电网调度自动化管理系统的设计与实现

电网调度自动化管理系统的设计与实现

朱灌忠

国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司江苏宿迁223800

摘要：随着信息技术的快速发展以及电网规模的不断扩大，原来的以人工管理和电话通信为主要手段的电网调度工作方式已经无法适应当前的业务需求，采用分布式网络通信技术以及计算机软件技术为核心的电网调度自动化系统已经成为当前电力系统日常管理工作的重要方式。电网调度自动化系统对于电力系统电力基础设施的安全稳定运行有着重要意义，能够以自动化的工作方式对变电站系统进行远程管理，为电力系统各级调度中心提供更为详实的电网运行以及变电站运行实时数据，为电网调度人员提供工作参考依据，是未来电网调度工作的重要发展趋势。本文对电网运行状态的远程监控以及电网运行的自动调度技术进行分析和研究。

关键词：电网调度；自动化管理；电力系统

一、电网调度自动化系统开发的背景和意义

1、社会背景

随着社会的发展和科学技术的进步,整个社会对电力的依赖越来越大，电力现在己属于社会的基础能源,社会的生产服务很大一部分依赖电力部门的安全、优质服务。而电网调度自动化系统正是为这一目的服务的，电网调度自动化系统使调度人员有了千里眼、顺风耳,能够对所辖电网有一个全面的实时的认识,保证安全，优质供电使电力企业的管理人员掌握电网运行的第一手资料,在保证安全，优质供电的基础上创造最大的经济效益。

2、技术背景

现在的电网调度自动化系统,是在经历了一个多世纪的发展而来的，在电力系统发展的初期,由于并未真正形成电网,一个发电厂带上一些用户就构成了一个电力系统,电力系统的安全性和经济性主要是指单个发电厂的安全性和经济性，在单个电厂的安全保护设施中,有一些单项的保护装置,如发电机的过电压保护、过电流保护、接地保护、功率方向保护和差动保护等等,是用继电器自动装置承担这些单项的电气自动保护。此外,还有气轮机的超速危机保护和锅炉的气压越限安全阀门等机械式自动装置。而有些参数,如气温、气压、水位、燃烧情况等需由值班员定期监视。随着用电负荷的不断增长,供电范围的逐渐扩大,单台发电机容量的增大,就发展为多个电厂联合供电的电力系统,原来使用的简单的自动装置难以满足复杂电网的需要在1965年纽约大停电事故中,由于自动化设备的缺陷,主要由于电网调度信息采集系统及人机联系系统的不完善,造成了范围从加拿大的多伦多地区到纽约州附近5个州的大片地区停电,时间长达13.5小时,使人们认识到电的重要性,认识到了电网调度自动化系统的重要性,从此大力加强电网调度自动化系统的建设，电网调度自动化系统包含工业控制技术、计算机及网络技术、通信技术等。工业控制技术是自动化技术应用的一个方面,分开环控制系统和闭环控制系统两种,在电网调度自动化中,这两种控制技术同时采用在子站内的自动化设备,多采用闭环控制的方式,如继电保护设备;主站对子站的监控,现在采用开环控制方式。早先的主站系统中,采用中央主机模式,主机的负担较重,现在在主站,采用以以太网为基础的C/S三层网络模式,适应了电网调度自动化多种应用的需要,扩展性好，在子站设备中,采用工业现场总线技术,在一条线路上既传输数据信号又提供电源,能够适应了发电厂、变电站内的强电、强磁环境。电网调度自动化系统的设计与实现在电网调度自动化中,监控中心和各子站之间的通信,最早采用的是电力载波及明线传输,随着通信技术的发展,逐步采用微波、特高频等通信手段在本系统中,以光纤环网作为主,以载波、微波为辅的通信手段,大大提高了数据传输的质量和速度,为电网调度自动化的许多应用提供了坚实的物质基础。

3、社会意义

本系统开发完成后获得巨大的社会经济效益主要表现在:

1、使调度人员对电网中的设备进行实时监控、统计,制定合理的检修计划,保证安全、优质供电。

2、可以对用电负荷进行正确的预测,合理安排发电计划,实现电网的经济调度。

3、利用系统的综合无功电压控制功能,改善了整个系统的无功和电压质量,为用户提供了良好的电压质量。

4、当发生事故时,能够确定事故原因及事故点,及时切断故障点,保证电网的安全。

二、电网调度自动化系统设计与实现

按照电网调度自动化系统的需求分析工作，在系统的功能设计工作中主要包括了系统的整体架构设计、各个功能模块的逻辑设计等，因此本文对电网调度自动化系统的功能设计工作以及设计工作基础上的各功能模块的开发实现工作进行详细分析介绍。

1、系统整体设计

在电网调度自动化系统的总体设计工作中主要包括系统的总体架构设计、功能结构设计两个方面。系统总体架构设计：电网调度自动化系统主要包括了客户端操作软件、主站系统服务以及后台数据库系统等组件，电网调度管理子系统则负责对站点的运行数据进行管理，同时还负责对RTU远动设备进行网络控制。数据报表管理子系统为调度工作人员提供历史数据和实时数据的查询检索功能，同时负责与系统的后台数据库进行交互，将上述数据以报表的形式进行管理。系统功能模型设计：电网调度自动化系统的整体功能结构采用了基于B/S的网络结构开发模式，在功能逻辑结构设计中采用MVC模式设计思路，系统功能层次分为交互层、逻辑层以及数据层三个层次，由于目前在分布式应用系统的研发中，MVC层次设计模式是比较常用的一种设计模式，能够从整体的逻辑架构层面将系统功能进行分割和封装组织，比较便于采用面向对象和模块化的设计与开发。

2、系统功能结构设计

在电网调度自动化系统的功能结构中包括了数据采集模块、电网调度模块、报表管理模块、参数设置模块以及系统管理模块等方面。在系统的功能结构设计中，将需求分析中提出的参数设置功能归并到电网调度管理功能中。

3、数据库设计

数据库逻辑设计是指通过对软件系统业务环境中的相关处理流程进行分析，从中得到系统后台数据库中包含的各个数据实体以及数据实体之间存在的联系。在通常情况下使用统一建模技术中的E-R图（Entity-RelationshipDiagram，实体-关系图）来进行数据库的逻辑设计工作。

4、数据采集功能模块设计和实现

系统的数据采集功能模块主要实现了对采集和处理，系统需要通过串口通信技术、网络通信技术以及总线通信技术等从安装部署在站点现场的远动RTU设备中接收监测数据。同时在接收到监测数据时对数据进行解码处理，并采用数据分析模型对监测数据信息进行处理，最后将原始监测数据的解析结果和处理结果存储到系统的后台数据库系统中进行保存。在电网调度自动化系统的数据采集功能设计过程中，系统首先需要为管理人员提供底层站点数据通信参数的设置功能接口，例如通信端口设置、波特率设置、数据校验码设置等。

结束语

本文对电网自动化系统的设计工作进行分析与介绍，作为一个在不断发展中的新生事物,电网调度自动化系统的硬件和软件的完善需要一个过程，作者认识到在以下几个方面还有待于进一步研究和探讨：1、电网调度自动化系统内的信息量非常巨大,应该充分利用数据库技术中的最新技术,如数据仓库技术、数据挖掘技术等,提取各种有用的信息。2、基于大区域(如全国)的电网调度自动化系统,各种信息的获取和管理软件,还需进一步完善。

参考文献:

[1]王晓波.樊纪元.电力调度中心统一数据平台的设计[J].电力系统自动化,2015(22)

[2]和识之,张红燕.电网二次设备智能监管系统的设计[J].云南电力技术,2015(4)