配網調度自動化系統方案構建論文

配網調度自動化系統方案構建論文

　　隨著計算機技術的飛速發展，系統硬件性能的不斷提高，為配網自動化系統海量數據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器性能指標都能夠完全滿足配網自動化系統的要求。而且目前硬件的發展要遠遠超出應用軟件的發展速度，采用目前主流的硬件平臺，在將來很長一段時間內都不會形成瓶頸而制約系統功能的擴充。通過集群技術的應用可以最大限度的避免單點故障導致的系統停運；利用集群技術可以輕松的將工作負載分配給集群之中的不同服務器并且無需將重要數據和應用脫機即可對服務器進行“滾動升級”;利用集群技術的高可擴展性在必要的時候可通過增加服務器的數量在滿足系統的運行需求，而無需對原有的設備進行硬件加固，通過集群技術的應用可以最大限度的避免單點故障導致的系統停運，極大的保證了系統的高可用性。

　　目前國內主流的配網自動化系統無論是廠家技術水平還是軟件功能的穩定性、適用性、全面性均已成熟。已經有很多類似的成功經驗，并經過了實際運行的檢驗，在安全性、先進性、技術性上有保證。當前，調度自動化系統、TMR 系統、節能管理系統、用電集抄系統所采集的數據涵蓋了配電網所有關口點的有功、無功及電流值，通過整合不同系統間的數據可以滿足配網自動化系統運行對數據的需求。

　　1 系統總體構架

　　系統網絡為雙網方式，前置接入為雙通道接入。歷史數據服務器采用三臺集群方式，通過集群技術的負載均衡同時完成數據的存儲、查詢及統計計算等功能；前置服務器均采用雙機冗余配置，服務器電源模塊均為熱插拔配置。

　　配調工作站直接接入系統主網，配調子站采用遠程工作站的方式接入系統主網，中間通過 2M 專用通道進行數據傳輸。其他用戶可通過系統 WEB 發布平臺了解配網運行狀況。

　　2 系統硬件

　　采用 HP、IBM 等主流廠商的 PC 服務器、工作站，硬件配置為目前同等規模系統主流配置，硬件指標能滿足 5-8 年內電網的發展。在系統壽命期間，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

　　系統支持混合平臺，主要服務器可采用 UNIX、Linux、Windows 等操作系統；工作站采用 Windows 操作系統，系統支撐軟件應遵循 IEC 61970 標準 , 支持符合 CIM/XML 標準的數據文件的輸入和輸出及實時數據 API 接口，具備良好的開放性和二次開發的能力。

　　4 主要功能及技術指標

　　4.1 系統數據容量

　　調度自動化系統應滿足系統投運時電網的規模要求，并且能夠隨電網的發展，在不影響現有系統功能和運行狀況的條件下，實現整個調度自動化系統的擴容。

　　遙測點數 30000 點，并可擴到 50000 點以上遙信點數 30000 點，并可擴到 50000 點以上遙控點數 1500 點，可擴到 5000 點以上電能量點數 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 點狀態點 6000 點4.2 數據來源==采集可來自以下不同數據源的數據：配變終端（FTU、TTU 等）、EMS 系統、TMR 化系統、節能管理系統、用電集抄系統、標準時鐘 / 頻、人工錄入的數據等。不同的數據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

　　支持多種介質的通道，包括電力載波、微波、CDMA/GPRS/SCD、公用電話網、光纖、擴頻、以太網；支持不同傳輸速率的模擬 / 數字信號傳輸（300 波特~ 2M波特）；支持不同類型，不同通訊規約；具備友好的人機界面，各終端及參數（包括幀類別、功能碼等）選擇均通過軟件在線設置。

　　4.4 豐富的規約

　　系統具有豐富的規約庫包括 IEC101、IEC104、IEC102、IEC103、DNP3.0、DL476-92、SCI1801 、CDT92、CDT82、N4F、、DISA3 系列、BJ-3 系列等規約，并且可以擴充。

　　具有用戶自定義規約，對特殊的規約用戶可以自己定義，縮短了調試時間。

　　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、指數運算、對數運算、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）、循環運算（DO…LOOP、FOR…NEXT）、比較運算（<、>、=、≠等）統計計算等。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，電力系統的通用計算均可完成：總加計算：用戶自由設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：計算地區及各縣（市）的電度累計值、累計值包括時、日、月、季、年累計，日設置三個時段，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分析功能；統計計算：統計計算可實現針對一段時間內（時、日、月、年）的統計處理，可定義統計條件；計算的觸發方式：用戶可以靈活定義計算的啟動方式：周期觸發（按定義的周期時間啟動計算）、隨機觸發（按定義的數值變化啟動計算）、定時觸發（按定義的時間觸發）。

　�。�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、狀態量。派生計算量能和采集量一樣進行數據庫定義、處理、存檔、計算等。

　　4.6 模擬量數據處理

　�。�1）數據合理性檢驗可根據需要設置條件關系對任何數據進行合理性校驗，濾除不合理實時數據（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）越限檢查任何數據均可設置多個上、下限，用以對異常數據進行報警，上下限值可以是常數也可以是計算量，可以通過條件計算得到超限量，（3）遙測可疑當開關是斷開的，而遙測有數即開關同遙測矛盾時，設置遙測可疑標志（4）數據自動替代可根據需要人工設置數據的變化梯度來確定數據的自動刷新，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。

