调度集控一体化（精选4篇）
调度集控一体化 篇1
广州地区电网使用的2套调度集控系统均为国内第4代调度集控系统，分别为DF8003与OPEN3000系统。其主要特点：支持调度与集控的一体化、面向对象、使用标准通信中间件和数据库中间件技术，同时具备了容纳超大型地区电网调度20万点以上数据结构的能力。
1 广州调度集控系统特点
广州地区电网使用的2套调度集控一体化系统有许多新的特点。
1.1 调度与集控的一体化架构
在传统的EMS调度主站系统基础上加入了集控的元素，通过调度数据网的扩展，将系统的终端延伸到集控中心。调度集控一体化的优势在于电网信息的完全统一使用和维护，有利于调度与变电运行的集约化，更加适应复杂化程度越来越高的电网结构。调度与集控用户群的增加并非简单的数量上增加，而是电网监控职能与管理体系元素的增加。例如，广州地区调度员关心的为主网系统的情况;而监控中心、巡检中心这些集控点值班员关心的是某个站内设备的情况。不同信息送到不同的用户界面，这就是调度与集控的一体化的基础，信息分流。广州调度集控系统架构简图如图1所示。
1.2 双调度集控系统基于国际标准的信息交换
双调度集控系统基于国际标准的信息交换在广州地区调度已经实现。广州电网主备调度集控系统信息交换的实现主要包括3个方面：数据库信息、图形、图模对应关系。
2套调度集控系统信息交换流程参见图2。
1.2.1 数据库信息的交换
数据库信息的交换主要使用基于通用信息模型CIM(Common Information Model)标准的可扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language)文件进行数据交换[1]。CIM定义了EMS信息模型中几乎所有的主要对象以及这些对象的公共类、属性和它们之间的关系，覆盖各个应用的面向对象的电力系统模型。为了保证良好的可控性与校验功能，数据的交换是异步且全模型方式实现的。全模型导入的导入方式是通过比较新旧2个CIMXML文件之间的差别，并根据此差别来更新数据库中的模型。采用CIM/XML格式作为模型交互的标准格式，可以实现不同系统之间模型数据交互。
1.2.2 图形交换
图形交换，指的是将外系统提供的符合规范的可缩放矢量图形SVG(Scalable Vector Graphics)文件转换成本系统平台内部格式(见文献2的描述)。
1.2.3 图模对应关系交换
图模对应关系的交换主要包括厂站一次接线图及图形内所有图元。所有图元自动链接数据库，不应出现错误链接或者无链接的情况。厂站一次接线图连接准确无误差。热区调用的大小、位置、调用属性(包括调用界面及程序)不丢失。
在广州主备调度集控系统基于国际标准的信息交换中也面临着一些问题。由于工程开始有某些特别的需求，在2套调度集控系统中，设备名称不是按照某种规范进行录入的。虽然实际设备名称规范基本是按照电力行业调度规程制定的，设备名称是由用户在生成和维护系统时确保的，系统也不会对名称进行任何的限制。
在长期的运营过程中，由于设备不断的增添、删除和无统一的命名规则，导致SCADA数据具有一定的随意性[3]。2套系统设备名称的不统一必然带来基于国际标准的信息交换的混乱，即使采用映射表的方式转换效果也不是很好。在大量的设备中，是否所有的设备名称都完全符合想象中的映射规则很难保证。系统曾经尝试进行名称映射，涉及了80多条转换规则，花费了大量的时间实现后发现还有20%～30%的设备无法匹配，证明采用映射表的方式纯粹是加大了维护工作量。国内外每一套EMS系统都有自己的特点，数据的结构与内容拥有自己相应的规则，如果无论在哪个系统上进行建模，都考虑另一个系统如何命名，这很可能导致这种双系统配置模式无法发挥各套系统的特长。要实现完全免维护的数据交换，只能局限于使用系统的基本功能，所以对于被导入模型数据和图形的系统，还是作为应急备用系统比较合适。
1.3 继电保护信息系统的集成
继电保护信息系统是一个继电保护运行管理系统，同时又是一个辅助分析和辅助决策系统。调度集控一体化系统信号的采集不局限于变电站的硬接点信号，还包括微机保护的配置与报警信息。调度集控一体化系统利用南方电网103规约从保护子站读取保护装置的具体配置和定值。保护子站实时地向主站传递保护装置的报警信息，这样保护动作信息可以实时地反映在调度集控一体化系统的告警窗。保护信号、录波文件又由调度集控系统传递到保护信息分析应用平台进行更加专业细致的分析。系统可以实现对电网的在线仿真和分析，在调度员培训仿真DTS(Dispatcher Training Simulator)系统应用中集成了继电保护信息后将更加真实的电网场景反映给电网运行人员，为电网运行人员提供宝贵的电网实操作经验。继电保护仿真对DTS模拟系统在事故情况下的继电保护装置动作及运行情况有着重要的意义[3,4,5,6]。广州继电保护信息系统构架图见图3。
1.4 可视化功能模块集成
利用可视化技术，可以实现文献[7]中提到的“动用人类各种感官，实现人和计算机的全面沟通”。可视化功能是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转化为图形、图像，以直观的形式表示出来。使用OpenGL技术的可视化功能已经无缝嵌入广州调度集控系统，主要为三维等值线/面的使用。
实现等值线或等值面的关键是用空间插值算法建立数学模型，然后进行着色。电力系统可视化运行数据的过程包括4个步骤：过滤、映射、绘制、反馈[8]。在广州调度集控系统可视化模块中主要使用了克里金插值法(Kirging)和反距离加权插值法(Inverse Distance to Power)。等值线主要包括母线等值线、线路等值线等。母线等值线主要是沿着母线图形的中心点，按照母线的数据和给出的着色范围进行填充着色。例如，采用冷暖色作为着色范围，电压越高的母线颜色越接近暖色，电压越低的地方越接近冷色，这样在网络母线电压图上就可以直观地观察电压分布情况。线路等值线主要是按照线路潮流的数据和给出的着色范围进行填充着色。同样的道理，线路的负荷轻重可以非常直观地观察。如果想对区域的潮流或者电压分布更加直观了解，可以将等值面用3D视图的方式显示出来。具备可视化功能的电网电压色温图可以直观且快速地让电网运行人员了解电网的电压现状。
