摘要：論文結(jié)合電力調(diào)度實(shí)際管理特點(diǎn)，提出了電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)方案框架，在此基礎(chǔ)上，論文重點(diǎn)從如何提升電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)性能指標(biāo)、可靠性兩個(gè)層面，提出采取冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)、采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份等相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度 自動(dòng)化系統(tǒng) 方案

1.引言

電力系統(tǒng)調(diào)度控制的基本任務(wù)在于保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，以質(zhì)量合格的電能滿足用戶用電的需要，并使發(fā)電成本為最低。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)度控制中心需要采集和處理的數(shù)據(jù)數(shù)量多，實(shí)時(shí)性差，已無法滿足要求。特別是在事故情況下，喪失時(shí)機(jī)可能就會(huì)造成極大的危害。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為調(diào)度自動(dòng)化提供了有力的支持，使用電子計(jì)算機(jī)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)收集、處理電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，通過人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)把電網(wǎng)運(yùn)行狀況集中而有選擇的顯示出來進(jìn)行監(jiān)控。運(yùn)行人員可借此統(tǒng)觀全局，集中全力指揮全網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。

2. 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)方案框架

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)目標(biāo)在于提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，提高故障恢復(fù)能力、切實(shí)減少損失。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)使其具有數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視、控制(SCADA)的功能，但在具體實(shí)施過程中應(yīng)根據(jù)調(diào)度職責(zé)范圍、調(diào)度自動(dòng)化現(xiàn)狀、基礎(chǔ)設(shè)備自動(dòng)化條件，按照由低至高的、由易到難的原則恰當(dāng)確定總體功能。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開放的全組態(tài)的調(diào)度綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不但使畫面，后臺(tái)語言具有可組態(tài)性，而且使數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)也具有可組態(tài)性，實(shí)現(xiàn)以上能力的根本原因在于系統(tǒng)抽象了設(shè)備通道和通訊規(guī)約層次，具體實(shí)現(xiàn)框架如下圖所示：

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于用戶的要求構(gòu)造滿意的人機(jī)界面，常用的構(gòu)造人機(jī)界面的美工工具都具有動(dòng)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(jiǎn)單地與以監(jiān)控變量或內(nèi)存變量為參數(shù)的表達(dá)式連接，系統(tǒng)提供高效的畫面刷新機(jī)制，保證圖形元素屬性隨變量表達(dá)式屬性的變化而變化;系統(tǒng)提供獨(dú)立功能的控件用于顯示系統(tǒng)的報(bào)警信息，曲線棒圖等，這些控件也可以以某種單位與監(jiān)控點(diǎn)變量或表達(dá)式及其歷史數(shù)據(jù)庫連接，完成有關(guān)的查詢和顯示功能。系統(tǒng)的基本圖形元素、控件等還可形成滿意的人機(jī)界面，達(dá)到對(duì)RTU、智能儀表、板卡以及程序流程等的控制，可以達(dá)到采用通用語言編程的效果和滿意程度。

3.SCADA系統(tǒng)可靠性提升措施

為了提高系統(tǒng)的可靠性，自動(dòng)化系統(tǒng)主站網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、主機(jī)工作站、前置機(jī)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器均通過各自所配網(wǎng)卡的RJ-45插座連至網(wǎng)絡(luò)集線器(HUB)上，雙機(jī)切換柜分別與兩臺(tái)前置機(jī)中的多口智能接口相連，MODEM與雙機(jī)切換柜線中一對(duì)一相連，具體提升措施如下：

(1)網(wǎng)絡(luò)形式多種多樣，如EtherNet、FDDI或ATM等都可使用。

(2)單網(wǎng)、雙網(wǎng)、低速網(wǎng)、高速網(wǎng)可以任意方式進(jìn)行組合。系統(tǒng)支持靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，可以是單低速網(wǎng)、單高速網(wǎng)，可以是低速和高速雙網(wǎng)混用，也可以是雙高速網(wǎng)。

