电力调控运行系统的优化设计

钱 进

（能建时代（上海）新型储能技术研究院有限公司）

0 引言

电力设备实时状态需要由调度运行系统监测与控制，而作为一种复杂的系统，面对当前越来越复杂情况，亟待通过优化设计提高系统效用的发挥，保证系统功能。但系统优化设计是一个十分复杂且繁琐的过程，有必要通过深入分析与探讨明确优化设计方法和要点。

1 电力调控运行系统需求分析

在系统设计开始前必须做好需求分析工作，以此确定系统目的与系统需具备的使用功能，从而更好的帮助设计与开发人员完成设计工作，保证系统有完整且合理的使用功能。

电力调控运行系统应能实时监控所有电网设备，对配网所有节点开关包含的数据信息进行动态采集，进而对整个电网实际运行状态进行监控，帮助值班人员与调度人员借助管理平台掌握系统真实运行状态，及时且主动的对事故进行分析与处理［1］。

针对检测数据可视化展示方面的需求，系统应能借助C#绘图技术展示所有电力设备对应的状态信息，再采用界面绘制管理的方法为值班人员提供实时监测界面，以此更好的完成值班管理，从而针对性检修问题设备。

系统一方面实时监控所有线上设备，并处理现有的故障，另一方面则是根据实时采集到的数据预测设备故障，其中最关键的是构建设备健康评估算法模型，通过检测确定健康度相对较低的设备，进而安排人员开展巡检。基于此，有必要通过实时采集设备实际监控数据，以实时采集到的数据信息为依据计算确定设备健康程度，在对设备健康状态予以及时展示，以此准确预测设备健康度，减少或避免故障发生。预测结束后还要能实现告警，必要时还应做到分级告警。

在调控运行系统当中，管理员包括系统、操作与监控三方面。对于用户管理，常见操作为增加、删除、角色管理与用户组的合理划分。值班操作终主要是指对电气设备各项技术参数进行远程遥控，在发现问题后能立即做出正确反应，及时发现和解决设备故障，比如借助旁路替代功能可以提出有问题存在的电气设备，通过适当修改限值能对设备参数值进行修改，此外遥测置数能对设备技术参数实施远程设置。一般在发生电气故障之后，应能实现紧急处理，避免故障进一步发展［2］。

除以上功能性需求以外，在系统设计过程中还应注意非功能性需求，具体包含以下几方面：其一，性能需求，从性能角度讲，除了要最大限度满足用户自身需要，还是系统指标重要反映。对交易数据和非结构化存储数据进行查询时，响应时间应达到1s。该系统现阶段每天使用量在1000人次左右，最大并发数约为30，基于此应能适应80-120人同时操作的要求。为避免CPU或内存长时间处于满负荷的状态，需将使用率控制在80%以下。在进行数据统计时，不同查询业务有不同难易程度，2s即为报表生成时间最低要求。而在系统负载状态下，其吞吐量应能达到15次/s。在不同业务类型不断增加的情况下，基于保证原有业务需求，需通过二次开发与业务平台升级来适应新需求，以满足不同的基本业务需求［3］。

系统在安全性方面的需求要得到三方面保障，即传输层、应用层与数据层，其中，从传输层角度讲，为保证数据传输安全，一般需进行加密传输，常用方式包括Socket请求协议、设置加密线路或采用SSL传输方法，通过对这些方式的应用能避免数据包被窃取之后遭到破译，并且还能起到减少信息篡改与劫持的发生；从应用层的层次角度讲，应保证用户通过认证后才可以进行和数据有关的操作，并能对用户进行权限隔离，此外还要能对用户操作进行记录与存储，提高数据传输安全性与可靠性。如果数据遭到篡改，则可以被立即发现，并做好相关记录；对应用系统而言，数据备份作为一项重要工作，如果计算机产生物理故障或网站发生故障，都有可能造成数据丢失。除此之外，如果数据遭到篡改，则发生人为删库，则要立即实施数据恢复，所以有必要做好数据备份，为日后数据恢复提供便利条件。对于数据备份，具体可分成热备份与冷备份，其中，热备份是指对数据进行实时备份，也就是将数据实时保存成多份，其对服务质量提出了很高要求，该备份方法还能进一步细分为同步法与异步法。冷备份指的是在特定时间范围内对数据实施离线备份，通常按照定时发布的任务实现全量备份与差量备份，可见该系统对数据提出了很高要求，应对数据进行全量热备份，也就是所有数据都要做到零丢失风险。对于系统可维护性，指的是在非计算机专业条件下实现日常数据维护，并能对系统基础数据进行维护，确保UI界面可以适应用户基本思维，不会发生歧义与误导［4］。

2 电力调控运行系统设计基本原则

从不用层次使用人员角度讲，对于电力调控运行系统，除了要满足用户基本需求，在实际的系统设计过程中要严格遵循下列各项基本原则：

（1）保证系统的易操作性。通过设计统一界面访问所有数据信息，相关管理人员仅需通过鼠标点击即可对数据信息进行监控、搜集与定位。

（2）保证系统的可靠性。系统要有较强故障恢复能力与容错能力，一旦发生意外，能立即隔离故障区，对重要数据信息加以有效保护。

（3）保证系统的实用性。在对系统进行设计与研发时，最大限度发挥出系统具有的实用性，分析并深入研究系统各项特点与工作基本流程，根据实际情况，提供有较强时效性且能在不同方面良好应用的系统。

（4）保证系统的易维护性。为了适应系统应用及未来发展的需要，在实际的方案设计过程中优先选择有良好扩展性的软硬件，此外在研发时还要注意易于维护与扩展，以此在系统构建后采用简单方法有效保障整个管理系统［5］。

