調(diào)度自動(dòng)化前置系統(tǒng)配置方式探討

張 燁，倪瑋強(qiáng)，劉雅倩

（國(guó)網(wǎng)滄州供電公司電力調(diào)度控制中心；河北滄州 061001）

調(diào)度自動(dòng)化前置系統(tǒng)配置方式探討

張 燁，倪瑋強(qiáng)，劉雅倩

（國(guó)網(wǎng)滄州供電公司電力調(diào)度控制中心；河北滄州 061001）

前置系統(tǒng)是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，主要承擔(dān)了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站端與廠站端之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信處理任務(wù)，信息交換、命令傳遞、規(guī)約的組織和解釋、通道的編碼與解碼、衛(wèi)星對(duì)時(shí)、采集資源的合理分配等基本任務(wù)。隨著調(diào)度監(jiān)控人員對(duì)廠站實(shí)時(shí)信息準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求的不斷提高，調(diào)度自動(dòng)化前置系統(tǒng)在快速性、靈活性、穩(wěn)定性等方面也有了更高的要求。文中從前置系統(tǒng)的配置方式入手，詳細(xì)論述了現(xiàn)有條件下優(yōu)化前置系統(tǒng)配置的方法，開(kāi)拓了前置系統(tǒng)配置的新思路。

前置系統(tǒng)；調(diào)度自動(dòng)化；實(shí)時(shí)信息；配置方式

1 概述

隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展壯大和“大運(yùn)行”建設(shè)的深入開(kāi)展，電力系統(tǒng)集約化程度不斷提高，調(diào)度監(jiān)控人員對(duì)廠站實(shí)時(shí)信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高。如何提高調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性是擺在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員面前的一個(gè)具有實(shí)際意義的問(wèn)題。特別是光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，廠站的通道條件已得到了明顯的改善，那么另一個(gè)制約自動(dòng)化信息傳輸?shù)钠款i顯現(xiàn)了出來(lái)［1］，那就是調(diào)度自動(dòng)化前置系統(tǒng)。

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)，習(xí)慣上被稱(chēng)為前置系統(tǒng)。前置系統(tǒng)［2］作為電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸入輸出的中心，主要承擔(dān)了主站與廠站之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信處理，信息交換、命令傳遞、規(guī)約的組織和解釋、通道的編碼與解碼、衛(wèi)星對(duì)時(shí)、采集資源的合理分配等基本任務(wù)，是各廠站遠(yuǎn)動(dòng)信息進(jìn)入主站系統(tǒng)的關(guān)口。隨著廠站接入信息數(shù)量的增大和廠站通道接入模式的增多，前置系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的延時(shí)，嚴(yán)重影響了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。尋求一種更為科學(xué)的前置系統(tǒng)配制方法，優(yōu)化前置系統(tǒng)配置是解決這個(gè)問(wèn)題的唯一出路。

2 現(xiàn)狀分析

目前，地區(qū)級(jí)調(diào)度自動(dòng)化前置系統(tǒng)多采用雙機(jī)冗余工作模式［3］，兩臺(tái)前置機(jī)需要同時(shí)在線(xiàn)工作，廠站接入有兩種模式，專(zhuān)線(xiàn)模式和網(wǎng)絡(luò)模式。前置采集網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)傳輸串行數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（如圖1所示）。

專(zhuān)線(xiàn)通道采集的數(shù)據(jù)通過(guò)終端服務(wù)器接入兩臺(tái)前置機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)直接接入兩臺(tái)前置機(jī)。這種配置方案雖實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的冗余配置，但隨著廠站接入數(shù)量、通道數(shù)量、信息數(shù)量的增大已顯示出一定的弊端。

就目前而言，地區(qū)級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)接入廠站數(shù)量在150個(gè)以上，且全部廠站均具備專(zhuān)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)雙通道配置，還有一部分廠站具備三通道配置，總通道數(shù)量超過(guò)350個(gè)。幾十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)需要全部經(jīng)過(guò)前置系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行處理，廠站信息上傳滯后等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。一旦數(shù)據(jù)量過(guò)大造成前置系統(tǒng)癱瘓，后果將不堪設(shè)想。

圖1 雙機(jī)冗余前置系統(tǒng)配置方式

根據(jù)以上分析得出，雙機(jī)冗余前置系統(tǒng)配置方式已經(jīng)在一定程度上制約了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，因此一種新的前置系統(tǒng)配置方式——集散化四前置配置方式進(jìn)入了我們的視野。