1.5 双热系统的配置
冗余系统的技术方案取决于空间、目的、功能、技术要求、通信要求、维护量、费用等，而双热系统的配置与网络安全分区配置可以提高系统可靠性[9]。电力自动化网架的庞大与复杂导致数据采集问题的发生难以杜绝，双热系统的配置比主备系统配置更加能够满足大型地区调度对EMS高可靠性的需求;而横向隔离装置、纵向加密认证网关、安全拨号网关的广泛使用和合理布局提高EMS的网络安全;独立的网络监控系统为EMS系统的底层稳定性提供了保障。
由于双系统共用交换机来节省成本和减低网络复杂性的方式比较受欢迎，但是需要注意许多复杂结构网络的问题。广州调度集控系统主要网络架构参见图4。
1.5.1 选择2层还是3层网络架构问题
一般超过20多个网络交换设备的网络系统建议选择3层结构，否则容易使信息经过2个交换机时，有可能不断恶性循环而产生广播，出现严重的广播风暴，造成系统瘫痪。对于广州这样的大型调度集控系统，由于引入了分布广泛的大量的集控交换机与工作站。整个广州调度集控系统有近80个网络设备。第2层交换暴露出弱点：对广播风暴、异种网络互连、安全性控制等不能有效解决，所以整个广州调度集控熟数据网络构架宜采用3层的网络交换结构。
1.5.2 选择快速生成树协议还是生成树协议问题
生成树协议的主要功能有2个。
a.在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路。
b.在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。
如果当前的网络包含了很多在交换机之间的第2层的连接，特别是如果在做许多的虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Network)聚合，就要认真考虑快速生成树协议，这有助于改善交换机失效后的恢复时间。根据对定时器的设置情况，恢复时间可以是3～60 s，如果不需要定时器调整(timer-tweaking)，恢复时间只需100～300 ms。
1.5.3 选择RIP协议还是OSPF协议问题
相比选路信息协议RIP(Routing Information Protocol)而言，开放最短路径优先协议OSPF(Open Shortest Path First)更适合用于大型网络，主要体现在OSPF没有跳数的限制，支持可变长子网掩码VLSM(Variable-Length Subnet Mask);使用组播发送链路状态更新，在链路状态变化时使用触发更新，提高了带宽的利用率，收敛速度快且具有认证功能。
2 应用过程中出现的问题
2.1 集控工作站资源释放问题
广州调度集控系统原先使用debian3.1版本的linux作为DF8003的集控工作站。在使用过程中发现由于Xfree86占用太多资源而造成集控工作站图形界面速度慢甚至死机的情况。据调查，其他地区调度也存在linux系统启动界面达到一定程度时，容易出现X-Window资源不足的问题[10]。debian3.1使用XFree86作为其X-Window系统的其中一个实现，但第三方程序开发容易造成资源无法正确释放，出现系统速度逐渐减慢的情况。当前较新的debian4.0与redhat4.0企业版已经没有使用Xfree86的x-sever，而是用新的XFree86 4.4 RC2版本，或者称作XOrg的X-Window系统，经过测试后发现XOrg较好地解决了这个资源无法释放的问题。
2.2 系统稳定性
系统稳定性主要包含系统程序稳定性与数据库稳定性。系统程序的稳定性问题常见的是数组溢出和程序逻辑的错误，只有靠严格的测试与版本管理才能够杜绝这种错误发生。国内厂家最常见的数据库稳定性问题在于对边界问题的考虑不够周到。在广州调度集控系统中常发生由于某种类型的记录数目超过了数据库规定的最大限制而发生的系统稳定性问题，这样的类似问题应做到预先考虑，在数据表的记录达到90%或者其他一个特定的比例时应该发出报警，避免问题的发生。对于数据库与程序数组的规划要考虑到电网的容量与规划，这样可以有效提高系统的稳定性。
2.3 原始数据的准确性
“8·14”美加大停电的事故中，不准确的数据输入到中西部独立输电系统运营者MISO(Midwest Independent System Operator)的状态估计软件中，第一能源公司FE(First Energy)控制室内告警和记录系统失效，几个FE的远程测控终端RTU(Remote Termina Unit)故障，直至FE的EMS/SCADA计算机故障。使得FE的调度员失去了EMS/SCADA实时监控电网安全运行的重要(唯一)技术手段。再完美的调度系统，也要以站端自动化的准确数据来源为基础[11]。
3 提高复杂调度集控系统安全性的新方法
目前，调度集控系统在大型城区电网的应用的问题主要集中在系统的容量和功能越来越强大，但是面临的安全风险却越来越大。这样的风险往往是由于系统的复杂化与网络化带来的。在这种形势下，针对复杂地调系统的运行安全要使用新的方法。
3.1 图形的管理发布机制
图形的准确性直接影响到调度集控运行人员的判断。图形状态的划分，即调试态、发布态、完成态的建立保证了调度员、集控员被误导的可能性降到最低;图形的独占功能保证同一时刻内同一幅图形在全系统内只可能被一台工作站打开与编辑，避免了图形维护的交叉。.
