电力调度监控系统的设计与实现
2021-01-23魏灿
魏 灿
（国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏 南京 210000）
1 电力监控调度系统的实际需求
目前国内电力系统存在较多问题，如电力监控调度系统的应用没能达到一定的水平，监控调度仅仅应用了数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）的基础功能，无法满足当前电力系统快速发展的要求。监控调度电力系统想要达到监控和调度的集成化、智能化以及自动化，需要在电力监控调度系统设计中充分应用自动控制、控制软件的研发、控制的数据库以及通信网络技术等，借助相关自动化设备和计算机实现电力供配电网络的自动化监控调度工作，从而给电力管理提供实时的电力系统运行状态信息，为工作人员的操作决策和电网自动控制提供依据[1]。
首先，电力监控调度系统应具有处理配电系统故障的功能。根据电力网络系统的平台和电力调度设备，利用互联网和电力系统专用网络传输相关信息数据，为电网进行逻辑控制提供实时数据，进而智能处理电网输配过程中出现的接地故障和线路故障，最终实现故障的精确定位和故障区的有效隔离，以保障电力供应。其次，系统具有服务Web人工互动界面功能，能够为系统地域系统服务（Geographic Information System，GIS）和SCADA系统提供Web服务界面，从而使操作人员能够实时监控系统。再次，具有配电网络GIS地域服务的功能。该功能主要是借助Web GIS或者GIS地域服务来完成开发。配电网络GIS地域服务可以实时统一管理电网系统运行中产生的地理、SCADA信息以及相关设备信息，因此操作人员也能获得更加直观的服务管理接口。最后，系统应具有电网输配电功能。以Web服务系统为基础，不仅能够面向调度人员进一步开发出供电处理和配电操作的对应接口，还能实现系统及软件间的互联互通，以完成电力网络输配电调度、电力网络系统以及监控设备软件间之间的数据交互[2]。
2 电力监控调度系统设计
2.1 系统中各功能的模块设计
电网输配电监控调度系统主要包括配电网地域服务系统GIS、配电网管理应用系统（Distribution Automation System，DAS）以及SCADA等部分。本文主要根据SCADA系统功能的需求，设计SCADA系统需要具备的模块，结构功能设计如图1所示。
图1 SCADA系统结构功能
2.1.1 采集数据处理的模块设计
SCADA系统的采集数据处理模块的主要功能是从电网中的电力监控调度系统接收数据，并进行处理后按照系统需求进行格式转换，最终存储在SCADA系统后台中。为了进一步提升数据传输过程的稳定性和准确性，SCADA系统数据采集必须要配置校验错误码的功能，以验证接收数据，进而有效过滤错误数据[3]。
2.1.2 人机互动界面的模块设计
DF8900人机互动界面模块设计实现了操作界面的人性化，能够与操作人员实现人机互动。该系统能够充分结合用户及操作人员实际需求实现参数的合理设置，在此基础上实现前台界面的刷新和处理。人机互动界面主要设置了图形的绘制、版本的运行、管理状态的显示、报警功能的服务以及调度电力系统的操作等相关功能。DF8900人机互动界面结构如图2所示。
图2 DF8900人机互动界面结构设计
人机互动界面系统的管理模块需要具有如下功能：（1）能够利用图形显示电力系统调度和管理等操作界面；（2）能够将电力网络的设备、系统以及线路进行图形绘制与模型构建；（3）能够对更新系统参数的软件、工具以及系统中的图形进行操作和预维护；（4）能够在人机互动过程中为用户提供管理和研究的功能，从而使用户能够在研究模式状态下模拟监控调度电网的工作，且系统包含和SCADA系统间管理研究状态操作的接口；（5）当系统出现异常时，人机界面应具有显示警告信息、过滤错误信息以及故障处理完成后的恢复等功能[4]。
2.2 数据库设计
2.2.1 硬件系统的配置
数据库包括数据进程、数据存储内存以及物理性质的文件等。这些数据库组件分布的情况根据自身数据库的结构形式确定。数据库的结构形式分为网络运营主机与独立主机两种。其中，独立主机形式是数据库最简单的设备装置，形式为单一服务器，只访问单磁盘和独立主机数据库中的数据。
2.2.2 网络通信的设计
系统支持利用通信网络访问数据库，并能够进行远程的数据库查询。远程查询通信时，要连接database link来查询和识别数据的路径。数据库的连接能够间接或直接指定需要进行访问的账号、数据以及主机等。实施数据库访问查询时，需要使用相应数据库service name服务名，识别需要访问的数据库和主机。连接数据库时，可以使用公共的连接方式，也可使用私有的连接方式。本系统具有远程查询数据库功能外，还具有远程更新数据库内容的功能，能够和本地数据库形成一个单元，从而达到一起提交和回执的功能。
2.2.3 结构方面的设计
监测集成的软件具有一定的特殊性能，和一般信息管理系统不同，应用于电力设备的检测软件数据库。监测系统进行数据处理过程中，确保数据的实时性十分重要。监测调度系统中的全部数据分为动态数据和静态数据两种形式。其中，静态数据是监控调度系统中组态的信息，如设备信息和公司信息等。动态信息是指随时间和环境变化的信息。电力监控调度系统的数据库分为配置系统的数据库、历史发生的数据库、实时变化的数据库以及信息系统的数据库等[5]。
3 电力监控调度系统实现
系统监控的运行必须有用户输入账号和密码，同时选择登录角色，经后台验证后，系统才能完成登录，登录成功后才能自动进入SCADA系统。当用户成功登录后，监控调度系统的界面上会弹出用户操作的权限界面。
操作访问界面会通过图形展现在操作者面前，主要内容如下。操作系统选择Linux，也能够按照管理系统操作人员的喜好和用户的要求更换为Windows操作系统[6]。电力监控调度系统软件所支撑的工具平台包括支持系统应用处理运算数据、信息功能的组件、支持管理后台组件、系统运行权限、系统数据报表工具、图形操作组件接口、历史性信息数据后台处理组件、后台存储数据库功能组件以及网络系统通信组件等。电力监控调度系统上层所具备的功能主要有电力系统实时监控与调度过程显示功能和处理信息数据的功能。这是SCADA系统中最核心的组件，是系统为用户提供服务最关键的组件。它主要包含Web系统管理服务功能、配电网络管理自动化的功能、电力网络系统进行分析的功能以及监控数据的功能等[7]。
4 结 论
本文设计的电力监控调度系统主要的优势是优化了传统电力监控调度系统，可以多重存储数据，为电力监控调度系统的运行提供完备的信息数据。通过分析与考察同行业的电力监控和调度系统，完善本设计所使用的软件，并在电力领域标准的通信数据规约下，完成了电力监控调度系统的设计与研发，可为电力系统的监控调度提供有力的技术支持。