3 集散化四前置配置方式分析

3.1 硬件配置

硬件上采用四臺(tái)前置機(jī)并列接入的配置方式，對(duì)串行數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分流，前置系統(tǒng)采用集散化控制的方式。包括數(shù)字通道、模擬通道在內(nèi)的專(zhuān)線(xiàn)通道通過(guò)終端服務(wù)器連接到前置機(jī)A和前置機(jī)B上，兩臺(tái)前置機(jī)互為主備。網(wǎng)絡(luò)通道則通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器、交換機(jī)直接連接到前置機(jī)C和前置機(jī)D上，兩臺(tái)前置機(jī)互為主備，不再做功能的交叉轉(zhuǎn)移（如圖2所示）。

3.2 軟件配置

（1）配置主機(jī)。具體內(nèi)容包括，安裝操作系統(tǒng)以及前置子系統(tǒng)軟件；配置前置應(yīng)用參數(shù)、主機(jī)參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；配置各前置節(jié)點(diǎn)間的內(nèi)部通訊同步的功能，例如：4臺(tái)前置機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，每臺(tái)機(jī)器將自己采集通道的數(shù)據(jù)向其它前置機(jī)器同步，同時(shí)用其它機(jī)器的數(shù)據(jù)同步來(lái)更新自己非直采通道的數(shù)據(jù)，最終達(dá)到4臺(tái)前置機(jī)上廠站狀態(tài)、通道狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一以及與站端后臺(tái)機(jī)通訊的同步性。

（2）配置前置機(jī)參數(shù)。將前置機(jī)個(gè)數(shù)配置為4臺(tái)，依次將各臺(tái)前置機(jī)的節(jié)點(diǎn)ID號(hào)、前置機(jī)號(hào)、接入終端服務(wù)器型號(hào)、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等內(nèi)容錄入系統(tǒng)。

（3）在前置機(jī)A與前置機(jī)B上配置數(shù)字通道或模擬通道。需配置的具體內(nèi)容包括：通道類(lèi)型、規(guī)約類(lèi)型、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備描述、端口號(hào)、波特率、校驗(yàn)方式、主站地址、RTU地址、工作方式等。

（4）在前置機(jī)C與前置機(jī)D上配置網(wǎng)絡(luò)通道。需配置的具體內(nèi)容包括：通道類(lèi)型、規(guī)約類(lèi)型、廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)IP地址、校驗(yàn)方式、主站地址、RTU地址、工作方式等。

（5）配置前置機(jī)A和前置機(jī)B所使用的CDT規(guī)約或IEC101規(guī)約的版本細(xì)則。前置機(jī)C和前置機(jī)D所使用的IEC104規(guī)約的版本細(xì)則。

圖2 集散化四前置配置方式

3.3 工作方式

（1）系統(tǒng)中配置的所有采集設(shè)備不再人為地被分成主用和備用，完全是根據(jù)各自的運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。

（2）摒棄設(shè)備的集中或成組冗余方案，而是將采集設(shè)備細(xì)化到設(shè)備內(nèi)部的各個(gè)獨(dú)立端口。不是所有廠站的專(zhuān)線(xiàn)通道同時(shí)在一臺(tái)前置機(jī)上值班，而是將所有廠站的值班權(quán)分布到兩臺(tái)不同的機(jī)器上；終端服務(wù)器是按冗余方式配置的，每個(gè)終端服務(wù)器往往都有16個(gè)串行端口，不是讓某一臺(tái)終端服務(wù)器上的所有端口都同時(shí)值班，或者另一組終端服務(wù)器的所有端口都是備用，而是同樣將值班權(quán)分配到不同終端服務(wù)器的不同端口上；通道有主通道和備通道之分，不是讓所有的主通道都值班，或者是讓所有的備通道都備用，而是讓通道運(yùn)行情況較好的通道值班，另一個(gè)運(yùn)行情況較差的通道作為備用。

如某廠站有兩條通道為主站提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，一條專(zhuān)線(xiàn)通道，一條網(wǎng)絡(luò)通道，按照集散化四前置配置方式，如果網(wǎng)絡(luò)通道通信質(zhì)量較高，那么網(wǎng)絡(luò)通道將被自動(dòng)判斷為值班通道，而專(zhuān)線(xiàn)通道則作為備用通道，網(wǎng)絡(luò)通道連接了前置機(jī)C和前置機(jī)D，究竟哪臺(tái)前置機(jī)會(huì)作為值班主機(jī)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)目前兩臺(tái)前置機(jī)的負(fù)載情況自動(dòng)分配，若分配前置機(jī)D為值班主機(jī)，那么就由前置機(jī)D與其他應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，而前置機(jī)A、B、C則作為備用前置機(jī)只負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)。

