220kV變電站遠(yuǎn)程調(diào)度控制平臺(tái)

深圳供電局有限公司 黃光磊 林志賢

當(dāng)前在電力行業(yè)中，主網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行指揮業(yè)務(wù)的發(fā)展使得現(xiàn)有控制平臺(tái)已不能滿足主網(wǎng)調(diào)度的實(shí)際需求，主要包括全景可視化展示、自動(dòng)關(guān)聯(lián)檢修單、自動(dòng)關(guān)聯(lián)方式單、設(shè)備啟動(dòng)方案智能成票、消息智能提醒、潮汐值班工作量統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)需求[1]。

為提升平臺(tái)的本體安全防御能力，提高設(shè)備操作的準(zhǔn)時(shí)性、規(guī)范設(shè)備操作相關(guān)統(tǒng)計(jì)工作，確保調(diào)度按檢修計(jì)劃準(zhǔn)時(shí)開展設(shè)備停復(fù)電操作，實(shí)現(xiàn)各級(jí)調(diào)度設(shè)備操作信息的常態(tài)化統(tǒng)計(jì)與分析，相關(guān)領(lǐng)域研究人員針對(duì)這一問題開展了深入研究。為能進(jìn)一步滿足變電站實(shí)際業(yè)務(wù)開展需要，提升調(diào)度員的工作效率，提高用戶體驗(yàn)，本文開展對(duì)220kV 變電站遠(yuǎn)程調(diào)度控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究。

1 平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

從硬件層面出發(fā)，為確保本文設(shè)計(jì)的控制平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)220kV 變電站的遠(yuǎn)程調(diào)度，將C/S 架構(gòu)作為本文平臺(tái)的核心結(jié)構(gòu)，并對(duì)其硬件組成進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇（圖1）。在上述平臺(tái)硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)調(diào)度指揮控制平臺(tái)C/S 架構(gòu)改造，對(duì)操作票管理、預(yù)令管理、直接操作、許可操作、委托操作、檢修工作管理、設(shè)備狀態(tài)管理、線路帶電作業(yè)、定值單執(zhí)行、信息匯報(bào)等業(yè)務(wù)進(jìn)行遷移完善[2]。同時(shí)，在線監(jiān)測(cè)服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)對(duì)廠站收令、廠站復(fù)誦、到站匯報(bào)、工作匯報(bào)、消息分級(jí)提醒、流程信息管控等功能的完善。

圖1 本文控制平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)組成示意圖

考慮到平臺(tái)業(yè)務(wù)界面的可視化需要，引入具有顯示功能的遠(yuǎn)程移動(dòng)終端設(shè)備。同時(shí)，針對(duì)平臺(tái)的業(yè)務(wù)界面進(jìn)行完善，使其與首頁界面風(fēng)格統(tǒng)一，提升視覺效果和操作便捷，包括操作票管理、預(yù)令管理、直接操作、許可操作、委托操作、檢修工作管理、設(shè)備狀態(tài)管理、線路帶電作業(yè)、定值單執(zhí)行、信息匯報(bào)等業(yè)務(wù)[3]。在控制平臺(tái)上各個(gè)硬件運(yùn)行前需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試對(duì)象包括變電管理一所、變電管理二所管轄的二百六十多個(gè)變電站的網(wǎng)絡(luò)發(fā)令工作站。在調(diào)試過程中需要安裝網(wǎng)絡(luò)發(fā)令客戶端程序，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入調(diào)試，確保其在后續(xù)運(yùn)行當(dāng)中可以登錄并使用網(wǎng)絡(luò)發(fā)令平臺(tái)。

2 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

2.1 電力平衡控制

在本文控制平臺(tái)運(yùn)行過程中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的平衡控制，針對(duì)現(xiàn)有變電站中的控制平臺(tái)引入計(jì)劃調(diào)整模塊，分別完成電廠或換流站向調(diào)度機(jī)構(gòu)申請(qǐng)計(jì)劃調(diào)整；調(diào)度機(jī)構(gòu)主動(dòng)調(diào)整網(wǎng)間送受電、省內(nèi)發(fā)電計(jì)劃。

