配网调度自动化系统方案构建

　　随着计算机技术的飞速发展，系统硬件性能的不断提高，为配网自动化系统海量数据的处理存储提供了强大的硬件支撑。

　　目前，主流硬件厂家的服务器性能指标都能够完全满足配网自动化系统的要求。而且目前硬件的发展要远远超出应用软件的发展速度，采用目前主流的硬件平台，在将来很长一段时间内都不会形成瓶颈而制约系统功能的扩充。通过集群技术的应用可以最大限度的避免单点故障导致的系统停运；利用集群技术可以轻松的将工作负载分配给集群之中的不同服务器并且无需将重要数据和应用脱机即可对服务器进行“滚动升级”;利用集群技术的高可扩展性在必要的时候可通过增加服务器的数量在满足系统的运行需求，而无需对原有的设备进行硬件加固，通过集群技术的应用可以最大限度的避免单点故障导致的系统停运，极大的保证了系统的高可用性。

　　目前国内主流的配网自动化系统无论是厂家技术水平还是软件功能的稳定性、适用性、全面性均已成熟。已经有很多类似的成功经验，并经过了实际运行的检验，在安全性、先进性、技术性上有保证。当前，调度自动化系统、TMR 系统、节能管理系统、用电集抄系统所采集的数据涵盖了配电网所有关口点的有功、无功及电流值，通过整合不同系统间的数据可以满足配网自动化系统运行对数据的需求。

　　1 系统总体构架
　　
　　系统网络为双网方式，前置接入为双通道接入。历史数据服务器采用三台集群方式，通过集群技术的负载均衡同时完成数据的存储、查询及统计计算等功能；前置服务器均采用双机冗余配置，服务器电源模块均为热插拔配置。

　　配调工作站直接接入系统主网，配调子站采用远程工作站的方式接入系统主网，中间通过 2M 专用通道进行数据传输。其他用户可通过系统 WEB 发布平台了解配网运行状况。

　　2 系统硬件
　　
　　采用 HP、IBM 等主流厂商的 PC 服务器、工作站，硬件配置为目前同等规模系统主流配置，硬件指标能满足 5-8 年内电网的发展。在系统寿命期间，硬件厂商能提供可靠的维护及充足的备品备件支持。

　　3 软件平台
　　
　　系统支持混合平台，主要服务器可采用 UNIX、Linux、Windows 等操作系统；工作站采用 Windows 操作系统，系统支撑软件应遵循 IEC 61970 标准 , 支持符合 CIM/XML 标准的数据文件的输入和输出及实时数据 API 接口，具备良好的开放性和二次开发的能力。

　　4 主要功能及技术指标
　　
　　4.1 系统数据容量
　　
　　调度自动化系统应满足系统投运时电网的规模要求，并且能够随电网的发展，在不影响现有系统功能和运行状况的条件下，实现整个调度自动化系统的扩容。

　　遥测点数 30000 点，并可扩到 50000 点以上遥信点数 30000 点，并可扩到 50000 点以上遥控点数 1500 点，可扩到 5000 点以上电能量点数 5000 点报表 500 套画面 600 幅 远景增加到 1000 幅虚拟点 15000 点计算点 5000 点状态点 6000 点4.2 数据来源==采集可来自以下不同数据源的数据：配变终端（FTU、TTU 等）、EMS 系统、TMR 化系统、节能管理系统、用电集抄系统、标准时钟 / 频、人工录入的数据等。不同的数据源可以采用不同的采集方式。

　　4.3 支持多种类型的通道，通讯方式灵活
　　
　　支持多种介质的通道，包括电力载波、微波、CDMA/GPRS/SCD、公用电话网、光纤、扩频、以太网；支持不同传输速率的模拟 / 数字信号传输（300 波特~ 2M波特）；支持不同类型，不同通讯规约；具备友好的人机界面，各终端及参数（包括帧类别、功能码等）选择均通过软件在线设置。

　　4.4 丰富的规约
　　
　　系统具有丰富的规约库包括 IEC101、IEC104、IEC102、IEC103、DNP3.0、DL476-92、SCI1801 、CDT92、CDT82、N4F、、DISA3 系列、BJ-3 系列等规约，并且可以扩充。

　　具有用户自定义规约，对特殊的规约用户可以自己定义，缩短了调试时间。

　　4.5 计算与检索功能
　　
　　（1）多种计算公式支持各类脚本计算，包括：四则运算、指数运算、对数运算、三角和反三角运算、绝对值运算、布尔运算（与、或、和、异）、条件判断运算（IF、THEN、ELSE）、循环运算（DO…LOOP、FOR…NEXT）、比较运算（<、>、=、≠等）统计计算等。也可进行逻辑和条件判断运算。计算公式既可来自软件包中常用计算公式库，也可有用户自行定义，所定义公式自动加入计算公式库中。