3.4 優(yōu)越性

按照廠站通道接入方式的不同對(duì)前置系統(tǒng)進(jìn)行集散化控制，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減少了各通道之間數(shù)據(jù)的干擾，提高網(wǎng)絡(luò)可用率。與此同時(shí)對(duì)采集的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行有效的分流，減輕了前置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理壓力，減少了前置機(jī)處理數(shù)據(jù)的延時(shí)，提高了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的響應(yīng)速度和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間實(shí)現(xiàn)了真正意義上的負(fù)載均擔(dān)。

以廠站雙通道接入自動(dòng)化主站系統(tǒng)，瞬時(shí)數(shù)據(jù)處理量20萬(wàn)個(gè)為例說(shuō)明。原有配置方式下，每臺(tái)前置機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)量為10萬(wàn)個(gè)左右。且一臺(tái)前置機(jī)故障后，為了保證廠站數(shù)據(jù)不中斷，另一臺(tái)需承擔(dān)所有的數(shù)據(jù)量。集散化配置后，A、B機(jī)接專(zhuān)線(xiàn)通道，C、D機(jī)接網(wǎng)絡(luò)通道。正常工作模式下，每臺(tái)前置機(jī)要處理的數(shù)據(jù)量?jī)H為5萬(wàn)個(gè)左右，若一臺(tái)前置機(jī)故障，其余前置機(jī)所承擔(dān)數(shù)據(jù)量分別為10萬(wàn)個(gè)、5萬(wàn)個(gè)、5萬(wàn)個(gè)。若A、B或C、D前置機(jī)同時(shí)故障，一條通道中斷，一條通道正常運(yùn)行。另外兩臺(tái)前置機(jī)所承擔(dān)數(shù)據(jù)量為每臺(tái)5萬(wàn)個(gè)。A、C或B、D前置機(jī)同時(shí)故障，兩通道均正常運(yùn)行。另外兩臺(tái)前置機(jī)所承擔(dān)數(shù)據(jù)量為每臺(tái)10萬(wàn)個(gè)。極限情況下，三臺(tái)前置機(jī)同時(shí)故障仍能保證廠站數(shù)據(jù)的正常處理與運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以得出結(jié)論：前置系統(tǒng)集散化配置在優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，從根本上提高了前置系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的響應(yīng)能力和處理速度，提高了前置系統(tǒng)的可靠性，有力的解決了自動(dòng)化信息傳輸?shù)钠款i問(wèn)題。

采用集散化四前置配置方式更深遠(yuǎn)的意義在于它為我們開(kāi)拓了一種前置系統(tǒng)配置方式的新思路，為今后全面打造地縣一體化智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］ 張永健.電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005：232.

［2］ 蔡安銘.淺談前置系統(tǒng)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.科技視界，2012（26）：415.

［3］ 柳永智，劉曉川.電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005：266.

Discussion on Configuration Methods of Front－end System of Dispatching Automation

ZHANG Ye，NI Wei－qiang，LIU Ya－qian
（Dispatching Control Center，State Grid Cangzhou Power Supply Company，061001，Cangzhou，Hebei，China）

Front－end System（FES）is an important part of the power dispatching automation system，mainly responsible for basic tasks such as real－time data communication processing between the master station and sub－station of dispatching automation system，information exchange，order delivery，organization and interpretation of the statute，channel encoding and decoding，timing synchronization，rational allocation of collecting resources.With the dispatcher and supervisor’s increasing requirements for accuracy and practicality of real－time information of the sub－stations，comes a higher requirement for the rapidity，flexibility and stability of the FES.Starting from the configuration of the FES，this paper discusses in details the methods optimizing the configuration of the FES under current conditions，explores a new way to the configuration of the FES.

front－end system；dispatching automation；real－time information；configuration methods

張鐵壁）

TM734

A

1008－3782（2014）01－0021－03

2013－12－25

張 燁（1982－），女，河北省滄州市人，工程師，從事電力調(diào)度自動(dòng)化工作，研究方向?yàn)檎{(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)。