3.2 针对遥控安全性设置的安全机制
广州调度集控系统指定了所有遥控操作必须在间隔图内操作，禁止在厂站接线图上进行操作，避免了“走错间隔”情况的发生;遥控需要录入用户口令，并且需要重新录入要遥控的设备编号，很大程度上避免了控错开关的可能性。对于调试进行中的厂站，系统管理员可以关闭整站的遥控。.
3.3 封锁数据库中调试完成站的参数修改权限
数据库内的变电站远动信息表在调试完成后即可将该站所有参数封锁，保证了调试后数据的不可篡改性。
3.4 良好的系统运行环境和快速切换
利用现有的EMS系统数据采集和报警功能，通过EMS系统来监视系统的运行环境。如将UPS的工作状态通过RTU扫描送到EMS系统，当外部电源中断、UPS电池电压过低都会从EMS系统发出报警提示，便于对设备故障进行及时处理[12]。在系统侦测时段中适当选取判定次数和执行间隔的可变间隔的侦听程序方法可缩短故障切换时间[13]。
4 系统发展方向
按照国内大型地区调度的自动化水平，离全面闭环控制的智能调度阶段还有一段距离，但是在多个局部实现闭环控制的调度集控系统目前还是可行的。多个局部实现闭环控制的调度集控系统可以形成基于混成控制系统的构架。混成控制系统以事件处理为核心，通过定义事件将经济运行和安全运行目标统一到一个处理框架内，实现复合目标趋优化控制[14]。要实现这个目标，就要很好地设计EMS应用软件的支撑环境，应用软件对实时、历史、未来和培训的多态支持，以及各应用软件之间的功能整合等问题[15]。以本体论的多智能体为基础的EMS与传统的EMS相比，在系统的开放性上更符合电力系统发展的趋势[16]。在统一平台支撑下，WAMS和EMS的一体化将有利于WAMS和EMS应用功能的进一步扩展[17]。
5 结语
本文对调度集控系统在广州电网的应用进行了阐述，分析了广州电网调度集控一体化系统的优势和问题，提出了提高复杂调度集控系统安全性的新思路。
调度集控一体化 篇2
目前, 汉中电网共有1个地调自动化系统, 型号为OPEN3000, 3个集控自动化系统型号为DF1800, 以及3个县配调自动化系统。分别有由度中心, 变电处和三县局负责运行和维护工作, 每一套系统都由数据采集和应用软件组成, 并有自己独立的电源系统。其中地调系统接入40个厂站信息, 集控系统接入35站信息。现在的运行模式要求一个站信息分别接入两个系统, 两个系统分别建立各自数据库, 分别进行信号核对, 不同主站系统由不同人员进行同样日常维护, 而且主站系统的基本功能完全一致, 因此先在运行模式设备配置重复, 投资大, 人员维护量增大, 系统相互独立不能互为备用。鉴于上述情况, 如果将调度, 监控、县配调系统功能集中在一套系统, 使用同一套数据库, 按照不同的用户需求设置不同的用户权限, 在不同的地方安装远程终端, 正常情况下两套系统需独立在线运行, 各自承担不同的任务;在一套系统故障情况下, 另一套系统要能快速的接管, 同时承担两套系统的任务。既满足所有系统要求又节约成本, 减少投资, 减轻维护人员工作量, 这种调控一体模式的自动化系统将是未来的发展趋势。
2、调控一体模式的调度集控互为备用系统
(1) 调控一体互为备用模式的前提必须是地调和集控系统独立运行, 两套系统均需按独立运行的技术要求配置, 配置各自的数据采集设备、网络设备、前置服务器、SCAD A服务器、数据库服务器、维护工作站、用户工作站。一套系统可不依赖与另一套系统而独立采集本系统所需的数据, 同时也必须具备独立采集另一套系统所需数据的能力。 (2) 两套系统应采用同一厂家的同一版本软件, 使用相同数据库, 数据能够互相备份。由于调度系统与集控系统面向不同的专业用户, 应用需求和软件功能方面存在一定的差异, 有些集控特色功能调度系统不一定具备或完整, 如信息分层、责任分区、保护信号处理等, 反之亦然。因此, 要求两套系统的实时监控功能范围一致, 并且同样的功能业务逻辑一致、使用方法一致。 (3) 将地调系统与各集控系统通过光纤组成网络相连, 并将各站信号通过数字通道和数据网分别送至地调和集控系统, 考虑到系统维护、监视和管理的方便, 不同通道传送的数据应该是一致的。
3、两种互备模式比较
(1) 方案一:大系统模式。调度系统与集控系统互联为一套大系统运行, 调度与集控实时互备, 任一套系统正常, 即可保证整个大系统的正常运行。两套系统的硬件配置满足独立运行的技术要求, 专线通道一般在调度系统接入, 集控系统一般只需接入网络通道。两套系统主网互联, 做为一套大系统运行。在厂站通道故障的情况下, 只要有一路通道能正常接入任一台前置服务器, 该厂的实时监控不受影响。数据维护相对比较简单方便, 任一侧的修改 (包括模型、图形、参数) 均能自动同步至另一侧, 两套系统的商用数据库保持一致。
