一體化電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助發(fā)令指揮系統(tǒng)

歐鈺瞧 張 敏 周勝超 康林春 張亮芬

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

由于用電負(fù)荷的持續(xù)增加，配電網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與調(diào)試方法日益增多，調(diào)度任務(wù)日益繁重，因而對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與調(diào)試提出了更高的要求。在網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中，傳統(tǒng)的調(diào)度方式已無(wú)法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的需要。尤其是在受到電話干擾的時(shí)候，很容易導(dǎo)致指揮員手足無(wú)措，在突發(fā)事件中會(huì)不分輕重緩急，忘記重要事務(wù)優(yōu)先處理，會(huì)對(duì)事故處理的及時(shí)性產(chǎn)生很大的影響。對(duì)電力系統(tǒng)指揮與運(yùn)行的準(zhǔn)確性與安全性進(jìn)行檢測(cè)，在很大程度上依賴于指揮員的專業(yè)技能，而在電力系統(tǒng)中，由于電力系統(tǒng)負(fù)載的急劇增長(zhǎng)，使得指揮員的工作壓力越來(lái)越大，不能確保其正確的操作，很可能會(huì)出現(xiàn)指揮錯(cuò)誤。隨著人工錄入、審核、統(tǒng)計(jì)等需要的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，會(huì)導(dǎo)致工作效率低下，易于發(fā)生錯(cuò)誤和漏報(bào)。為此，本文擬研究一種基于移動(dòng)通信技術(shù)的綜合電力配網(wǎng)輔助命令控制系統(tǒng)，通過(guò)特定的命令數(shù)據(jù)網(wǎng)，完成對(duì)電源命令的流程運(yùn)算，將電源命令從“電話指令”轉(zhuǎn)換為“網(wǎng)絡(luò)消息命令”，從而大大提升控制系統(tǒng)的工作效率，減少電源命令的錯(cuò)率，并可精確、快速地向用戶發(fā)送安全命令。

1 研究背景

隨著移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)水平的提高，客戶需求的增加，以及電網(wǎng)的快速發(fā)展，使得電網(wǎng)的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和龐大。同時(shí)隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的大修與模式的調(diào)整越來(lái)越多，電力系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)節(jié)也越來(lái)越多。電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和對(duì)新能源的消納能力不斷提升，電網(wǎng)調(diào)度抵御嚴(yán)重的自然災(zāi)害和大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力也得到了極大的提升。所以，對(duì)配電系統(tǒng)中的調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行終端設(shè)計(jì)就尤為緊迫了。

但是在實(shí)際運(yùn)行中，因?yàn)橐恍┕芾砩系娜毕莺图夹g(shù)上的缺陷，導(dǎo)致了一些運(yùn)行事故，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，也造成了很大的社會(huì)影響。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)PC端網(wǎng)絡(luò)發(fā)令方式中，存在著命令時(shí)間長(zhǎng)、效率低、命令票傳輸不及時(shí)等問(wèn)題，這些問(wèn)題對(duì)智能配電網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生了顯著的制約作用。因此，對(duì)傳統(tǒng)發(fā)令模式的缺陷進(jìn)行了剖析，從而明確了網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行操作、安全管理方面應(yīng)該具備的功能設(shè)計(jì)。根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行控制的現(xiàn)實(shí)需要，并根據(jù)計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，給出了解決這一問(wèn)題的基本思想和主要對(duì)策，并在已有的配電網(wǎng)調(diào)度集約化網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以可靠的計(jì)算技術(shù)為核心，構(gòu)建了一個(gè)可靠的計(jì)算環(huán)境，并將其應(yīng)用到了配電網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中，采用了一種新的指揮方法來(lái)代替PC的網(wǎng)絡(luò)命令模式，提高了調(diào)度命令和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行效率，使得調(diào)度命令與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行能夠在手指間完成［1］。

