基于C/S架构的主网调度控制优化系统

深圳供电局有限公司 戚思睿 黄光磊 林志贤

深圳中调主网调度智能指挥系统从2014年开始建设，逐步在220kV 变电站范围内推广使用，系统遵循南方总调2017年印发的《中国南方电网调度指挥网络交互系统（网络发令）功能规范》文件建设要求，对此方面工作进行了相关建设及完善，实现了调控一体化模式下的电网操作智能成票一体化[1]。2019年南网总调下发《关于印发中国南方电网调度指挥控制系统（DCCS）技术规范（2019版）的通知》文件，要求南方电网公司各级调度单位规范建设内容，对原有调度指挥系统进行完善。结合网络安全防护要求，进行调度端和受令端系统的C/S 架构和私有协议开发，以此种方式，确保相关工作按照《中国南方电网调度指挥控制系统建设进度表》文件落实执行。

1 硬件设计

本项目无需扩充硬件，开发的应用软件部署在原有网络发令系统硬件之上，原有网络发令系统硬件架构如图1所示。

在上述图1硬件结构的基础上，针对各个系统模块分区，对其所需的硬件设备进行选型优化设计，主要针对OMS 集成设备和硬件接口进行选型。OMS 集成设备选用OMS-450 ZIP10型号集成器，采用SIP-6P 封装格式[2]。该型号集成器在应用到本文调度控制系统当中可实现对主网运行过程中各类数据的集成，并实现API 数据在基础信息管理、数据库管理等环节当中的同步传输。在选择硬件接口时，选用带有RS485通讯功能的接口，并为其配备相应的MES 硬件读卡器，读卡器的尺寸规格为长85mm，宽62mm，高30mm；运行时的工作电压为DC5/12V；该读卡器支持MES、ERP、APS 等多种通信传输协议，可实现本文调度控制系统在主网运行过程中实现与各个通信设备的传输。将带有读卡器的RS485通讯接口与125KH 标准卡或兼容卡接触即可获取到相应的调度信息。同时，读卡器当中包括通讯指示灯结构、刷卡指示灯结构，根据指示灯亮起的颜色，可实现对调度控制状态的直观描述，从而实现对主网调度控制的实时监测。

图1 系统硬件结构

2 软件设计

2.1 基于C/S 架构的主网机组工作管理

在完成系统的硬件设计后，引进C/S 架构，进行主网机组工作管理设计。在此过程中，可将主网调度指挥控制系统中的C/S 架构开发过程，近似作为对直接操作、委托操作、设备状态管理、定值单执行等业务迁移与完善的过程[3]。在确保C/S 架构中资源层、业务处理层、技术层完善的前提下，开发厂站客户端程序，使其与调度服务端程序进行数据交互。交互过程中，设定机组的三种工作形态为停运、出力受限、机组（AGC、AVC、一次调频、PSS）投退。C/S 架构层如图2所示。

图2 C/S 架构层

在进行停运管理时，应支持受令单位新增机组停运申请，申请内容应明确受令单位、电厂、机组编号、机组类型、调管调度机构、计划/非计划、停机类型等信息。若计划/非计划为非计划停运，则应填写非计划停运原因、实际停机时间、甩出力、事故影响情况、影响恢复情况等信息[4]。其中机组类型、调管调度机构信息应根据设备台账自动生成，甩出力仅当停机类型为故障跳闸或打闸停机时填写。

在进行出力受限管理时，应根据C/S 架构中的业务处理层进行限值填写防误提醒，即填写时最高出力不能大于机组额定容量，最低出力不能小于机组最低技术出力。

在进行投退管理时，应支持调度机构审核机组AGC、AVC、一次调频、PSS 投退申请功能，审核通过则流转至下一环节，并自动在“机组二次设备”分类中记录，审核不通过则将此申请回退至申请环节。基于C/S 架构的主网机组工作管理流程如图3所示。

图3 基于C/S 架构的主网机组工作管理流程

2.2 设计电力平衡调度控制优化方案

完成主网机组工作管理后，设计电力平衡调度控制优化方案，对主网电力进行计划调整与备用支援调度控制。

在进行计划调整时，应根据电厂或换流站向调度机构申请、调度机构主动调整网间送受电与省内发电计划，调整业务场景[5]。其中所有计划调整下发执行前，应具备发送至计划执行单位和相关调度机构会签的功能，且在计划下发执行后，应具备计划执行单位和相关调度机构确认的功能。