两套系统的四台前置服务器按集群方式工作, 每台前置服务器各自承担一部分通道的接入任务。其他服务器按主备方式工作, 大系统中同类服务器只有一台值班, 其他为备用。
在服务器故障的情况下, 只要大系统中同类服务器有一台能正常工作, 系统的正常运行不受影响。在某一侧的所有服务器故障的情况下, 系统的正常运行不受影响。在两套系统的联接中断的情况下, 大系统拆分为两套独立系统运行。由于两套系统的硬件配置均满足独立运行的要求, 因此, 系统的整体运行不受影响。
(2) 方案二:独立模式。调度系统与集控系统互联, 正常情况下两套系统独立运行, 一旦一套系统异常, 另一套系统能接替对方的相应功能, 实现互为备用。两套系统的硬件配置满足独立运行的技术要求, 专线通道一般在调度系统接入, 集控系统一般只需接入网络通道。两套系统主网互联, 正常情况下两套系统独立运行, 一旦一套系统异常, 另一套系统能接替对方的相应功能, 实现互为备用。任一侧的模型、图形、参数的更新可以自动复制至另一侧。两套系统的数据库结构、静态信息 (模、图、参数) 完全一致, 历史数据各自存储。
两套系统独立运行, 相关工作站访问各自系统的服务器, 两套系统间只有系统维护信息及系统心跳信号交换, 无其他数据交换。
(3) 相比较而言, 方案一实现方式简单, 两套系统数据库的数据完全一致, 据维护方便, 系统建设相对容易, 两套系统联接线的数据流量较大, 需要较为可靠的网络连接及较高的网络带宽, 对于网络可靠性要求较高。针对不同的故障范围, 实现了通道、应用、系统多级别的全方位互备, 系统运行可靠性高。
方案二软件实现相对复杂, 系统建设难度相对大一些。两套系统联接线的数据流量较小, 对网络连接的要求相对较低。通道级、前置级的互备一般采用自动方式切换;系统级的互备一般采用手动方式切换。
对于目前现状, 建议采用第一种模式, 实现方法简单, 维护便捷, 互备更加可靠。
4、地调系统升级
要组建调控一体主站系统, 第一步应先将目前OPEN300系统升级, 增加集控系统监控模块, 继电保护模块, 并根据需要增加硬件配置, 使其完全具备集控、县调功能。并将所有厂站信号直接接入地调系统, 增加和修改数据库以及图形界面, 并按区域设置用户权限, 满足各自需求。所有功能满足后, 试运行一个月, 然后逐步将三个集控系统停下来进行改造。
5、几点建议
(1) 目前3个集控系统, 建议先将中心监控系统与地调进行互备, 待技术成熟且运行稳定后再考虑与其他系统进行互备。 (2) 在数据网组建完成后组建独立的继电保护信息主站和子站, 将保护数据完全独立, 简化综自信息, 既可减轻地调系统数据处理负担, 又可以使监控人员对信号的理解和分析处理更加简单明了, 还可以缩短专业人员对保护事件的分析处理时间。 (3) 调控一体模式的调度集控互为备用系统建成后, 系统采用同一厂家的同型号软件, 使用同一数据库, 维护更加简单, 所有主站由应同一批人员进行维护管理, 有利于系统安全和人员的职责划分。
6、结语
调度集控一体化 篇3
关键词：集控中心调度系统,梯级水电站,位置选择比较,经济调度
0 引言
日鲁库、中古、汤古沟水电站工程位于九龙河流域四川省九龙县汤古乡境内,始于鸡丑山脚下,止于百尼电站取水口,平均海拔高程在3650m以上,省道(S215)贯穿3个电站首尾,交通便利,距成都约585km。3个电站都是以发电为单一开发目标,无防洪、航运、灌溉、漂木等综合利用要求。
3个水电站均为引水式电站,由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽3部分组成。主要建筑物有:底格拦栅坝、沉砂池、暗渠、引水隧洞、压力前池(调压井)、压力管道、发电厂房、尾水渠及升压站等。
四川省九龙县汤古电力开发有限公司将日鲁库、中古电站、汤古沟电站及110kV升压站实行统一管理。为减少各水电站运行值班人员的数量,提高电站运行管理水平,改善运行人员生活环境,在中古电站旁管理站内建设集控中心调度系统,由集控中心调度系统集中监控并接受甘孜州地调调度。
1 集控中心梯级调度系统
集控中心计算机监控系统与各梯级电站采用单模光纤以太网连接,集控中心的生产管理和运行人员可以通过该系统对整个梯级电站的主辅设备进行实时、准确、可靠的操作,有效地完成各电站所有被控对象的安全监控,以及整个梯级电站的经济调度;可有效提高梯级水电站群的综合管理水平,发挥水电站群联合优化调度优势。
集控中心计算机监控系统接受电网调度机构命令,实现对各梯级的集中监控功能。
