地县一体化调度技术支持系统建设探讨

2014-11-20潘柳蓉贺常德张标新

湖南电力 2014年3期

潘柳蓉，贺常德，张标新

(国网湖南省电力公司湘潭供电分公司，湖南湘潭411100)

我国电网发展已进入特高压交直流混合电网、全面建设坚强智能电网的新阶段，国、网、省、地、县五级电网之间的联系越来越紧密，作为电网运转的中枢，电网调度面临着调度技术支持系统的创新变革。随着计算机技术的发展，调度技术支持系统已经能够处理大量的实时数据;光纤传输网已经贯通到各个县级电力局，各县级电力局共用地级调度技术支持系统在技术上没有了障碍，地县一体化的调度技术支持系统已经成为优选建设模式。

地县一体化调度技术支持系统 (以下简称一体化EMS系统)作为新一代电网调度技术支持系统，湘潭电业局根据国家电网公司总体部署，以建立“大运行”体系为目标开展有效探索，借鉴“一体化EMS系统”的成功经验，在湘潭地区内实施地、县电网运行管理和技术的一体化。“一体化EMS系统”是支持实现电网“大运行”目标的最重要的技术手段。

目前国内“一体化EMS系统”的实现模式大致分为4种模式，分别是远程工作站模式、分布式采集模式、紧耦合模式和混合模式〔1〕。区别于以上的4种模式，结合湘潭电网的实际情况，湘潭电网地县一体化EMS系统的建设采用了包含集中式采集与分布式采集的混合模式来部署。

1 湘潭电网调度系统现状

1.1 湘潭电网概况

湘潭电网调度系统由湘潭地调和3个县调(韶山县调、湘乡县调、湘潭县调)组成。截止2012年12月，湘潭地调所辖范围内拥有500 kV变电站1座，220 kV变电站12座，110 kV变电站32座。湘潭县调所辖范围内拥有110 kV变电站4座，35 kV变电站10座。韶山县调拥有110 kV变电站2座，35 kV变电站1座。湘乡县调拥有110 kV变电站7座，35 kV变电站11座。

1.2 通信系统现状

湘潭电力通信网电路总容量是622 M，湘潭县、湘乡、韶山的光纤通信线路电路总容量各为155 M。湘潭地区县调所辖范围内大部分变电站电网监控信息的汇聚点在响水坝、西湖、调度大楼。目前，湘潭地区光传输网的支路资源和槽位资源利用率还比较适中，最突出的问题是城区环网的时分交叉资源比较紧张，并且湘潭城区光纤通信线路中响水坝、茶园和调度大楼3个通信节点时分资源容量有限，其中响水坝时分资源利用率已经达到了93.7%，冗余时分资源十分紧张。

2 建设模式

结合湘潭地区电网的实际情况，湘潭电网“一体化EMS系统”建设采用的是既有集中式采集，又有分布式采集的混合建设模式，即韶山县调采用集中式采集，湘潭县调、湘乡县调采用分布式采集结构。正是基于“一体化EMS系统”具有图形界面存本机的功能，以及每台工作站的内存上开辟了一定的空间用作实时库，为网络带宽节省了大量资源，提高了实时数据读取的效率，为地县一体化EMS系统的实施带来了很大的帮助。

2.1 集中式采集模式在县调的应用

由于韶山县调电网规模较小且电网架构相对简单，电网实时监控数据采集量不大，加上韶山地区光纤环网升级的工作基本完成， “一体化EMS系统”的实施过程中可以采用集中式采集模式。韶山地区全部厂、站电网实时监控信息经通信专线通道直接接入地调采集网，接入模式如图2所示。韶山地区电网实时数据采集、处理及分析应用全部在地调完成，实现县级调度自动化系统的最简单化，县调只配备了实现县级调度功能的网络设备与远程工作站〔2〕，就能实现对电网的实施监控与分析应用功能。“一体化EMS系统”的主干网是A，B双网结构，地调每个主干网通过2 Mbit/s的网络通道与县调主干网之间进行数据传输。集中式采集模式对通信网络的可靠性要求较高，在县调与地调主干网络通信断开的情况下，县调电网监视与控制可由地调暂时代替。

