淺談煤礦智能性安全電網(wǎng)調(diào)度集控站系統(tǒng)的建設(shè)

摘要：變電站實(shí)現(xiàn)無人值班已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，集控站作為無人值班變電站的運(yùn)行管理中心，承擔(dān)著變電站日常巡視和設(shè)備操作任務(wù)，是電網(wǎng)運(yùn)行的重要部分。集控站系統(tǒng)建立在調(diào)度系統(tǒng)和變電站之間，是對(duì)多個(gè)無人值班變電站進(jìn)行集中監(jiān)控和管理的自動(dòng)化系統(tǒng)，它站在局部電網(wǎng)的層次上，對(duì)所轄變電站進(jìn)行更高層次的綜合控制和管理。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；調(diào)度自動(dòng)化；智能調(diào)度；集控站

中圖分類號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0089-02

目前，晉煤集團(tuán)供電分公司電力調(diào)度自動(dòng)化主站采用東方電子DF8002V8調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，自投運(yùn)以來運(yùn)行可靠穩(wěn)定。隨著晉煤集團(tuán)不斷的發(fā)展，晉煤集團(tuán)電網(wǎng)規(guī)模日益壯大。為了適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和本地區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的需要，進(jìn)一步提高本地區(qū)域智能電網(wǎng)自動(dòng)化工作的工程化、規(guī)范化、系統(tǒng)化水平，結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化新技術(shù)和本地區(qū)域電網(wǎng)的實(shí)際情況，該公司于2010年對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)一步完善主站功能，對(duì)原有集控站進(jìn)行改造，在寺河110kV站、成莊110kV站分別新增兩個(gè)集控站。

集控站采用東方電子最新研發(fā)的集控自動(dòng)化系統(tǒng)——DF8003C集控一體化系統(tǒng)。晉煤集團(tuán)供電分公司現(xiàn)管轄110kV變電站3座，35kV變電站22座，110kV供電線路8條合計(jì)126.63km，是一個(gè)專業(yè)的電力電網(wǎng)調(diào)度。DF8003C集控一體化系統(tǒng)的建設(shè)，主要是在成莊和寺河兩個(gè)地方建立兩個(gè)集控站，分別管控各自部分的變電站，是基于現(xiàn)有通訊自動(dòng)化系統(tǒng)搭建完善的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)和準(zhǔn)實(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)電網(wǎng)實(shí)行分層、分區(qū)監(jiān)控管理。集控站具有遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè)等功能，自動(dòng)化信息直接采集和處理，對(duì)所管轄的變電站進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。增加調(diào)度值班人員在事故狀態(tài)的事故應(yīng)急判斷和指揮能力，加強(qiáng)各工區(qū)對(duì)自己所管轄的變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和事故狀態(tài)下的操作監(jiān)控，為晉煤集團(tuán)實(shí)現(xiàn)智能型的安全電網(wǎng)提供了技術(shù)保證。

1 DF8003C集控一體化系統(tǒng)的基本功能

DF8003C集控一體化系統(tǒng)其使用的硬件部分均為兩臺(tái)HP ML370 G6塔式服務(wù)器，集SCADA/前置/歷史服務(wù)器于一體，3臺(tái)HP Compaq 8000 Elite商用臺(tái)式機(jī)工作站，進(jìn)行正常的使用和維護(hù)以及1臺(tái)HP Compaq 8000 Elite商用臺(tái)式機(jī)報(bào)表工作站，用于制作管理報(bào)表。區(qū)域集控站系統(tǒng)建設(shè)完善了數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)通訊功能；轉(zhuǎn)發(fā)功能；數(shù)據(jù)處理能力；人機(jī)交互功能；遙控及操作閉鎖；事項(xiàng)及事故處理；事件順序記錄；事故追憶及反演功能；系統(tǒng)時(shí)鐘同步；用戶自定義運(yùn)算功能；報(bào)表打印功能；安全功能；系統(tǒng)維護(hù)功能，支持遠(yuǎn)程維護(hù)功能。

2 集控監(jiān)控系統(tǒng)組建模式及應(yīng)用功能

2.1 系統(tǒng)組建模式

集控中心系統(tǒng)本身主要實(shí)現(xiàn)變電站的監(jiān)視控制功能。但調(diào)度主站與集控系統(tǒng)采用一體化模型和圖形維護(hù)，并需要交換實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、控制操作命令、報(bào)警事件等，集控中心系統(tǒng)應(yīng)配置相應(yīng)的CIS服務(wù)器，負(fù)責(zé)與主站系統(tǒng)按照IEC61970標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接口。DF8003C集控一體化系統(tǒng)組建采用雙網(wǎng)、雙主機(jī)，服務(wù)器/客戶機(jī)的C/S結(jié)構(gòu)，雙網(wǎng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分流，具備向下冗余的交換、分布式開放性局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在符合國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的原則下，支持異構(gòu)系統(tǒng)的接入和信息共享；從硬件結(jié)構(gòu)來看，整個(gè)系統(tǒng)分布在三個(gè)安全區(qū)中，分別為安全區(qū)Ⅰ、安全區(qū)Ⅱ和安全區(qū)Ⅲ，監(jiān)控主系統(tǒng)位于安全區(qū)Ⅰ。

操作系統(tǒng)選用Windows操作系統(tǒng)，各應(yīng)用功能的支撐平臺(tái)基于“關(guān)系、層次和面向?qū)ο螅–IM/CIS/UIB）”三位一體為核心的開放、分布式平臺(tái)。

應(yīng)用軟件基于IEC61970 CIM/CIS（公用信息模型/組件接口規(guī)范）和IEC-61968 UIB電力企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開發(fā)，“圖、模、庫”一體化，軟件運(yùn)行環(huán)境“跨平臺(tái)”，支持各種主流硬件及操作系統(tǒng)。