集控中心计算机监控系统支持各种应用软件及功能的开发应用,支持第三方软件在系统上无缝集成和可靠运行,支持数据网络通信,并能方便地与其它系统通信。
集控中心计算机监控系统符合安全防护的规定,严格执行国家经贸委关于“电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定”的要求。
集控中心计算机监控系统高度可靠、冗余,其本身的局部故障不影响现场设备的正常运行,系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均达到行业标准《水电厂计算机监控系统基本技术条件(DL/T578)》及《电力系统调度自动化设计技术规范(DL5003)》的规定。
集控中心计算机监控系统为分布开放系统,既便于功能和硬件的扩充,又能充分保护应用资源和投资。分布式数据库及软件模块化、结构化设计,使系统能适应功能的增加和规模的扩充,并能自诊断。
系统实时性好、抗干扰能力强。人机接口界面友好、操作方便。
远方中心计算机监控系统为容错设计,不因任何一台机器发生故障而引起系统误操作或降低系统性能。
计算机监控系统采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构和汉化系统。
系统支持在线及离线编程,远程编程维护。
该系统可广泛应用于大、中、小型梯级水电站、水电站群的联合调度和控制。
1.1 性能特点
依据梯级水电站群的水能资源,电网对各电站不同出线的电量需求,各电站水轮发电机组及主要设备的工作状况等都做出详细数据资料,在此基础上,统筹考虑电网需求、经济利益优化等因素,做出实时的发电出力安排,充分发挥上游水库对径流的调节作用,提高整个水电站群的能量效益。
1.2 主要功能
计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对梯级电站被控对象的安全监控;数据采集和处理;安全运行监视及事件报警;梯级控制与调节;梯级、站级自动发电控制(AGC);自动电压控制(AVC);远程控制、调节和省中调(梯调、网调)调度的控制、调节;运行参数统计记录与生产管理;全梯级发电与输送电量、损耗电量平衡分析;系统自诊断与冗余切换;软件开发与维护;梯级联合经济调度控制(EDC);网络信息安全防护。
1.3 特点
(1)开放式系统。
该调度系统实现了软件、硬件、数据及用户交互方式等各方面的标准化接口,在系统上考虑到了MIS网、负荷控制、模拟盘、卫星钟外接设备,能方便地与其它系统集成,成为一个贯穿于整个梯级电站的大系统。
(2)分布式系统。
该调度系统采用了符合现代开放式系统标准的可扩充、分布式体系结构来取代传统的集中式系统,SCADA工作可以在不同的机器上协调进行,有效地降低了网络中各工作站的负荷。将整个网络作为一个多CPU的计算机系统,通过任务管理器合理地分配网络计算资源,管理系统中各模块的协调运行,监视网络站点的各个进程和线程,动态挂接模块,纠正局部模块的异常运行状态,从而在整体上提高系统的运行效率和可靠性。
(3)智能通信处理装置。
为提高整个系统的安全性、可靠性,提高系统运行速度,采用了模块独立的通信处理装置。该装置采用智能化设计,提供高的运算精度和可靠性,接口界面友好,中心频率、波特率均可根据需要调节。
(4)采用WINDOWSNT网络操作系统。
采用了跨平台的WINDOWSNT网络操作系统,既可以在服务器和工作站(可采用CICS或RISC技术)上运行,又可以在微机平台上运行。这种设计方案保护了用户的投资,不受平台限制,满足开放式系统的基本要求。
(5)通用完备的数据库管理系统。
SCADA/EMS/DMS系统是多模块、网络分布的计算环境,要求系统的数据库能够提供开放、统一的数据访问,而且SCADA/EMS/DMS系统对输入数据的准确度又有较高的要求;随着系统所需数据量的急剧增加,数据库必须能够实现大容量的数据存储和高速访问。采用开放的数据库连接标准(ODBC),用户可任选ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等商用数据库,支持工业标准的SQL数据库查询语言,实现了网络范围内数据访问的透明性。
只要在数据库管理系统的系统基本参数中将系统中各种参数的容量加以修改,就可以轻松地扩充或减少系统的容量,且修改后,系统以前的参数自动调整,不须做任何修改。
(6)彻底的C/S(客户/服务器)体系结构。
C/S体系结构与NOVELL网络的资源共享模式有着本质的区别,在资源共享模式下,局域网中使用工作站的资源来运行所有的应用程序,服务器只是用来存放数据和程序,服务器的处理能力未能很好地发挥。在C/S模式下,任务是共同运行在客户和服务器上,这样用户得到的就不只是工作站的性能,而是工作站加服务器的性能。