下級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)向上級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)申請(qǐng)網(wǎng)間送受電計(jì)劃和省內(nèi)發(fā)電計(jì)劃調(diào)整的業(yè)務(wù)場(chǎng)景[4]。所有計(jì)劃調(diào)整下發(fā)執(zhí)行前，應(yīng)具備發(fā)送至計(jì)劃執(zhí)行單位和相關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)會(huì)簽的功能，且在計(jì)劃下發(fā)執(zhí)行后，應(yīng)具備計(jì)劃執(zhí)行單位和相關(guān)調(diào)度機(jī)構(gòu)確認(rèn)的功能。

同時(shí)，將備用支援模塊應(yīng)用于中調(diào)向總調(diào)申請(qǐng)備用支援的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。在平臺(tái)運(yùn)行過程中，需要提供受支援方擬定申請(qǐng)功能，包含支援電力、支援電量、開始和結(jié)束時(shí)間、支援類型、詳細(xì)原因等字段填寫；提供調(diào)度機(jī)構(gòu)審核功能，審核通過則填寫備用支援方，可選擇一個(gè)或多個(gè)備用支援方，并可以下發(fā)至備用支援方進(jìn)行會(huì)簽。

審核不通過則將此申請(qǐng)回退至申請(qǐng)單位；提供備用支援方進(jìn)行會(huì)簽的功能，并填寫“最大可支援量（MW）”，備用支援方會(huì)簽通過則返回至總調(diào)待下發(fā)執(zhí)行，會(huì)簽不通過則返回至總調(diào)并說明原因，同時(shí)應(yīng)填報(bào)“最大可支援量（MW）”，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的平衡控制。

2.2 電力調(diào)度數(shù)據(jù)交換與加工

與電力遠(yuǎn)程調(diào)度過程中會(huì)涉及到對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)的交換處理與加工處理，其中不僅涵蓋以業(yè)務(wù)為核心的調(diào)度關(guān)系數(shù)據(jù)，也含有多種子業(yè)務(wù)交互數(shù)據(jù)。為了滿足調(diào)度控制平臺(tái)的運(yùn)行需求，應(yīng)在交換與加工處理時(shí)對(duì)前端對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)的需求進(jìn)行分析，掌握需求數(shù)據(jù)后對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行交換?？蓪⒋诉^程表示為圖2所示的流程。

圖2 數(shù)據(jù)需求及數(shù)據(jù)交換服務(wù)結(jié)構(gòu)示意圖

從圖2可看出，在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作時(shí)，需要將縣級(jí)調(diào)度工作作為基礎(chǔ)工作，在此基礎(chǔ)上將地區(qū)供電單位的調(diào)度需求作為目標(biāo)，依次向上形成一個(gè)完成的調(diào)度服務(wù)中心。所有與電力調(diào)度相關(guān)的工作（包括電力資源購買、電力企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建、電力生產(chǎn)、電力營銷等），都需要建立與調(diào)度中心的直接關(guān)聯(lián)，只有滿足上述提出的要求，才能確保電力調(diào)度數(shù)據(jù)的加工與交換處理具有現(xiàn)實(shí)意義。

在處理電力數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)分析電力所屬單位的生產(chǎn)計(jì)劃、用電模式，根據(jù)單位對(duì)電力資源的自動(dòng)化生產(chǎn)當(dāng)時(shí)，進(jìn)行多個(gè)業(yè)務(wù)子模塊的集成?？蓪⒋诉^程作為一個(gè)完整過程，并認(rèn)為處理后數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性，將直接影響工作流的完整性。

為了實(shí)現(xiàn)在此過程中對(duì)用戶行為的自定義，平臺(tái)需要為終端操作用戶提供一個(gè)具有可視化優(yōu)勢(shì)、具有數(shù)據(jù)重組權(quán)限的操作權(quán)限。將調(diào)度中數(shù)據(jù)處理的任務(wù)劃分為四類，分別為電力支撐設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理、調(diào)度檢修成果的處理、調(diào)度計(jì)劃決策的處理、調(diào)度操作票可行性的處理。

按照標(biāo)準(zhǔn)化的處理流程，對(duì)加工的數(shù)據(jù)執(zhí)行跟蹤，平臺(tái)將直接根據(jù)前端用戶對(duì)電力資源的需求，創(chuàng)建一個(gè)輔助決策的指令，按照計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度生成一個(gè)數(shù)據(jù)有效處理程序，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)不同終端數(shù)據(jù)的處理。

