电网调度自动化系统可靠性分析

张悦

摘要：近年来，世界多次大停电，显示出电网运行的脆弱性，停电事故对人们生活有很大的影响。如何有效地避免停电，把停电事故扼杀在萌芽状态，最大限度地减少停电事故带来的损失，需要提高调度自动化启动系统的可靠性解决这些问题。文章对电网调度自动化系统可靠性进行了分析。

关键词：电网调度；自动化系统；可靠性；电网运行；电力系统；停电事故 文献标识码：A

中图分类号：TM734 文章编号：1009-2374（2016）20-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.064

电网调度自动化系统是整个电网系统的神经中枢，在确保安全和运行稳定性的同时，对事故进行处理也是一个独特而不可替代的作用。一方面，为了提供可靠“眼睛”和“手”的调节构件，在充分执行工作中，可以有效地监测和控制，确保了安全性和经济性的运行质量；另一方面，如何消除和防止大规模电网停电，甚至如何找到事故的隐患，及时避免事故，有一个很好的基础，特别是在经济和社会发展如此迅速时，对电力依赖程度如此高的当代社会，监管人员的工作经验，需要新老成员之间的工作经验进行交流，这是一个高度依赖调度员的培训系统。目前，中国电力工业的快速发展，对电网调度自动化系统的可靠性进行深入研究，提出具有重要的理论意义和发掘其实用价值。

1 可靠性的基本理论介绍

可靠性是一个跨学科，它是故障分类、统计、失效物理、环境科学和系统工程等学科综合发展的新学科。从学科的性质出发，系统工程的可靠性是在设计、开发、生产和应用、控制、评估、理论的基础上的，是实现设备和系统可靠性指标和技术经济平衡的技术。

2 现有电网调度自动化系统

2.1 调度自动化系统主站端

主要包括前置机柜、前置机、数据服务器、报表服务器、WEB服务器浏览、报告工作站、维护工作站、人机会话工作站等。

数据服务模块：承担历史数据的服务器，数据存储和实时数据服务功能，提供实时或历史数据查询。

事务服务模块：注意事项服务器模块可以在主系统中的服务器上运行，一般启动两个一主一辅。点击开始监测，可以打开事项监控模块，分为实时监控和历史事件中重要的两部分查询。实时监控项目可以显示实时报警当天事项。

报表服务模块：该报告可分为日报表、月报表、年报表。报告服务可以根据工作的实际需要，例如设置线电流（负载）的最大值、最小值或平均值设置的参数。

人机会话模块：个体的数据传输变电站是很慢的，远程执行时间较长，事故处理会延长反应时间；虽然是双开关遥控操作模式，但缺乏进行检查的环节。

WEB浏览服务：通过调度自动化系统将数据转发到实时WEB浏览服务器电网，网上办公MIS任何计算机都可以在WEB服务器上通过浏览器访问实时数据。

2.2 分站端

变电站远程通信设备（通信管理器）和变电站监控后台组成了调度自动化系统。完整的数据上传功能要在通讯变电站设备部（PCM、SDH、PT）配合下才能完成。

在调度自动化系统子站终端的数据（RS-2制造）串行端口将数据传送到PCM设备，数据传输是单点对单点传输，具有信息不稳定性、问题查找复杂、节点多、不能很快恢复正常渠道和解决问题、可靠性较低、速率低、反应慢等缺点，使串行数据线和变电站环境变得更加复杂，特别是在强电场、强磁场感应电压下，容易遭受到雷击破坏，不仅导致产生误码，而且容易烧坏PCM串行通信管理设备接口，甚至烧坏设备电源，会导致数据损坏，使调度员监视变电站数据丢失，造成不良的社会影响。

2.3 传输通道

目前调度自动化系统的数据传输信道主要包括通信主设备、通信子站设备、通讯电缆。通信设备分为传输设备及接入设备，光纤通讯电缆或网络电缆。从变电站的数据和变电站通信管理器输出的PCM终端设备、终端站SDH设备，通过光缆，在通信主站SDH设备、主PCM设备，最终传输到前置机柜，形成了SCADA系统的数据传输渠道。目前，整个传输路径线路和设备是单套配置，渠道任何一个线路或设备发生故障时，它可能会导致变电站数据损坏，变电站调节会失去控制。显然，当前的传输信道的可靠性不能满足电网监控的当前需要。

3 电网调度自动化系统可靠性的研究

3.1 调度自动化的可靠性研究

调度自动化主系统是直接面向构件电网调节应用的系统，是控制电网的眼和手，对电网进行监控调节，在无人值班时，调度自动化主系统是否有一个安全的运行系统，关系到整个电网的安全运行，所以主站的可靠性成为关键点。新一代调度自动化系统应实行图和模式，全网共享，分区域地维护和使用；实现全面智能化，包括系统生成的智能维护、应用智能、安全预警智能化、智能调度控制、决策的智能化等各类应用，通过调度各级纵向分配到县级调度，支持技术平台进行整合：适应县级调度、监控和操作，完善地管理责任区的维护，综合智能告警，WEB信息发布；根据分析和评定的运行级别的指标体系：人性化的交互式显示界面。

