电网智能调度自动化系统开发与应用效果探究

蔡明熹

(南华大学，湖南 衡阳 421001)

为保障电网智能调度自动化系统的安全稳定运行，系统需满足以下开发需求：其一，安全性。系统作为监控区域全网、实施网络调度的重要平台，应用效果直接决定着区域电网监控及调度效果，进而对区域电力供应造成影响。系统必须具备安全性特征，避免因安全事故和系统崩溃所引发的系统运行问题。其二，多态运行。不同人员对系统有着不同的运行模态要求，系统不仅需要具备多种运行模态，还需具备网络分析、数据转换等功能[1]。其三，可靠性。即当系统中存在故障设备时仍能够正常运行。应配置冗余备份，具备故障自检及处理功能，在设备故障时及时隔离故障设备，并向运维人员发出通知，以便对故障设备进行快速处理。

1 总体架构设计

某地区电网具有规模小、覆盖广等特征，因此在设计中采用分布式采集模式系统接入。具体设计中，为某地区下辖的4个县各设置1个自动化分主站，主要用于承担县级区域场站信息和数据采集工作。于某地区设置1个中心调度自动化主站，通过电力通信网络与分主站之间实现数据交互，并构成广域互联模式。在需要实施自动化调度的地点布置前置服务器，实现数据参数项目中心调度自动化主站汇集效果。还需配置一体化软件集成平台，实现分布式数据采集和分区解列运行。

一体化软件集成平台。系统各级软件和硬件均采用统一模式设计，即各级调度之间软件平台可在统一平台运行，系统中电网模型相关的各类数据资源均保持一致性，在此区域网络中各级应用资源均可共享和使用，以满足区域功能调用效果。还需具备共建功能，只需在区域内某一分系统上实施数据建模，相关数据便可存储至公共数据库中，其他分系统均可通过公共数据库对该数据建模进行调用和展示。此功能也适用于系统维护，可有效避免多功能模块、多级区域导致的数据不一致问题。

分布式数据采集。根据互联模式的应用要求前置服务器采用分布式布置，因而在区域范围内前置服务器可布置于任意位置[2]，既可布置于地调，也可布置于县调，每个前置服务器均为系统的一个数据采集点，具体布置可根据实际情况进行动态化调整，以保证节点的最优布置效果。

分区解列运行。为避免因通道中断所导致的不良后果，系统设计中要求每个电力调度子系统均需具备分区解列功能，促使县调和地调在主系统通信服务出现异常时。可根据分区解列功能自动进入到分区解列模式，促使系统实现离网独立运行。

2 电网智能调度自动化系统的具体设计

2.1 硬件设计

硬件设计主要由安全区Ⅰ、安全区Ⅱ、安全区Ⅲ 3部分共同组成。其中安全区Ⅰ是整个系统的主要支撑平台，安全区Ⅱ集成电量采集、继电保护、故障信息管理系统调度员仿真等子系统，安全区Ⅲ主要用于接入第三方系统，包括web子系统、调度管理OMS等子系统。

图1 电网智能调度自动化系统的硬件设计架构Fig.1 Hardware design architecture of power grid intelligent dispatching automation system

2.1.1 安全区Ⅰ系统

电网智能调度自动化系统中的安全区Ⅰ系统主要包括1个地调和4个县调，由于所有县调均配置于某地区范围内，所以不需要配置隔离装置。同时，根据软件功能需求，在地调处布置4台SCADA服务器、FES子系统服务器、历史服务器、数据存储磁盘阵列、PAS服务器、AVC服务器、人机交互子系统，县调配置FES子系统服务器、人机交互子系统。地调和县调之间的通信采用通信互联服务器、网络通讯设备及相关辅助设备。由于系统采用广域互联模式，还需为每个县配置1台数据采集前置设备，SCADA服务器、组网交换机及采集子系统交换机各2台，9台工作站。