　　允許人工置數或由計算量替代，人工置數或由計算量替代應在圖表上存相應標志。

　　4.7 圖形顯示

　　人機界面系統符合工業標準（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、顏色協調及顯示不抖動，各種圖形、表格、漢字、文字可任意選擇顏色，對比度，色彩。完整統一的圖形規范、所有人機界面的操作及菜單系統風格完全統一。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，可實現整個電網一次結線的完整圖形顯示，漫游應自然平滑，實時數據能同步顯示。系統圖形采用svg 格式，支持 dwg、cdr、ai、fh 等矢量圖形的導入。具有多窗口技術、允許在屏幕的任意區域開辟多幅獨立畫面。采用分布式設計思想，用戶可以選擇調用任意一點的畫面。

　　4.8 多屏技術

　　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拼接使用。調度員要能在一次接線圖上進行操作，可完全取代調度模擬屏功能，其中置位、掛牌、掛接地線等操作應符合調度習慣。

　　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�？梢愿鶕�不同的比例因子選擇合適的層次，如可從地理網絡圖分層顯示到電網網絡圖級再到廠站級，最后到饋電線級�？梢苑謱恿私怆娋W的運行情況。在對圖形放大、縮小時，可自動根據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的平面圖，并賦予一個級別，可任意調用各個平面圖，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。實時數據在平面圖內可根據條件選擇顯示（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，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。報表系統的功能和操作完全與微軟 Excel兼容，能夠實現二者文件隨意轉換。并可通過 WEB 系統提供xls 格式的報表文件下載。

　　4.11 數據鏡像與 WEB 瀏覽功能

　　通過正向隔離裝置可將內外的所有歷史及實時數據導至外網，并可通過圖形界面人工設置需要導至外網的數據。系統提供強大的 WEB 數據瀏覽服務，在 MIS 網的工作站（Windows95、98、NT、2000、XP）上，通過使用 IE 瀏覽器，可以瀏覽與調度員工作站風格完全一致的電力圖形、實時數據、實時 / 歷史曲線、電力設備信息等。管理員可以設定允許訪問該 WEB 站點的地址范圍，并對禁止訪問的用戶給出警告。

　　5 系統建設方案

　　5.1 系統總體模式

　　配網調度自動化系統主站位于調度中心自動化機房，采用統一處理、統一維護、圖庫一體化的方式。根據基礎數據來源的不同可實現部分實時數據、部分準實時數據的混合數據模式。同時系統應具備遙測、遙信、遙控的功能。

　　5.2 基礎數據獲取

　　目前系統暫考慮不直接采集一次設備的數據，而是通過數據轉發的模式從現有的 EMS 系統、TMR 系統、節能管理系統、用電集抄等系統獲得所需的數據。在現有的 EMS 系統及節能管理的系統內新增配網轉發廠站，新建轉發順序表，通過 101 或102 規約將數據轉發給配網自動化系統。待配變監測的 TTU、FTU 上來之后再增加相應的前置單元實現對配網數據的直接采集。

　　為符合《電力二次系統安全防護總體方案》的要求，轉發廠站采用串口方式進行數據傳輸以避免不同系統之間的網絡互聯。

　　5.2.1 從節能管理系統獲取數據節能管理系統是配網自動化信息的主要數據來源，由于節能管理系統提供的數據為準實時的數據（時間間隔 15m），可以采用定時召喚的 102 規約（電能量規約）將所需的遙測量數據轉發給配網自動化系統。為了保證數據傳輸的速率及通道帶寬，建議根據不同的片、區設置多個轉發廠站。

　　節能管理系統位于客戶服務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 臺終端服務器、1 臺單模光收發器；在自動化機房安裝一臺單模光收發器，利用現有光纜剩余 4 芯中的 2 芯實現 2 套系統間通信的物理鏈接。

　　5.2.2 從 EMS 系統獲取數據EMS 系統可提供配網的實時數據（時間間隔 5 ~ 8s），可以采用 101 規約將所需的遙測、遙信量數據轉發給配網自動化系統。

　　由于 2 套系統都在自動化機房可在 EMS 系統前置機柜安裝1 臺終端服務器，將 EMS 系統內外終端服務器轉發的數據 IP 打包后通過超五類網線傳送至配網自動化前置系統。

　　5.3 建設思路

　　本系統由公司自籌資金建設，系統建設一步到位固然很好，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的建設工作。整體考慮即系統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調度工作站和維護工作站，其余工作站可利用系統的可擴充性和集群技術的“滾動升級”待日后逐步建設。

　　5.4 后期建設實施思路

　　精簡版的配網調度自動化系統建設完畢且運行正常后，在資金較為寬裕的情況下可分批、分期的購入3臺歷史數據服務器，利用集群技術的“滾動升級”逐步的將暫時替代歷史數據服務器的 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、城郊、配檢中心及 95598 等遠程工作站的建設。

　　系統整體設計規模建設完畢后可以依據系統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器。

　　參考文獻：

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　　[4] 地區電網數據采集與監控系統通用技術條件（GB/T13730-1992）[S].

　　[5] 電子計算機機房設計規范（GB 50174-93）[S].

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