一体化智能并网调试支持平台架构设计与实现

朱子义,潘德泰,何启远,王悦

(海南电网信息通信分公司，海南海口570100)

1 引言

为保证电力系统的安全稳定运行，电力并网调试起着至关重要的作用，而并网调试支撑平台是并网调试稳定、安全和可靠运行的关键[1-2]。对于传统的电网并网调试而言，并网调试人员需根据电网需求来制定并网调试任务，且通过电话通知的方式给并网调试现场工作人员下发任务命令，工作人员接到任务后到现场进行调试操作。然而采用电话方式的传统并网调试是一种线下方式，无法事先获取具体的并网调试项目，且现场工作人员需要和并网调试管理人员进行深入沟通，以获取所需要执行的具体操作任务名称、地点和时间等，需耗费大量的时间进行沟通[3-4]。除此之外，传统的并网调试运行信息采集主要依赖现场工作人员采用手动抄录的方式，再将相关数据录入到对应的台账系统，大量并网调试任务信息的管控需耗费大量的人力物力，且手动的并网调试管控水平相对落后，因此给并网调试管理人员和现场工作人员带来了较大压力，且难以确保并网调试管控的稳定性、安全性和可靠性。

随着电力系统自动化以及信息化建设水平的不断提升，在电网业务全过程管控方面，南方电网公司在该领域开展了一定的研究，如初步建立了电网运营业务全过程管控信息平台，实现了电网运营相关设备、电网自动化运行状态的监测和管控[5-6]。但是与电力系统领域的并网调试业务相比，电力并网调试业务在管控方面具有一定的差异性。将南方电网建立的信息平台应用技术应用于新一代电力并网调试是未来的发展趋势。

鉴于此，本文设计了一体化智能并网调试支持平台架构。介绍了当前电网一体化智能并网调试需求，鉴于此详细阐述了一体化智能并网调试支持平台的设计方案。最后实际测试结果验证了所设计的一体化智能并网调试支持平台的有效性。

2 一体化智能并网调试需求

并网调试是保障电力系统安全稳定运行的重要环节，并网调试的运行管理水平不仅关系到当前电网并网调试的投资成本，同时对保障电网的安全稳定运行也具有重大影响。随着智能电网建设的快速发展，并网调试所提供的信息量越来越大，同时导致并网调试的信息量和工作量也越来越多，传统的基于人工电话方式的并网调试存在工作量大、调试耗时费力、调试水平落后等弊端，增加了并网调试工作人员的压力，且很难适应当前电网的智能化发展需求。因此急需建立一套能够统一监视并网调试运行的关键设备运行状态、数据信息以及并网调试运行情况的服务支持平台，以提高电网并网调试的整体水平，保障电网并网调试的安全可靠运行。一体化智能并网调试以信息自动交互为目标，实现并网任务信息自动获取、并网调试自动对校、并网报告自动生成等业务应用功能，达到以机器替代人工作业，以移动终端信息应用替代传统的电话，以规范化作业替代随机的现场调配，实现并网调试的规范化、可视化、自动化和调试智能化的发展目标。

3 并网调试支持平台

3.1 总体架构

一体化智能并网调试支持平台以新一代物联网、云平台以及大数据等技术为基础[7-8]，实现并网调试系统的多源信息数据融合，围绕并网调试设备管控、并网调试运行管理等方面，形成运行管理、过程分析以及应用评估的闭环流程，创新移动应用驱动并网调试业务，提升业务管控效率。一体化智能并网调试支持平台采用物联网、云平台以及大数据等技术，对电力系统SCADA系统获取需要并网调试设备的变量信息进行深度融合，构建基于综合数据中心平台的并网调试业务管控决策支持平台，实现并网任务信息自动获取、并网调试自动对校、并网报告自动生成等业务应用功能，能够提高并网调试业务应用的响应速度和处理效率。

一体化智能并网调试支持平台的并网调试全业务以综合数据平台为核心，采用大数据存储和优化运算处理技术，形成并网调试支持平台，该平台基本组成架构包括智能感知层、数据处理层以及智能决策层，如下所示：

