巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

摘" 要：該文通過介紹巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，針對(duì)巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)存在的問題，依據(jù)設(shè)計(jì)原則從硬件配置和軟件系統(tǒng)兩大方面對(duì)巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)改造升級(jí)。同時(shí)，針對(duì)巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)通信進(jìn)行研究，為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：巴彥淖爾電網(wǎng)；調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)；硬件；軟件；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM732" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）05-0134-04

Abstract： This paper introduces the structure and functions of the Bayannur power grid dispatching automation master station system. Aiming at the problems existing in the Bayannur power grid dispatching automation master station system， based on the design principles， the Bayannur power grid dispatching automation master station system is renovated and upgraded from two aspects： hardware configuration and software system. At the same time， it also conducts research on the communication of the Bayannur power grid dispatching automation system; this provides reliable data services for the realization of the dispatching automation system.

Keywords： Bayannur power grid; dispatch automation system; hardware; software; design

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是確保電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)設(shè)施，使電力系統(tǒng)無論在穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)的狀態(tài)下保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化綜合配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，使調(diào)度員輕松地監(jiān)控整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，而現(xiàn)有的部分軟件功能已不能適應(yīng)新興電網(wǎng)的發(fā)展要求，所以電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造迫在眉睫[2]。

巴彥淖爾電網(wǎng)作為蒙西電網(wǎng)的重要組成部分，東接包頭電網(wǎng)，西臨烏海電網(wǎng)，東西跨度超過200 km。目前，已形成了以500 kV為主網(wǎng)，220 kV為網(wǎng)架，110 kV為輻射的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。近些年伴隨著巴彥淖爾地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，廠站增多，調(diào)度主站的監(jiān)控范圍也不斷擴(kuò)大，傳輸?shù)秸{(diào)控主站的數(shù)據(jù)量爆發(fā)式增長(zhǎng)，現(xiàn)有的調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)無法滿足調(diào)度數(shù)據(jù)處理工作和高級(jí)應(yīng)用功能的使用，對(duì)巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)功能提出了新的更高的要求。

因此，本文詳細(xì)闡述了巴彥淖爾電網(wǎng)及其調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)有的運(yùn)行情況并進(jìn)行分析，指出目前應(yīng)用的調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)CC-2000在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題及不足。根據(jù)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，針對(duì)巴彥淖爾電網(wǎng)以及所轄縣級(jí)供電區(qū)域的電網(wǎng)發(fā)展的需要，從硬件配置和軟件支持系統(tǒng)兩大方面對(duì)巴彥淖爾地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)改造升級(jí)，使巴彥淖爾新一代的調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)集安全監(jiān)視、自動(dòng)發(fā)電控制、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和綜合數(shù)據(jù)應(yīng)用于一體，滿足電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[3-4]。

1" 巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)各組成模塊的用途不同進(jìn)行分類：第一部分是用于信息采集的電網(wǎng)信息采集模塊；第二部分是將采集完成的信息傳輸給信息傳輸子模塊；第三部分是處理接收到的傳輸信息的信息處理子模塊；第四部分是將處理完成的信息反饋給調(diào)度員的人機(jī)聯(lián)系子模塊。從結(jié)構(gòu)可以看出電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，完成電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化一系列復(fù)雜的過程。

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化具備實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)化控制、優(yōu)化調(diào)度、故障檢測(cè)和處理等功能，通過電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、高效、安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

能量管理系統(tǒng)（EMS）是實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)各功能的基礎(chǔ)平臺(tái)，包括采集監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)控制等基礎(chǔ)功能和狀態(tài)估計(jì)、無功電壓調(diào)整等高級(jí)應(yīng)用。EMS系統(tǒng)由底層支撐結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)軟件，包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA系統(tǒng)、AGC/AVC、調(diào)度員仿真培訓(xùn)以及能夠存儲(chǔ)調(diào)度的信息并對(duì)調(diào)度工作進(jìn)行統(tǒng)籌管理[5]。