3 电力调控运行系统架构设计

对电力调控运行系统进行设计和开发实际上是以三层架构为基础的软件开发，所以系统架构共分成三层，如控制层、逻辑层与数据层。在架构设计过程中要严格遵循相关标准规范及安全体系。对用户层而言，需通过对客户端的深入开发实现系统设计；对网络层而言，主要是对互联网与内网进行控制，并实现网络路由与其它相关工作；对控制层而言，主要完成身份认证、数据信息的加密或解密，以及业务调度；对业务逻辑层而言，主要包含以下功能模块：事项查看与管理、数据信息浏览与修改、值班人员安排与管理，此外还能对电气设备进行辅助分析；对数据层而言，主要是对数据进行存储与查询［6］。

对于系统逻辑层次，其结构主要有三个层次，即用户界面层、业务逻辑层与数据库访问层，其中，用户界面层主要是与用户之间有效交互，获取下一层需使用的数据，并对系统执行结束的进行实时展示；业务逻辑层主要是进行业务处理与对数据库信息进行操作，采用DAL 方法完成数据指令操作，符合用户自身操作要求。另外，还能为复杂业务逻辑提供良好的帮助；数据库访问层主要提供数据库接口，即API接口，但不会验证访问权限与其它逻辑应用之间的关系。

从系统自身角度讲，硬件包括各类服务器、路由器与终端。对于数据库服务器，主要用于对相关业务数据实施业务逻辑处理。该系统在集团的内部部署，外部不能访问，不同分行采用集团内网实现统一访问。外网的访问需通过对VPN 的访问才能完成访问。比如网络拓扑结构，能对系统实施实例测试，验证系统是否有效，此外系统还能收集网络数据。

4 电力调控运行系统功能设计

该系统主要有六个功能模块，具体如图1所示。

图1 系统功能模块

（1）对于系统平台管理，主要是对角色、用户、用户组、责任区与点责任区进行管理。

（2）对于事项查看，主要是指按照厂站、间隔、代码、SOE进行查询，此外还能实现自定义查询。

（3）对于数据浏览修改，主要是指查询历史数据，用户能选择两种浏览方式，即按照曲线进行浏览与按照数据表进行浏览。

（4）值班管理人员应能在值班界面实施监控和管理，其具体功能结构如图2所示。

图2 值班管理功能结构

（5）界面绘制管理应能对站内结构实施绘制，为监控界面的绘制提供帮助，形象展现出设备具体分布情况，为快速绘制功能的实现提供工具。

在系统优化过程中首先要对主站系统与变电站端各类设备实施优化。对于调度中心进行的自动化改造和主站系统优化，其关键在于调整系统基础架构与特性，以及各项技术指标，从而对整个动力系统实施远程管理与数据传输。此外，为了对变电站相关工作信号与调度中心发射的信号进行优化，还应能良好适应整个系统的更新。通过对系统自身网络拓扑结构的优化，将系统主要功率系数放到中间节点，同时使其和其它系统良好关联，形成完整的循环拓扑网，确保系统可以持续稳定运行。

监控操作系统应能强化装置现场管理，包括实时监控、调度和各类数据的输入，使电厂运行过程实现智能化，做到无人看守，保证供电可靠性与安全性。对于监控操作系统，主要包含以下部分：可编程逻辑控制器、各类测控仪器、数据实时采集装置与通讯设施，应通过构建自动化系统，确保系统能顺利运行。为确保告警系统得以正常运行，需在监控系统产生报警信号后，整个调度系统应能及时获取告警信息。可以对报警信号进行动态智能管理，确保电力系统得以安全运行。另外还要对可编程逻辑控制器与电源控制器进行合理的设置，考虑到过去直接在控制系统中引入脉冲功率数据，故需要恢复相应的计算公式，比如对初始值进行复位，因此系统的实际工作量往往较大。电能计量并不会对监测结果准确性提供太大的保障，因此对政府部门而言应切实加强监测与整个运行体系的升级和优化。在各类电子设备的加持下，提高数据信息完整性，确保监控操作系统不仅可以单独运行，还可以实现相互联系，保证系统信息实现共享，最终达到保证系统运行稳定性与可靠性的目标。

对电力调控运行系统进行优化的根本目的在于保证电网运行可靠性与安全性，要想实现这一根本目标，必须注重管理能力的全面提升。但在当前的调控运行阶段，管理方面依然存在一些问题，比如操作人员自身专业性有待提升，尽管当前电力系统发展比较完善，但在系统管理方面依然缺少专业人才，具体表现在以下两个方面：第一，操作人员自身不具备过硬理论知识，操作中产生失误，导致系统发生故障；第二，电力企业未能重视相关人员培训。另外，因受到系统运行时间等方面因素的影响与限制，加之缺乏运营和管理方面的经验，以此很难提出完善且有效的管理体系。基于此，必须重视并做好系统管理，具体包括下列几方面：其一，作为一种应用系统，运用性能比较突出，对此需高度重视应用功能，此外还要注意系统整体管理；其二，加强管理体系的完善，要想保证系统运行安全，应采用合理可行的管理体系。要想达到预期管理成效，需要以建立完善的管理制度为前提，保证系统性，提高运行效率；最后，高度重视人员分配与人才培养，要想得到人才支持，企业有必要聘用足够的专业人才，并按照需要定期开展二次培训，以良好适应系统操作需要。

5 结束语

综上所述，当前电力系统实际运行规模越来越大，要想提高电力系统运行安全性、可靠性与经济性，应提高电力调控系统运行水平，采取合理可行的优化措施，最大限度发挥出系统具有的监控功能，同时引入当前先进技术措施，完善并提高系统性能，从而为今后的电力事业建设与发展提供可靠技术支持与功能保障。