谈智能电力调度自动化系统

黄泗兴

（湖南郴电国际发展股份有限公司，湖南 郴州 423000）

电力调度系统主要由3 部分构成：厂站端、通信网络和主站端。目前，电力调度系统已进入智能化阶段。结合湖南郴电国际汝城分公司调度存在的问题，针对无人变电站下电力调度自动化系统应具备的功能和发展的方向，按系统构成的3 个部分予以阐述。

1 厂站端

目前，汝城分公司17 座变电站均是综合自动化变电站，其中12 座已实现无人值守。所有的操作由监控中心和维操队完成。现从通信机（远动机）、电源、环境温度和信息采集等方面进行分析。

1.1 通信机

数据通道：17 个变电站采用了国电南自、南瑞继保、国电南瑞、深圳南瑞、许继、优特等6 个自动化厂家的设备，有的站采用单通信机（有些称远动机），有的站采用双通信机；双通信机有的是主备，也有的是双机；汝城分公司调度已实现双通道数据[1]（即独立通信通道）（如图1 改造后），大大地提升了调度数据采集的可靠性。

图1 汝城分公司调度通信通道改造前后对比

系统对时：站端远动机通过与GPS 对时，远动机再与站端设备对时。汝城分公司全部站远动机与调度主站前置机通信均采用IEC104 规约，但均未实现全网对时。因站端设备通信协议不一致，从调度主站直接下令各站端设备对时的难度非常大，建议远动机软件中在接收主站命令时，完善IEC104规约对时功能，增加检测是否对时命令，如果是则计算延时差，修正后修改远动机的时间，远动机再与站端其他设备定时对时，从而实现全网对时。

1.2 电源

站端调度设备电源主要是指远动机、视频、通信等设备及其相关设备的电源。通信电源是电力通信系统中的“心脏”，须能记录站端保护设备全部记录；所以，通信电源的可靠性是电力系统中要求最高的，使用独立的双电源是提升调度通信可靠性的基本要求[2]。

目前，汝城分公司除少部分站通信设备配备独立双电源外，大部分站都没有独立电源，有的还是共用后台UPS（或逆变器）的电源；按规程要求，厂用电的保护一般只设短路保护和过负荷保护[3]，而汝城分公司的变电站低压侧增加了过压保护，因电力网络系统电压与厂用电压不匹配时，过压保护动作导致厂用电消失；因此经常因厂用电消失（包括全站失压）过久后，直流系统电池欠压而导致视频、通信等设备中断，调度数据中断。

视频设备在施工过程中未按标准施工，故障率比较高，为了不影响后台监视设备，建议独立使用UPS（或逆变器）。

1.3 环境温湿度

站端设备在运行中会产生大量的热量，需要温度20～25 ℃，相对湿度40%～60%的环境[4]，虽然站端均会配置普通空调，但经常会因厂用电等原因关闭，导致环境温度升高，其他设备因没有温度监测和报警，而SDH 设备则可以通过管网软件发现温度过高报警。

为了确保环境温湿度稳定，建议采用远程和智能控制系统（动环系统）；对于没有实施动环系统的变电站，可在控制室、保护室和高压室等场所配置1 个网关、1 个万能遥控和1 个温湿度监测仪，实现环境温度自动和远程控制。

1.4 智能采集

变电站除了通过SCADA 系统采集实时数据外，还须采集SCADA 相关的电度信息、故障录波信息、环境温湿度信息和消防火灾信息等；对于无人值守的变电站，调度除采集开关、设备的遥信、遥测信息外[6]，还须采集厂用电、直流系统、消防等信息，让调度运行人员及时收到站端报警信息。

2 通信网络

数据传输设备。电力企业目前主要以华为和中兴等通信企业巨头的设备为主，利用STM-1 或STM-4 光口将不同通信企业的设备互联互通。

通信通道。电力系统通信组网方式很多，有环形也有星形，受高压线路通道的限制，更多的是混合形，有部分站只形成了单通道独立通信网络，此时可租用电信部门通道，形成互补双独立通道，既减少投资又可提升通信可靠性。汝城分公司有5 个变电站属单通信通道，租用联通2 Mbit/s 以太网，形成双通信通道。为了方便管理及维护，电力调度远动数据建议采用双以太网加密传输，逐步淘汰2 Mbit/s 业务（国家电网采用双2 Mbit/s 传输，是因为PCM 也需要2 Mbit/s 板，而当今的软交换电话传输可通过SDH 音频板和以太网板代替，PCM 在电力企业将逐步淘汰）。