(3)采取網(wǎng)絡(luò)冗余熱備份。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都傳輸有用數(shù)據(jù)，并且兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工作不正常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)地通過另一網(wǎng)絡(luò)傳輸所有數(shù)據(jù)。當(dāng)故障網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時(shí)，雙網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)恢復(fù)到流量的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。從嚴(yán)格意義上來說，此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)切換實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的彈性伸縮，網(wǎng)絡(luò)本身對(duì)系統(tǒng)是透明的，雙網(wǎng)絡(luò)并無主、備之分。

(4)支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口，可以方便地與其它系統(tǒng)如MIS等進(jìn)行互聯(lián)。

(5)易于與上級(jí)或下級(jí)調(diào)度組成廣域網(wǎng)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，支持遠(yuǎn)程調(diào)試。

在數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)方面，SCADA系統(tǒng)也采取相關(guān)措施，主要體現(xiàn)在如下四個(gè)方面：

(1)支持組態(tài)地將系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫按用戶指定的周期或事件產(chǎn)生觸發(fā)刷新用戶指定的外部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

(2)支持直接讀寫指定數(shù)據(jù)庫記錄的字段數(shù)據(jù)，并具備將該數(shù)據(jù)與該系統(tǒng)組態(tài)定義的變量對(duì)應(yīng)連接的能力，這使得該系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)庫與其它任何支持?jǐn)?shù)據(jù)訪問的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)交換信息。

(3)通過標(biāo)準(zhǔn)SQL語句完成外部數(shù)據(jù)庫的一般維護(hù)操作，如建表、刪除表、插入、修改和刪除記錄。

(4)通過后臺(tái)API的方式，將電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的常用的數(shù)據(jù)庫查詢工作打包，用戶無需編寫有關(guān)SQL語句，只要簡(jiǎn)單地提供符合常規(guī)應(yīng)用習(xí)慣的參數(shù)即可完成復(fù)雜的歷史數(shù)據(jù)庫查詢和瀏覽工作。

4. 系統(tǒng)性能指標(biāo)提升措施

(1)系統(tǒng)采取冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)：雙網(wǎng)絡(luò)、雙服務(wù)器、雙前置機(jī)及雙通道的冗余容錯(cuò)模型

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)是真正的熱備用，雙網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)，主、備網(wǎng)絡(luò)同時(shí)都傳送有用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，雙網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量保持動(dòng)態(tài)的平衡。

系統(tǒng)采取雙服務(wù)器方式，當(dāng)系統(tǒng)配置了主備服務(wù)器后，每個(gè)客戶端同時(shí)與兩個(gè)服務(wù)器連接，并向兩個(gè)服務(wù)器發(fā)送信息，服務(wù)器控制程序自動(dòng)檢測(cè)客戶端與服務(wù)器的連接模式，以確保唯一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，或?qū)⒂嘘P(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)到感興趣的客戶端。同時(shí)客戶端也自動(dòng)檢測(cè)服務(wù)器的狀態(tài)。

系統(tǒng)采取雙前置機(jī)方式：①基于485總線方式的雙機(jī)切換;②基于NportServer的雙機(jī)切換;③用戶自定義方式的雙機(jī)切換。

系統(tǒng)采取雙通道方式：①系統(tǒng)采取以通道的方式與RTU等采集設(shè)備進(jìn)行連接。②系統(tǒng)支持自動(dòng)主備通道切換，不支持手動(dòng)切換，并且是采用冷備用原理。當(dāng)主通道在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，備用通道不采集數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到主通道連接出現(xiàn)故障或者誤碼率過高，則自動(dòng)啟動(dòng)備用通道采集數(shù)據(jù)，并將停止主通道的采集，此時(shí)主通道的地位轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆猛ǖ溃瓊溆猛ǖ雷優(yōu)橹魍ǖ啦荒苤匦陆庸軘?shù)據(jù)的采集工作，除非當(dāng)前的主通道出現(xiàn)故障。

(2)系統(tǒng)采取的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)

①采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊模型主動(dòng)傳輸系統(tǒng)改變的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)項(xiàng)的改變有以下三種可能：從通道采集數(shù)據(jù)改變實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;運(yùn)行后臺(tái)語言實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫;從網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點(diǎn)傳遞來改變實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

