關(guān)于電網(wǎng)集控站自動(dòng)化系統(tǒng)的研究

左燕霞

（身份證號(hào)：1321291980****1026）

引言

伴隨著無(wú)人值班變電站的出現(xiàn)，形成了一種新的電網(wǎng)運(yùn)行管理模式—集控站。集控自動(dòng)化屬于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化范疇，針對(duì)無(wú)人值班變電站的興起以及電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展，本文筆者在理論分析結(jié)合實(shí)際需求分析的基礎(chǔ)上，探討了電網(wǎng)集控站自動(dòng)化系統(tǒng)。

一、集控站監(jiān)控系統(tǒng)的功能及其配置

每個(gè)集控站都是一個(gè)獨(dú)立、完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，并且是地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)組成部分；但作為一個(gè)集控中心，它要代替值班員的眼睛來(lái)巡視所控制的變電站，因此其數(shù)據(jù)采集量和信息量和區(qū)調(diào)相比要多得多，而且集控站系統(tǒng)還要有操作的功能；集控站系統(tǒng)不僅要具有SCADA功能(實(shí)時(shí)采集與監(jiān)視控制功能)，還要有站內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

集控站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)滿足可靠性、實(shí)時(shí)性、實(shí)用性、開(kāi)放性和防誤性的要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括5個(gè)層，自底向上分別是硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)平臺(tái)、通用中間件層、統(tǒng)一支撐平臺(tái)層和電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件層。集控站木體設(shè)備一般有數(shù)據(jù)交換機(jī)，通訊通道，數(shù)據(jù)采集工作站，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，SCADA數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，人機(jī)界面值班工作站，報(bào)表及WEB發(fā)布服務(wù)器，防誤閉鎖微機(jī)工作站，操作票工作站，門禁監(jiān)視器裝置、遙視監(jiān)控設(shè)備，消防報(bào)警裝置，UPS電源等等。大多數(shù)集控站監(jiān)控產(chǎn)品具有綜合實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)((SCADA)、實(shí)時(shí)運(yùn)行管理系統(tǒng)(SMIS)，智能操作票及預(yù)演培訓(xùn)系統(tǒng)(OTS)、值班員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)(STS)、微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)(WFBS)、故障診斷專家系統(tǒng)、電壓無(wú)功優(yōu)化、保護(hù)操作及管理、變電站巡檢管理、WEB實(shí)時(shí)瀏覽、遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控和保安報(bào)警等主要功能組件，其中綜合實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)((SCADA)必不可少。

二、集控站自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行模式

1.分級(jí)管理模式(多級(jí)主站)。變電站向集控站傳送全部監(jiān)控信息，集控站則向調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)其需要的信息；在下行信息中，調(diào)度員向集控站發(fā)電話命令，由集控站對(duì)變電站進(jìn)行控制操作。調(diào)度主站作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，與一級(jí)變電站和集控站直接通信，集控站作為若干二級(jí)變電站信息匯總點(diǎn)直接與二級(jí)變通信。這樣，系統(tǒng)中各個(gè)部分的功能和職責(zé)非常明確，集控站處理區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)和相關(guān)變電站全部信息，可以監(jiān)控絕大部分有人值班時(shí)所反應(yīng)的信息。

調(diào)度中心和集控站采用各自獨(dú)立的主站系統(tǒng)，集控站所轄受控站的通信通道改到至各個(gè)集控站所在地，調(diào)度中心和集控站之間的數(shù)據(jù)共享通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)或高速信息轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)。如采用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)方式，則在遠(yuǎn)程光纖兩端(調(diào)度中心端和集控站端)接以太網(wǎng)收發(fā)器：如采用高速數(shù)字信息轉(zhuǎn)發(fā)方式，則在遠(yuǎn)程光纖兩端(調(diào)度中心端和集控站端)使用光端機(jī)。在此方案中，集控站作為獨(dú)立的主站系統(tǒng)不允許與調(diào)度中心共LAN，故信息共享度有限。在此模式中，集控站作為獨(dú)立系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和操作工作站，其特點(diǎn)是各級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的局域網(wǎng)上信息流量適中，信息類型，系統(tǒng)各個(gè)部分的功能和職責(zé)非常明確，系統(tǒng)可靠性高。

2.集中控制模式(遠(yuǎn)程多工作站)