在远动系统中,SQLSERVER运行于主、备后台机上,负责远动系统的数据存储及管理,如果配置高性能的后台机及相对便宜的工作站,通过客户/服务器两端功能的合理分布,在不增加总投资的情况下,可以提高远动计算机系统的总体性能。这种模式能减少在网络上传输的数据量,在远动实时数据量大的情况,可极大地减轻网络负担,有助于整个系统的稳定运行。
(7)安全机制。
系统提供了多级权限,对各级权限进行了严格的等级区分,各级用户有自己不同的权限,根据自己的权限进行相应的操作,保证了系统安全可靠地运行和参数数据库的安全。
(8)面向对象的技术。
该电力调度系统采用面向对象的思想和技术,使升级和集成更加自然和平滑,模块性更好,便于扩充和维护。
(9)多媒体技术。
该调度系统能处理字符、图像和声音等各种多媒体信息,使整个系统能以各种有声有色的信息同用户交互。
2 系统结构及硬件功能
2.1 系统结构
系统结构见图1。
2.2 硬件功能
2.2.1 网络设备
集控层配置3套接入交换机(交换机采用导轨式环网型,2个单模百兆光口,传输距离40km,8个电口),3套光口分别接入日鲁库电站、中古电站、汤古沟电站环网,3套光口均接入核心交换机,实现了集控中心与梯级电站的环形网络结构。集控中心的通信计算机同时接收梯级电站的实时数据,并且发送集控中心的控制要求。
2.2.2 SCADA/AGC/AVC服务器(双冗余配置)
SCADA服务器接收计算机通信服务器和其它服务器传送的数据,维持一个完整的实时数据库(监控系统数据库的SCADA部分)。服务器还完成开关量报警处理、模拟量越限检查、数据库数据的指定计算、实时数据传播到其服务器和工作站等任务。其它节点上的数据库分区,依赖于网络通信程序,保持各个节点上数据库的一致性。
2.2.3 历史数据服务器(双冗余配置)
每台服务器具备足够大的硬盘容量,以保证足够的保存时间。二台相同的历史数据服务器按热备用方式运行,存储相同的历史数据库。
2.2.4 操作员工作站
值班员工作站的功能包括图形显示、定值设定及变更工作方式等。运行值班人员通过彩色液晶显示器可以对电站的生产、设备运行做实时监视,取得所需的各种信息。电站所有的操作控制都可以通过鼠标器及键盘实现。
2.2.5 工程师/培训工作站
工程师/培训工作站主要用于系统维护和管理人员修改系统参数、定值,增加和修改数据库、画面和报表,实现对全厂各设备的仿真操作以及对运行人员的培训,并完成保护信息管理工作站的功能。
2.2.6 ON-CALL、语音报警工作站
ON-CALL功能主要通过1台ON-CALL工作站完成。其主要完成语音/电话报警、电话查询、事故自动寻呼(ON-CALL)及手机短信报警等功能。
3 系统软件
3.1 操作系统
操作系统具备进程管理(包括批处理、分时及实时进程管理)、进程间的同步或异步通信、虚拟内存管理及内存保护、中断处理和I/O管理服务、事件驱动、多线程多队列管理、资源分配控制、文件管理、共享进程库支持、动态链接、应用编程接口等功能。
3.2 网络软件
网络软件支持灵活的结构、国际通用网络通信协议(ISO/OSI、TCP/IP、TASE.2等)、局域网通信、远程数据通信、异种网络互联等功能;能实现远程调用、终端服务、打印服务、窗口服务、图形服务、网络文件共享等应用;具有严密可靠的网络安全保护措施。
3.3 图形用户接口(GUI)
提供遵循X-Window和OSF/Motif标准的图形用户接口,并满足如下要求:所选择的GUI对每种平台保持不变的应用编程接口(API),以实现从一种平台到另一种平台迅速而方便的移植。
3.4 程序设计语言
程序设计语言(C/C++、Java等高级语言)是来自厂家的标准版本。
3.5 支持软件
支持软件包括网络通信系统、进程管理系统、人机交互系统和数据库管理系统等。
4 监控系统技术指标
4.1 容量指标
(1)系统可接入电站个数≥10个。
(2)数据库规模:数据库存放模拟量、数字量、控制量、调节量、虚拟量等,总容量不少于200000。
(3)参加AGC机组:30个对象。
(4)历史数据库的历史数据至少在线保存2年。
4.2 实时性指标
(1)以对SCADA数据库的访问速率作为实时数据库实时性能的度量标准,访问方法为对任意数据的读或写。SCADA数据库的访问速率≥50000次/s。
(2)从模拟量越限、状态量变位到相应告警动作发出的时间≤5s。
(3)对画面显示,其实时性指标为:调任何画面,其响应时间≤1s;全系统扫描时间≤10s;画面上实时数据采用变化刷新,周期为2～10s可调;时钟数据的刷新周期为1s。