2 指揮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)維修命令的執(zhí)行與管理、操作票的填寫(xiě)、網(wǎng)絡(luò)接收以及操作記錄的自動(dòng)化，使維修命令的操作過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化。在命令的執(zhí)行過(guò)程中，使用網(wǎng)絡(luò)指令系統(tǒng)來(lái)對(duì)命令進(jìn)行傳遞，在命令執(zhí)行完畢之后，將操作票由平臺(tái)發(fā)送到變電站或發(fā)電廠，再向變電站或發(fā)電廠發(fā)出指示，在指揮員對(duì)廠站所提的問(wèn)題進(jìn)行了確認(rèn)之后，指示廠站需要對(duì)其再次進(jìn)行確認(rèn)，在完成了確認(rèn)工作之后，就可以開(kāi)始進(jìn)行實(shí)際的操作。調(diào)度員將自己的工作內(nèi)容反復(fù)確認(rèn)，電廠工作站對(duì)調(diào)度員的話進(jìn)行了驗(yàn)證，然后調(diào)度員就可以接受指令了，最終完成了一個(gè)完整流程。每一步都有聲音提示，次序也更加精確。綜合電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)輔助指令控制系統(tǒng)將工作內(nèi)容向使用者發(fā)送，當(dāng)工作與指令不符時(shí)，會(huì)彈出一個(gè)提示，此時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行工作流程；保證工作的正確性。該輔助發(fā)令指揮平臺(tái)具有智能化的運(yùn)行操作和信息顯示的能力，它可以與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、安全生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，利用故障處理的運(yùn)行操作，使得配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的輔助發(fā)令指揮平臺(tái)具有自動(dòng)化、信息化和智能化的特點(diǎn)。指揮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖 指揮系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2.1 上下級(jí)交互模塊

根據(jù)上述分區(qū)布局，在硬體架構(gòu)上，達(dá)到了業(yè)務(wù)縱向到底、橫向到邊、系統(tǒng)集成的經(jīng)營(yíng)管理方式。在橫向?qū)用嫔?，企業(yè)與企業(yè)之間進(jìn)行了較深層次的整合，以適應(yīng)企業(yè)之間的整合。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于分布式調(diào)度的方法，并將其應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度。在此模型下，與各中介渠道之間搭建信息傳遞通路，以“主動(dòng)推”、 “服務(wù)詢問(wèn)”等形式實(shí)現(xiàn)信息交互。內(nèi)部布局以分散模式進(jìn)行，將業(yè)務(wù)與工作流以總線形式與中心控制相結(jié)合，方便了上下兩層的互動(dòng)。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一臺(tái)高性能的PC服務(wù)器，以及兩臺(tái)并發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，以保障系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全。該系統(tǒng)提供了兩種不同的組態(tài)模式，CPU和存儲(chǔ)的比率為1：8，并且按照用戶的需求，對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐?，并設(shè)定對(duì)應(yīng)的區(qū)域。

2.3 應(yīng)用服務(wù)器

應(yīng)用服務(wù)器充分利用刀片服務(wù)器的高集成度優(yōu)勢(shì)，這樣既節(jié)省了儲(chǔ)存空間，又便于線路連接，而且還具有一定的擴(kuò)展性。為了防止葉心出現(xiàn)故障，使得每個(gè)葉心都處在一個(gè)相對(duì)較差的狀態(tài)，本文提出了采用雙刃中心的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)葉心的冗余化配置和跨域操作，并構(gòu)建8個(gè)或更多的應(yīng)用服務(wù)器。