图1 一体化EMS系统集中式采集模式

2.2 分布式采集模式在湘潭、湘乡县调的应用

湘潭县调与湘乡县调变电站分布范围广、电网监控信息量大，加上光纤环网工作的进度较慢，湘潭电网“一体化EMS系统”在数据采集方面受到通信资源条件的限制，2个地区的“一体化EMS系统”采用分布式采集模式〔3〕建设。湘潭县调与湘乡县调除了配置工作站之外，还配置了相关的数据采集装置，负责所辖范围内厂、站电网实时数据采集。电网实时数据的采集任务在县调完成，并通过2 Mbit/s的网络通道将数据送到地调的采集双网，如图3所示。地调的前置服务器完成县调电网实时数据分析与处理工作，县调工作人员通过当地的远程工作站实现对电网的实时监控与分析。

图2 “一体化EMS系统”分布式采集模式

2.3 “一体化EMS系统”建设模式对比分析

表1 各类建设模式对比分析表

3 实施效果与技术改进

3.1 实施效果

3.1.1 实现了电网实时数据的共享

取代了之前地县之间的电网实时数据转发模式，“一体化EMS系统”应用后，地、县调之间实现了电网实时数据的共享，为县级供电局关口量以及用户变的电量计算提供了可靠的数据来源。数据、参数、模型、画面等信息源端维护，全网共享，保证了电网运行监视画面信息的一致性，大幅提高了调度技术支持系统高级应用软件应用分析结果的准确性。

3.1.2 提高了故障处理的效率

湘潭地区在2010年10月正式实施了调度自动化专业地县一体化的专业管理模式，独立县级调度自动化系统也正式移交给地调自动化专业维护。与之前地调自动化运维人员接到故障报修电话去到县调进行故障处理工作模式不同，现在地调就能及时处理通道中断、遥测数据异常、遥控返校超时等异常故障现象。“一体化EMS系统”实现了县调范围内所辖变电站实时数据的采集与处理，地调自动化运维人员能够在地调针对相关的异常现象作出即时的判断与处理，大大缩短了异常故障情况处理的时间，极大地提高了异常故障处理的效率。

3.2 技术改进

3.2.1 数据库中变电站监控信息的统一

“一体化EMS系统”建设前期，在完善县调数据库与一次接线图的工作中，由于县调人员工作习惯等诸多因素，县调范围内变电站监控信息的代码与描述都不规范，导致保护信号告警无法正确显示、事故推画面信息缺失等现象时有发生，同时也不利于自动化运维人员查找相关的信号。清楚了解一体化EMS系统的工作原理和相关设置之后，工作人员针对变电站监控信息的代码与描述作了统一的要求与修改，自动化运维人员可以通过代码迅速对信号的分类做出判断与分析，同时各类变电站监控信息都能在告警窗按照信号分级与类别正确显示。

3.2.2 人机界面调阅速度的提升

根据“一体化EMS系统”的最初设计，地调与县调主干双网的连接通过2×2 Mbit/s的网络通道来实现。“一体化EMS系统”建设完工在县调试运行的过程中，实时数据刷新的时间与一次接线图切换的速度均能达到相关规定要求，但在县调远程工作站上无法打开前置信息浏览窗口，数据库的修改与存盘的响应速度也不能满足要求。通过与厂家的沟通和网络带宽的测试，网络带宽较低是导致响应速度不满足要求的主要原因。在信通公司的配合下，运维班组将“一体化EMS系统”县调远程工作站主干网的带宽由2×2 Mbit/s拓展成2×8 Mbit/s，满足了系统各项功能的正常响应速度，成功解决了县调无法打开前置信息浏览窗口等一系列的问题。网络通道带宽的拓展，提升了县调远程工作站查看历史数据、历史事项的速率，确保了系统各项功能的正常运行。

3.2.3 分布式数据采集建设模式的改进

由于受通信资源条件的限制，湘潭县调和湘乡县调通过分布式采集方式实现“一体化EMS系统”建设工作。“一体化EMS系统”在正式上线运行之后，县调所辖变电站出现了两次全部开关遥控返校超时的现象，此时电网实时数据刷新，遥信、遥测量均显示正确。通过对异常现象的原因分析和处理，这个问题是县调终端服务器、通道箱的工作机制与地县“一体化EMS系统”的工作机制相冲突引发的。县调终端服务器和通道箱需要接收EMS系统发出的前置切换命令才能完成主、备路径的切换，而与“一体化EMS系统”相配套的终端服务器和通道箱已经升级，能够自动选择最佳的路径传送数据。在找到问题原因之后，自动化运维人员对分布式数据采集进行改进，图4是改进前后的示意图。通过示意图可知，工作人员利用1台具有双网功能的终端服务器取代之前的单网功能的终端服务器，在保证采集网双网结构的前提下，取消了县调终端服务器与通道箱之间路径切换的可能性，而剩余的1台终端服务器将以冷备用的方式接入县调采集网中，在故障发生时能够随时启用。