(4)AGC的实时性:计算执行周期3～30s可调;每次计算时间≤3s。
4.3 系统时间精度
(1)系统时钟的精度:±1×10-6s。
(2)系统时间与标准时间误差:≤1ms/d(不累计)。
4.4 SOE时间分辨率
站间:≤10ms。
实时数据处理指标:遥测量死区最小整定值为额定值的0.5%～1%(可调);主站对遥信量、遥控量和遥调量处理的正确率为100%。
4.5 可维修性
可维修性参数平均修复时间0.5h,设备具有自诊断和故障寻找程序,按照现场可更换部件水平确定故障位置。
4.6 系统安全性
(1)操作安全性:对系统每一功能提供校核,发现有误时及时报警并撤消命令;当操作有误时,能自动和手动禁止,并报警;对任何自动和手动操作做存储记录和进行提示指导。
(2)通信安全性:系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障;集控中心监控系统与电站计算机监控系统级的通信包括控制信息时,对响应有效信息或没有响应有效信息有明确肯定的指示;当通信失败时,重复通信3次并发出报警信号;当个别通道超过重发极限时,发出报警。
(3)硬件、软件和固件设计安全:有电源故障保护和自动重新启动;能预置初始状态和重新预置;具有自检查能力,检出故障时能自动报警;设备故障能自动切除或切换并能自动报警;系统中任何单个元件的故障不会造成设备误动。
(4)系统部署病毒防护系统,保证病毒特征码及时、全面的更新。
5 位置选择比较
集控中心的选址对整个网络的配置有直接影响。
5.1 选址中古电站
将集控中心的位置选择在中古电站旁管理站内的原因是公司的整个行政管理部门都设置在中古电站旁管理站内。集控中心距离日鲁库电站和汤古沟电站较近,便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控。但由于汤古沟电站是电网的接入点,所以汤古沟电站需要将数据重新发送至中古电站旁管理站内的集控中心进行汇总,这样在就需要增加一套由汤古沟电站转发数据的硬件设备,对投资有一定增加。
5.2 选址汤古沟电站
如将集控中心的位置选择在汤古沟电站,由于汤古沟电站作为电网接入点,所有的数据都要在汤古沟电站进行汇总,在网络层次上传输数据明确,对投资有一定降低。但由于公司行政管理部门都集中在中古电站旁管理站内,集控中心距离日鲁库电站较远,不便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控。
6 结语
从便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控考虑,集控中心调度系统的位置宜选择在中古电站旁管理站内。
该水电站集控中心调度系统,不仅能实现远程集控、统一运营的新生产模式,还能通过建设集控自动化系统、流域水情自动测报系统和通信系统,实时、准确、可靠地完成对所属电站的安全监控,可有效提高梯级水电站群的综合管理水平,发挥水电站群联合优化调度优势,实现发电量最大化、发电收益最大化、蓄能最大化、调峰能力最大化、耗水量最小化等目标。
参考文献
[1]四川省凡永工程设计有限公司.四川省甘孜州九龙县日鲁库、中古、汤古沟水电站初步设计报告[R].成都:四川省凡永工程设计有限公司,2007
调度集控一体化 篇4
近年来,流域梯级电站远程集控中心(简称集控中心)[1]在全国各地相继建立, 为电厂的生产管理模式注入了新的活力,“都市水电” 也由梦想变成了现实。 从目前集控中心的建设情况来看,虽然各有差异,但目的相同,都是为了追求企业的最大综合效益[2]。从实际运行效果来看,也是比较成功的。集控中心已经成为流域水力发电企业生产调度的主要手段,但是,仍然存在流域水资源未得到充分利用、流域整体竞争力不强、流域整体调节性能未得到充分发挥等问题[3],因此流域梯级电站实行智能联合调度[4]以及对集控中心进行信息化管理迫在眉睫。
建立集控中心并对其进行信息化可以充分发挥流域水能资源综合效益,综计资料表明,通过对梯级电站进行集中控制,可优化水库长期调度,使发电量增加1.5%~2%。 另一方面,实现梯级电站信息化集中远控,可大幅度降低运行管理费用。 对集控中心进行信息化,实现电站的“无人值班”(少人值守)运行方式,将减少电站现场值班人员的配置及配套设施建设, 从而降低电站运行管理费用[1]。
从20 世纪60、70 年代开始,设计、科研等部门就梯级电站联合调度及优化运行课题,进行了大量的理论探索和工程实践,并取得了丰硕的成果;到80 年代,我国已普遍实行水库及水电站优化调度。 目前,成熟的计算机监控、远程通信技术、遥感传感等技术使大型电站群通过远距离集中控制实现联合运行成为可能。
