各地點的內部部署采用分布式方式，業務和工作流程通過總線集成到中央控制系統，從而實現上下級交互[11]。

1.2 數據庫服務器

采用高性能PC 服務器和雙機并行模式的數據庫服務器，保證了系統性能和安全性。單機服務器采用兩種配置方式，CPU 與內存比例為1∶8，可根據數據使用情況對分區進行合理分配，指定相應的分區運行[12]。

1.3 應用服務器

應用服務器充分利用了刀片服務器高度集成的優點，在此基礎上節省了機房空間，簡化了機房布線，發揮了靈活擴展的功能[13]。為避免葉片中心失效，使各葉片中心均處于不利位置，在方案中采用雙葉片中心結構，實現冗余配置和應用交叉操作，架構應用程序服務器數量為8 個以上[14]。

1.4 發令提示裝置

由于語音提示內容相同，當多個指揮員同時執行不同操作時，存在不知道各自操作指令的狀態[15]。每個指揮員在運行時都要開出一張待辦事項清單，明確運行時間表，這不僅嚴重影響了指揮人員的工作效率，也影響了電網的運行水平，甚至影響了電網的安全、運行質量和經濟效益。

為使指揮系統和調度網絡的調度智能執行更加高效和安全，迫切需要研制設備和計算機軟件來準確提示調度指揮，準確及時地掌握調度指揮人員每張票的調度狀態，提高調度指揮的工作效率和調度水平[16]。

針對現有技術的不足，提出了一種計算機控制的信息提示電路系統，為特定的計算機用戶提供直觀、及時的任務反饋信息，該系統由USB 轉串口模塊、控制芯片、繼電器以及光源等組成，電腦軟件與提示裝置通過USB 接口進行通信和控制。在控制芯片處理完指令后，觸發繼電器，連接電源電路和USB接口，觸發發光模組，提示指揮人員操作，提示電路如圖2 所示。

圖2 可受計算機控制的信息提示電路

裝置過濾掉無用信息，控制芯片處理完指令，提高了其工作效率。電腦也可設定發光提示模組，提供恒亮、熄滅、閃爍等不同的提示方式。

2 系統功能設計

2.1 提示裝置功能設計

通過USB 數據線將該提示電路系統連接到計算機的USB 接口后，就可以從計算機獲取電壓，不需外部電源就可以為系統供電。特定的程序在計算機上運行后，就可以確定用戶的信息反饋情況，從而有針對性地獨立控制與計算機的連接。指揮值班長、班員權限提示裝置具體設計如表1 所示。

表1 指揮值班長、班員權限提示裝置設計

2.2 電力配網移動網絡輔助平衡化分散指揮

充分考慮分散指揮任務前，應構建單個區域不確定性分散指揮模型，并對其中出現的不確定性因素進行處理。電力配網移動網絡中不確定性因素a在時間段t內影響分散指揮力度如下：

其中，Wfat表示不確定性因素影響分散指揮的預測力度；αat表示不確定性因素a在時間段t出現的誤差。

減小電力配網運行過程中出現的狀態預測誤差，能夠確保整個電力配網移動網絡輔助發令指揮系統達到平衡狀態，以此確保指揮系統設計具有可靠性。

2.3 指揮流程設計

在指揮系統中需要對大量目標進行指揮控制，流程如圖3 所示。

圖3 指揮流程設計

通過指揮流程可進行指揮狀態預測，數據調度中樞與系統硬件結構對接，完成數據存儲功能，同時保障指揮任務完整性，縮短指揮所耗費的時間。

3 仿真實驗

為驗證一體化電力配網移動網絡輔助發令指揮系統設計的合理性，進行仿真實驗。

3.1 壓力測試

基于LoadRunne 測試工具進行壓力測試，模擬一定數量的虛擬用戶，通過高并發性和有針對性的測試操作方案建立系統負載。LoadRunner 是由測試人員實現的，用于對系統軟件進行并行負載測試和性能反饋監測，監控信息和測試記錄報告能夠及時準確地發現系統問題。在并行情況下，壓力測試重點是將系統執行操作的平均響應時間縮短，主要測試并發性的時間間隔為50～100 s，如圖4、5 所示。

圖4 電機負載情況

圖5 平均響應時間分析結果

測試結果表明，該系統在50～100 s 并發情況下，能對用戶登錄、數據加載、信息查詢等應用功能進行正常響應，能夠滿足用戶的實際應用需求。

3.2 發令指揮精準度驗證

針對發令指揮精準度進行驗證，以用戶平均停電時間和用戶平均停電次數為指標，驗證結果如表2、3 所示。

表2 用戶平均停電時間分析

表3 用戶平均停電次數分析

由表2 和表3 分析結果可知，使用所設計的系統通過自我調節，能夠達到與實際效果一致的指揮效果，由此說明該系統具有可靠性。

4 結束語

網絡指令和信息化通過網絡發布系統指令操作，避免了各種人工電話指令模式的缺點，有效提高了電網指令的運行水平和運行效率，完全適應了智能電網建設發展對實時指令和大電網的需求。實行新的統一配網輔助指令系統移動網絡設備和計算機軟件，將會大大提高操作級指令的效率和指揮員網絡指令的操作效率，并增加了一個指令操作的安全層，保證了操作的可靠性。