(1)智能感知层，支持平台结合电力系统SCADA系统来采集并网调试设备的运行状态以及参量信息，再通过数据总线以及消息推送的方式接入到支持平台的大数据云服务中心；

(2)数据处理层，相关数据信息进入并网调试资源中心后，依据统一的云平台数据模型，对数据进行清洗和整理，在大数据云平台上建立对应的数据服务功能体系，为并网调试业务的应用提供数据服务支撑。

(3)智能决策层，在支持平台大数据云服务中心的基础上，依据并网调试业务管控的需求，建立一体化智能并网调试管控平台，实现电网并网调试相关业务的智能决策，包括并网调试设备状态管控以及并网调试管控。

综上所述，一体化智能并网调试支持平台的总体架构如图1所述。

图1 一体化智能并网调试支持平台总体架构

3.2 支撑平台信息交互

一体化智能并网调试支持平台的智能决策策略实现了电力系统并网人员与现场工作人员之间的信息有效交互。支撑平台将并网调试的具体作业任务以远程信息的方式通知现场的场站侧工作人员，场站侧并网调试工作人员在通过支撑平台的物联网系统能够获知自己的具体任务，即可通过一体化智能并网调试平台对接收的并网任务进行确认签，并同样采用网络化方式实现智能并网调试平台信息核验前置机输送场站侧测量信息。

现场并网工作人员输送信息会与主站侧SCADA 系统进行同步到智能并网调试平台进行点位状态的校核。因此一体化智能并网调试支持平台能够自动流转并网调试的任务信息，无需采用电话通知的人工方式进行并网调试任务流转，能够有效减少并网人员与现场工作人员的沟通时间，并提高了并网调试的工作效率和可靠性。一体化智能并网调试信息交互示意图如图2所示。

图2 一体化智能并网调试平台的信息交互示意图

3.3 功能特点

一体化智能并网调试平台从电网调试应用具体情况考虑，其主要特点体现在：

(1)以一体化智能并网调试应用业务为基础，构建一体化智能并网调试支持平台，确保智能并网调试应用业务的安全可靠运行，为并网调试应用提供灵活、可靠和开放的平台支撑。

(2)建立并网调试平台的综合数据中心，综合数据中心以并网调试业务的智能一体化为目的，融合其他辅助业务应用模型，构建一体化并网调试模型；对并网调试业务的各种运行数据进行实时抽取，构建统一存储的历史知识库，并进行并网调试业务的全景展示，实现智能感知、数据融合处理以及智能决策的综合应用，并采用总线方式为并网调试的各种应用功能提供数据支撑。

(3)构建数据传输的实时、标准服务总线，总线不仅仅是并网调试支持平台的二次开发接口，为不同的业务应用功能提供开发支持，同时是支持平台的集成总线，实现已有应用业务的集成。

(4)并网调试的不同业务应用功能采用分布式并行的构建模式，并以综合数据中心平台为基础，实现多子业务应用功能之间的数据交换以及服务调用，确保了不同应用业务的相互独立且相互协同。

3.4 关键技术

利用综合数据中心平台实现并网调试运行的在线监测和分析，结合调度自动化、智能感知等数据信息，在此基础上采用人工智能和大数据技术，构建并网调试业务的支持平台，实现并网调试业务的智能化。一体化智能并网调试支持平台关键技术包括：综合数据中心平台、业务集成和业务协同等。

(1)综合数据中心平台

综合数据中心平台的核心包括数据采集单元、数据管理单元和通信单元。其中数据采集单元主要是对各个并网调试监测点的数据信号采集、读取和存储，由多类型传感器所构成。数据管理单元主要是统一管理不同信息采集系统所监测的设备运行数据、测试参数和远程遥控测试过程，同时能够为其他系统提供所需要的数据。综合数据中心平台的建设提高了多源海量数据的综合利用效率以及信息共享水平，同时可实现平台数据的动态调用以及自动分配。利用大数据相关技术能够自动识别并网遥测信息、遥信信息，并将移动终端所采集的并网测试设备数据、状态数据、运行数据等通过公用网络上送至一体化智能并网调试平台在电网Ⅲ区的安全区中部署的前置机数据仓库中，为并网调试校核比对应用提供数据支撑。