2流域梯级电站智能联合调度远程集控中心信息化管理构建
2.1 基于CPS的梯级电站智能联合调度信息化管理
在传统电力体制下,机组发电调度由电网公司负责,电网考核企业的主要指标是企业发电设备的安全性、可靠性、稳定性及投运率等。 这就使得企业的中心工作主要围绕发电设备的运行、维修、检修及水工建筑物来开展,形成了以保证电厂设备完好为核心的生产管理体系。 在该体制下,企业的水库调度只能对电网调度及企业生产组织指挥机构起到参谋作用, 而不能发挥决策作用,造成水电企业“重电,轻机,轻管水”[5]的生产管理模式。
梯级电站的远程集控中心智能联合调度信息化管理将对企业原有的生产管理体制进行改革, 企业中心工作不仅局限于保证设备完好,而是追求企业的综合效益最大化;远程流域调度集控中心成为流域开发公司的生产调度控制中心和生产信息中心;整个生产过程如图1 所示:流域调度集控中心首先通过由计算机技术、传感技术、数据库技术、RFID技术、RS技术、通讯技术等构成的信息物理融合系统(CPS)对来水量、发电量以及发电上网量进行准确的预测,将水位、水情、发电量以及用电量传输给智能联合调度系统, 在满足防洪需要和保证综合利用要求的前提下,依据调度规程编制调度计划及控制。
在各个电站发电运行过程中集控中心通过CPS的监控反馈功能从各节点获得流域实时水情水位以及电站运行信息, 并对信息进行解码,利用数据挖掘技术对信息进行分析,通过控制论技术对各物理实体进行实时高效的调整, 以对各节点实行远程智能控制,并将分析结果发送给水文防汛部门、电网调度部门及其他部门,根据“水电互动,方案最优”[5]的调度规则,来做进一步的调度规划。
2.2 基于现代网络及信息技术的流域调度机构信息化管理
对梯级电站进行统一调度管理, 这就要求梯级电站群设置唯一的流域调度指令,对外要统一接受有关部门的调度指令,对内要统一对电站的防洪、发电等进行调度。 各梯级电站通过计算机技术、传感技术、数据库技术以及通信等技术建立与流域调度机构的调度、通信、可视化监控等的网络连接,直接接受流域调度中心的调度命令,调度执行梯级枢纽监控系统。
智能联合梯级调度机构作为企业内一个新兴的职能部门,它的成立也必将改变企业原有的组织结构和电力生产组织管理关系; 同时梯级电站实行智能联合调度的也可能使企业行政管理迈向信息化,形成智能行政管理系统(在此不展开详述)。
2.3 远程集控生产模式信息化管理
梯级电站的远程集中监控和统一管理是梯级电站智能联合调度的实现途径, 只有将各梯级电站的运行状态信息等集中于统一的梯级调度机构, 才能为梯级电站的智能联合调度提供信息基础和决策依据。 梯级电站智能联合调度在远程集控生产模式下,流域调度机构成为了各梯级电站的远程集中控制中心,所有梯级电站调度控制指令均由流域梯级调度机构下达并远程执行,现场仅保留少数值守人员,也即采取“无人值班”或“少人值守”的运行方式。
3总结
先进可靠的梯级调度信息物理融合系统是梯级电站智能联合调度实现的关键,只有建立了完善的水库调度、电力监控、通信、水情自动测报系统等现代化程度高的自动化系统,才能保证远程集控中心信息化的顺利实施。 梯级调度系统作为水电企业的生产调度管理系统,需接入电网调度系统,因此必须符合机电网要求的规程、规范,并且还要满足电网对调度自动化系统的安全性、可靠性、稳定性和时效性的要求;此外梯级调度系统与企业内的生产关系、行政体系也密切相关,必须紧密结合企业生产调度关系,形成梯级电站自动化调度的能力。
摘要：随着信息网络技术的高速发展与广泛应用,人类社会也由工业经济时代步入了网络经济时代,信息发挥着越来越重要的作用,成为了管理的基础、决策的依据,对企业来说已经成为了一种重要的资源,信息化管理也成为水电企业适应市场变化的一个重要战略部署,水电企业调度进行信息化的节奏越来越快,要求也越来越高,文章在智能联合调度的基础上通过对流域梯级电站集控中心进行信息化管理构建,优化了水电企业运载生产、提升了管理水平、增加了企业效益。
关键词：梯级电站,智能联合调度,集控中心,信息化
参考文献
[1]胡浩远,丁杰.对流域梯级电站远程集控中心的几点思考[J].电子世界,2012(20):49-50.
[2]徐刚,夏甜.基于改进与优化调度图的梯级电站联合调度[J].水利水电科技进展,2014(3):44-49.
[3]曾华.马边河流域梯级电站群联合调度探讨[C]//四川、贵州、云南三省水电厂(站)机电设备运行技术研讨会论文集,2010.
[4]羊本勇.地方流域梯级电站联合调度监控系统的实现[J].四川水力发电,2007(5):84-86.