深圳供電局有限公司 李 俊 林志賢 黃光磊

隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展規(guī)模逐漸擴大，電網(wǎng)運行機制越來越復(fù)雜，對電網(wǎng)運行調(diào)度提出了更廣泛的要求，若操作不當(dāng)則會危害電網(wǎng)的安全運行。為了避免因發(fā)生事故而引起連帶效應(yīng)，使調(diào)度人員能夠全面及時地掌握系統(tǒng)的狀態(tài)，從而解決電網(wǎng)運行所出現(xiàn)的各種問題，對主網(wǎng)機組的調(diào)度管理也提出了更高的要求。

智能電網(wǎng)是推動國家電網(wǎng)發(fā)展的重要途徑，隨著電力工業(yè)的不斷升級也給主網(wǎng)機組調(diào)度提出了更大的挑戰(zhàn)，如何高效利用主網(wǎng)數(shù)據(jù)，保證電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)正常運行，是目前調(diào)度機構(gòu)需要解決的問題，也是推動國家能源安全發(fā)展，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的需求[1]。

統(tǒng)一調(diào)度是主網(wǎng)機組運行安全，保證電能質(zhì)量及效益的重要方式，有效合理的調(diào)度管理能夠在事故發(fā)生時，使調(diào)度員進行及時操作，防止事故進一步擴大，減少功率損耗，快速處理異常和事故。

調(diào)度機構(gòu)調(diào)管的設(shè)備規(guī)模逐步擴大使調(diào)度人員的工作量急劇增多，影響調(diào)度機構(gòu)的工作效率和供電安全，為此，研究基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機組調(diào)度管理系統(tǒng)。在硬件設(shè)計上，構(gòu)建C/S 機組調(diào)度管理框架，實現(xiàn)對主網(wǎng)機組的工程化管理；設(shè)計運動裝置遙感電路，通過采樣電阻變換電流電壓。在軟件設(shè)計上，基于C/S 架構(gòu)建立控制電壓平衡模塊，維持負荷電壓穩(wěn)定運行。發(fā)電負荷分配與智能告警設(shè)置，輔助調(diào)度員實現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化操作。設(shè)置調(diào)度范圍管理機組運行，實現(xiàn)主網(wǎng)機組的調(diào)度與管理。

經(jīng)實驗論證分析，本文系統(tǒng)的操作性能良好，符合系統(tǒng)運行需要，機組調(diào)度管理模塊能夠?qū)崟r響應(yīng)調(diào)度指令，本文系統(tǒng)具有實用性。

1 基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機組調(diào)度管理系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 構(gòu)建C/S 機組調(diào)度管理框架

由于電網(wǎng)調(diào)度的工作環(huán)境主要在主站內(nèi)，多個電網(wǎng)線路的數(shù)據(jù)內(nèi)容在匯集后，需要將信息完成分類以此進行自然調(diào)度，基于C/S 架構(gòu)設(shè)計主網(wǎng)機組的調(diào)度管理框架。此次框架選擇JAVA 語言作為開發(fā)語言，利用其跨平臺的優(yōu)越性能，對不同機組進行數(shù)據(jù)請求處理，方便管理人員進行維護。數(shù)據(jù)庫會選擇MYSQL，作為儲存庫，主要是數(shù)據(jù)資源可以免費開放，能和JAVA 的融合度更高，將整個框架分為用戶交互層、業(yè)務(wù)邏輯層和訪問層三個級別，自然地把調(diào)度信息數(shù)據(jù)和應(yīng)用邏輯進行分類，減少后期維護的工作量，主要結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)C/S 架構(gòu)機組調(diào)度框架

根據(jù)圖中內(nèi)容所示，在結(jié)構(gòu)化組建調(diào)度框架后，對每個功能模塊進行分析，使得機組的調(diào)度人員能夠根據(jù)，不同用戶的訪問類型，進行相關(guān)信息的整合。其中在登錄模塊中調(diào)度人員進行身份判斷，在完成授權(quán)后才能對數(shù)據(jù)進行處理，管理人員擁有訪問權(quán)限才能對主網(wǎng)機組進行調(diào)度。在此基礎(chǔ)上對調(diào)度的工作客戶端進行環(huán)境設(shè)置，主要是由于主網(wǎng)調(diào)度模塊較為簡單，客戶端選擇一臺筆記本即可。

