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配網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)方案構(gòu)建論文
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，系統(tǒng)硬件性能的不斷提高，為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的處理存儲提供了強大的硬件支撐。
目前，主流硬件廠家的服務(wù)器性能指標都能夠完全滿足配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的要求。而且目前硬件的發(fā)展要遠遠超出應用軟件的發(fā)展速度，采用目前主流的硬件平臺，在將來很長一段時間內(nèi)都不會形成瓶頸而制約系統(tǒng)功能的擴充。通過集群技術(shù)的應用可以最大限度的避免單點故障導致的系統(tǒng)停運；利用集群技術(shù)可以輕松的將工作負載分配給集群之中的不同服務(wù)器并且無需將重要數(shù)據(jù)和應用脫機即可對服務(wù)器進行“滾動升級”;利用集群技術(shù)的高可擴展性在必要的時候可通過增加服務(wù)器的數(shù)量在滿足系統(tǒng)的運行需求，而無需對原有的設(shè)備進行硬件加固，通過集群技術(shù)的應用可以最大限度的避免單點故障導致的系統(tǒng)停運，極大的保證了系統(tǒng)的高可用性。
目前國內(nèi)主流的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)無論是廠家技術(shù)水平還是軟件功能的穩(wěn)定性、適用性、全面性均已成熟。已經(jīng)有很多類似的成功經(jīng)驗，并經(jīng)過了實際運行的檢驗，在安全性、先進性、技術(shù)性上有保證。當前，調(diào)度自動化系統(tǒng)、TMR 系統(tǒng)、節(jié)能管理系統(tǒng)、用電集抄系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)涵蓋了配電網(wǎng)所有關(guān)口點的有功、無功及電流值，通過整合不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)可以滿足配網(wǎng)自動化系統(tǒng)運行對數(shù)據(jù)的需求。
1 系統(tǒng)總體構(gòu)架
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為雙網(wǎng)方式，前置接入為雙通道接入。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器采用三臺集群方式，通過集群技術(shù)的負載均衡同時完成數(shù)據(jù)的存儲、查詢及統(tǒng)計計算等功能；前置服務(wù)器均采用雙機冗余配置，服務(wù)器電源模塊均為熱插拔配置。
配調(diào)工作站直接接入系統(tǒng)主網(wǎng)，配調(diào)子站采用遠程工作站的方式接入系統(tǒng)主網(wǎng)，中間通過 2M 專用通道進行數(shù)據(jù)傳輸。其他用戶可通過系統(tǒng) WEB 發(fā)布平臺了解配網(wǎng)運行狀況。
2 系統(tǒng)硬件
采用 HP、IBM 等主流廠商的 PC 服務(wù)器、工作站，硬件配置為目前同等規(guī)模系統(tǒng)主流配置，硬件指標能滿足 5-8 年內(nèi)電網(wǎng)的發(fā)展。在系統(tǒng)壽命期間，硬件廠商能提供可靠的維護及充足的備品備件支持。
3 軟件平臺
系統(tǒng)支持混合平臺，主要服務(wù)器可采用 UNIX、Linux、Windows 等操作系統(tǒng)；工作站采用 Windows 操作系統(tǒng)，系統(tǒng)支撐軟件應遵循 IEC 61970 標準 , 支持符合 CIM/XML 標準的數(shù)據(jù)文件的輸入和輸出及實時數(shù)據(jù) API 接口，具備良好的開放性和二次開發(fā)的能力。
4 主要功能及技術(shù)指標
4.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)容量
調(diào)度自動化系統(tǒng)應滿足系統(tǒng)投運時電網(wǎng)的規(guī)模要求，并且能夠隨電網(wǎng)的發(fā)展，在不影響現(xiàn)有系統(tǒng)功能和運行狀況的條件下，實現(xiàn)整個調(diào)度自動化系統(tǒng)的擴容。
