县级电网调度自动化系统构建分析

2022-01-20莫蓉辉

通信电源技术 2021年15期

莫蓉辉

（国网湖南省电力有限公司桃江县供电分公司，湖南桃江 413400）

0 引言

对于电网调度和自动化系统而言，保障网络安全至关重要，其目的就是为了确保系统能够稳定运行[1]。基于此，相关政府和部门仍然给予电力调度和自动化网络安全高度重视，促使其所有存在的价值与功能效用都可以在电力工程行业的发展中得到充分挖掘和利用，为我国社会和经济的健康可持续发展做好保障。

1 电网调度自动化系统概述

电网调度自动化系统由调度自动化、电力市场运营、调度员培训模拟系统（Dispatcher Training Simulation System，DTS）以及调度数据网络等组成，主要是监督和控制电力系统的运行，可以有效提升电力企业供电的便利性[2]。该系统能够收集和整理电力企业运行的相关数据，自动进行数据分析，为电力企业工作人员提供及时可靠的参考依据。同时，还具有自动发电能力控制、电力运行监督与控制以及科学调度用电等功能[3]。依靠电网调度自动化系统，电力企业可以对电网运行进行控制，确保运行安全。调度人员依靠电网调度自动化系统，可直接在调度室内远程监控、遥控电力系统的整体运行，有效降低或避免电力运行过程中的各种问题。

2 县级电网调度自动化系统构建方案

2.1 总体结构设计

运用能量管理系统（Energy Management System，EMS）将县级电网调度自动化系统分为3大部分，即数据管理层、能量管理层及网络分析层。其中先在数据管理层中收集整理电力系统的各项相关信息数据，并实时监控系统的具体运行状态。而在能量管理层中则主要负责控制发电，通过结合系统频率以及发电和交换计划等实时调节系统运行，确保其能够始终保持良好的经济性。在网络分析层中，则主要通过运用数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）实时量测数据和伪量测数据，用于获取当前电力系统的具体运行情况，从而通过相应调节系统，以保障其能够实现长时间的安全稳定运行。电网调控数据平台架构如图1所示。

图1 电网调控数据平台架构

2.2 功能模块设计

2.2.1 数据采集处理模块

在电网调度自动化系统中以面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，SOA）体系为基础，利用标准接口与数据注册中心完成电网信息的展示与融合，同时通过通信技术和数据服务技术的融合，可以实现电网统一调度前置通信系统功能[4]。采用通信开发平台（Windows Communication Foundation，WCF）平台实现通信系统SOA架构，厂站远程终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）数据通过通信规约解析后，通过服务接口发不出来，客户端进行数据调用，SCADA系统将数据显示到人机交互界面，将控制命令传达到厂站。EMS系统在获得数据之后对其进行分析，根据分析结果提出科学决策供调度人员参考。

2.2.2 节能发电调度

采用数据直采直送模式建立了数据采集标准和安全要求，采用分散控制系统（Distributed Control System，DCS）直采直送，在确保能耗数据准确可靠的情况下满足电厂在线数据采集要求。一方面集中控制传统发电过程，对其进行整合优化，利用先进技术尽量降低发电过程中的能耗[5]。另一方面利用有效手段增加可再生能源的利用率，通过节能发电调度技术使电网更加低碳化、环保化。

2.2.3 动态监测

广域测量系统（Wide Area Measurement System，WAMS）实时动态检测技术能够监测电网调度自动化系统，充分保障电力系统的正常运行[6]。该系统包括相量测量装置和电力系统实时动态监测系统主站两部分。其中相量测量装置用来同步相量测量和输出，并对其进行动态记录。实时动态监测系统用来接收子站以及其他主站的测量数据和动态记录文件等，同时对接收的数据进行归集、分析以及储存，然后根据这些数据信息对电力系统展开一系列的分析，实现对电网运行状态的跟踪监测[7]。

2.3 数据库设计

异构数据库统一存储与访问如图2所示，大数据平台采用异构数据库混合部署方案，形成软硬件分层解耦的混合存储模式，充分发挥各类数据库的技术优势，实现海量数据的全息存储与计算分析，提升平台整体的数据服务效率。

图2 异构数据库统一存储与访问

为实现调控数据的透明访问，在服务接口层实现统一数据服务，数据服务基于后端管理的数仓目录元数据实现在线与离线数据异构存储访问的统一。数仓目录从物理层模型、电网对象模型以及数据对象类型等3个维度，对数据库、数据表、表结构信息和调控数据编码等元数据信息进行统一管理。

3 县级电网调度自动化系统应用成效

依托自动化平台，可以采集反映自身健康状况的装置信息，实现板卡级和模块级的装置硬件故障诊断[9]。解析远动装置、站控层以及过程层的遥控报文，实现遥控全过程跟踪和故障定位。比对一次设备同源采集和双AD数据，实现二次设备采样判断，保护隐性故障预警。采集二次装置和交换机等设备的光纤接口监测信息，准确定位现场设备硬件异常和二次回路故障。通过远程诊断快速明确故障点、故障类型及影响范围，进而指导运维人员携带相应备品备件，提高现场检修维护效率。查找历史缺陷处理记录，对比10起类似故障缺陷采用传统故障处理方式和自动化平台后的平均处理时长，结果为自动化平台使用前每起故障缺陷平均处理时长为150 min（单纯故障处理的时间，已减去路途、开票许可的时间）。应用自动化平台后，每起故障缺陷平均处理时长为80 min。由此可见，应用自动化平台可以明显缩短故障处理时长，提高故障处理效率。

同时，利用自动化平台全景监视、全局防控以及集中决策的技术优势，通过自动化设备状态在线趋势分析，能够提前预警二次设备异常状态，实现自动化运行的先知先觉。另外，通过灵活设定告警阈值，结合自动化设备状态趋势分析，可以推动自动化运维从被动处置向主动指挥提升[10]。自动化平台投运后，县级供电公司充分发挥自动化平台的优势，安排节前进行系统完整性巡检，以及时发现存在隐患的设备或者部件，合理安排值班模式，由传统的两人在岗值班转变为1人在岗值班，预防交叉接触感染。例如，某县级供电公司调度自动化可安排的值班人员共10人，分别以A、B、C、D、E、F、G、H、I、J命名。根据传统的假期值班模式，每天两人值班，则当天同一值人员A和B必定为密切接触者。由于第二天C和D来值班后需要与A和B进行交接班，势必会造成A分别与C和D有一般性接触，同理，B也会与C和D有一般性接触，如图3所示。