完成對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理后，為了提供后續(xù)調(diào)度操作更加充足的決策數(shù)據(jù)，需要擬定一個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D示，將待調(diào)度或傳輸?shù)碾娏?shù)據(jù)與電力資源的調(diào)度渠道展示在拓?fù)鋱D示中，實(shí)現(xiàn)將相關(guān)成果以界面的形式給出，從而為終端用戶提供一個(gè)直觀與高效的服務(wù)體驗(yàn)。

此外，通過對(duì)電力調(diào)度中歷史數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)，找出不同終端的用電歸類，建立三次處理決策，通過三次處理決策的數(shù)據(jù)直接被導(dǎo)入調(diào)度端進(jìn)行傳輸；反之，未通過三次處理決策的數(shù)據(jù)將被反饋給前端進(jìn)行核查，以此種方式實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)加工中對(duì)冗余數(shù)據(jù)的處理，避免存在噪聲或干擾性的信息對(duì)調(diào)度控制行為造成影響。

2.3 調(diào)度指揮態(tài)勢(shì)展示

調(diào)度指揮態(tài)勢(shì)展示模塊適用于向網(wǎng)內(nèi)各單位展示調(diào)度當(dāng)前工作狀態(tài)，向受令單位展示業(yè)務(wù)的開展進(jìn)程及必要關(guān)聯(lián)信息。受令單位業(yè)務(wù)開展時(shí)間與計(jì)劃時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，可通過該模塊向調(diào)度申請(qǐng)變更業(yè)務(wù)下令操作時(shí)間，同時(shí)調(diào)度也可以主動(dòng)編排業(yè)務(wù)開展時(shí)間與順序。按照不同顏色設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度業(yè)務(wù)狀態(tài)的說明。

針對(duì)今日計(jì)劃，可檢修申請(qǐng)單、定值單、機(jī)組開停機(jī)計(jì)劃提取今日計(jì)劃工作，并用白色展示；針對(duì)申請(qǐng)中的調(diào)度業(yè)務(wù)狀態(tài)，由現(xiàn)場(chǎng)向調(diào)度發(fā)起了申請(qǐng)的業(yè)務(wù)，并用紅色展示；針對(duì)操作中/處理中/調(diào)控中的業(yè)務(wù)狀態(tài)，調(diào)度員受理了的申請(qǐng)可用綠色展示。

同時(shí)調(diào)度指揮態(tài)勢(shì)展示還能夠支持同步OMS平臺(tái)中機(jī)組開停機(jī)計(jì)劃，并提取計(jì)劃中機(jī)組開機(jī)、停機(jī)計(jì)劃在態(tài)勢(shì)展示中展示。當(dāng)機(jī)組在機(jī)組停運(yùn)管理模塊中提交了停機(jī)或并網(wǎng)開機(jī)申請(qǐng)時(shí)，自動(dòng)關(guān)聯(lián)態(tài)勢(shì)展示中機(jī)組開停機(jī)計(jì)劃并更新業(yè)務(wù)狀態(tài)為申請(qǐng)中，調(diào)度許可后更新業(yè)務(wù)狀態(tài)為操作中，廠站匯報(bào)操作完成后該條機(jī)組開停機(jī)計(jì)劃信息不再在態(tài)勢(shì)展示中展示。

圖3 遠(yuǎn)程調(diào)度控制平臺(tái)

3 平臺(tái)應(yīng)用測(cè)試

基于本文上述提出的調(diào)度控制平臺(tái)，將其應(yīng)用到真實(shí)的變電站運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中，并實(shí)現(xiàn)對(duì)其遠(yuǎn)程調(diào)度控制。選擇以深圳中調(diào)主網(wǎng)調(diào)度智能指揮中心作為依托，利用本文提出的控制平臺(tái)輔助其完成對(duì)變電站安全運(yùn)行的遠(yuǎn)程調(diào)度。按照《中國南方電網(wǎng)調(diào)度指揮控制平臺(tái)(DCCS)技術(shù)規(guī)范(2019版)》、《關(guān)于提高設(shè)備操作準(zhǔn)時(shí)性并開展操作效率及準(zhǔn)時(shí)性統(tǒng)計(jì)分析工作的通知》建設(shè)要求，完成對(duì)控制平臺(tái)的設(shè)置，并對(duì)其在運(yùn)行過程中的調(diào)度運(yùn)行功率進(jìn)行記錄，將其數(shù)據(jù)與實(shí)際變電站運(yùn)行時(shí)所需的功率進(jìn)行對(duì)比（表1）。

