縣級電網調度自動化系統(tǒng)構建分析

莫蓉輝

（國網湖南省電力有限公司 桃江縣供電分公司，湖南 桃江 413400）

0 引 言

對于電網調度和自動化系統(tǒng)而言，保障網絡安全至關重要，其目的就是為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行[1]。基于此，相關政府和部門仍然給予電力調度和自動化網絡安全高度重視，促使其所有存在的價值與功能效用都可以在電力工程行業(yè)的發(fā)展中得到充分挖掘和利用，為我國社會和經濟的健康可持續(xù)發(fā)展做好保障。

1 電網調度自動化系統(tǒng)概述

電網調度自動化系統(tǒng)由調度自動化、電力市場運營、調度員培訓模擬系統(tǒng)（Dispatcher Training Simulation System，DTS）以及調度數據網絡等組成，主要是監(jiān)督和控制電力系統(tǒng)的運行，可以有效提升電力企業(yè)供電的便利性[2]。該系統(tǒng)能夠收集和整理電力企業(yè)運行的相關數據，自動進行數據分析，為電力企業(yè)工作人員提供及時可靠的參考依據。同時，還具有自動發(fā)電能力控制、電力運行監(jiān)督與控制以及科學調度用電等功能[3]。依靠電網調度自動化系統(tǒng)，電力企業(yè)可以對電網運行進行控制，確保運行安全。調度人員依靠電網調度自動化系統(tǒng)，可直接在調度室內遠程監(jiān)控、遙控電力系統(tǒng)的整體運行，有效降低或避免電力運行過程中的各種問題。

2 縣級電網調度自動化系統(tǒng)構建方案

2.1 總體結構設計

運用能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）將縣級電網調度自動化系統(tǒng)分為3大部分，即數據管理層、能量管理層及網絡分析層。其中先在數據管理層中收集整理電力系統(tǒng)的各項相關信息數據，并實時監(jiān)控系統(tǒng)的具體運行狀態(tài)。而在能量管理層中則主要負責控制發(fā)電，通過結合系統(tǒng)頻率以及發(fā)電和交換計劃等實時調節(jié)系統(tǒng)運行，確保其能夠始終保持良好的經濟性。在網絡分析層中，則主要通過運用數據采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）實時量測數據和偽量測數據，用于獲取當前電力系統(tǒng)的具體運行情況，從而通過相應調節(jié)系統(tǒng)，以保障其能夠實現長時間的安全穩(wěn)定運行。電網調控數據平臺架構如圖1所示。

圖1 電網調控數據平臺架構

2.2 功能模塊設計

2.2.1 數據采集處理模塊

在電網調度自動化系統(tǒng)中以面向服務的架構（Service-Oriented Architecture，SOA）體系為基礎，利用標準接口與數據注冊中心完成電網信息的展示與融合，同時通過通信技術和數據服務技術的融合，可以實現電網統(tǒng)一調度前置通信系統(tǒng)功能[4]。采用通信開發(fā)平臺（Windows Communication Foundation，WCF）平臺實現通信系統(tǒng)SOA架構，廠站遠程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）數據通過通信規(guī)約解析后，通過服務接口發(fā)不出來，客戶端進行數據調用，SCADA系統(tǒng)將數據顯示到人機交互界面，將控制命令傳達到廠站。EMS系統(tǒng)在獲得數據之后對其進行分析，根據分析結果提出科學決策供調度人員參考。

2.2.2 節(jié)能發(fā)電調度

采用數據直采直送模式建立了數據采集標準和安全要求，采用分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）直采直送，在確保能耗數據準確可靠的情況下滿足電廠在線數據采集要求。一方面集中控制傳統(tǒng)發(fā)電過程，對其進行整合優(yōu)化，利用先進技術盡量降低發(fā)電過程中的能耗[5]。另一方面利用有效手段增加可再生能源的利用率，通過節(jié)能發(fā)電調度技術使電網更加低碳化、環(huán)保化。