2" 巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問題

巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)所采用的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是2005年建成使用的，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)使用的軟件平臺(tái)是依托南瑞集團(tuán)有限公司所開發(fā)的OPEN-2000，在使用的過程中發(fā)現(xiàn)OPEN-2000版本無法滿足現(xiàn)行電網(wǎng)的發(fā)展，也不能滿足現(xiàn)行的開發(fā)需求，無法全部實(shí)現(xiàn)《內(nèi)蒙古電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)信息優(yōu)化原則》《內(nèi)蒙古電力公司集控中心人機(jī)界面規(guī)范》的功能要求，使得調(diào)度員監(jiān)控電網(wǎng)有很大的困難。同時(shí)，巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)全部監(jiān)控中心節(jié)點(diǎn)都是單機(jī)運(yùn)行，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度能量管理系統(tǒng)（EMS）所采用的是由北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“科東公司”）生產(chǎn)的CC-2000系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2003年投入運(yùn)行，2004年完成驗(yàn)收。同時(shí)兼具了SCADA和PAS兩者的功能性，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、遙控/遙調(diào)、生成調(diào)度日志報(bào)表、處置告警和越限信息、記錄電網(wǎng)事件等。EMS涵蓋負(fù)荷預(yù)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)模型拓?fù)洌∕U）、調(diào)度員潮流（OPF）和狀態(tài)估計(jì)（SE）。

巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)以及調(diào)度能量管理系統(tǒng)主要存在以下問題。

2.1" 容納現(xiàn)行巴彥淖爾電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集量不足

2023年8月統(tǒng)計(jì)時(shí)，巴彥淖爾調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)廠站能夠接入的最大容量是98路，刨除4路故障，系統(tǒng)在運(yùn)為85路，接入容量為7路。依據(jù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和往年所新建接入的廠站來看，不久將超出系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行，如果不能將原有的系統(tǒng)升級(jí)改造，新建的廠站就沒有辦法接入調(diào)度網(wǎng)絡(luò)中。

2.2" 系統(tǒng)硬件

巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)硬件使用的還是HP的ALPHA系列小型機(jī)。該系列的機(jī)型已經(jīng)不再生產(chǎn)使用，且內(nèi)部的硬件故障較多，若發(fā)生故障無法再尋找新的備用硬件更換。

2.3" 系統(tǒng)軟件

當(dāng)前調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的是ORACLE商業(yè)數(shù)據(jù)庫，不配備磁盤陣列。當(dāng)歷史服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)只進(jìn)行處理數(shù)據(jù)的工作而不再存儲(chǔ)，影響系統(tǒng)在持續(xù)穩(wěn)定的工況下運(yùn)行。巴彥淖爾地區(qū)調(diào)度能量管理系統(tǒng)的CC-2000軟件所提供的功能無法正常應(yīng)用于電網(wǎng)分析中。在當(dāng)前條件下，系統(tǒng)無故障時(shí)，每30 min運(yùn)行CPU的負(fù)載已達(dá)到50%左右，而在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，每10 s CPU的負(fù)載可達(dá)70%左右，遠(yuǎn)超于巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度所編撰的《區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》提及的負(fù)荷40%左右的理論值。

2.4" 系統(tǒng)升級(jí)改造難度大

巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在原有的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中增加新的應(yīng)用功能，這需要投入成倍的人力和物力，并且新的應(yīng)用功能與原系統(tǒng)無法達(dá)到較強(qiáng)的適配性，也就無法保證安全，穩(wěn)定運(yùn)行。

3" 巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件配置

巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的硬件配置嚴(yán)格按照《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》的要求，把電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分成3個(gè)部分，分別是安全區(qū)Ⅰ區(qū)、安全區(qū)Ⅱ區(qū)和安全區(qū)Ⅲ區(qū)[6-7]，如圖2所示。并且按照電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)的要求搭建數(shù)據(jù)平臺(tái)。電網(wǎng)監(jiān)控Ⅰ、Ⅱ區(qū)建設(shè)內(nèi)平臺(tái)，電網(wǎng)調(diào)度生產(chǎn)管理的安全Ⅲ區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)外平臺(tái)。在同一支撐平臺(tái)下，形成具備電網(wǎng)監(jiān)控、分析處理、信息互通的3個(gè)應(yīng)用區(qū)塊。

