海上孤網(wǎng)電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李衛(wèi)團++勞新力

摘 要 介紹了海上孤島電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)的設計。結合現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)，提出利用目前的海上網(wǎng)絡架構，設計并實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)（DMS），實現(xiàn)海上孤網(wǎng)電網(wǎng)調(diào)度管理的規(guī)范化、標準化和一體化。

關鍵詞 海上孤島電網(wǎng)；DMS系統(tǒng)；能量管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0015-03

微型電網(wǎng)簡稱微電網(wǎng)或微網(wǎng)（Microgrid），是指內(nèi)部負荷比較集中的小電網(wǎng)，它是大型電力系統(tǒng)的一部分，往往通過電力電子裝置連接到電網(wǎng)運行。

海上孤島微電網(wǎng)由于其“孤島”的特征，表示其含有內(nèi)部的能量管理系統(tǒng)，可以脫離大電網(wǎng)而獨立運行。海上孤島微電網(wǎng)與傳統(tǒng)大電網(wǎng)的距離遠，架設輸電線路不便，對于能量的供求能自給自足。

目前對于海上電網(wǎng)的管理基本都只是在EMS（能量管理系統(tǒng)）中實現(xiàn)，但是EMS系統(tǒng)只是局限于海上電網(wǎng)內(nèi)部，但對于遠離組網(wǎng)電站的管理者來說，必須要有一套可以滿足各專業(yè)需求，輔助各級領導對電網(wǎng)決策的系統(tǒng)來對電網(wǎng)進行有效的管理和指導，因此，電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)DMS應運而生。

DMS（Dispatch Management System，簡稱電網(wǎng)調(diào)度管理系統(tǒng)）是電網(wǎng)調(diào)度機構的日常管理和操作平臺，是電網(wǎng)調(diào)度機構和陸地管理部門與能量管理系統(tǒng)之間的紐帶，負責電網(wǎng)的日常調(diào)度管理、電網(wǎng)資料發(fā)布和存檔、應急恢復、遠程指揮、電網(wǎng)關鍵指標和報表分析、電網(wǎng)展示等功能。

EMS作為電網(wǎng)管理在中樞，承擔現(xiàn)場發(fā)電機組有功和無功的調(diào)配、運行方式的調(diào)節(jié)、相關斷路器的投切等操作；

EMS系統(tǒng)由于其重要性和必要性，只能在現(xiàn)場進行管理和操作，但是為了滿足在非EMS網(wǎng)絡中的陸地管理層和遠程專家對電網(wǎng)的有效管理和遠程支持，那必須使用DMS。

圖1為EMS、DMS在整個分公司網(wǎng)絡中的架構。

圖1 DMS和EMS在孤網(wǎng)中的架構示意圖

本文針對海上油田群電網(wǎng)的現(xiàn)狀，兼容海上油田群辦公系統(tǒng)的有點，建立孤網(wǎng)油田群的DMS系統(tǒng)，實現(xiàn)海上電網(wǎng)和陸地調(diào)度指揮中心的互動，達到了管理協(xié)調(diào)、配置合理、高效應用的目的。

1 系統(tǒng)建設目標

1）實現(xiàn)陸地電網(wǎng)調(diào)度室對電網(wǎng)進行管理和指導。

2）實現(xiàn)海上孤島電網(wǎng)調(diào)度管理的規(guī)范化、標準化，填補海上孤島電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)程的空白。

3）實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度管理、智能報警管理、維修檔案管理、人員管理以及與油田其他辦公系統(tǒng)之間的信息共享，打造海上電網(wǎng)管理一體化。

2 系統(tǒng)設計的基本要求

海上油田群孤網(wǎng)有著小型化、孤島化、負荷穩(wěn)和一體化等特征，對于DMS系統(tǒng)的軟硬件配置應具備如下特點。

2.1 實用性

從保護用戶原用的設備投資和能夠完全滿足現(xiàn)實需求的角度出發(fā)，充分集成現(xiàn)有的各種計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備、視頻會議系統(tǒng)設備，使建設的系統(tǒng)適用、安全、可靠且易管理、維護和擴展，避免重復投資，具有最高的性價比。

根據(jù)客戶對電力調(diào)度管理和專家支持中心系統(tǒng)提出的系統(tǒng)規(guī)模和應用要求，我們將選擇合適的產(chǎn)品，滿足對電力調(diào)度管理和專家系統(tǒng)的應用需求。通過大量的機組數(shù)據(jù)采集、上傳，在引入專家支持后，可對電網(wǎng)運行進行分析總結，更好的實現(xiàn)全方位的電力調(diào)度管理。

