底層電網(wǎng)調(diào)度自動化概念設計

摘 要 本文結(jié)合國家、行業(yè)相關(guān)標準，針對底層電網(wǎng)特征，進行調(diào)度自動化的建設目標、設計范圍與原則的分析，從而提供一套完整的設計概念，解決底層電網(wǎng)標準認知不同而導致的運行差異化問題。

關(guān)鍵詞 電力工程；電網(wǎng)調(diào)度；調(diào)度自動化

0 引言

隨著電力事業(yè)的發(fā)展與先進科學技術(shù)在電力領域的應用，我國電網(wǎng)調(diào)度自動化領域取得了長足的發(fā)展。電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)已經(jīng)成為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行中最為重要的條件之一。隨著調(diào)度自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵和外延持續(xù)地變化，調(diào)度自動化專業(yè)正面臨著新發(fā)展要求。以少數(shù)110kV為主要節(jié)點，以35kV為主要網(wǎng)絡的底層電網(wǎng)，由于處在設備運行的最低端，對電網(wǎng)調(diào)度自動化的概念存在不同的曲解。本文通過對國家及行業(yè)標準的研究與解讀，設計出一套完整的電網(wǎng)調(diào)度自動化設計框架。

1 設計目標設定

在設計當中應確認現(xiàn)有設計水平，并對未來技術(shù)水平進行展望。設計范圍應當確立為：更新改造調(diào)度自動化系統(tǒng)主站，具備完善的SCADA功能外，滿足調(diào)度自動化系統(tǒng)Web發(fā)布功能，及與MIS網(wǎng)之間物理隔離功能；增加高級應用系統(tǒng)功能（網(wǎng)絡拓撲、狀態(tài)估計、調(diào)度員潮流、短期負荷預測、短路電流計算、無功電壓優(yōu)化、靜態(tài)安全分析等）。

2 網(wǎng)架前瞻性調(diào)查

電網(wǎng)調(diào)度自動化的設計在現(xiàn)今運行狀態(tài)下，必然是對原有設施設備的升級，而非是平地高樓似地建設。因此在設計前必須對電網(wǎng)舊有狀況進行全面調(diào)查。例如調(diào)查現(xiàn)運行電網(wǎng)110kV變電站數(shù)量，35kV變電站及開關(guān)站數(shù)量及運行情況。調(diào)度通信主要通信方式（光纖為主，載波、有線、衛(wèi)星等主備用通道情況）。調(diào)度自動化通信網(wǎng)改造轄內(nèi)的所有變電站（含開關(guān)站）、供電所光纖通信情況需單獨做出說明全部變電站（含開關(guān)站）的圖像監(jiān)控運行情況的調(diào)查和說明也應同時開展。

3 電網(wǎng)建設及發(fā)展調(diào)查

電網(wǎng)的發(fā)展有主動及被動兩個推動力：國家政策為引導的大基礎性建設與用戶負荷需求為推動的營銷需求建設。在制定設計時應當對國家政策規(guī)劃與本系統(tǒng)規(guī)劃有充分了解；同時對電網(wǎng)內(nèi)大客戶發(fā)展情況及潛在需求做出預判。具體需要調(diào)查出新建110kV變電站、增容改造變電站情況，總?cè)萘壳闆r，總負荷情況，扣除專用變電站供電負荷和小火電、小水電以35kV及以下電壓供電用戶負荷后，

計算出電網(wǎng)變電站供電負荷�，F(xiàn)有調(diào)度自動化系統(tǒng)存在的主要問題應當詳細闡述。目前一般底層調(diào)度自動化系統(tǒng)只具備基本的SCADA功能，已不能滿足現(xiàn)在的電網(wǎng)飛速發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)更新改造的功能要急需更新調(diào)度自動化主站系統(tǒng)，除了基本的SCADA功能以外還需以下功能：網(wǎng)絡拓撲、狀態(tài)估計、調(diào)度員潮流、負荷預測、短路電流計算、無功電壓優(yōu)化、靜態(tài)安全分析。

4 運行的硬件、軟件、功能配置的調(diào)查

4.1 硬件設備

系統(tǒng)基于通訊的運行形式與硬件的型號與種類、服役年限等，具體為：調(diào)度自動化主服務器及附屬設備、WEB服務器及附屬設施、調(diào)度工作站、 前置機、維護工作站、遠動終端：25座綜合自動化站；

通信設施種類調(diào)查如：通道機、網(wǎng)絡交換機、天文時鐘1臺、終端服務器臺數(shù)及運行情況等。

4.2 軟件組成

服務器采用操作系統(tǒng)、調(diào)度員工作站（維護工作站、前置機）采操作系統(tǒng)、應用軟件采用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫

4.3 基本功能

1）遙測：系統(tǒng)可以遙測到各變電站主變及進出線的有功功率、無功功率、母線電壓及進出線電流等參數(shù)，并可以在一次接線圖上對位顯示，可以按用戶要求將所選數(shù)據(jù)自動存盤，能夠按用戶需要設定公式并自動計算；2）遙信：遙信內(nèi)容包括斷路器位置信號、保護動作信號、事故跳閘總信號、單元裝置異常信號、通道故障信號等；3）遙控：通過本系統(tǒng)的遙控功能，可以在調(diào)度室對變電站的斷路器、電動刀閘、主變檔位進行遠方控制，執(zhí)行遙控操作前需先進行預控，經(jīng)反校無誤后，才能執(zhí)行遙控，以提高遙控操作的可靠性。調(diào)度軟件通過設置口令限制遙控的操作權(quán)限，以增強操作安全性；4）顯示功能：系統(tǒng)具有較強的圖形顯示功能，可顯示和編輯地理接線圖、線路運行工況圖、電壓棒圖、餅圖、報表、曲線、潮流及各個變電站的一次接線圖等，在相應圖上可顯示出遙測、遙信的實時數(shù)據(jù)，遙信變位可在報警區(qū)顯示出詳細的報警信息；5）打印功能：利用本系統(tǒng)可編制不同形式的報表，可直接從數(shù)據(jù)庫調(diào)用數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行整理、計算、匯總后把計算結(jié)果打印出來，能定時和召喚打印各種報表、遠動參數(shù)和SOE信息等；6）數(shù)據(jù)處理：在正常情況下，上送的各種數(shù)據(jù)經(jīng)前置機、服務器計算處理后，根據(jù)需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到各個工作站，供調(diào)度及其它有關(guān)人員監(jiān)視，在整點及5分鐘點情況下，主機將收集到的數(shù)據(jù)除傳往其它工作站外，對收集到的數(shù)據(jù)進行分類匯總，并將數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫中，存儲的數(shù)據(jù)隨時可以調(diào)閱、修改、打印、分析等。為保證主機和終端機時鐘的一致性，通道管理機上裝有天文時鐘，定時對主站及分站端自動校對；7）通道：在通道方面，采用光纖、衛(wèi)星、電力載波、擴頻、音頻電纜等多種通信方式，因地制宜，取長補短，使大

部分站實現(xiàn)了多通道通信，有效地保證了數(shù)據(jù)的正常傳輸。目前底層電網(wǎng)變電站單元之間使用RS485總線方式傳輸，節(jié)點堵塞總線現(xiàn)象，為了避免此類現(xiàn)象發(fā)生應在新建和改造變電站時采取單元于中央處理器之間采用雙太網(wǎng)、雙中央處理器形式實現(xiàn)的雙通訊方案；8）雙機熱備：整個主站系統(tǒng)前置機、服務器均采用雙機熱備形式，確保系統(tǒng)的運行可靠性；9）調(diào)度自動化系統(tǒng)的配置及備品備件需求

5 集控站設計

集控站的設計與建設應當根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃遵循通信和調(diào)度自動化系統(tǒng)與電網(wǎng)同步建設的原則。集控站站端設備配置應包含有高性能，工業(yè)級電腦，配套打印機及語音系統(tǒng)。

隨著現(xiàn)有電網(wǎng)建設的發(fā)展及負荷增加情況，底層電網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)向110kV主網(wǎng)架。負荷增加必然帶來數(shù)據(jù)流增加及對高穩(wěn)定性的要求，必然進一步加大調(diào)度員的工作量。集控站的運行應當考慮35kV變電站站內(nèi)10kV線路、電容投退、主變調(diào)檔等權(quán)力下發(fā)給集控站，以調(diào)度為中心三個集控站為基點，110kV變電站為骨干構(gòu)筑電網(wǎng)，從而減輕調(diào)度員的勞動強度。

6 附加功能

調(diào)度員培訓模擬（DTS）系統(tǒng)是進行調(diào)度員運行操作、事故處理模擬培訓和電網(wǎng)在線穩(wěn)定分析研究、反事故演習的重要技術(shù)手段。因此，其建設和應用工作在一些網(wǎng)、省調(diào)中得到了較好的開展。目前，已經(jīng)建成DTS系統(tǒng)的網(wǎng)、省調(diào)有29家，其中由國內(nèi)廠家提供的系統(tǒng)有23家，占已建系統(tǒng)的79.3%。上述系統(tǒng)中取得了較好應用效果的約有20家，約占已建系統(tǒng)2/3。另外，DTS系統(tǒng)還在部分地調(diào)中得到了初步應用。

電能量計量（TMR）系統(tǒng)在發(fā)電廠上網(wǎng)電量結(jié)算和省間、大區(qū)間電量結(jié)算以及生產(chǎn)統(tǒng)計、考核等方面發(fā)揮了重要的作用。底層電網(wǎng)由于存在多電源點接入的問題，因此在該系統(tǒng)方向的開發(fā)商應當投入一定設計精力。

7 結(jié)論

底層電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)概念設計，應在對本地電網(wǎng)實際運行情況充分調(diào)查的基礎上，分析電力系統(tǒng)特點、運行需要和通信通道運行要求的基礎上，提出調(diào)度自動化系統(tǒng)的設計目標，闡述功能要求、技術(shù)指標、遠動信息內(nèi)容和信息傳輸網(wǎng)絡，重點在于解決“四遙”及人機聯(lián)系設計問題。

參考文獻

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