安全Ⅰ區(qū)所有的硬件設(shè)備配備大于等于2臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能的服務(wù)器設(shè)備，滿足冗余要求；并且安裝4臺(tái)采集監(jiān)控SCADA系統(tǒng)用于電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集并分析處理，4臺(tái)前置服務(wù)器（FES），4臺(tái)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（NET）實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站和廠站之間通信，F(xiàn)ES通過采集網(wǎng)交換機(jī)與光纖配線架（ODF）上的2M終端相連接，通過通信網(wǎng)與廠站連接，NET分別與地調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)一、二平面相連接，實(shí)現(xiàn)調(diào)度主站、變電站廠站之間的數(shù)據(jù)網(wǎng)通道連接；2臺(tái)及以上PAS與AVC服務(wù)器為高級(jí)應(yīng)用使用；2臺(tái)歷史服務(wù)器（HIS），將電力系統(tǒng)運(yùn)行的所有數(shù)據(jù)全部存入其中。所有的服務(wù)器均采用最先進(jìn)的華為2488 V5服務(wù)器，適用于數(shù)據(jù)庫、云計(jì)算、虛擬化和內(nèi)存計(jì)算等各種應(yīng)用需求。

安全Ⅱ區(qū)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性的要求較低，主要存儲(chǔ)一些非實(shí)時(shí)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器接入到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)。分析巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)際所需，安全Ⅱ區(qū)配備2臺(tái)DTS服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)調(diào)度員仿真培訓(xùn)功能；2臺(tái)電量服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方廠站的電氣量的采集；2臺(tái)安全監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)，保障了電力系統(tǒng)的安全可靠。安全Ⅱ區(qū)與安全Ⅰ區(qū)共用磁盤陣列，同一數(shù)據(jù)庫。

安全Ⅲ區(qū)涵蓋省地縣一體化的停電管理系統(tǒng)（OMS），能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)WEB的服務(wù)器。同時(shí)也配置了雙以太網(wǎng)的冗余網(wǎng)路配置，因此安全Ⅲ區(qū)配置2臺(tái)華為2488 V5的WEB服務(wù)器，并且安全Ⅲ區(qū)需要單獨(dú)配置一套磁盤陣列及HIS服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的保存。安全Ⅲ區(qū)沒有劃分在生產(chǎn)控制區(qū)，主要用于電力系統(tǒng)中信息的管理，因此安全Ⅲ區(qū)應(yīng)與安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅰ區(qū)連接搭建一套正反向安全隔離裝置。

組成電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用類軟件包括各種應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)類軟件、涵蓋歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫類的軟件、能夠完成調(diào)度自動(dòng)化應(yīng)用功能以及基礎(chǔ)的支撐軟件。

調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的升級(jí)改造選用科東公司的D5000智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)為平臺(tái)支撐系統(tǒng)。D5000智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)與OPEN3000調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)對(duì)比見表1。由表1可知，D5000智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)融合電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警以及調(diào)度管理、安全校核、調(diào)度計(jì)劃四大應(yīng)用，滿足電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行，提升電力系統(tǒng)調(diào)度管理運(yùn)行水平。

4" 巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)通信

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的通信是巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)將廠站數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡緮?shù)據(jù)的媒介和途徑。巴彥淖爾電力系統(tǒng)通用服務(wù)協(xié)議需滿足：調(diào)度自動(dòng)化信息交互種類較多，滿足支持不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，并且兼顧傳輸效率，考慮安全防護(hù)需要。

巴彥淖爾電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)采用IEC104通信規(guī)約，104規(guī)約是目前常用的遠(yuǎn)動(dòng)及集控規(guī)約，其特點(diǎn)是穩(wěn)定，便于維護(hù)。其端口號(hào)是2404，站端為Server，控端為Client，采用問答式傳輸。IEC104通信規(guī)約是基于客戶端-服務(wù)器模型的通信協(xié)議，通信的過程清晰明了，能夠較好地完成電力系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)的通信，也在工業(yè)自動(dòng)化方面、數(shù)據(jù)傳輸方面展示出了獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，見表2。

5" 結(jié)束語

本文通過對(duì)巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件配置的升級(jí)改造，滿足了巴彥淖爾地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能的基本要求，并且提升了巴彥淖爾地區(qū)電力系統(tǒng)調(diào)度管理運(yùn)行水平，為巴彥淖爾電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。

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