遙測點數(shù) 30000 點，并可擴到 50000 點以上遙信點數(shù) 30000 點，并可擴到 50000 點以上遙控點數(shù) 1500 點，可擴到 5000 點以上電能量點數(shù) 5000 點報表 500 套畫面 600 幅 遠景增加到 1000 幅虛擬點 15000 點計算點 5000 點狀態(tài)點 6000 點4.2 數(shù)據(jù)來源==采集可來自以下不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)：配變終端（FTU、TTU 等）、EMS 系統(tǒng)、TMR 化系統(tǒng)、節(jié)能管理系統(tǒng)、用電集抄系統(tǒng)、標準時鐘 / 頻、人工錄入的數(shù)據(jù)等。不同的數(shù)據(jù)源可以采用不同的采集方式。
4.3 支持多種類型的通道，通訊方式靈活
支持多種介質(zhì)的通道，包括電力載波、微波、CDMA/GPRS/SCD、公用電話網(wǎng)、光纖、擴頻、以太網(wǎng)；支持不同傳輸速率的模擬 / 數(shù)字信號傳輸（300 波特~ 2M波特）；支持不同類型，不同通訊規(guī)約；具備友好的人機界面，各終端及參數(shù)（包括幀類別、功能碼等）選擇均通過軟件在線設(shè)置。
4.4 豐富的規(guī)約
系統(tǒng)具有豐富的規(guī)約庫包括 IEC101、IEC104、IEC102、IEC103、DNP3.0、DL476-92、SCI1801 、CDT92、CDT82、N4F、、DISA3 系列、BJ-3 系列等規(guī)約，并且可以擴充。
具有用戶自定義規(guī)約，對特殊的規(guī)約用戶可以自己定義，縮短了調(diào)試時間。
4.5 計算與檢索功能
（1）多種計算公式支持各類腳本計算，包括：四則運算、指數(shù)運算、對數(shù)運算、三角和反三角運算、絕對值運算、布爾運算（與、或、和、異）、條件判斷運算（IF、THEN、ELSE）、循環(huán)運算（DO…LOOP、FOR…NEXT）、比較運算（<、>、=、≠等）統(tǒng)計計算等。也可進行邏輯和條件判斷運算。計算公式既可來自軟件包中常用計算公式庫，也可有用戶自行定義，所定義公式自動加入計算公式庫中。
�。�2）豐富的計算在計算中，電力系統(tǒng)的通用計算均可完成：總加計算：用戶自由設(shè)定總加公式進行總加計算；限值計算：計算模擬量越限的越限時間，合格率等；平衡計算：用戶可以對線路、變壓器及地區(qū)進出功率 / 電度進行平衡計算，并能進行線損計算；累加計算：計算地區(qū)及各縣（市）的電度累計值、累計值包括時、日、月、季、年累計，日設(shè)置三個時段，因而月、季、年也可以有電度表的累計及三個時段的累計及有關(guān)分析功能；統(tǒng)計計算：統(tǒng)計計算可實現(xiàn)針對一段時間內(nèi)（時、日、月、年）的統(tǒng)計處理，可定義統(tǒng)計條件；計算的觸發(fā)方式：用戶可以靈活定義計算的啟動方式：周期觸發(fā)（按定義的周期時間啟動計算）、隨機觸發(fā)（按定義的數(shù)值變化啟動計算）、定時觸發(fā)（按定義的時間觸發(fā)）。
（3）計算判斷旁路替代線路處理；當線路檢修用旁路替代時，將旁路的有功、無功、電流等值替代線路的值進行記錄和計算。遙信節(jié)點抖動造成遙信誤動時，通過慢遙信處理功能予以辨別并進行屏蔽處理。對由于瞬間干擾或故障造成的遙測值不合理跳變，能用低通數(shù)字濾波方式進行處理。
（4）派生量計算對采集的所有量（遙測、遙信、電度）能進行綜合計算，以派生出新的模擬量、狀態(tài)量。派生計算量能和采集量一樣進行數(shù)據(jù)庫定義、處理、存檔、計算等。
4.6 模擬量數(shù)據(jù)處理
（1）數(shù)據(jù)合理性檢驗可根據(jù)需要設(shè)置條件關(guān)系對任何數(shù)據(jù)進行合理性校驗，濾除不合理實時數(shù)據(jù)（如不帶電線路的量值，即零漂處理；某量值特大，超過可能范圍等等）。（2）越限檢查任何數(shù)據(jù)均可設(shè)置多個上、下限，用以對異常數(shù)據(jù)進行報警，上下限值可以是常數(shù)也可以是計算量，可以通過條件計算得到超限量，（3）遙測可疑當開關(guān)是斷開的，而遙測有數(shù)即開關(guān)同遙測矛盾時，設(shè)置遙測可疑標志（4）數(shù)據(jù)自動替代可根據(jù)需要人工設(shè)置數(shù)據(jù)的變化梯度來確定數(shù)據(jù)的自動刷新，由更新標志決定其值是否被前置新采集的值取代。允許人工封鎖：人工封鎖應在圖表中存相應標志；封鎖期間參與計算。
允許人工置數(shù)或由計算量替代，人工置數(shù)或由計算量替代應在圖表上存相應標志。
4.7 圖形顯示
