巴彦淖尔电网调度自动化系统设计研究

摘" 要：该文通过介绍巴彦淖尔地区电网调度自动化主站系统的结构与功能，针对巴彦淖尔地区电网调度自动化主站系统存在的问题，依据设计原则从硬件配置和软件系统两大方面对巴彦淖尔地区电网调度自动化主站系统改造升级。同时，针对巴彦淖尔电网调度自动化系统通信进行研究，为调度自动化系统的实现提供可靠的数据服务。

关键词：巴彦淖尔电网；调度自动化系统；硬件；软件；设计

中图分类号：TM732" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2025）05-0134-04

Abstract： This paper introduces the structure and functions of the Bayannur power grid dispatching automation master station system. Aiming at the problems existing in the Bayannur power grid dispatching automation master station system， based on the design principles， the Bayannur power grid dispatching automation master station system is renovated and upgraded from two aspects： hardware configuration and software system. At the same time， it also conducts research on the communication of the Bayannur power grid dispatching automation system; this provides reliable data services for the realization of the dispatching automation system.

Keywords： Bayannur power grid; dispatch automation system; hardware; software; design

电网调度自动化系统是电力系统的重要组成部分，是确保电力系统安全、优质、经济运行和电力市场运营的基础设施，使电力系统无论在稳态还是暂态的状态下保障电网安全稳定运行[1]。电力系统调度自动化综合配网自动化技术、数据通信技术和计算机技术，使调度员轻松地监控整个电网的运行状态，而现有的部分软件功能已不能适应新兴电网的发展要求，所以电网调度自动化系统升级改造迫在眉睫[2]。

巴彦淖尔电网作为蒙西电网的重要组成部分，东接包头电网，西临乌海电网，东西跨度超过200 km。目前，已形成了以500 kV为主网，220 kV为网架，110 kV为辐射的坚强智能电网。近些年伴随着巴彦淖尔地区经济发展，厂站增多，调度主站的监控范围也不断扩大，传输到调控主站的数据量爆发式增长，现有的调度自动化主站系统无法满足调度数据处理工作和高级应用功能的使用，对巴彦淖尔地区电网调度自动化主站系统功能提出了新的更高的要求。

因此，本文详细阐述了巴彦淖尔电网及其调度自动化系统现有的运行情况并进行分析，指出目前应用的调度自动化主站系统CC-2000在实际应用中存在的问题及不足。根据调度自动化主站系统的结构与功能，针对巴彦淖尔电网以及所辖县级供电区域的电网发展的需要，从硬件配置和软件支持系统两大方面对巴彦淖尔地区调度自动化主站系统改造升级，使巴彦淖尔新一代的调度自动化主站系统集安全监视、自动发电控制、经济调度和综合数据应用于一体，满足电网安全、经济运行[3-4]。

1" 巴彦淖尔电网调度自动化系统的结构与功能

电网调度自动化系统的基本结构如图1所示。根据各组成模块的用途不同进行分类：第一部分是用于信息采集的电网信息采集模块；第二部分是将采集完成的信息传输给信息传输子模块；第三部分是处理接收到的传输信息的信息处理子模块；第四部分是将处理完成的信息反馈给调度员的人机联系子模块。从结构可以看出电网调度自动化系统是一个闭环系统，完成电网调度自动化一系列复杂的过程。

电网调度自动化具备实时监控、自动化控制、优化调度、故障检测和处理等功能，通过电网调度自动化技术实现电网的经济、高效、安全稳定的运行。

能量管理系统（EMS）是实现调度自动化系统各功能的基础平台，包括采集监测、自动调节控制等基础功能和状态估计、无功电压调整等高级应用。EMS系统由底层支撑结构作为基础软件，包括数据采集与监控SCADA系统、AGC/AVC、调度员仿真培训以及能够存储调度的信息并对调度工作进行统筹管理[5]。