3.2 传输通道

调度自动化系统的数据传输通道包括通讯设备和电缆。通信设备分为传输设备和接入设备，电缆被分成通信电缆、网络电缆、光纤、同轴电缆（2M）等，这方面涉及设备和电缆，在这个环节，不同的制造商、设备存在有相容性的问题，调度自动化系统的故障问题也最多，可占的原因80%：接入电源单元出现故障，电缆接头故障，通讯设备出现故障，业务数据故障。

随着计算机、通信技术、网络技术的飞速发展，调度自动化系统的技术迅速跟进，依靠数据的传统的串行传输，它已不再能够满足系统的实时性、可靠性和安全性的要求。为了满足电力市场和对电网实时监控发展的需要，建立了专门的电力调度数据网络，被称为调度数据网。

3.2.1 专用信道。通信管理器的专用通道通过主站变电站PCM设备、SDH设备变电站、主站SDH设备、主设备PCM到达调度自动化主站，如图1所示：

3.2.2 调度数据网。调度数据网是用于生产电力调度服务的专用数据网络，是实现调度中心和工厂站数据传输与交换的基础设施。调度数据网络具有实时、可靠性高的特点，其安全性直接关系到电力生产的安全稳定运行，如图2所示：

3.3 分站端

确保调度自动化变电站可靠性，硬件可以通过安装双套通信管理器的配置，以提高其整体运营的可靠性，上面的拓扑结构图像被包括在结构设计，通信管理器应该被设计成可热插拔式双电源。变电站后台监控主机硬件，卸下软盘驱动器，CD-ROM光驱，USB接口，省去监控经营风险，消除病毒传播。同时，变电站后台监控是变电站自动化的重要组成部分，并且通过连接通信管理器，实现上传调度中心的数据，所以后台机器应该监视的原始数据流的通信，并对通信数据分辨率进行实时显示。

3.4 防雷

故障调度自动化系统的出现，雷击故障是其中的重要原因之一。雷击不仅可以造成变电站通信管理，通讯设备损坏，并可能导致严重的损害，最严重的一次，是2008年7月18日，雷击严重造成了洋湖站所有通信管理器和通讯设备被烧毁。

雷击是世界十大严重自然灾害，对经济发展，社会和谐稳定，特别是对人民群众的生命财产造成了严重威胁，雷击造成的伤害已成为仅次于雨洪涝灾害的程度，一个主要的气象灾害，气象地质灾害，对我们的社会和人民的生命和财产以及公共安全造成了严重威胁。

3.4.1 电源防雷。调度自动化系统所有设备都设有电源、装备电源，设备的操作将是不可能的，因此设备必须要有可靠的供应。电源防雷成了必不可少的一部分。交流电源连接，电力变电站输入屏幕安装电源防雷器；直流电源连接，通信电源输入，安装48V电源避雷器；该站所有的保护、监测和控制，直流屏，功率计，低电流，通过串口和通信五防计算机管理，然后将数据传送到主站，通过串口和以太网转发，如果通信管理器出现故障，那么后台将不会接收的主数据。对于通信管理器，要对电源进行精细的保护。

3.4.2 通信通道防雷。目前，通信信道调度自动化系统中，由于对变电站通信管理器出口的信号线的端部，到系统之前的设备和线路，形成电网调度自动化系统的通信通道。电网调度自动化系统目前有104路数据传输网络通道和绿色通道两种。主要由绿色通道和有线通信设备（主要是RS485/232线）部件组成的104主要网络通道和有线网络通信设备。对这两个通道进行总结，我们在进行防雷主要考虑网络设备、通讯设备等设备及通信管理接口矿井等。

4 结语

随着中国电力工业的快速发展，电网调度自动化系统在确保电力系统的一个重要作用就是安全、可靠和经济化的运行，这成为安全和电力系统运行的稳定性的三大支柱之一。目前，计算机技术已广泛应用于各个行业，软件和硬件标准的开发与调度自动化系统应用的发展带来了新的机遇。计算机系统的可靠性成为维护电网运行安全可靠的重要关系。优化电力工业自动化系统的运行，有效地提高了电力部门的效率及可靠性。

参考文献

[1] 鲁宗相，蒋锦峰.从“8.14”美加大停电思考电力可靠性[J].中国电力，2013，38（12）.

[2] 徐雄，姚灿，郭建波.“十五”未来我国电网发展的展望[A].全国电力系统技术会议论文集[C].2011.

[3] 蔡洋.电网调度管理须与电网发展俱进——北美东北电网事故浅析[J].电网技术，2014，28（4）.