1.2 設(shè)計運動裝置遙感電路

本文系統(tǒng)硬件中，遠動裝置是重要的組成部分，通過遙測電路可以實時遙測電路電壓、電度、主變等情況。遙測電路由主板單片機、多路選擇開關(guān)、地址編譯電路、緩沖器、轉(zhuǎn)換器組成[2]。由CPU 控制底板的UR897采樣保持電路，在功率采集模塊中，對模擬量I1、U1采用交流采樣，選用的電流互感器的電流、電壓值分別為輸入電流0～8A，輸出電流0～60Ma，輸入電壓0～120V，輸出電壓在±6V。電流輸入電流以A 相電流輸入電路為例，具體如圖2所示。可知：被測電流經(jīng)過電流互感器EY 變換后進入交變電路，通過采樣變阻進行變換，調(diào)試流程簡便，選用錳銅線繞電阻為采樣電阻，得到R11，R12，產(chǎn)生壓降，R11=280Ω，R12=100Ω。

圖2 遙測電路部分設(shè)計圖

2 基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機組調(diào)度管理系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 基于C/S 架構(gòu)建立控制電壓平衡模塊

本文系統(tǒng)建立以客戶端和服務(wù)器，以及數(shù)據(jù)庫三方的C/S 架構(gòu)，將三者進行分配與有機結(jié)合，在此架構(gòu)基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫能夠完成數(shù)據(jù)存儲和管理，服務(wù)器主要具備應(yīng)用層功能，前端功能主要由客戶端負責(zé)，均衡重負載[3]?？刂齐妷浩胶庠谥付ㄖ芷趦?nèi)完成閉環(huán)控制的全部過程，應(yīng)對電壓控制應(yīng)達到上下級協(xié)同，對并聯(lián)無功補償設(shè)備和變壓器進行調(diào)節(jié)，保證電網(wǎng)電壓和無功功率的分布滿足電網(wǎng)安全。主網(wǎng)機組運行發(fā)生故障跳閘時，應(yīng)保證在系統(tǒng)特性和負荷特性共同作用下，維持負荷電壓節(jié)點運行平衡的能力，要求電壓滿足Vxmin≤Vx≤Vxmax，式中，Vxmin、Vxmax分別表示第x 節(jié)點負荷電壓的最大值和最小值。

具體在計算時可以用電壓偏移指標來表示：Gv=(V0-Vx)/Vx×100%，式中，V0、Vx分別為節(jié)點的當(dāng)前電壓和額定電壓。電壓偏移大小反映了節(jié)點電壓波動大小，通過偏移指標表示電壓的穩(wěn)定性。根據(jù)電壓控制模塊的實現(xiàn)邏輯，在系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)按照數(shù)據(jù)電源接口、數(shù)據(jù)接口進行層次分類，完善主網(wǎng)機組運行調(diào)度的風(fēng)險管控體系構(gòu)建，為管理人員提供計算數(shù)據(jù)支持，可以實時獲取電網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)。

2.2 發(fā)電負荷分配與智能告警設(shè)置

為了保證本文系統(tǒng)的可靠運行，滿足本文系統(tǒng)的用電供電的需求，進行發(fā)電調(diào)度分配，本文電力負荷分配綜合考慮到主網(wǎng)機組的開停機約束以及發(fā)電能力約束條件，從而達到節(jié)約能耗，保持一定的經(jīng)濟效益的目的，本文采用微增率法進行電力負荷分配，在確定主網(wǎng)機組的運行方式后按照供電微增率制定發(fā)電計劃，其機組出力的上下限約束為Pi,tmin≤Pi,t≤Pi,tmax。式中i 為機組數(shù)，t 為一個計劃周期內(nèi)的時段數(shù)，Pi,t為第i 臺機組在 時段的出力，Pi,tmin和Pi,tmax分別為機組出力的最小值和最大值。

機組出力的上升和下降速度約束為，式中 和為機組出力的最大下降速度限值和最大上升速度限值，基于多約束的優(yōu)化，在整個計劃周期進行負荷分配的優(yōu)化，首先獲取各機組能耗的最高點和最低點的數(shù)據(jù)，以及各機組負荷的最大功率和最小功率的數(shù)據(jù)，進行各機組發(fā)電功率及負荷功率殘差的計算。通過本文主網(wǎng)運行監(jiān)控的告警信息，進行告警信息分類，對機組故障跳閘、電壓越線等信息進行智能推理，實現(xiàn)本文系統(tǒng)的在線故障診斷和智能告警，以直觀形象的方式展示分析結(jié)果，給調(diào)度員及時準確的額告警提示，從而輔助調(diào)度員進行調(diào)度優(yōu)化操作和故障處理。

2.3 劃定調(diào)度范圍管理機組運行

結(jié)合短期內(nèi)測量的電壓負荷水平，對實時讀取的主網(wǎng)機組數(shù)據(jù)進行調(diào)度操作，判斷影響電網(wǎng)運行的風(fēng)險因素，設(shè)置可以調(diào)度的范圍進行機組運行期間的有序管理。調(diào)度操作的每一個過程，都需要進行預(yù)期的結(jié)果分析，以評估校驗當(dāng)前調(diào)度范圍中是否存在潛在風(fēng)險，保證工作人員能夠全面掌握調(diào)度指令后，進行更加合適的進行風(fēng)險管控。主網(wǎng)調(diào)度負責(zé)調(diào)度管理本地區(qū)范圍內(nèi)的主網(wǎng)機組，設(shè)置調(diào)度范圍，10kV 配套的繼電保護及自動化設(shè)備的調(diào)度范圍在一般情況下與上一次機組調(diào)度范圍相同。