人機界面系統(tǒng)符合工業(yè)標準（如 X - Window 及 OSF/Motif或 Windows）且分布式全圖形的人機界面。操作人員使用方便、直觀、顏色協(xié)調(diào)及顯示不抖動，各種圖形、表格、漢字、文字可任意選擇顏色，對比度，色彩。完整統(tǒng)一的圖形規(guī)范、所有人機界面的操作及菜單系統(tǒng)風格完全統(tǒng)一。在 SCADA 和 Web方式下均能進行任意漫游（均勻漫游、橡皮帶式漫游）具有世界圖及輔助導航圖功能，可實現(xiàn)整個電網(wǎng)一次結(jié)線的完整圖形顯示，漫游應自然平滑，實時數(shù)據(jù)能同步顯示。系統(tǒng)圖形采用svg 格式，支持 dwg、cdr、ai、fh 等矢量圖形的導入。具有多窗口技術(shù)、允許在屏幕的任意區(qū)域開辟多幅獨立畫面。采用分布式設(shè)計思想，用戶可以選擇調(diào)用任意一點的畫面。
4.8 多屏技術(shù)
SCADA 軟件應支持 RISC 工作站帶 1 ~ 3 臺全圖形顯示器，每臺顯示器可獨立實時處理各種圖表和多窗口信息。雙屏（或 3屏）的圖形窗口要能實現(xiàn)拼接使用。調(diào)度員要能在一次接線圖上進行操作，可完全取代調(diào)度模擬屏功能，其中置位、掛牌、掛接地線等操作應符合調(diào)度習慣。
4.9 支持圖形分層顯示
圖形可支持多層顯示，使圖形顯示既有全景又有細節(jié)�？梢愿鶕�(jù)不同的比例因子選擇合適的層次，如可從地理網(wǎng)絡(luò)圖分層顯示到電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖級再到廠站級，最后到饋電線級�？梢苑謱恿私怆娋W(wǎng)的運行情況。在對圖形放大、縮小時，可自動根據(jù)比例因子選擇合適的層次。每個層可將圖中的圖形符號定義成元件，對每個元件定義其出現(xiàn)的平面圖，并賦予一個級別，可任意調(diào)用各個平面圖，可以獨立顯示或疊加顯示在層次中，對各平面圖均可變焦、漫游。實時數(shù)據(jù)在平面圖內(nèi)可根據(jù)條件選擇顯示（如可選顯有功、電流等）
4.10 報表管理
報表管理應有專門的報表管理系統(tǒng)，提供報表生成工具，具有全圖形的人機界面、所見即所得的功能、電子制表功能，能方便生成各種表格。報表系統(tǒng)的功能和操作完全與微軟 Excel兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)二者文件隨意轉(zhuǎn)換。并可通過 WEB 系統(tǒng)提供xls 格式的報表文件下載。
4.11 數(shù)據(jù)鏡像與 WEB 瀏覽功能
通過正向隔離裝置可將內(nèi)外的所有歷史及實時數(shù)據(jù)導至外網(wǎng)，并可通過圖形界面人工設(shè)置需要導至外網(wǎng)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)提供強大的 WEB 數(shù)據(jù)瀏覽服務(wù)，在 MIS 網(wǎng)的工作站（Windows95、98、NT、2000、XP）上，通過使用 IE 瀏覽器，可以瀏覽與調(diào)度員工作站風格完全一致的電力圖形、實時數(shù)據(jù)、實時 / 歷史曲線、電力設(shè)備信息等。管理員可以設(shè)定允許訪問該 WEB 站點的地址范圍，并對禁止訪問的用戶給出警告。
5 系統(tǒng)建設(shè)方案
5.1 系統(tǒng)總體模式
配網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)主站位于調(diào)度中心自動化機房，采用統(tǒng)一處理、統(tǒng)一維護、圖庫一體化的方式。根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源的不同可實現(xiàn)部分實時數(shù)據(jù)、部分準實時數(shù)據(jù)的混合數(shù)據(jù)模式。同時系統(tǒng)應具備遙測、遙信、遙控的功能。
5.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取
目前系統(tǒng)暫考慮不直接采集一次設(shè)備的數(shù)據(jù)，而是通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的模式從現(xiàn)有的 EMS 系統(tǒng)、TMR 系統(tǒng)、節(jié)能管理系統(tǒng)、用電集抄等系統(tǒng)獲得所需的數(shù)據(jù)。在現(xiàn)有的 EMS 系統(tǒng)及節(jié)能管理的系統(tǒng)內(nèi)新增配網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)廠站，新建轉(zhuǎn)發(fā)順序表，通過 101 或102 規(guī)約將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。待配變監(jiān)測的 TTU、FTU 上來之后再增加相應的前置單元實現(xiàn)對配網(wǎng)數(shù)據(jù)的直接采集。