②采用客戶/服務(wù)器查詢方式，在網(wǎng)絡(luò)中傳遞歷史數(shù)據(jù)和進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫狀態(tài)恢復(fù)。

系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)采用客戶/服務(wù)器方式，在實(shí)際應(yīng)用中，如對(duì)SOE的查詢、對(duì)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(tǒng)將有關(guān)查詢條件變?yōu)檫B接的歷史數(shù)據(jù)庫能夠接受的標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)SQL語句，提交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從歷史數(shù)據(jù)庫中查詢得到滿足有關(guān)條件的查詢結(jié)果集，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將該結(jié)果集通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給查詢的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)根據(jù)接收到的查詢結(jié)果，將它轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩羧菀桌斫獾姆绞剑缜€、報(bào)表等顯示出來。

系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)方便的容錯(cuò)系統(tǒng)模型，在該模型中，運(yùn)行系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集設(shè)備連接，當(dāng)主系統(tǒng)出現(xiàn)故障或通道出現(xiàn)故障時(shí)，備用系統(tǒng)將自動(dòng)或手動(dòng)獲得控制權(quán)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。如下圖所示：

(3)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的有效擴(kuò)充

①架設(shè)遠(yuǎn)程工作站

正常情況下所有計(jì)算機(jī)都是通過各自所配置的10—100M網(wǎng)卡連至集線器上，傳輸媒質(zhì)選擇的是8芯雙絞線，這樣的組網(wǎng)如果在兩座比較分散的建筑物之間(線距1.5km以上)，則信號(hào)的抗干擾能力、準(zhǔn)確度、保密能力都會(huì)大為下降，對(duì)準(zhǔn)確度、實(shí)時(shí)性要求較高的工作站來講，也就是說必須架設(shè)能滿足的遠(yuǎn)程工作站，以解決距離服務(wù)器較遠(yuǎn)部門和系統(tǒng)的連網(wǎng)問題。

②架設(shè)移動(dòng)工作站

移動(dòng)工作站的性質(zhì)和遠(yuǎn)程工作有相似之處，而且有可移動(dòng)性，其架設(shè)更有必要性。系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)、通道及遠(yuǎn)端接口都進(jìn)行定期測(cè)試，傳統(tǒng)的測(cè)試方法是部分人員在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果，后臺(tái)人員電話核對(duì)顯示值和測(cè)試值，這樣在準(zhǔn)確性、及時(shí)性方面會(huì)受到很大影響，如果攜帶移動(dòng)工作站至現(xiàn)場(chǎng)，在測(cè)試時(shí)由移動(dòng)站向后臺(tái)服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)與所測(cè)數(shù)據(jù)核對(duì)，準(zhǔn)確度可得到較好的保障，其靈活性、實(shí)時(shí)性也非人眼可比。從移動(dòng)站直接觀測(cè)后臺(tái)數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以通過RTU的RS—232接口觀察輸出數(shù)據(jù)，并能直接進(jìn)行遙控、遙測(cè)實(shí)驗(yàn)。

管理人員外出時(shí)，如果攜帶移動(dòng)工作站，只要撥號(hào)和中心站連接，就可以方便的查看電網(wǎng)信息，了解系統(tǒng)情況。

③實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)

在傳統(tǒng)情況下，當(dāng)客戶的軟硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通常需要廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，這種維護(hù)方式實(shí)時(shí)性差、效率低，還會(huì)造成用戶停機(jī)過長(zhǎng)，可能造成很大損失。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)通過傳輸媒質(zhì)和中心站連接，技術(shù)人員從自己的維護(hù)工作站對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的故障點(diǎn)進(jìn)行分析判斷，實(shí)現(xiàn)異地在線調(diào)試、修改和升級(jí);同時(shí)還能進(jìn)行目錄查看、文件圖像傳輸、實(shí)時(shí)語言對(duì)話。

5. 結(jié)束語

論文重點(diǎn)關(guān)注電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)性能、可靠性的提升，提出了相關(guān)針對(duì)性措施，有助于切實(shí)提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，提高處理事故能力，減少停電損失，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用參考價(jià)值。

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