集控站在电网系统中的构成和应用

阮力 栾飞飞

摘要：目前的电网发展进入了以坚强智能电网为标志的新阶段，公司系统发展进入了以“三集五大”为特征的新时期。其中大运行体系建设，可以调整优化系统调度功能，实现运行业务一体化运作，建立各等级变电设备运行集中监控业务与电网调度业务高度融合的一体化调控体系，而大运行体系的核心就是大集控站的建设和完善。随着电网建设的快速发展，新建变电站数量在不断增加，集控站系统的应用可以加快提高公司劳动生产率水平，整合运行人力资源，提高运行监控效率，实现在不增加运行人员数量和财务费用的情况下，满足日益增长的变电站运行管理需求，保障了电网安全、经济、优质、高效运行。

关键词：集控站；监控系统；SCADA；电网系统

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）01-0122-03

一、概述

随着电网内新建各等级变电站的增加，及对已投运旧变电站的无人值班综合自动化改造，和新上的智能变电站，通过综合考虑地区电网结构、变电站地理分布及通讯与道路状况等因素，我们提出一个合理设置并建设集控站的管理模式，并加以应用和推广。通过逐步完善，确保电网整体进入变电设备及运行人员集约运行管理新模式。大集控站建设一般采取分层分布式，实行集约化管理方式，达到信息分流、控制分层目的，而大集控站管理的核心点就是大集控站监控系统的建设，RCS-9001集控站系统由两部分组成：RCS-9001统一应用支撑平台ASP和基于该平台一体化设计开发的全系列电力系统应用。在应用支撑平台的基础上集成了监视和控制（SCADA）、五防操作票、调度管理、保护信息管理系统等各个应用子系统，并在符合国家二次系统安全防护方案的前提下将它们进行有效的集成。

二、集控站关键技术

（一）厂站单线图绘制与点表导入

集控站监控系统RCS-9001可以实现图模一体化功能，即实时库中电气设备之间的连接关系和电气设备本身的测点配置两种信息，可以由厂站单线图自动生成，而不需要在实时库中人工输入。这一步的主要工作是：根据用户提供的受控站的单线图，使用RCS—9001软件的绘图工具，绘制厂站单线图，配置单线图中电气设备的测点，在实时库中生成厂站的测点模型；根据用户提供的受控站与集控站通信的“四遥”数据，按规定格式编制并导入点表，在实时库中生成厂站的采集模型，并实现与测点模型中相应测点的自动关联。厂站的测点模型和采集模型都建立完成后，RCS-9001系统即具备了基础数据。这些数据在维护阶段是存储在逻辑库（维护库）中的，要使这些数据生效，必须通过装库步骤，使得这些数据发布到各个节点的物理库（运行库）中去。厂站单线图绘制与点表导入为RCS-9001系统建立基础数据，其总体流程如下图所示：

（二）远动通道调试

RCS-9001系统支持更多的符合国际标准的通讯规约，如 IEC60870，IEC61850，使得与厂站间、其他计算机信息系统间的通讯由数据通讯向更高一级的模型通讯发展；通道可以是网络（包括局域网和广域网）、也可以是串口（包括模拟和数字），采用的规约可以是TASE.2，也可以是DL476-92，或是101、104 等。此外，在网络互连时，符合全国电力二次系统安全防护体系的有关规定。本地区支持的远动通道主要有专线通道和网络通道两种。远动通道的总体配置是这样的：专线通道包括模拟通道和数字通道两种，受控站的专线通道接过来后，两者都经过防雷器，接入到RCS-9787的通道板（分别接模拟板和数字板），从通道板出来后，接入到终端服务器MOXA的相应入口，MOXA经网络出口，接入到前置网；受控站的网络通道经过调度数据网，接入到防火墙的外网口（eth1），经防火墙的内网口（eth0），接入到前置网。

这一步的工作分为硬件设置和软件设置两部分，其中硬件设置就是根据与受控站RTU或总控装置的约定，设定如下内容：（1）设置通道板的波特率、中心频率等参数（仅模拟板需要设置）；（2）设置终端服务器MOXA的网络口IP地址、十六个RS232口的工作模式、波特率等参数；（3）设置防火墙的有关参数，软件设置就是在前监视工具（fe_config），进行远动通道五防系统以及GPS装置等的通信，采用的硬件装置和规约各种各样，同时前置数据采集又是整个集控系统的基础，因此，前置通道配置可以说是RCS-9001系统中最重要最复杂的环节。目前，RCS-9001系统的前置模块支持专线（模拟和数字）和网络两种硬件通道，配置灵活方便，能满足各种集控站的运行环境。

（三）辅助性图形的绘制

除厂站单线图外，集控站系统还需要多种其他辅助性的图形，如全遥测一览表分图、报表等，以便运行值班人员更好地监控变电站。它包括：（1）光敏点的制作；（2）间隔光字牌的制作；（3）报表的制作，这些辅助性的图形的作用，基本上就是以各种不同的形式，显示厂站测点模型或采集模型中的数据，但不会对厂站测点模型或采集模型库产生修改。