对于水电站或发电厂，有条件的可租用电信部门（如联通）以太网通道，也可以采用“云加密通信机”与调度主站前置机连接。

网络通道设备配置中，在条件许可的情况下可增设路由器，若不设路由器则子网掩码须配置为255.0.0.0，通道安全在加密设备上设置[5]。图1 为汝城分公司通信通道改造前、后对比图。

云加密通信机。对于偏远的小水电站，还可以采用“云加密通信机”，利用专用通信设备，采取云加密方式，复用互联网底层协议，通过网络直接把数据送往主站前置机，大大降低运营成本。

3 主站端

电力调度主站是整个电网主要控制的核心部分，它是保障电力系统安全、稳定、经济运行的重要组成部分，也是电力企业的“心脏”。

3.1 主站结构

主站一般采用AB 双网[1]，见图2。汝城分公司与郴电国际其他4 个分公司共用一套调度系统，通过光纤网络和加密设备组成光纤局域网，历史服务器和SCADA 服务器放在总部机房，前置机和工作站部署在分公司机房，因光缆通道原因，分公司网络与总部网络偶尔断网，工作站无法进行遥控操作。建议每个区（县）调度主站独立，通过转发服务器（或工作站）与总部连接，各分公司调度网络和总部调度网络独立，确保网络安全，同时也能减少因与总部通信的故障而影响各分公司的遥控操作，提高各分公司调度网络的可靠性。

图2 主站网络结构图

3.2 主站拓展

调度主站数据网通过转发服务器、加密设备、路由器和防火墙等设备分别与上级调度网、营销内网、视频专网、MIS 信息服务器和移动调度服务器有机联合起来（见图3），实现以下功能：与上级调度数据互联互通；转发电能信息至营销网络，降低企业营销成本；实现站端保护与视频联动，为调度员智能切换可视现场；通过小电流接地选线、故障录波等设备，通过专用软件计算，与电子地图信息系统相结合，实现故障快速定位，并利用MIS 系统，公告停电范围；通过移动调度服务器，为调度远程指挥者提供实时故障处理数据信息。

图3 网络拓展图

3.3 主要功能

主站系统应具备以下基本功能：可视化实时监测与控制（SCADA）、数据存储与管理、数据分析与预测、调度决策与优化、故障诊断与恢复、安全管理与风险预警和调度员模拟培训（DTS）等。

3.4 智能及辅助功能

故障快速定位：通过小电流接地选线[6]，结合故障录波和保护测距等，快速计算故障点位置，并通过电子地图信息系统，标注故障可能存在的范围[3]。

电子地图信息系统：实现对高低压线路和台区等信息参数管理，结合调度自动化实时显示电力网络状态、供用电状态和故障范围，显示故障和事故处理人员工作位置。

移动指挥系统：故障和事故处理人员佩戴智能安全帽，通过电子地图信息系统，实时显示人员工作位置和离故障或事故点的距离等信息，为安全、快速处理事故和故障奠定基础。

动环及消防火灾监控系统：是一种用于监测和管理服务器机房设备和环境的系统。它通过安装各种传感器和监测设备，实时监测、收集机房内的温度、湿度、电力负载、烟雾、水浸、火焰等关键参数，传送至远程服务器进行集中管理，提高机房、控制室等场所的安全性、稳定性和运维效率。

3.5 智能调节及监测

通过设定或监测节点电压或线路负荷，特别是近年来由于新能源的快速发展，对电力网络的影响比较大，系统可根据设置的参数要求对可控设备进行智能投切和实时提醒调度运行人员进行人工调节（AGC/EDC），优化负荷分配，提高电力网络可靠性和电能质量。

4 结束语

智能化电力调度系统实现了电力系统的智能化、自动化和经济运行，整个系统安全、可靠、拓展灵活。整篇文章根据相关规范以及在各自动化厂家的技术支持下，通过对汝城分公司调度部分网络结构的调整，实现了独立双数据通道，大大地提升了调度自动化的可靠性。文章中的内容为电力调度自动化维护人员传授了经验，为设计人员提供了实践经验，为区（县）电力调度系统的建设及发展指明了方向。