2.2 集控站統(tǒng)一維護(hù)的實(shí)現(xiàn)模式

集控站建立相對(duì)獨(dú)立的SCADA主站的情況下，各個(gè)集控的參數(shù)和圖形都需要獨(dú)立維護(hù)，為了便于維護(hù)，可以通過在調(diào)度主站設(shè)立集控站遠(yuǎn)程維護(hù)終端的方式，在主站對(duì)各集控站圖、庫進(jìn)行維護(hù)。

2.3 通道組織方式

2.3.1 110kV、35kV變電站至集控系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)通道，原則上考慮專用網(wǎng)絡(luò)通道，并建議升級(jí)后系統(tǒng)應(yīng)具備雙通道接入功能。

2.3.2 變電站數(shù)據(jù)分別往集控、調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)，信息互不干擾。

3 集控站監(jiān)控系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 技術(shù)指標(biāo)

3.1.1 全系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)掃描周期2～10s可調(diào)。

3.1.2 主備切換時(shí)間。

熱備用主備機(jī)切換時(shí)間 <10ms

溫備用切換時(shí)間 <25s

3.1.3 系統(tǒng)時(shí)鐘同步精確度。

穩(wěn)定性 <+1.0E-6（25+5C）

時(shí)間基準(zhǔn) <+1mx

3.1.4 遙測(cè)量。

綜合誤差 ≤1.5%

遙測(cè)量越死區(qū)傳送時(shí)間 ≤2s

遙測(cè)合格率 >99.9%

重要遙測(cè)傳送時(shí)間 ≤3s

3.1.5 開關(guān)量。

遙信變位傳送時(shí)間 ≤2s

遙控，遙調(diào)傳送時(shí)間 <1s

遙控命令響應(yīng)時(shí)間 ≤1s

遙調(diào)命令響應(yīng)時(shí)間 ≤2s

遙信正確率 100%

遙控，遙調(diào)正確率 100%

遙控拒動(dòng)率 0%

3.1.6 屏幕顯示。

畫面刷新周期2～10s可調(diào)，且每一畫面均可定義其刷新周期

以太網(wǎng)誤碼率 <10E-5

模擬屏數(shù)據(jù)更新周期 <3s

向管理信息系統(tǒng)提供的批次數(shù)據(jù)5*n（n=1，2，…12）分鐘可調(diào)

3.2 可靠性指標(biāo)

平均無故障運(yùn)行時(shí)間 MTBF

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) >25000小時(shí)

主機(jī)（含磁盤） >50000小時(shí)

操作員工作站 >40000小時(shí)

其他計(jì)算機(jī)設(shè)備 >30000小時(shí)

可維護(hù)平均修復(fù)時(shí)間 MTTR<1小時(shí)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可利用率 >99.98%

3.3 系統(tǒng)壽命

系統(tǒng)壽命正常使用年限為10年，在具有一定的備品和軟件升級(jí)的條件下能達(dá)到15年。

3.4 系統(tǒng)安全性指標(biāo)

CPU負(fù)載（運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)軟件）

正常狀態(tài)下 ≤25%

事故情況下10s ≤40%

在任一個(gè)5min內(nèi)，磁盤的平均使用率 <40

4 集控系統(tǒng)與主站系統(tǒng)接口功能

4.1 接收主站下傳的圖模信息

調(diào)度主站信息按照IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的圖模信息后（包括CIM參數(shù)和SVG圖形），根據(jù)責(zé)任區(qū)下傳到集控中心，集控中心收到該信息后，把CIM模型（全網(wǎng)模型和增量模型）導(dǎo)入到集控系統(tǒng)中，并自動(dòng)投入實(shí)時(shí)運(yùn)行，SVG格式的圖形則轉(zhuǎn)換成集控系統(tǒng)私有格式供值班員使用。

4.2 從主站獲取變電站的實(shí)時(shí)信息

集控中心CIS服務(wù)器通過GDA/HSDA獲取主站轉(zhuǎn)發(fā)的遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)發(fā)的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)更新到集控SCADA系統(tǒng)中。

4.3 實(shí)時(shí)控制信息上傳主站

集控中心對(duì)部分設(shè)備的控制操作通過主站進(jìn)行操作，集控中心負(fù)責(zé)將控制操作命令寫到調(diào)度主站CIS服務(wù)器上，并接收調(diào)度主站CIS服務(wù)器返回的相關(guān)操作，完成整個(gè)控制操作過程。

4.4 實(shí)時(shí)報(bào)警事件的訂閱

集控系統(tǒng)可通過集控中心CIS服務(wù)器訂閱調(diào)度主站生成的報(bào)警和事件。

智能電網(wǎng)作為未來電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)已在保證電力系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，并且成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要支柱之一。DF8003C集控一體化系統(tǒng)是集實(shí)時(shí)監(jiān)控（SCADA）、運(yùn)行與管理等于一體的自動(dòng)化系統(tǒng)，運(yùn)行人員可通過該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)變電站設(shè)備運(yùn)行情況和對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。能利用集中起來的各種細(xì)節(jié)信息，進(jìn)行決策分析處理，擅長處理細(xì)節(jié)問題，是地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的前級(jí)智能信息處理節(jié)點(diǎn)。實(shí)踐證明，將集控站自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化相結(jié)合，能可靠、有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控。使晉煤集團(tuán)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平，為晉煤集團(tuán)創(chuàng)造一流的供電企業(yè)提供了技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：薛麗青（1982—），女，山西晉城人，供職于山西晉城煤業(yè)集團(tuán)供電分公司，研究方向：電氣自

動(dòng)化。