集中控制模式僅在調(diào)度中心使用一套主站系統(tǒng)，而在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的局域網(wǎng)上加裝一個(gè)或多個(gè)集控站遠(yuǎn)程工作站，變電站的上行信息直接送到調(diào)度端系統(tǒng)，調(diào)度員的遙控、遙調(diào)命令則由調(diào)度員直接送變電站，這種模式主要是針對(duì)調(diào)度系統(tǒng)規(guī)模不大、通道容量允許的情況下，在變電工區(qū)(操作隊(duì))加設(shè)幾臺(tái)遠(yuǎn)程工作站與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，從調(diào)度端得到相關(guān)信息，操作人員利用遠(yuǎn)程工作站可以完成所有需要的操作，實(shí)現(xiàn)集控站的功能。在這種方案中，在遠(yuǎn)程光纖兩端(調(diào)度中心端和集控站端)必須接以太網(wǎng)收發(fā)器;其速率應(yīng)與調(diào)度中心和集控站選用的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或HUB匹配，集控站與調(diào)度中心共LAN，遠(yuǎn)程工作站實(shí)際上具有和調(diào)度中心的調(diào)度自動(dòng)化工作站完全相同的硬件配置，和完全相同的軟件，具有相同的功能，此方案需加強(qiáng)分級(jí)分區(qū)的安全權(quán)限管理，以適應(yīng)兩中心各自具有的職責(zé)。

這種情況下，集控站自動(dòng)化系統(tǒng)由于配置精練而使造價(jià)稍低，但由于集控站自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，共用歷史服務(wù)器和實(shí)時(shí)庫(kù)服務(wù)器，而集控站需要的變電站本體信息非常龐大，造成網(wǎng)絡(luò)非常擁擠，并且由于信息類型的多樣性，造成系統(tǒng)處理更加復(fù)雜，使系統(tǒng)的可靠性降低，不能有效的保證集控站自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，其特點(diǎn)為：自動(dòng)化系統(tǒng)的局域網(wǎng)上信息流量較大，信息類型比較復(fù)雜，系統(tǒng)中各個(gè)部分的功能和職責(zé)不夠明確，系統(tǒng)可靠性有所下降。

三、集控站與調(diào)度自動(dòng)化主站的通訊

1.互連通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系

調(diào)度中心和各集控站之間采用電力光纖數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，以確保兩端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議為TCP/IP協(xié)議，應(yīng)用層采用IEC870-5-101、DL476-92等規(guī)約。

2.互連通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于各集控站自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家采用不同的技術(shù)和方法，多個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)互連采用在調(diào)度端和各集控站端分別配置獨(dú)立通訊工作站的方式，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用己有的電力數(shù)據(jù)交換網(wǎng)。集控站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與通訊工作站間保持可靠的通訊機(jī)制，通訊工作站與監(jiān)控系統(tǒng)之間采用LAN接口，直接掛在監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)上。通訊工作站上包括有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)程、模式自定義進(jìn)程、外部數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)程。除這些進(jìn)程之外，用戶也可在工作站上配置站端監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)程。

3.通訊系統(tǒng)與各端監(jiān)控系統(tǒng)接口

各端通訊子系統(tǒng)提供了與各端監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口API函數(shù)，這樣可以保證新的集控站接入時(shí)，各端通訊子系統(tǒng)不用修改程序源碼，而只需要監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)通訊互連系統(tǒng)提供的接入函數(shù)讀寫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即可。調(diào)度端也可通過(guò)讀出接口函數(shù)得到所需數(shù)據(jù)。其接口函數(shù)Net_Connect、Net_Read、Net_Write、Net_Close的網(wǎng)絡(luò)鏈路建立，網(wǎng)絡(luò)讀、寫和網(wǎng)絡(luò)鏈路關(guān)閉，分別封裝成接口函數(shù)。

結(jié)束語(yǔ)

集控站負(fù)責(zé)所轄各個(gè)受控變電站的遠(yuǎn)方監(jiān)視、倒閘操作、設(shè)備的巡視與維護(hù)、文明生產(chǎn)以及事故異常處理等全面變電運(yùn)行管理工作。設(shè)立集控站，使得原來(lái)變電站內(nèi)值班人員所作的工作可由遠(yuǎn)方來(lái)完成，這就在很大程度上改善了對(duì)無(wú)人值班變電站的運(yùn)行管理與維護(hù)工作，同時(shí)也大大改善了電網(wǎng)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了變電運(yùn)行的分層以及分級(jí)管理，并且由此產(chǎn)生了非常明顯的綜合效益。