為符合《電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案》的要求，轉(zhuǎn)發(fā)廠站采用串口方式進行數(shù)據(jù)傳輸以避免不同系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
5.2.1 從節(jié)能管理系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)節(jié)能管理系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化信息的主要數(shù)據(jù)來源，由于節(jié)能管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)為準實時的數(shù)據(jù)（時間間隔 15m），可以采用定時召喚的 102 規(guī)約（電能量規(guī)約）將所需的遙測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾始巴ǖ缼挘ㄗh根據(jù)不同的片、區(qū)設(shè)置多個轉(zhuǎn)發(fā)廠站。
節(jié)能管理系統(tǒng)位于客戶服務(wù)中心機房距離自動化機房的線路距離超過 100m,兩個機房間放有一根 8 芯的單模光纜（已用4 根），可以考慮在客服機房加裝 1 臺終端服務(wù)器、1 臺單模光收發(fā)器；在自動化機房安裝一臺單模光收發(fā)器，利用現(xiàn)有光纜剩余 4 芯中的 2 芯實現(xiàn) 2 套系統(tǒng)間通信的物理鏈接。
5.2.2 從 EMS 系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)EMS 系統(tǒng)可提供配網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)（時間間隔 5 ~ 8s），可以采用 101 規(guī)約將所需的遙測、遙信量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。
由于 2 套系統(tǒng)都在自動化機房可在 EMS 系統(tǒng)前置機柜安裝1 臺終端服務(wù)器，將 EMS 系統(tǒng)內(nèi)外終端服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù) IP 打包后通過超五類網(wǎng)線傳送至配網(wǎng)自動化前置系統(tǒng)。
5.3 建設(shè)思路
本系統(tǒng)由公司自籌資金建設(shè)，系統(tǒng)建設(shè)一步到位固然很好，但會使公司面臨比較大的資金壓力。建議采用整體考慮、分布實施的思路來開展系統(tǒng)的建設(shè)工作。整體考慮即系統(tǒng)的運行模式按最終模式考慮；分布實施即在實施過程中暫時只上配網(wǎng)調(diào)度工作站和維護工作站，其余工作站可利用系統(tǒng)的可擴充性和集群技術(shù)的“滾動升級”待日后逐步建設(shè)。
5.4 后期建設(shè)實施思路
精簡版的配網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)完畢且運行正常后，在資金較為寬裕的情況下可分批、分期的購入3臺歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，利用集群技術(shù)的“滾動升級”逐步的將暫時替代歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的 4 臺 PC 工作站替換下來。
替換下來的 PC 工作站首先考慮建立獨立的報表工作站，其余的可靠考慮城區(qū)、城郊、配檢中心及 95598 等遠程工作站的建設(shè)。
系統(tǒng)整體設(shè)計規(guī)模建設(shè)完畢后可以依據(jù)系統(tǒng)的運行狀況將報表工作站的 PC 機更換成性能更加強大的服務(wù)器。
參考文獻：
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