　　（2）丰富的计算在计算中，电力系统的通用计算均可完成：总加计算：用户自由设定总加公式进行总加计算；限值计算：计算模拟量越限的越限时间，合格率等；平衡计算：用户可以对线路、变压器及地区进出功率 / 电度进行平衡计算，并能进行线损计算；累加计算：计算地区及各县（市）的电度累计值、累计值包括时、日、月、季、年累计，日设置三个时段，因而月、季、年也可以有电度表的累计及三个时段的累计及有关分析功能；统计计算：统计计算可实现针对一段时间内（时、日、月、年）的统计处理，可定义统计条件；计算的触发方式：用户可以灵活定义计算的启动方式：周期触发（按定义的周期时间启动计算）、随机触发（按定义的数值变化启动计算）、定时触发（按定义的时间触发）。

　　（3）计算判断旁路替代线路处理；当线路检修用旁路替代时，将旁路的有功、无功、电流等值替代线路的值进行记录和计算。遥信节点抖动造成遥信误动时，通过慢遥信处理功能予以辨别并进行屏蔽处理。对由于瞬间干扰或故障造成的遥测值不合理跳变，能用低通数字滤波方式进行处理。

　　（4）派生量计算对采集的所有量（遥测、遥信、电度）能进行综合计算，以派生出新的模拟量、状态量。派生计算量能和采集量一样进行数据库定义、处理、存档、计算等。

　　4.6 模拟量数据处理
　　
　　（1）数据合理性检验可根据需要设置条件关系对任何数据进行合理性校验，滤除不合理实时数据（如不带电线路的量值，即零漂处理；某量值特大，超过可能范围等等）。（2）越限检查任何数据均可设置多个上、下限，用以对异常数据进行报警，上下限值可以是常数也可以是计算量，可以通过条件计算得到超限量，（3）遥测可疑当开关是断开的，而遥测有数即开关同遥测矛盾时，设置遥测可疑标志（4）数据自动替代可根据需要人工设置数据的变化梯度来确定数据的自动刷新，由更新标志决定其值是否被前置新采集的值取代。允许人工封锁：人工封锁应在图表中存相应标志；封锁期间参与计算。

　　允许人工置数或由计算量替代，人工置数或由计算量替代应在图表上存相应标志。

　　4.7 图形显示
　　
　　人机界面系统符合工业标准（如 X - Window 及 OSF/Motif或 Windows）且分布式全图形的人机界面。操作人员使用方便、直观、颜色协调及显示不抖动，各种图形、表格、汉字、文字可任意选择颜色，对比度，色彩。完整统一的图形规范、所有人机界面的操作及菜单系统风格完全统一。在 SCADA 和 Web方式下均能进行任意漫游（均匀漫游、橡皮带式漫游）具有世界图及辅助导航图功能，可实现整个电网一次结线的完整图形显示，漫游应自然平滑，实时数据能同步显示。系统图形采用svg 格式，支持 dwg、cdr、ai、fh 等矢量图形的导入。具有多窗口技术、允许在屏幕的任意区域开辟多幅独立画面。采用分布式设计思想，用户可以选择调用任意一点的画面。

　　4.8 多屏技术
　　
　　SCADA 软件应支持 RISC 工作站带 1 ~ 3 台全图形显示器，每台显示器可独立实时处理各种图表和多窗口信息。双屏（或 3屏）的图形窗口要能实现拼接使用。调度员要能在一次接线图上进行操作，可完全取代调度模拟屏功能，其中置位、挂牌、挂接地线等操作应符合调度习惯。

　　4.9 支持图形分层显示
　　
　　图形可支持多层显示，使图形显示既有全景又有细节。可以根据不同的比例因子选择合适的层次，如可从地理网络图分层显示到电网网络图级再到厂站级，最后到馈电线级。可以分层了解电网的运行情况。在对图形放大、缩小时，可自动根据比例因子选择合适的层次。每个层可将图中的图形符号定义成元件，对每个元件定义其出现的平面图，并赋予一个级别，可任意调用各个平面图，可以独立显示或叠加显示在层次中，对各平面图均可变焦、漫游。实时数据在平面图内可根据条件选择显示（如可选显有功、电流等）
　　
　　4.10 报表管理
　　
　　报表管理应有专门的报表管理系统，提供报表生成工具，具有全图形的人机界面、所见即所得的功能、电子制表功能，能方便生成各种表格。报表系统的功能和操作完全与微软 Excel兼容，能够实现二者文件随意转换。并可通过 WEB 系统提供xls 格式的报表文件下载。