另外，远程通信单元主要是实现信号采集单元与数据管理单元之间的通信和数据交互，所采用的方式有RSR232 串行通信、电话网络通信、Wifi 无线通信和以太网通信等[9-10]，通信网络连接图如图3所示。

图3 远程通信网络

(2)业务集成

一体化智能并网调试支持平台不同业务之间采用的是集成互动模式，实现不同业务之间的相互协作。支持平台为调试业务集成提供了SOA标准总线以及高速实时总线等两种接口方式[11-12]。其中SOA标准总线主要组成有服务描述、服务注册中心、服务调用以及安全策略标准等，而高速实时总线主要包括结构对象、文件访问、对象访问、服务注册以及服务调用等。并网调试不通业务的应用通过标准接口与支持平台之间的集成、数据交互以及调用等服务。并网调试业务通过该类标准接口进行集成的方式主要由三种，如图4所示。集成方式主要采用高速实时总线的接入方式，通过高速数据总线适配器形式完成与第三方业务的接口。而综合数据中心平台与服务注册中心之间的接口采用SOA标准总线适配器方式。

图4 一体化智能并网调试支持平台的业务集成

(3)业务协同

一体化智能并网调试支持平台对于不同业务之间的协同采用数据交互以及服务调用。数据交换通过综合数据中心平台来完成，综合数据中心平台能够为并网调试不同业务之间的交互协同提供一个公共数据交换区。除此之外，综合数据中心平台对并网调试不用业务的运行数据进行存储，其他业务可通过访问综合数据中心平台来获取与之交互的业务，从而实现不用应用业务之间的协同。另外，支持平台能够完成并网调试不同服务的调用，不同业务将自己需要对外提供的基本信息采用服务形式进行封装，其他业务所需要的服务可在服务中心进行查询和订阅，即可完成不同业务之间的协同调用。并网调试的业务应用交互如图5所示。

图5 一体化智能并网调试支持平台的业务应用交互

4 实际应用

为验证一体化智能并网调试支持平台的有效性，在国内某局部电网进行了并网调试的应用，并与传统并网调试技术的性能进行了对比分析[10]。其中传统的电力并网调试系统存在调试方式繁琐、信息量遗漏、调试结果核实难度大等弊端，业务交互协同的数据采集和处理效率较低。

对一体化智能并网调试支持平台功能进行了测试，对应的现场应用测试方案分别如下：并网人员根据局部电网的并网调试目标、时间和周期制定特定的并网调试任务，一体化智能并网调试支持平台能够响应并网调试任务的指令进行自主地为现场工作人员下发对应的调试任务。上述现场应用结果表明，所设计的一体化智能并网调试支持平台在测试过程中的具体任务包括并网调试的新线路投运、场站改造等，对该类任务进行了工单通知和对应的回填处理功能，全程无需并网人员参与，可自动获取并网任务信息。并网调试签收及回填信息之后，能够自动将工单信息反馈至并网人员，实现并网调试业务的交互协同，为并网调试的网络化操控提供了技术支撑，有效提高了并网调试的运维效率及可靠性。

5 结束语

本文针对传统电力并网调试存在的不足，设计了一种一体化智能并网调试支持平台架构。首先介绍了一体化智能并网调试需求，然后详细阐述了一体化智能并网调试信息交互平台的具体实现方法，包括并网调试支撑平台的总体架构、支撑平台信息交互、功能特点以及关键技术。所设计的一体化智能并网调试支撑平台以综合数据中心以及开放标准总线为基础，能够实现并网测试系统的协同交互、信息共享、功能模块整合等一体化功能，从而完成并网任务信息自动获取、并网调试自动对校、并网报告自动生成等业务应用功能。最后将所提的并网调试支撑平台在实际电网中进行了测试，结果表明所提的并网调试支撑平台有效提升了并网调试业务的稳定性、安全性和可靠性。