2" 巴彦淖尔电网调度自动化系统存在的问题

巴彦淖尔地区电网所采用的调度自动化系统是2005年建成使用的，调度自动化系统使用的软件平台是依托南瑞集团有限公司所开发的OPEN-2000，在使用的过程中发现OPEN-2000版本无法满足现行电网的发展，也不能满足现行的开发需求，无法全部实现《内蒙古电网自动化系统信息优化原则》《内蒙古电力公司集控中心人机界面规范》的功能要求，使得调度员监控电网有很大的困难。同时，巴彦淖尔地区电网调度自动化系统全部监控中心节点都是单机运行，大大降低了系统运行的可靠性。

巴彦淖尔地区电网调度能量管理系统（EMS）所采用的是由北京科东电力控制系统有限责任公司（简称“科东公司”）生产的CC-2000系统，该系统于2003年投入运行，2004年完成验收。同时兼具了SCADA和PAS两者的功能性，能够实现数据采集与监控、遥控/遥调、生成调度日志报表、处置告警和越限信息、记录电网事件等。EMS涵盖负荷预测、网络模型拓扑（MU）、调度员潮流（OPF）和状态估计（SE）。

巴彦淖尔地区电网调度自动化系统以及调度能量管理系统主要存在以下问题。

2.1" 容纳现行巴彦淖尔电网数据采集量不足

2023年8月统计时，巴彦淖尔调度自动化系统厂站能够接入的最大容量是98路，刨除4路故障，系统在运为85路，接入容量为7路。依据地区经济发展和往年所新建接入的厂站来看，不久将超出系统负荷运行，如果不能将原有的系统升级改造，新建的厂站就没有办法接入调度网络中。

2.2" 系统硬件

巴彦淖尔地区电网调度自动化系统硬件使用的还是HP的ALPHA系列小型机。该系列的机型已经不再生产使用，且内部的硬件故障较多，若发生故障无法再寻找新的备用硬件更换。

2.3" 系统软件

当前调度自动化系统应用的是ORACLE商业数据库，不配备磁盘阵列。当历史服务器出现故障时，系统只进行处理数据的工作而不再存储，影响系统在持续稳定的工况下运行。巴彦淖尔地区调度能量管理系统的CC-2000软件所提供的功能无法正常应用于电网分析中。在当前条件下，系统无故障时，每30 min运行CPU的负载已达到50%左右，而在电网发生故障时，电网数据爆发式增长，每10 s CPU的负载可达70%左右，远超于巴彦淖尔电网调度所编撰的《区域电网调度自动化设计技术规范》提及的负荷40%左右的理论值。

2.4" 系统升级改造难度大

巴彦淖尔地区电网调度自动化系统在原有的调度自动化系统中增加新的应用功能，这需要投入成倍的人力和物力，并且新的应用功能与原系统无法达到较强的适配性，也就无法保证安全，稳定运行。

3" 巴彦淖尔电网调度自动化系统的软硬件配置

巴彦淖尔电网调度自动化主站系统的硬件配置严格按照《电力二次系统安全防护规定》的要求，把电网调度自动化硬件系统结构划分成3个部分，分别是安全区Ⅰ区、安全区Ⅱ区和安全区Ⅲ区[6-7]，如图2所示。并且按照电力二次系统安全防护的要求搭建数据平台。电网监控Ⅰ、Ⅱ区建设内平台，电网调度生产管理的安全Ⅲ区建设数据外平台。在同一支撑平台下，形成具备电网监控、分析处理、信息互通的3个应用区块。

安全Ⅰ区所有的硬件设备配备大于等于2台能够实现相应功能的服务器设备，满足冗余要求；并且安装4台采集监控SCADA系统用于电力系统数据的实时采集并分析处理，4台前置服务器（FES），4台网络服务器（NET）实现调度自动化系统主站和厂站之间通信，FES通过采集网交换机与光纤配线架（ODF）上的2M终端相连接，通过通信网与厂站连接，NET分别与地调数据网一、二平面相连接，实现调度主站、变电站厂站之间的数据网通道连接；2台及以上PAS与AVC服务器为高级应用使用；2台历史服务器（HIS），将电力系统运行的所有数据全部存入其中。所有的服务器均采用最先进的华为2488 V5服务器，适用于数据库、云计算、虚拟化和内存计算等各种应用需求。

