調(diào)度主站系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

李尚坤，蘇海哲

西電三菱電機(jī)開關(guān)設(shè)備有限公司，陜西西安 710018

調(diào)度主站系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

李尚坤，蘇海哲

西電三菱電機(jī)開關(guān)設(shè)備有限公司，陜西西安 710018

本文結(jié)合調(diào)度主站系統(tǒng)，分析了在配電自動(dòng)化主站中的核心地位，討論了調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的典型配置，詳細(xì)闡述了各類設(shè)備的主要功能及要求。

電力系統(tǒng)；配電自動(dòng)化主站；硬件構(gòu)成

0 引言

配電管理自動(dòng)化主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，它完成信息處理和加工任務(wù)，是整個(gè)配電自動(dòng)化的核心。調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)硬件、網(wǎng)絡(luò)、各類軟件和通信設(shè)備組成。配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1 調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配置

目前的配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)的普遍采用分布式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。分布式系統(tǒng)是把系統(tǒng)的各項(xiàng)功能分散到多臺(tái)計(jì)算機(jī)中去，各臺(tái)計(jì)算機(jī)之間用局域網(wǎng)相連并通過局域網(wǎng)高速交換數(shù)據(jù)。人機(jī)聯(lián)系處理機(jī)以工作站方式接在局域網(wǎng)上。目前調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)普遍采用的模式是單機(jī)單網(wǎng)典型配置和雙機(jī)雙網(wǎng)典型配置。

單機(jī)單網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度主站的運(yùn)行被迫中斷，因此可靠性不高。該模式的主站往往用在對(duì)可靠性要求不高的系統(tǒng)中，或管理的系統(tǒng)規(guī)模較小。一般重要的配電網(wǎng)，因調(diào)度主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制，而配電網(wǎng)對(duì)可靠性要求很高，要求配電調(diào)度主站，運(yùn)行要求為7×24小時(shí)運(yùn)行模式，系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，要求長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常，主站系統(tǒng)應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將異常信息報(bào)告給調(diào)度員或系統(tǒng)維護(hù)人員。

分布式系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的接口和介質(zhì)，把整個(gè)系統(tǒng)按功能分解分布在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，提高了系統(tǒng)整體性能，降低了對(duì)單機(jī)的性能要求，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，且系統(tǒng)的可擴(kuò)充性增強(qiáng)。

調(diào)度主站設(shè)備分為3類：計(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備，其它還包括調(diào)度顯示屏幕、UPS 電源、調(diào)度電話交換機(jī)等。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的工作站分為三類：前置工作站、服務(wù)器、Web服務(wù)器、工作站。工作站包括：調(diào)度員工作站、維護(hù)工作站，轉(zhuǎn)發(fā)工作站等，為人機(jī)聯(lián)系設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要指調(diào)度交換機(jī)。

通信設(shè)備包括傳輸設(shè)備和接入設(shè)備。

2 各類設(shè)備的功能

2.1 人機(jī)聯(lián)系設(shè)備

配電網(wǎng)管理采用配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)后，要求調(diào)度人員利用這一系統(tǒng)全面、深入和及時(shí)地掌握配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，做出正確的決策和發(fā)出各種控制命令，以保證配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

為了能夠完成上述各項(xiàng)任務(wù)，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)對(duì)話。調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備就是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話而設(shè)置的，它是配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中操作人員和計(jì)算機(jī)之間交換信息的輸入和輸出設(shè)備。

這類設(shè)備分為通用和專用兩種。通用的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備是指供配電調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理和維護(hù)人員、軟件開發(fā)所使用的控制臺(tái)、打印機(jī)等。

專用的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備是指專門供配電調(diào)度人員用以監(jiān)視和控制配電系統(tǒng)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備，調(diào)度員工作站。非交互型的調(diào)度模擬屏和計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的各類記錄設(shè)備及其它設(shè)備等。

