張悅

摘要：近年來(lái)，世界多次大停電，顯示出電網(wǎng)運(yùn)行的脆弱性，停電事故對(duì)人們生活有很大的影響。如何有效地避免停電，把停電事故扼殺在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少停電事故帶來(lái)的損失，需要提高調(diào)度自動(dòng)化啟動(dòng)系統(tǒng)的可靠性解決這些問(wèn)題。文章對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度；自動(dòng)化系統(tǒng)；可靠性；電網(wǎng)運(yùn)行；電力系統(tǒng)；停電事故 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM734 文章編號(hào)：1009-2374（2016）20-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.064

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，在確保安全和運(yùn)行穩(wěn)定性的同時(shí)，對(duì)事故進(jìn)行處理也是一個(gè)獨(dú)特而不可替代的作用。一方面，為了提供可靠“眼睛”和“手”的調(diào)節(jié)構(gòu)件，在充分執(zhí)行工作中，可以有效地監(jiān)測(cè)和控制，確保了安全性和經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行質(zhì)量；另一方面，如何消除和防止大規(guī)模電網(wǎng)停電，甚至如何找到事故的隱患，及時(shí)避免事故，有一個(gè)很好的基礎(chǔ)，特別是在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展如此迅速時(shí)，對(duì)電力依賴程度如此高的當(dāng)代社會(huì)，監(jiān)管人員的工作經(jīng)驗(yàn)，需要新老成員之間的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行交流，這是一個(gè)高度依賴調(diào)度員的培訓(xùn)系統(tǒng)。目前，中國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行深入研究，提出具有重要的理論意義和發(fā)掘其實(shí)用價(jià)值。

1 可靠性的基本理論介紹

可靠性是一個(gè)跨學(xué)科，它是故障分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)、失效物理、環(huán)境科學(xué)和系統(tǒng)工程等學(xué)科綜合發(fā)展的新學(xué)科。從學(xué)科的性質(zhì)出發(fā)，系統(tǒng)工程的可靠性是在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用、控制、評(píng)估、理論的基礎(chǔ)上的，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)可靠性指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)平衡的技術(shù)。

2 現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站端

主要包括前置機(jī)柜、前置機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、報(bào)表服務(wù)器、WEB服務(wù)器瀏覽、報(bào)告工作站、維護(hù)工作站、人機(jī)會(huì)話工作站等。

數(shù)據(jù)服務(wù)模塊：承擔(dān)歷史數(shù)據(jù)的服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)功能，提供實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)查詢。

事務(wù)服務(wù)模塊：注意事項(xiàng)服務(wù)器模塊可以在主系統(tǒng)中的服務(wù)器上運(yùn)行，一般啟動(dòng)兩個(gè)一主一輔。點(diǎn)擊開(kāi)始監(jiān)測(cè)，可以打開(kāi)事項(xiàng)監(jiān)控模塊，分為實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史事件中重要的兩部分查詢。實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目可以顯示實(shí)時(shí)報(bào)警當(dāng)天事項(xiàng)。

報(bào)表服務(wù)模塊：該報(bào)告可分為日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表。報(bào)告服務(wù)可以根據(jù)工作的實(shí)際需要，例如設(shè)置線電流（負(fù)載）的最大值、最小值或平均值設(shè)置的參數(shù)。

人機(jī)會(huì)話模塊：個(gè)體的數(shù)據(jù)傳輸變電站是很慢的，遠(yuǎn)程執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，事故處理會(huì)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間；雖然是雙開(kāi)關(guān)遙控操作模式，但缺乏進(jìn)行檢查的環(huán)節(jié)。

WEB瀏覽服務(wù)：通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到實(shí)時(shí)WEB瀏覽服務(wù)器電網(wǎng)，網(wǎng)上辦公MIS任何計(jì)算機(jī)都可以在WEB服務(wù)器上通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2 分站端

變電站遠(yuǎn)程通信設(shè)備（通信管理器）和變電站監(jiān)控后臺(tái)組成了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。完整的數(shù)據(jù)上傳功能要在通訊變電站設(shè)備部（PCM、SDH、PT）配合下才能完成。