2.1.2 安全区Ⅱ系统

安全区Ⅱ系统中配置2套子系统，其一为调度员仿真子系统，该子系统中配置了DTS服务器，并在统计区域内配置6台工作站，便于用户使用。其二为继电保护和故障信息管理子系统。该子系统主要集成人机交互、数据管理、应用系统、前置通信等功能[3]。所有设备均采用机柜上架安装，机柜应符合现行标准，配有PDU和系统专用UPS电源。安全区Ⅱ系统网络设备配置与安全区Ⅰ系统大致相同，均采用双网双设备冗余运行。安全区Ⅱ系统需配置三层交换机，且每个子系统配置2台交换机，共配置4台交换机。

2.1.3 安全区Ⅲ系统

安全区Ⅲ系统与OMS系统相接，实现电网智能调度系统的接入效果。OMS系统采用双网双设备模式，配置2台服务器、1套专用IP数据存储磁盘阵列、2台应用服务器、2台Web服务器、2台组网交换机、4台延伸交换机，整个网络交换机均采用三层交换机。

2.2 软件设计

整体电网智能调度自动化系统分为硬件设备、操作系统层、支撑平台层和应用层4层结构。系统软件总体可分为操作系统层、支撑平台层及应用层3层架构。具体软件结构如图2所示。

图2 电网智能调度自动化系统基本架构图Fig.2 Basic architecture diagram of power grid intelligent dispatching automation system

支撑平台层主要提供通用性公共服务功能，相关服务包括网络传输、实时数据处理、历史数据处理、图像服务、人员权限设定、系统告警、系统运算、数据库服务、报表服务等[4]。操作系统层主要为硬件层各设备所采用的操作系统。考虑到系统设计中很多硬件设备在出厂时配置了对应的操作系统，如IBM服务器的AIX操作系统、PC设备的Windows操作系统等[5]，相关系统可不进行对应修改，在保障系统安全的情况下，可将操作系统直接集成在系统中，作为系统操作界面和人机交互界面的应用系统。应用层一方面需要实现电网智能调度自动化系统的操作应用及功能，另一方面也需要实施厂站接入与功能对应效果。具体应用层设计包括图形制作、数据库维护等。数据库维护包括SCADA厂站信息、PAS设备、FES信息等子模块，主要用于实现各类厂站信息的接入效果。图像制作主要采用图像编辑器进行设计制作，具体设计完成后还需为图形配置对应的系统控制功能，以达成系统应用使用及控制效果。

此电网智能调度自动化系统是基于现有系统进行的改造升级，所以对已有功能不再进行说明，如用户权限划分、责任划分、用户登录、系统管理等[6]。

2.3 二次安全防护设计

二次安全防护设计采用横向安全防护和纵向安全防护相结合的方式。横向安全防护是指分别在安全区Ⅰ和安全区Ⅱ之间、安全区Ⅱ和安全区Ⅲ之间各配置2道防火墙。纵向安全防护是指在安全区Ⅰ和安全区Ⅱ之间架设纵向隔防设备，即入侵检测系统和拨号认证加密装置各2台。

3 电网智能调度自动化系统的应用效果

根据以上电网智能调度自动化系统设计，对某地区区域电网调度系统进行改造升级，经过长达半年的系统运行统计后确认，前两个季度的系统应用效果如表1所示。

表1 电网智能调度自动化系统的应用效果Tab.1 Application effect of power grid intelligent dispatching automation system

如表1所示，应用电网智能调度自动化系统后，随着时间的持续推进，主变动作和电容器动作效果持续提升，应用3个月后，10 kV和66 kV电压合格率均基本可稳定在99%以上，系统应用效果较为明显，可有效提高电网电能质量。

5 结语

以某地区为研究对象，介绍了一种电网智能调度自动化系统设计架构方案，主要包括系统硬件设计、软件设计、二次安全防护设计3部分。根据某地区应用效果可知，该系统可有效提高电网电压合格率和主变动作与电容器动作自动化控制效果，具有较高的应用价值，可在后续电网智能调度自动化系统设计中进行参考应用。