　　4.11 数据镜像与 WEB 浏览功能
　　
　　通过正向隔离装置可将内外的所有历史及实时数据导至外网，并可通过图形界面人工设置需要导至外网的数据。系统提供强大的 WEB 数据浏览服务，在 MIS 网的工作站（Windows95、98、NT、2000、XP）上，通过使用 IE 浏览器，可以浏览与调度员工作站风格完全一致的电力图形、实时数据、实时 / 历史曲线、电力设备信息等。管理员可以设定允许访问该 WEB 站点的地址范围，并对禁止访问的用户给出警告。

　　5 系统建设方案
　　
　　5.1 系统总体模式
　　
　　配网调度自动化系统主站位于调度中心自动化机房，采用统一处理、统一维护、图库一体化的方式。根据基础数据来源的不同可实现部分实时数据、部分准实时数据的混合数据模式。同时系统应具备遥测、遥信、遥控的功能。

　　5.2 基础数据获取
　　
　　目前系统暂考虑不直接采集一次设备的数据，而是通过数据转发的模式从现有的 EMS 系统、TMR 系统、节能管理系统、用电集抄等系统获得所需的数据。在现有的 EMS 系统及节能管理的系统内新增配网转发厂站，新建转发顺序表，通过 101 或102 规约将数据转发给配网自动化系统。待配变监测的 TTU、FTU 上来之后再增加相应的前置单元实现对配网数据的直接采集。

　　为符合《电力二次系统安全防护总体方案》的要求，转发厂站采用串口方式进行数据传输以避免不同系统之间的网络互联。

　　5.2.1 从节能管理系统获取数据节能管理系统是配网自动化信息的主要数据来源，由于节能管理系统提供的数据为准实时的数据（时间间隔 15m），可以采用定时召唤的 102 规约（电能量规约）将所需的遥测量数据转发给配网自动化系统。为了保证数据传输的速率及通道带宽，建议根据不同的片、区设置多个转发厂站。

　　节能管理系统位于客户服务中心机房距离自动化机房的线路距离超过 100m,两个机房间放有一根 8 芯的单模光缆（已用4 根），可以考虑在客服机房加装 1 台终端服务器、1 台单模光收发器；在自动化机房安装一台单模光收发器，利用现有光缆剩余 4 芯中的 2 芯实现 2 套系统间通信的物理链接。

　　5.2.2 从 EMS 系统获取数据EMS 系统可提供配网的实时数据（时间间隔 5 ~ 8s），可以采用 101 规约将所需的遥测、遥信量数据转发给配网自动化系统。

　　由于 2 套系统都在自动化机房可在 EMS 系统前置机柜安装1 台终端服务器，将 EMS 系统内外终端服务器转发的数据 IP 打包后通过超五类网线传送至配网自动化前置系统。

　　5.3 建设思路
　　
　　本系统由公司自筹资金建设，系统建设一步到位固然很好，但会使公司面临比较大的资金压力。建议采用整体考虑、分布实施的思路来开展系统的建设工作。整体考虑即系统的运行模式按最终模式考虑；分布实施即在实施过程中暂时只上配网调度工作站和维护工作站，其余工作站可利用系统的可扩充性和集群技术的“滚动升级”待日后逐步建设。

　　5.4 后期建设实施思路
　　
　　精简版的配网调度自动化系统建设完毕且运行正常后，在资金较为宽裕的情况下可分批、分期的购入3台历史数据服务器，利用集群技术的“滚动升级”逐步的将暂时替代历史数据服务器的 4 台 PC 工作站替换下来。

　　替换下来的 PC 工作站首先考虑建立独立的报表工作站，其余的可靠考虑城区、城郊、配检中心及 95598 等远程工作站的建设。

　　系统整体设计规模建设完毕后可以依据系统的运行状况将报表工作站的 PC 机更换成性能更加强大的服务器。

　　参考文献：

　　[1] 电力系统调度自动化设计技术规程（DL/T 5003 - 2005）[S].
　　[2] 地、县级调度中心二次系统安全防护方案（电监安全【2006】34 号）[S].
　　[3] 电力系统调度自动化运行管理规程（DL/T 516 - 2006）[S].
　　[4] 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件（GB/T13730-1992）[S].
　　[5] 电子计算机机房设计规范（GB 50174-93）[S].