在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)子站終端的數(shù)據(jù)（RS-2制造）串行端口將數(shù)據(jù)傳送到PCM設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸是單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)傳輸，具有信息不穩(wěn)定性、問(wèn)題查找復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)多、不能很快恢復(fù)正常渠道和解決問(wèn)題、可靠性較低、速率低、反應(yīng)慢等缺點(diǎn)，使串行數(shù)據(jù)線和變電站環(huán)境變得更加復(fù)雜，特別是在強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)電壓下，容易遭受到雷擊破壞，不僅導(dǎo)致產(chǎn)生誤碼，而且容易燒壞PCM串行通信管理設(shè)備接口，甚至燒壞設(shè)備電源，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞，使調(diào)度員監(jiān)視變電站數(shù)據(jù)丟失，造成不良的社會(huì)影響。

2.3 傳輸通道

目前調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信道主要包括通信主設(shè)備、通信子站設(shè)備、通訊電纜。通信設(shè)備分為傳輸設(shè)備及接入設(shè)備，光纖通訊電纜或網(wǎng)絡(luò)電纜。從變電站的數(shù)據(jù)和變電站通信管理器輸出的PCM終端設(shè)備、終端站SDH設(shè)備，通過(guò)光纜，在通信主站SDH設(shè)備、主PCM設(shè)備，最終傳輸?shù)角爸脵C(jī)柜，形成了SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸渠道。目前，整個(gè)傳輸路徑線路和設(shè)備是單套配置，渠道任何一個(gè)線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，它可能會(huì)導(dǎo)致變電站數(shù)據(jù)損壞，變電站調(diào)節(jié)會(huì)失去控制。顯然，當(dāng)前的傳輸信道的可靠性不能滿足電網(wǎng)監(jiān)控的當(dāng)前需要。

3 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的研究

3.1 調(diào)度自動(dòng)化的可靠性研究

調(diào)度自動(dòng)化主系統(tǒng)是直接面向構(gòu)件電網(wǎng)調(diào)節(jié)應(yīng)用的系統(tǒng)，是控制電網(wǎng)的眼和手，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)，在無(wú)人值班時(shí)，調(diào)度自動(dòng)化主系統(tǒng)是否有一個(gè)安全的運(yùn)行系統(tǒng)，關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行，所以主站的可靠性成為關(guān)鍵點(diǎn)。新一代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行圖和模式，全網(wǎng)共享，分區(qū)域地維護(hù)和使用；實(shí)現(xiàn)全面智能化，包括系統(tǒng)生成的智能維護(hù)、應(yīng)用智能、安全預(yù)警智能化、智能調(diào)度控制、決策的智能化等各類(lèi)應(yīng)用，通過(guò)調(diào)度各級(jí)縱向分配到縣級(jí)調(diào)度，支持技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行整合：適應(yīng)縣級(jí)調(diào)度、監(jiān)控和操作，完善地管理責(zé)任區(qū)的維護(hù)，綜合智能告警，WEB信息發(fā)布；根據(jù)分析和評(píng)定的運(yùn)行級(jí)別的指標(biāo)體系：人性化的交互式顯示界面。

3.2 傳輸通道

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道包括通訊設(shè)備和電纜。通信設(shè)備分為傳輸設(shè)備和接入設(shè)備，電纜被分成通信電纜、網(wǎng)絡(luò)電纜、光纖、同軸電纜（2M）等，這方面涉及設(shè)備和電纜，在這個(gè)環(huán)節(jié)，不同的制造商、設(shè)備存在有相容性的問(wèn)題，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的故障問(wèn)題也最多，可占的原因80%：接入電源單元出現(xiàn)故障，電纜接頭故障，通訊設(shè)備出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)故障。

隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)迅速跟進(jìn)，依靠數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)的串行傳輸，它已不再能夠滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性的要求。為了滿足電力市場(chǎng)和對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)展的需要，建立了專門(mén)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，被稱為調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

