集控站通信网络分层分控管理模式研究

王巍巍，朱杰媛，樊 虎

（南京国电南自软件工程有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

随着电力生产和电力控制技术的不断发展和进步，变电站无人值守和远程监控管理受到了更多的关注。由于无人值守管理体系中会存在较大的信息冗余，难免会分散调度员对电网优化调度的精力，因此要整合集控站自动化控制系统，配合分层分控管理机制全面提高信息传递的规范化水平。

1 集控站通信网络的现状

受地区经济条件、建设时间以及应用模式等差异性因素的影响，我国各个城市集控站的发展也存在一定的差异性。自20世纪以来，我国部分地区开始积极开展无人值班变电所的建设工作，配合调度自动化主站系统和集控管理手段，建立基于集中控制形态的自动化应用模式，有效完成不同电压等级的变电站监控工作，并取得了一定的成效[1]。此外，部分城市在落实电网建设工作中采取的是老旧设备升级处理模式，改造后的变电站有效实现了遥测模块、遥信模块、遥调模块、遥视模块以及遥控模块互联管理，在设置独立自动化系统的同时，还完成了调度自动化系统和控制体系数据共享的目标。随着科学技术的不断发展，为顺应“万物互联”的发展趋势，集控站通信网络工作也更加智能，通过匹配物联网打造多元调度管理机制，提高冗余信息的控制水平，更好地完成信息数据的数据库监管工作。

2 集控站通信网络分层分控管理模式

目前，集控站发展过程中主要应用的是集中管理模式和分级管理模式。在电力市场发展进程加快的时代背景下，电网运行也朝着更加多元和可靠的方向发展。基于多元管理需求实现电网的实时性调度和管控目标，建立分层分控模式，利用集中管理搭配分级调度的处理方法，在优化信息流向的同时，配合信息功能管理控制需求有效减少电网损耗和维护成本支出[2]。分层分控管理模式如图1所示。

图1 分层分控管理模式

2.1 分层分控管理技术内容

在分层分控应用模式中，利用集中管理搭配分区控制的处理模式能在建设集控站系统的基础上实现信息汇总，并利用分控集控站监管冗余数据，实现不同受控站、集控站的协调管理以及资源的优化分配[3]。

依据分层分控管理的具体要求，结合上行数据流向和下行数据流向的运行标准开展相应的数据管控工作，从而全面提升集控站相关工作内容的应用水平。对于上行数据流向，受控站数据在汇总后要输送到对应分控集控系统服务器的对应位置，借助网络系统有效传输到对应总控系统服务器，借助总控系统挑选出匹配且重要的数据节点完成调度管理，确保调度系统信息获取后应用管理的及时性和可控性。对于下行数据流向，控制信息要借助分控集控站系统直接下发到对应的受控站位置，调度系统能及时进行电网能量的合理化分配和优化处理工作，实现方案运行的最优化，提高电网控制水平[4]。结合实际管理模式和具体控制要求建立健全规范化集控应用模式，保证调度系统信息监督管理的及时性，并最大程度上提高分层分控管理水平，实现集控站集中管理的目标[5]。

2.2 网络设计

分层分控模式处理方案中，网络设计是非常关键的环节，主要包括集中站内网络设计、分控集控站网络设计以及总控集控站网络设计等。网络设计结构模式如图2所示。

图2 网络设计结构模式

集控站内部网络系统实际应用控制方案设定过程中，要将分流和冗余双局域网结构作为设计关键，配合应用控制标准开展具体作业内容。分控集控站之间、分控集控站与总控集控站之间的网络连接要按照电力数据网应用要求陆续建设，配合路由器E1接口构建实时性数据管理模式和历史数据交换模式，保证网络体系能借助3层交换机有效联系起来，为不同分控集控站网段管理工作的开展和落实提供保障。与此同时，内部系统能保持各自的独立状态，借助3层交换机路由功能保证总控和分控之间能建立完整的数据交换网[6]。

在分层分控网络设计平台中，结合信息的具体要求建立分层处理模式，针对信息点开展相应的归属处理。将电力单元、受控站、分控站以及总控站设定为统一整体，实现可控化管理的目标，并最大程度上提高信息传输效率，为信息合理化分流提供保障，促进系统综合应用效能的最优化。

2.3 数据库设计

在完成整体网络设计后，结合数据应用要求和规范开展数据库的设计处理，确保数据信息管理的及时性。基于分层分控系统数据库应用要求，从实时性数据库和历史数据库2个方面完成相应的设计处理工作，秉持分控系统和总控系统独立且联动的设计原则，确保系统数据处理效率和容灾数据恢复速率都能满足应用要求[7]。

2.3.1 数据分割交换模块

基于分控站参数的应用标准，结合总控站数据库信息管理要求建立完整的数据分割处理模式，并匹配实际应用完成分控站数据信息的管理工作。首先，将下装参数表直接安装在实时数据库表中，匹配对应的数据提取节点，确保数据汇总和数据分类管理控制工作顺利开展。其次，为了维持总控站和分控站数据的一致性，需要合理分割数据集，建立基于节点特征的独立数据集。最后，只有保证选择性处理工序的完整度，才能最大程度上提高数据库维护的安全效果[8]。

2.3.2 数据交换模块

在信息管理和控制工作中，数据交换模块是借助网络平台完成分控系统和总控系统融合工作的基本单元，需要完成整个网络体系运行参数的汇总，并保证能及时修改和统一历史数据信息，最大程度上实现单数据多点存储管理目标。利用总控系统向分控系统输送对应的拓扑信息，打造信息互补处理模式，并提高应用的及时性和规范性。

总控平台层要完成总控数据库和交换服务器信息数据的实时共享，通过建立对应的共享分析通道，在分控平台层中利用同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）进行数据分类并直接传输到交换服务器，保证相应分控数据库都能建立节点一致的数据汇总平台。基于数据交换平台的网络架构，维持数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）运行参数的一致性和图形配置文件的一致性，保证任意节点提交的交换任务都能在规范应用平台中落实，有效实现网络打包的工作目标[9]。

2.3.3 数据共享模块

结合分层分控模式的应用要求，在系统信息和数据处理环节要更加关注数据交互管理，通过建立完整的数据共享应用平台，维持集控站之间信息共享的及时性，为总控集控站系统和分控集控站系统的运行平衡提供支持。

首先，建立数据库、图形库、运行参数等信息管理共享模式，在分布式存储的基础上支持异地备份管理等服务，降低数据传输管理不足造成的影响。其次，集控站之间的接口要维持一致性，基于整体协调功能打造完整的信息共享通道，避免功能交叉造成的信息冗余，在维持系统独立运行水平的基础上减少系统崩溃造成的信息流失，打造更加可控的环网应用模式，为信息共享创设良好的技术平台[10]。最后，分层分控模式在实时性数据共享传输体系中还能对数据库和运行参数予以保护，通过建立协调型自动化应用系统，在减少系统运行维护成本的同时，为信息共享打造合理通道。

3 结 论

综上所述，借助集控站通信网应用分层分控模式建立更加合理的覆盖体系，同时打造更加合理的智能化系统，确保区域协调控制和功能优化分配等工作都能顺利开展，从而为区域性电网调度自动化工作的全面发展奠定坚实基础。