地县调控一体化系统核心技术探索

2013-11-30滕正礼梁雪梅

山东工业技术 2013年9期

滕正礼梁雪梅

(廊坊供电公司，河北廊坊065000)

0 引言

地县调控一体化系统是指地区调度自动化主站系统与其所辖的县调自动化主站系统通过网络延伸互联，使之逻辑上成为一套调度自动化系统，从而实现地、县调数据资源、技术资源、设备资源共享的调度自动化主站系统。地县级调度自动化一体化主站系统可以节约系统的建设成本，适应二次系统管理整合的需要，同时也对自动化系统的数据处理技术和高度融合性能提出了更高的要求。

1 地县调控一体化系统建设方案

一体化建设的地、县调自动化主站系统通过网络紧密联系，县调系统的功能实现对地调系统具有较强的依赖性，两级系统的图、模、库可实现共享。根据县调系统对地调系统的依赖程度，其建设方案可分为以下4种。

1.1 地调集中采集方式

地调系统采用集中方式，数据采集、处理分析及应用的设备全部在地调侧建设，县调变电站信息利用数据网上传到地调系统中。县调利用地县调控一体化系统的远程工作站实现调控功能。此种方式系统配置图如下：

图1 地调集中采集方式的一体化主站系统

采用集中采集方式建设的地县调控一体化系统，需要应用以下关键技术的支持：

1）地调主系统海量数据采集处理技术；

2）系统大节点容量的分布式处理技术；

3）通信网络的高速率、高可靠性技术。

利用集中式采集方式实现地县调控一体化，在地调系统侧增加了处理技术的难度，在县调侧实现了最简单化。但是由于维护界面的不同，需要在县调侧增加维护工作站，用于维护各县调管辖的变电站。另外配备调度员工作站，用于实现调控功能。此种方式对系统处理要求大大提高，地调系统需要接入地调、县调所辖的全部厂站信息，而且对通信通道的要求非常高，如果发生通道中断，县调将会丧失全部功能能。

1.2 分布式采集方式

每个县调配置独立的前置采集设备，采集的当地电网数据送到地调主系统的服务器中进行统一处理，并由地调提供统一的应用服务，县调配置维护工作站、调度工作站，实现维护系统、调控功能。此种方式系统配置图如下：

图2 分布式采集方式的一体化主站系统

分布式采集方式的一体化主站系统的实现，需要采用以下关键技术的支持：

1）地县调控系统的电力资源统一编码技术；

2）地调系统大节点容量的分布式处理技术；

3）通信网络的高速率、高可靠技术。

此种方式下的县调侧系统需要把所辖厂站的数据采集整理后再统一发送到地调系统，地调系统数据采集压力较小，且县调系统可实现地调系统的全部分析应用功能，在县调系统与地调系统的连接网络通信断开时，让可以利用县调侧的前置服务器进行采集处理，可以实现完整的本地实时数据监视控制功能。

1.3 紧耦合方式

县调配置系统的主要设备，包括完整的前置采集设备、各类服务器、存储设备及维护工作站、调度工作站，通过通信网络与地调侧系统连接，并通过标准的企业数据交换总线与地调侧系统紧密耦合，实现模型、图形、数据的实时共享。此种方式系统配置图如下：

图3 紧耦合方式的一体化主站系统

紧耦合方式的一体化主站系统的实现，需要以下关键技术的支持：

1）地县调控系统的电力资源统一编码技术；

2）标准的企业数据交换总线技术；

3）通信网络的高速率、高可靠技术。

此种方式的县调侧系统实现了较完整的系统模型，图形、模型较独立，并且县调维护也较独立，县域内图形、模型拼接成一个整体后再上传动地调侧进行整体组合，各类数据可以直接在县调侧调用。此种方式对通信通道依赖程度较小，在通信断开的情况下，各系统的功能基本不受影响，均具有完整的独立运行能力。与其他方式相比，需要建设的投资较大。

1.4 混合方式

根据县调的不同，可以不同时采用以上3种方式中的同一种，而是各自采用以上方式中的某一种。此种方式配置图如下：

图4 混合方式的一体化主站系统

混合方式的一体化主站系统的实现，需要以下关键技术的支持：

1）地调系统海量数据采集处理技术；

2）地调系统大节点容量的分布式处理技术；

3）地县调系统的电力资源统一编码技术；

4）标准的企业数据交换总线技术；

5）通信网络的高速率、高可靠技术。

此种方式综合了以上3种方式的优缺点，有利于供电公司针对自身情况，因地制宜，灵活建设。根据县调网络情况、运维水平的不同，采用混合方式建设地县调控一体化。网络情况好的县调采用集中式采集方式，在县调网络情况不理想的县调采用分布式采集方式。