管理機組出力受限，設(shè)置最大出力不能大于機組額定出量，最低不能小于最低技術(shù)出力。支持調(diào)度端審核機組出力受限申請，以及新增機組限制變更記錄，將機組限制信息發(fā)送至系統(tǒng)[4]。在實行調(diào)度階段，對當(dāng)前主網(wǎng)運行方式下產(chǎn)生的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整合，考慮同類型機組設(shè)備的作用，利用在線靜態(tài)分析方式對可能出現(xiàn)的故障，進行風(fēng)險掃描，設(shè)置預(yù)期風(fēng)險緊急控制模型，在合理調(diào)度范圍內(nèi)抑制運行風(fēng)險的趨勢變化，避免大面積的斷電事故產(chǎn)生[5]。

當(dāng)機組停運后，根據(jù)機組停運原因，排查機組停運原因，記錄實際停運時間，以及事故影響情況，當(dāng)機組因故障跳閘或開閘停機，則還需記錄機組甩出力信息，此時設(shè)備狀態(tài)管理模塊中生成或更新機組裝填，所有更新保留歷史記錄，自動歸檔機組停運管理流程。

3 實驗論證分析

3.1 實驗說明

為驗證此次設(shè)計的管理系統(tǒng)，能夠在主網(wǎng)機組中進行調(diào)度，具有實際應(yīng)用意義，采用實驗測試的方式進行論證。由于本文系統(tǒng)采取的是C/S 架構(gòu)模式，能夠在客戶端和服務(wù)端實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信交互的方式，因此用黑盒測試方法對本文系統(tǒng)及其功能模塊進行測試，為了本文系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，對本文所用的計算機硬件和軟件支持進行以下設(shè)置，具體本文測試的運行環(huán)境配置如下。硬件配置：CPUP41.6GHZ、內(nèi)存2.00G DDR RAM、硬盤80G 7200RPM；軟件配置：操作系統(tǒng)Windows Server 2010、數(shù)據(jù)庫SQL Sever 2000。由此可知本文實驗所搭建的測試環(huán)境，調(diào)度人員在登錄主界面，輸入正確的用戶名及密碼后即可登錄成功，開始測試實驗。

3.2 實驗過程及結(jié)果分析

首先從服務(wù)端登錄，進行管理員身份驗證，賦予機組調(diào)度管理人員不同的使用權(quán)限，便于客戶端運行或自動識別調(diào)度管理范圍。首先針對本文研究的主網(wǎng)機組調(diào)度管理系統(tǒng)進行性能測試，選取QTP性能測試軟件完成測試，其特性、測試項、測定值分別如下：數(shù)據(jù)庫連接時間/服務(wù)端連接/0.15s，客戶端響應(yīng)時間/最大響應(yīng)時間/0.3s，更新處理時間/最大更新時間/0.6s，容量/并發(fā)數(shù)/穩(wěn)定區(qū)間為500，負載/600個用戶負載/系統(tǒng)穩(wěn)定，300個并發(fā)用戶操作/系統(tǒng)穩(wěn)定。

由此可知，本文系統(tǒng)能夠?qū)y試操作給予及時地響應(yīng)，響應(yīng)時間均在1秒內(nèi)，滿足系統(tǒng)性能需求。在確保系統(tǒng)性能良好，運行穩(wěn)定的情況下，對本文系統(tǒng)的機組調(diào)度管理模塊進行測試，從服務(wù)端發(fā)送調(diào)度管理指令（圖3）。機組調(diào)度管理模塊包括機組運行狀態(tài)的監(jiān)測與檢修等功能，經(jīng)測試，該模塊能夠?qū)崟r響應(yīng)所有調(diào)度指令，并能達到遠程執(zhí)行外部程序的目的，說明本文系統(tǒng)的調(diào)度管理功能具有良好的效果。

圖3 機組調(diào)度管理界面

4 結(jié)語

本文基于C/S 架構(gòu)，設(shè)計了主網(wǎng)機組調(diào)度管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了控制電壓平衡和機組運行管理與調(diào)度，取得了一定的研究成果。同時由于實踐條件的限制，本文研究還存在著諸多不足，有待于日后進一步深入探討，如為調(diào)度中心提供更加清晰的可視化技術(shù)，提供清晰的圖形化分析結(jié)果，并在日后考慮通過成熟的配套軟件和系統(tǒng)集成平臺實現(xiàn)一體化。