备用支援调度控制过程中，应提供受支援方拟定申请功能，包括支援电力、支援电量、开始和结束时间、支援类型、详细原因等字段填写。并利用备用支援方的会签功能，填写“最大可支援量（MW）”，结合输入信息，进行电力平衡的宏观调控。主网电力平衡调度过程涉及多个基础功能模块，本文设计的系统一一进行描述。

第一是基础功能模块，电力平衡调度控制必须能满足调度人员的实时监控控制需求，因此主网调度优化系统的数据共享与资源转换为基础功能模块的关键需求，设计的系统通过基础功能模块可以及时向调度主站提供监控界面，完成电网实时监控，在调度过程中，基础功能模块需要开启自动巡视切画面功能，为调度人员提供实时的调度信息。主网控制的关键负荷必须经过断路器内部的告警装置进行保护，一旦出现严重的线路问题，告警装置可以立即上传告警信号，再由控制人员及时进行处理。为了保证系统的数据采集交换功能，设计的系统还额外增加了数据通信协议转换接口，可以实现数据的高效转换接收，完成资源共享，基础功能模块内部的告警信息需要设置调度保护，避免出现信息泄露问题，整个基础功能模块的图形传输均使用标准的电力图形描述规范，能及时进行投影，接收有效的保护信号。

第二是数据调度模块，为了满足主网调度需求，本文设计的电力平衡优化调度方案对数据调度中的调度目标作出了要求，首先系统画面中的图元与文字链接必须规范，主接线图必须能清晰反应实际主网布局状况，其次图形的命名需要具有规范性，每个监控画面需要进行合理化排序，最后设计的数据调度模块必须能及时调出常用的画面，保证工作人员的调度效果。

在主网调度控制优化系统运行时，必须满足全部主网调度需求，各种类型的转发数据必须及时进行汇报，一旦出现地区负荷，需要立即根据负荷的数值和波动情况引发报警，除此之外，在调度控制时可以设计符合公式流转流程，及时更改符负荷接收需求。整个系统的储存周期需要划分在合理范围内，历史记录最低保存5年，为了防止系统的原始数据被修改，需要随时保存系统的修改记录，并将及时将修改数据导出。某些调度监管部门在缺陷管理上存在严重的问题，缺陷管理流程复杂、繁琐，本文设计的系统结合缺陷管理的标准化流程制定了相对简单的缺陷处理管理流程，从而有效地完成部门缺陷共享。调度日志是系统调度中必备的模块，可以记录系统的日常排班、查询数据。综合上述主网调度控制优化系统功能模块，可以有效地设计电力平衡调度控制优化方案，实现高效的主网调度控制。

3 对比实验

结合本文上述从硬件和软件两方面设计得到的调度控制优化系统，将其应用到某电力企业的主网运行环节当中，并对比系统优化前后的调度控制效果。为了更加直观地对两种调度控制系统进行评价，选择将调度控制过程中数据的丢失量作为评价指标，若数据丢失量越大，则说明调度控制的安全性越差；反之，若数据丢失量越小，则说明调度控制的安全性越强。在两种系统运行过程中，数据的丢失量可按照如下公式计算：

公式（1）中，W 表示为调度控制过程中数据的丢失量；M 表示为主网开始调度时传输的调度控制指令数据总量；M’表示为完成调度后系统实际获取并识别的调度控制指令数据量。根据上述公式（1），计算得出优化前后系统的调度控制数据丢失量，并将其记录如表1所示。

表1 优化前后系统调度控制数据丢失量记录表

结合表1中数据得出，通过本文方法优化后系统在运行过程中调度控制数据的丢失量得到明显降低，证明本文上述提出的优化方案能够解决系统调度控制时信息丢失量大的问题，从而为主网的稳定运行提供更加高精度的调度控制。

根据南网总调印发的总调[2020]4号文《关于提高设备操作准时性并开展操作效率及准时性统计分析工作的通知》，为提高设备操作的准时性，规范设备操作相关统计工作，应确保调度按检修计划准时开展设备停复电操作，从而实现各级调度设备操作信息的常态化统计与分析。随着主网调度运行指挥业务的发展，原有系统已经不能满足主网调度的实际需求，因此，本文在早期相关研究的基础上，对基于C/S 架构的主网调度控制系统进行优化设计。完成设计后，通过对比实验的方式，对开发的系统进行了功能检验，以此种方式证明本文设计成果具有一定实用性。