2 地县调控一体化系统核心技术探索

2.1 广域分布式数据采集技术

系统的数据采集功能由分布在地调及县调多个广域节点共同完成。数据采集应用可以部署在任意位置，相应的前置服务器及采集设备可以部署在地调，也可以部署在县调，也可以同时部属在地、县调。广域数据采集节点的数目可以自由扩充，一个节点的新建与调试不能影响其他子系统的正常运行。所有前置服务器按地理位置划分为多套前置子系统，子系统内以按口值班、负载均衡的方式工作，各子系统内部的运行互相独立。每个前置子系统只处理本地的数据，而不是整个系统的全部数据，从而减轻各个前置子系统的负载，实现了数据采集的广域负载均衡。系统配置一套广域分布式采集管理软件，负责监视和协调各前置子系统的运行，把这些子系统逻辑上构成一套的大前置系统工作。

采用分布式采集方式的系统中，需要利用分布式采集技术实现数据的采集、存储。分布式数据采集方法将网格技术运用到地县一体化调度自动化系统的数据采集中。网格技术对于网络资源具有巨大整合力，可为不同调度系统间信息和资源共享带来方便，并可成为广域电网分布式电力系统计算和仿真的支撑平台。将网格技术作为技术支撑平台，以此构建未来互联大电网监控系统—广域分布式能量管理系统（EMS）,实现各级电网调度自动化系统和调度员培训仿真（DTS）系统动态形成虚拟的大规模EMS，共享资源和协同分析，保证电网的安全稳定运行和控制。

2.2 广域分布式数据采集的结构

分布式采集地县一体化调度自动化系统中的前置数据采集服务器，不再集中置于一地，也不再局限于2-4台，而是按需要分布在若干个地方。数据采集服务器并不是进行简单的数量扩充，而是对数据采集功能进行分区域设置，将整个调度自动化系统的数据采集部分划分成若干个数据采集区子系统，各区域协同工作，共同完成整个系统的数据采集工作。每个数据采集区子系统都有独立的若干数据采集服务器和采集设备，每个区域只处理自己区域内的任务及自己管辖的厂站和测点。在每个数据采集区子系统内，数据采集服务器采用多机热备用的方式运行，其他区域的各种信息和运行状态不会影响本区域的正常运行和资源消耗。分布式数据采集结构图如下：如图5所示，数据采集区Ⅰ的A、B数据采集服务器只处理厂站A的2个通信通道，数据采集区Ⅱ的A、B数据采集服务器只处理厂站B的2个通信通道，数据采集区Ⅲ的A、B数据采集服务器只处理厂站C的2个通信通道，在数据采集区Ⅰ的数据采集服务器工作时，内存中没有厂站B、C的任何参数和数据，也不会处理厂站B、C的任何控制命令。

图5 分布式数据采集示意图

在任意一个数据采集区内，为了保证数据采集的可靠性，一般都采用多机配置，正常运行时多机之间会相互交换所需的各种数据，相互监视其他机器的运行状态，共同完成本数据采集区的所有数据采集任务。

2.3 广域分布式数据采集功能的实现

分布式采集的数据可共享至全网，统一发送至主系统后台，对于同一个厂站，只要由一路通道正常，则该厂站就能正常接入系统。对于上行，只有值班通道的数据送至后台；对于下发，如后台下发的控制命令，也只有值班通道处理。对于后台而言，无需关心数据是哪个位置、哪种途径采集的，对广域分布式采集的数据一视同仁，后续的处理是完全一致的。

正常运行时，地调及县调的数据采集服务器只管理本地的数据采集装置，只与本地管辖的厂站进行通讯。同时，各个地、县调间的数据采集服务器之间通过同步少量的相关状态信息，及时了解整个系统内的数据采集系统的运行情况。

当某一处数据采集发生可恢复性故障时，如某多通道厂站下的一条通道故障，或者本地的一台数据采集服务器发生故障，此时通道的切换或者机器的切换只在本地发生，不影响其他子系统的正常运行。

当某一处的数据采集发生不可恢复的故障时，如某些厂站甚至所有厂站的通讯中断，或者本地的数据采集服务器全部故障，若此时其他子系统的相应数据采集正常，则负责接管这部分任务，保证此处系统整体运行的正常，从而将故障带来的影响降至最小。