（四）数据采集和监视控制（SCADA）功能

集控站SCADA功能，即数据采集、监视、遥控等功能。

RCS-9001系统的数据采集的流程：（1）数据采集：前置机（A、B两台前置机同时运行）上的fe_server进程，根据前置配置信息为每一个通道组启动一个fe_channel进程。fe_channel进程与相应的子站建立链路。链路建立后，fe_channel进程采集数据，并将这些数据写入到共享内存（此数据即为生数据）。fe_server进程读取共享内存中的数据，并通过TCP或UDP网络通信方式，将这些数据发送到SCADA服务器（值班节点）上的fe_server进程。然后，SCADA服务器（值班节点）上的fe_server进程再将收到的数据发送给本机的scada_acqu进程，scada_acqu进程进行数据分析处理，并将处理后的数据写入到scadamdl实时库（此数据即为熟数据）。Online进程定时到scadamdl库中读取数据，实现画面数据刷新。（2）遥控或升降：任何一台可以遥控的节点上的online进程发出遥控命令，SCADA服务器（值班节点）上的control_server进程接收遥控命令，将此命令转发到本机的fe_server进程，并等到fe_server进程返回。SCADA服务器（值班节点）上的fe_server进程通过TCP网络通信方式，将遥控命令发送到拥有该遥控命令目的厂站通道的前置机上的fe_server进程。前置机上的fe_server进程将遥控命令发送至相应的fe_channel进程，并等到其返回后，将返回结果回送到SCADA服务器（值班节点）上的fe_server进程，进而到达SCADA服务器上的control_server进程，control_server进程将此结果返回给online进程。（3）转发：前置机（值班节点）上的fe_transponder进程，根据transponder库中配置的数据源，读取数据，并将这些数据发送到前置机（值班节点）上的fe_server进程，fe_server进程选择相应的fe_channel进程，完成数据转发。（4）五防：SCADA服务器（值班节点）上的control_server进程收到遥控命令后，将该遥控命令按上述“（2）”所述流程，发送到五防机，等待五防机按上述流程返回的结果，根据此结果决定允许或禁止遥控。逻辑库即维护数据库，而物理库即运行数据库。系统运行时，是读取和操作物理库中的数据。在对数据库进行改动时，必须先在维护数据库中改动，再通过验证，将逻辑库发布为物理库。上述scada应用下的scadamdl、scadapro库、alarm应用下的alarmdef库以及fe应用下的transpond库的维护都必须遵循此过程。我们建议使用逻辑库修改，再发布数据库的过程，使系统自动修改物理库。

（五）高级应用功能

为适应智能电网发展要求，集控站系统应包括智能告警与故障诊断、程序化控制、模型拼接等功能。

1．智能告警与故障诊断功能。智能告警是具备基于知识库推理的智能报警功能，使值班员能够快速抓住事故重点、得到有效处理方案，提高事故异常处理的准确性和快速性。与故障报警和诊断相关的数据包括遥测、遥信、SOE、保护软报文及录波、故障录波器录波等多种，集成以上数据完成智能告警和故障诊断功能。

2．程序化操作功能。程序化操作一般分为程序仿真和指令下发控制两个阶段进行。目前RCS-9001监控系统还不具备此项高级应用功能，系统需要升级之后，才具备条件。

三、集控站系统的作用及特点

集控站运行模式保障了与调度主站的正常电网调度运行，该管理模式下的监控系统具备开放性，满足IEEE POSIX 1003.0工作组给出的定义；具有可扩充性，完全按国际标准设计，应用功能扩充方便。系统硬件和软件都具有很高的可扩充性，可靠性高。所有的子系统具有独立的自适应的冗余结构，覆盖所有功能软件的配置。该系统同时具备相应的多级安全管理策略。在系统级，采用路由器或网桥隔离其他系统的访问，同时使用先进的防火墙技术，防止黑客进入系统；在用户级，采用分层口令和权限管理机制，确保系统使用安全。该系统具有多媒体功能，人机界面优良、图形画面具有人性化风格。该系统各功能可自由分配到各台机器上，采用先进的网络管理机制，随时平衡网络负荷，双网同时工作，而不是静态分配数据流向，使网络负荷达到最优化。可监控通道运行，对数字及网络通道的通信状态作出检测和统计。

四、结语

目前大运行模式下的集控站应用推广还在不断完善和改进，集控站的成功建设为公司实行三集五大的管理方式，降低变电站运行成本，提高劳动生产率，不断提升电网运行管理水平以及推进企业科技进步迈出了重要一步。

参考文献

[1]RCS—9001集控站监控系统．

[2]安徽省地区电网大集控系统技术标准（试行）．

作者简介：阮力（1979-），男，安徽金寨人，安徽六安供电公司调度中心工程师；栾飞飞（1981-），女，山东青岛人，安徽六安供电公司技术支持室工程师。

（责任编辑：刘 晶）