2.4 發(fā)令提示裝置

由于聲音指示的內(nèi)容是一樣的，所以在多名指揮員執(zhí)行不同的動(dòng)作時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)無(wú)法知曉各自操作指令的狀態(tài)。在運(yùn)行過(guò)程中，每位指揮員都必須列出一份任務(wù)列表，并對(duì)運(yùn)行進(jìn)度進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，這不但會(huì)極大地制約著指揮員的工作效率，還會(huì)直接關(guān)系到電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，進(jìn)而關(guān)系到電網(wǎng)的安全、運(yùn)行質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。為了保證調(diào)度智能化運(yùn)行的有效性與安全性，亟需開(kāi)發(fā)出一種能夠?qū)φ{(diào)度指令進(jìn)行“準(zhǔn)確提醒”的裝備與電腦軟件，以便對(duì)調(diào)度指令進(jìn)行精確、實(shí)時(shí)的把握，準(zhǔn)確、快速地掌握每個(gè)單據(jù)的運(yùn)行情況，提高了調(diào)度指示的工作效率和管理水平。針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，設(shè)計(jì)一種電腦控制的訊息顯示回路，能給特定的電腦使用者一種直觀且即時(shí)的訊息回饋方式。該系統(tǒng)由USB轉(zhuǎn)串口模塊，控制芯片，繼電器，光源等組成，計(jì)算機(jī)軟件與顯示設(shè)備的通訊和控制是由USB接口實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)控制芯片完成命令后，就會(huì)啟動(dòng)繼電器，并與電力線路及USB界面相連，就會(huì)啟動(dòng)照明模塊，并提示指示工作。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 提示裝置功能設(shè)計(jì)

將顯示電路與計(jì)算機(jī)的USB端口相連后，即可從計(jì)算機(jī)中獲得輸出電壓，無(wú)需外部電源即可為整個(gè)系統(tǒng)提供電力。當(dāng)某一種程序在電腦上執(zhí)行后，便能判斷出使用者的訊息回饋狀況，以便能有針對(duì)性地分別與電腦聯(lián)接。

3.2 電力配網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)輔助平衡化分散指揮

在充分考慮分布式指揮的前提下，需要建立一個(gè)單一地區(qū)的不確定分布式指揮模式，并就此模型所帶來(lái)的種種不確定性作了初步的探討。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的控制策略，以減少電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)預(yù)報(bào)偏差，確保全電網(wǎng)的控制策略。

3.3 指揮流程設(shè)計(jì)

在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于控制流的控制策略，通過(guò)控制流來(lái)預(yù)測(cè)控制結(jié)果，并將控制流和控制流連接到控制平臺(tái)上，以達(dá)到控制流的目的。同時(shí)，也能確保命令的完成，縮短了命令所耗費(fèi)的時(shí)間［2］。

4 仿真實(shí)驗(yàn)

基于LoadRunner測(cè)試工具，進(jìn)行了一次壓力測(cè)試，模擬了一定數(shù)目的虛擬用戶，采用了高并發(fā)有目標(biāo)的測(cè)試運(yùn)行方式，構(gòu)建了系統(tǒng)的負(fù)荷。加載Runner主要應(yīng)用于對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也應(yīng)用于對(duì)績(jī)效的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和報(bào)表能夠及時(shí)、精確地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。在并行情形下，主要測(cè)試任務(wù)的并行間隔為50～100s，主要測(cè)試任務(wù)的并行間隔為50～100s。實(shí)驗(yàn)證明，在50～100s的并發(fā)性條件下，本系統(tǒng)可以很好地完成用戶登錄、數(shù)據(jù)下載、信息查詢等操作，完全符合用戶的要求。對(duì)于指導(dǎo)命令的準(zhǔn)確率，以用戶平均斷電時(shí)間和用戶平均斷電次數(shù)為指標(biāo)，經(jīng)過(guò)自我調(diào)整，獲得符合實(shí)際情況的指揮效果，從而證明了該系統(tǒng)的可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)指令和信息化通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)布系統(tǒng)指示操作，避免了各種人工電話指令模式的缺點(diǎn)，有效提高了電網(wǎng)指令的運(yùn)營(yíng)水平和運(yùn)行效率，充分滿足了智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展對(duì)實(shí)時(shí)指令和大電網(wǎng)的需求。新的統(tǒng)一的布網(wǎng)輔助指示體系的實(shí)現(xiàn)，將大大提高控制級(jí)別命令的執(zhí)行和指揮員對(duì)網(wǎng)絡(luò)命令的執(zhí)行效率，并能增強(qiáng)控制運(yùn)行的安全性，保證運(yùn)行的可靠性。