安全Ⅱ区对数据的实时性的要求较低，主要存储一些非实时的电力系统数据，其对应的数据采集的服务器接入到调度自动化系统中的非实时数据网。分析巴彦淖尔电网调度自动化系统平台实际所需，安全Ⅱ区配备2台DTS服务器，实现调度员仿真培训功能；2台电量服务器，实现对远方厂站的电气量的采集；2台安全监测装置，实现电力系统的安全监测，保障了电力系统的安全可靠。安全Ⅱ区与安全Ⅰ区共用磁盘阵列，同一数据库。

安全Ⅲ区涵盖省地县一体化的停电管理系统（OMS），能够实现实时WEB的服务器。同时也配置了双以太网的冗余网路配置，因此安全Ⅲ区配置2台华为2488 V5的WEB服务器，并且安全Ⅲ区需要单独配置一套磁盘阵列及HIS服务器来实现对电力系统历史数据的保存。安全Ⅲ区没有划分在生产控制区，主要用于电力系统中信息的管理，因此安全Ⅲ区应与安全Ⅱ区、安全Ⅰ区连接搭建一套正反向安全隔离装置。

组成电网调度自动化系统的应用类软件包括各种应用系统的系统类软件、涵盖历史数据库和实时数据库的数据库类的软件、能够完成调度自动化应用功能以及基础的支撑软件。

调度自动化主站系统的升级改造选用科东公司的D5000智能电网调度技术自动化系统为平台支撑系统。D5000智能电网调度系统与OPEN3000调度技术支持系统对比见表1。由表1可知，D5000智能电网调度系统融合电力系统实时监控与预警以及调度管理、安全校核、调度计划四大应用，满足电网调度自动化功能的要求，能够实现电网调度自动化系统标准化运行，提升电力系统调度管理运行水平。

4" 巴彦淖尔电网调度自动化主站系统通信

调度自动化系统的通信是巴彦淖尔电网调度自动化的重要环节，是实现将厂站数据传输到主站数据的媒介和途径。巴彦淖尔电力系统通用服务协议需满足：调度自动化信息交互种类较多，满足支持不同的业务应用需要，并且兼顾传输效率，考虑安全防护需要。

巴彦淖尔电网调度自动化主站系统采用IEC104通信规约，104规约是目前常用的远动及集控规约，其特点是稳定，便于维护。其端口号是2404，站端为Server，控端为Client，采用问答式传输。IEC104通信规约是基于客户端-服务器模型的通信协议，通信的过程清晰明了，能够较好地完成电力系统各类数据的通信，也在工业自动化方面、数据传输方面展示出了独有的优势，见表2。

5" 结束语

本文通过对巴彦淖尔地区电网调度自动化系统软硬件配置的升级改造，满足了巴彦淖尔地区电网调度自动化功能的基本要求，并且提升了巴彦淖尔地区电力系统调度管理运行水平，为巴彦淖尔电网安全经济稳定运行提供了保证。

参考文献：

[1] 饶巨为.电力调度自动化中智能电网技术运用分析[J].科技创新与应用，2022，12（33）：181-184.

[2] 何仰赞，温增银.电力系统分析[M].3版.武汉：华中科技大学出版社，2002.

[3] 金维佳.电网调度自动化中的监控智能化技术应用[J].集成电路应用，2023，40（9）：114-115.

[4] 郑喆，陈洁韬.电力调度自动化中的智能电网技术探讨[J].电气技术与经济，2023（8）：339-342.

[5] Energy Management Systems[M]. INTECH Open Access Publisher，2011.

[6] 李尚坤，苏海哲.调度主站系统的硬件架构[J].科技传播，2011（15）：68，76.

[7] 胡璐娜.电网调度自动化系统的安全防护技术研究[J].电气技术与经济，2024（5）：136-138.