3.2.1 專用信道。通信管理器的專用通道通過(guò)主站變電站PCM設(shè)備、SDH設(shè)備變電站、主站SDH設(shè)備、主設(shè)備PCM到達(dá)調(diào)度自動(dòng)化主站，如圖1所示：

3.2.2 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是用于生產(chǎn)電力調(diào)度服務(wù)的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和工廠站數(shù)據(jù)傳輸與交換的基礎(chǔ)設(shè)施。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)、可靠性高的特點(diǎn)，其安全性直接關(guān)系到電力生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，如圖2所示：

3.3 分站端

確保調(diào)度自動(dòng)化變電站可靠性，硬件可以通過(guò)安裝雙套通信管理器的配置，以提高其整體運(yùn)營(yíng)的可靠性，上面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖像被包括在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通信管理器應(yīng)該被設(shè)計(jì)成可熱插拔式雙電源。變電站后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)硬件，卸下軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，CD-ROM光驅(qū)，USB接口，省去監(jiān)控經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，消除病毒傳播。同時(shí)，變電站后臺(tái)監(jiān)控是變電站自動(dòng)化的重要組成部分，并且通過(guò)連接通信管理器，實(shí)現(xiàn)上傳調(diào)度中心的數(shù)據(jù)，所以后臺(tái)機(jī)器應(yīng)該監(jiān)視的原始數(shù)據(jù)流的通信，并對(duì)通信數(shù)據(jù)分辨率進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

3.4 防雷

故障調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)，雷擊故障是其中的重要原因之一。雷擊不僅可以造成變電站通信管理，通訊設(shè)備損壞，并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的損害，最嚴(yán)重的一次，是2008年7月18日，雷擊嚴(yán)重造成了洋湖站所有通信管理器和通訊設(shè)備被燒毀。

雷擊是世界十大嚴(yán)重自然災(zāi)害，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會(huì)和諧穩(wěn)定，特別是對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅，雷擊造成的傷害已成為僅次于雨洪澇災(zāi)害的程度，一個(gè)主要的氣象災(zāi)害，氣象地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)我們的社會(huì)和人民的生命和財(cái)產(chǎn)以及公共安全造成了嚴(yán)重威脅。

3.4.1 電源防雷。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)所有設(shè)備都設(shè)有電源、裝備電源，設(shè)備的操作將是不可能的，因此設(shè)備必須要有可靠的供應(yīng)。電源防雷成了必不可少的一部分。交流電源連接，電力變電站輸入屏幕安裝電源防雷器；直流電源連接，通信電源輸入，安裝48V電源避雷器；該站所有的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制，直流屏，功率計(jì)，低電流，通過(guò)串口和通信五防計(jì)算機(jī)管理，然后將數(shù)據(jù)傳送到主站，通過(guò)串口和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)，如果通信管理器出現(xiàn)故障，那么后臺(tái)將不會(huì)接收的主數(shù)據(jù)。對(duì)于通信管理器，要對(duì)電源進(jìn)行精細(xì)的保護(hù)。

3.4.2 通信通道防雷。目前，通信信道調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，由于對(duì)變電站通信管理器出口的信號(hào)線的端部，到系統(tǒng)之前的設(shè)備和線路，形成電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的通信通道。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)目前有104路數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)通道和綠色通道兩種。主要由綠色通道和有線通信設(shè)備（主要是RS485/232線）部件組成的104主要網(wǎng)絡(luò)通道和有線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。對(duì)這兩個(gè)通道進(jìn)行總結(jié)，我們?cè)谶M(jìn)行防雷主要考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備等設(shè)備及通信管理接口礦井等。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在確保電力系統(tǒng)的一個(gè)重要作用就是安全、可靠和經(jīng)濟(jì)化的運(yùn)行，這成為安全和電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性的三大支柱之一。目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，軟件和硬件標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性成為維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠的重要關(guān)系。優(yōu)化電力工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行，有效地提高了電力部門(mén)的效率及可靠性。

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