2.2.3 動態(tài)監(jiān)測

廣域測量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System，WAMS）實時動態(tài)檢測技術能夠監(jiān)測電網調度自動化系統(tǒng)，充分保障電力系統(tǒng)的正常運行[6]。該系統(tǒng)包括相量測量裝置和電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主站兩部分。其中相量測量裝置用來同步相量測量和輸出，并對其進行動態(tài)記錄。實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)用來接收子站以及其他主站的測量數據和動態(tài)記錄文件等，同時對接收的數據進行歸集、分析以及儲存，然后根據這些數據信息對電力系統(tǒng)展開一系列的分析，實現對電網運行狀態(tài)的跟蹤監(jiān)測[7]。

2.3 數據庫設計

異構數據庫統(tǒng)一存儲與訪問如圖2所示，大數據平臺采用異構數據庫混合部署方案，形成軟硬件分層解耦的混合存儲模式，充分發(fā)揮各類數據庫的技術優(yōu)勢，實現海量數據的全息存儲與計算分析，提升平臺整體的數據服務效率。

圖2 異構數據庫統(tǒng)一存儲與訪問

為實現調控數據的透明訪問，在服務接口層實現統(tǒng)一數據服務，數據服務基于后端管理的數倉目錄元數據實現在線與離線數據異構存儲訪問的統(tǒng)一。數倉目錄從物理層模型、電網對象模型以及數據對象類型等3個維度，對數據庫、數據表、表結構信息和調控數據編碼等元數據信息進行統(tǒng)一管理。

3 縣級電網調度自動化系統(tǒng)應用成效

依托自動化平臺，可以采集反映自身健康狀況的裝置信息，實現板卡級和模塊級的裝置硬件故障診斷[9]。解析遠動裝置、站控層以及過程層的遙控報文，實現遙控全過程跟蹤和故障定位。比對一次設備同源采集和雙AD數據，實現二次設備采樣判斷，保護隱性故障預警。采集二次裝置和交換機等設備的光纖接口監(jiān)測信息，準確定位現場設備硬件異常和二次回路故障。通過遠程診斷快速明確故障點、故障類型及影響范圍，進而指導運維人員攜帶相應備品備件，提高現場檢修維護效率。查找歷史缺陷處理記錄，對比10起類似故障缺陷采用傳統(tǒng)故障處理方式和自動化平臺后的平均處理時長，結果為自動化平臺使用前每起故障缺陷平均處理時長為150 min（單純故障處理的時間，已減去路途、開票許可的時間）。應用自動化平臺后，每起故障缺陷平均處理時長為80 min。由此可見，應用自動化平臺可以明顯縮短故障處理時長，提高故障處理效率。

同時，利用自動化平臺全景監(jiān)視、全局防控以及集中決策的技術優(yōu)勢，通過自動化設備狀態(tài)在線趨勢分析，能夠提前預警二次設備異常狀態(tài)，實現自動化運行的先知先覺。另外，通過靈活設定告警閾值，結合自動化設備狀態(tài)趨勢分析，可以推動自動化運維從被動處置向主動指揮提升[10]。自動化平臺投運后，縣級供電公司充分發(fā)揮自動化平臺的優(yōu)勢，安排節(jié)前進行系統(tǒng)完整性巡檢，以及時發(fā)現存在隱患的設備或者部件，合理安排值班模式，由傳統(tǒng)的兩人在崗值班轉變?yōu)?人在崗值班，預防交叉接觸感染。例如，某縣級供電公司調度自動化可安排的值班人員共10人，分別以A、B、C、D、E、F、G、H、I、J命名。根據傳統(tǒng)的假期值班模式，每天兩人值班，則當天同一值人員A和B必定為密切接觸者。由于第二天C和D來值班后需要與A和B進行交接班，勢必會造成A分別與C和D有一般性接觸，同理，B也會與C和D有一般性接觸，如圖3所示。

圖3 兩人值班模式下人員接觸示意圖

4 結 論

現階段，縣級電網調度自動化系統(tǒng)構建應當注重電網調度自動化系統(tǒng)的數字化、模塊化、無人化以及智能化發(fā)展，并且要針對應用過程存在的實際問題采取措施進行改善，充分發(fā)揮電網調度自動化系統(tǒng)所具有的應用優(yōu)勢，為我國電力行業(yè)的發(fā)展提供可靠的技術支撐。