2.2 服務(wù)器

調(diào)度系統(tǒng)的核心設(shè)備。接收前置機(jī)的信息，并進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，根據(jù)建立的電網(wǎng)模型進(jìn)行各種分析計(jì)算，各種信息發(fā)送到調(diào)度員工作站。接收調(diào)度員工作站的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)到前置機(jī)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，涉及到大量的實(shí)時(shí)性要求很高的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理。而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)有組織、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量電網(wǎng)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的系統(tǒng)。以上任務(wù)的完成必須有一套快速、完善的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供服務(wù)。因此，設(shè)備上運(yùn)行兩套數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫必須具有聯(lián)網(wǎng)功能，以便管理全網(wǎng)分布式的數(shù)據(jù)，保證全網(wǎng)數(shù)據(jù)的一致性。一般實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是各自開發(fā)的，速度雖然可以保證快速實(shí)時(shí)的需要，但接口標(biāo)準(zhǔn)化程度低，不能完全符合各種通用的數(shù)據(jù)庫接口國際標(biāo)準(zhǔn)，這樣的系統(tǒng)是比較封閉的。

調(diào)度系統(tǒng)的各種配置信息：配電網(wǎng)的基本信息，基本管理信息。以及歷史記錄等信息用歷史數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。歷史數(shù)據(jù)庫選擇商用數(shù)據(jù)庫。

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，由于其對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，一般采用專用的數(shù)據(jù)庫。歷史數(shù)據(jù)庫主要用于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，一般采用商用數(shù)據(jù)庫。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與商用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，使用戶在使用時(shí)根本感覺不到有兩套數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的存在，做到了完全透明。

2.3 Web服務(wù)器

將調(diào)度的各類信息，通過建立的Web服務(wù)程序，和服務(wù)器通信得到系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)。發(fā)布的信息和調(diào)度員工作站得到的信息一致。

2.4 前置機(jī)

調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，常稱為前置機(jī)（Front-end Processor）系統(tǒng)。前置機(jī)系統(tǒng)是各配電子站和變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息和主站進(jìn)行信息交換的關(guān)口。

接收現(xiàn)場(chǎng)配電子站和變電站自動(dòng)化的信息、是前置機(jī)的主要功能。由于系統(tǒng)中的配電子站和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可能是不同廠家、不同型號(hào)的產(chǎn)品。前置機(jī)對(duì)不同廠家的設(shè)備送遠(yuǎn)動(dòng)信息時(shí)，可能采用不同的規(guī)約。

2.5 調(diào)度大屏和調(diào)度模擬屏

先進(jìn)的配電自動(dòng)化管理中心，設(shè)置有調(diào)度大屏。大屏分為投影式，和顯示器式兩種方式。先進(jìn)的調(diào)度大屏可將，任意一臺(tái)工作站或多臺(tái)的信息完整的顯示在大屏上。最簡(jiǎn)單的大屏的信號(hào)來自一臺(tái)調(diào)度員工作站。

傳統(tǒng)調(diào)度模擬屏在調(diào)度控制臺(tái)對(duì)面的墻壁上，用以集中宏觀地顯示整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況。模擬屏一般采用各種模型元件組成系統(tǒng)的單線圖。其中的斷路器、隔離開關(guān)是用燈光的顏色表示其分合位置，在事故跳閘時(shí)相應(yīng)的斷路器圖形閃光。在各線上還鑲嵌有電流或功率的指示儀或數(shù)字顯示器。這樣，整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及潮流分布都能一目了然。模擬屏與彩色屏幕顯示器配合使用，給調(diào)度人員提供了極大的方便。

2.6 GPS時(shí)鐘設(shè)備

GPS設(shè)備通過一定方式接在前置機(jī)上。GPS得到衛(wèi)星時(shí)鐘信息和前置機(jī)進(jìn)行對(duì)時(shí)，前置機(jī)和主站其它計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，前置機(jī)和所接的配電子站實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)。

2.7 安全隔離設(shè)備

系統(tǒng)對(duì)外通信的連接設(shè)備。特殊的通信方式。

2.8 交換機(jī)

用于各種計(jì)算機(jī)信息的交換。

2.9 通信接入設(shè)備

包括路由器、調(diào)制解調(diào)器、光通信接入設(shè)備等。主要完成與調(diào)度廠站端的通信。

3 結(jié)論

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)涵蓋面廣，用于運(yùn)行管理配電網(wǎng)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，其中包含了配電網(wǎng)中的變電站、饋線網(wǎng)路及用戶管理、監(jiān)控、運(yùn)行優(yōu)化等功能的系統(tǒng)。因此，其硬件構(gòu)成也相對(duì)復(fù)雜，涉及領(lǐng)域較多。如何保證硬件架構(gòu)有序的運(yùn)行對(duì)于電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。

[1]劉東，丁振華，滕樂天.配電自動(dòng)化實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004.

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1674-6708（2011）48-0068-02