表1 控制平臺(tái)運(yùn)行過程中調(diào)度控制運(yùn)行功率記錄表

從表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，通過本文控制平臺(tái)提供的調(diào)度運(yùn)行功率均能夠滿足變電站實(shí)際運(yùn)行所需功率，并且均存在1kW～3kW 富裕，能夠在保證變電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低對(duì)多余能源的消耗，從而滿足變電站綠色運(yùn)行的需要。通過上述得出的測(cè)試結(jié)果能夠初步證明，本文提出的220kV 變電站遠(yuǎn)程調(diào)度控制平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中具有可行性，為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一平臺(tái)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，選擇以平臺(tái)在調(diào)度過程中調(diào)度數(shù)據(jù)的擁塞程度作為指標(biāo)，對(duì)平臺(tái)運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在調(diào)度控制平臺(tái)運(yùn)行過程中，其運(yùn)行效率會(huì)受到調(diào)度數(shù)據(jù)擁塞程度的影響，調(diào)度數(shù)據(jù)擁塞程度越大，則調(diào)度控制平臺(tái)對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)響應(yīng)的時(shí)間越長，平臺(tái)運(yùn)行的效率越低；反之，調(diào)度數(shù)據(jù)擁塞程度越小，則調(diào)度控制平臺(tái)對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)響應(yīng)的時(shí)間越短，平臺(tái)運(yùn)行的效率越高。根據(jù)上述論述，選擇利用調(diào)度數(shù)據(jù)包的擁塞率作為調(diào)度數(shù)據(jù)擁塞程度的量化結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過程中，可按照如下公式計(jì)算得出平臺(tái)調(diào)度過程中調(diào)度數(shù)據(jù)包的擁塞率：

式中，η表示平臺(tái)在運(yùn)行過程中調(diào)度數(shù)據(jù)包的擁塞率；Li表示在運(yùn)行結(jié)束時(shí)間節(jié)點(diǎn)i 上調(diào)度控制平臺(tái)緩存區(qū)域當(dāng)中剩余的數(shù)據(jù)包總量；T 表示平臺(tái)運(yùn)行結(jié)束的時(shí)刻；ai表示在運(yùn)行結(jié)束時(shí)間節(jié)點(diǎn)i 上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包總量。根據(jù)上述公式，計(jì)算得出本文設(shè)計(jì)的調(diào)度控制平臺(tái)在運(yùn)行過程中五個(gè)不同時(shí)刻的調(diào)度數(shù)據(jù)包擁塞率，并將得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成表2。

表2 本文調(diào)度控制平臺(tái)運(yùn)行數(shù)據(jù)包擁塞率記錄表

結(jié)合表2中記錄的數(shù)據(jù)可以看出，本文調(diào)度控制平臺(tái)在運(yùn)行過程中能夠保證數(shù)據(jù)包的擁塞率始終在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包擁塞率的小于0.4范圍以內(nèi)，并且在表2中五個(gè)時(shí)刻內(nèi)，僅在T1時(shí)刻數(shù)據(jù)包的擁塞率超過了0.2、其余各個(gè)時(shí)刻均控制在0.2以下，充分符合調(diào)度控制平臺(tái)的運(yùn)行要求。

因此，通過上述得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠進(jìn)一步證明，本文設(shè)計(jì)的調(diào)度控制平臺(tái)具備更高效率的運(yùn)行效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海量調(diào)度數(shù)據(jù)的高效處理能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成各項(xiàng)調(diào)度任務(wù)，為用電用戶提供更快速的供電服務(wù)，進(jìn)而促進(jìn)變電站的高效運(yùn)行和發(fā)展。

4 結(jié)語

為落實(shí)國家和南方電網(wǎng)公司對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究，并通過實(shí)驗(yàn)證明了該平臺(tái)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)平臺(tái)現(xiàn)有的B/S 架構(gòu)進(jìn)行C/S 架構(gòu)改造，按照規(guī)范完善調(diào)度實(shí)時(shí)運(yùn)行指揮的部分業(yè)務(wù)功能，并按照縱向交互接口規(guī)范要求實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接口，進(jìn)一步提升調(diào)度指揮業(yè)務(wù)工作效率和網(wǎng)絡(luò)安全防御能力。