2.2 先進性

當今的計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展日新月異，方向把握不準，則可能導致在很短的時間內(nèi)技術落伍，從而面臨被淘汰的危險。因此在堅持實用性的前提下盡量采用國際先進成熟的技術和設備，適合未來的發(fā)展，做到一次規(guī)劃長期受益。

2.3 可擴充性

所選擇的聯(lián)網(wǎng)方案及設備要能適應網(wǎng)絡規(guī)劃的不斷擴大的要求，以便于將來設備的擴充；要能適應信息技術不斷發(fā)展的要求，平穩(wěn)地向未來新技術過渡。

2.4 安全性

安全性包括兩個方面：1）網(wǎng)絡用戶級的安全性；2）數(shù)據(jù)傳輸級的安全性。網(wǎng)絡用戶級的安全性應在網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)中給予考慮，而數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詣t必須在網(wǎng)絡傳輸時解決。

2.5 易維護性

系統(tǒng)應具備較高可維護性，主要包括硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、運行參數(shù)三個方面，主要表現(xiàn)在：

1）系統(tǒng)所選設備應是符合現(xiàn)代國際標準、工業(yè)標準的通用產(chǎn)品，便于維護。

2）系統(tǒng)必須具備完整的技術資料（包括自身和第三方軟件完整的用戶使用和維護手冊）。

3）系統(tǒng)應具備簡便、易用的維護診斷工具，使系統(tǒng)維護人員可以迅速、準確的確定異常和故障發(fā)生的位置以及原因。

2.6 經(jīng)濟型

合理的性能價格比是系統(tǒng)設計中應當考慮的重要內(nèi)容。因此，所選用的設備在兼顧良好性能的基礎上也要考慮經(jīng)濟性，除考慮系統(tǒng)總體造價外，還應當考慮系統(tǒng)長期運行成本。

3 系統(tǒng)設計

DMS系統(tǒng)主要包含硬件和軟件兩部分。

3.1 硬件結構

考慮到現(xiàn)場情況、數(shù)據(jù)流向以及EMS中心站的設置情況，DMS系統(tǒng)硬件配置如下。

3.1.1 關系數(shù)據(jù)庫服務器

配置一臺關系數(shù)據(jù)庫服務器。

關系數(shù)據(jù)庫服務器主要用來保存電網(wǎng)設備、參數(shù)、靜態(tài)拓撲連接、系統(tǒng)配置、告警和事件記錄、歷史統(tǒng)計信息等需要長期保存的數(shù)據(jù)。

3.1.2 數(shù)據(jù)庫交換服務器

配置一臺數(shù)據(jù)庫交換服務器。

數(shù)據(jù)庫交換服務器主要用來與第三方服務器交換電網(wǎng)和機組的實時和關系型數(shù)據(jù)。

3.1.3 WEB服務器一臺

配置一臺WEB服務器。

WEB服務器主要存儲DMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，包括基本操作票、各種報表、電網(wǎng)和電站的施工文檔、完工文檔和各種手冊、故障報告等等。endprint

3.1.4 正向物理隔離裝置

配置一臺正向物理隔離裝置。

正向物理隔離裝置主要用來隔離外界數(shù)據(jù)對對電網(wǎng)的影響，保證數(shù)據(jù)在I區(qū)和III區(qū)之間的單向傳輸；

3.1.5 硬件防火墻

配置一臺硬件防火墻。

電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括海纜，變壓器等等相關的監(jiān)測系統(tǒng)，所以DMS需要將這些系統(tǒng)都集成在一起，供調(diào)度員綜合評判電網(wǎng)運行狀態(tài)，為科學合理決策提供依據(jù)。而這些相關系統(tǒng)接入到DMS就需要使用硬件防火墻，隔離其他系統(tǒng)對DMS的影響。

3.2 軟件功能

DMS系統(tǒng)應具備如下功能。

根據(jù)其他電網(wǎng)DMS實施情況，DMS中開發(fā)的軟件模塊包含但不限于以下部分。

3.2.1 電網(wǎng)調(diào)度管理模塊

負責完成電網(wǎng)各種設備的調(diào)度管理，主要實現(xiàn)各個設備操作票的申請、制定、審批、執(zhí)行等操作。

3.2.2 與EMS一致的、具備IE發(fā)布條件的SCADA監(jiān)視模塊

該SCADA監(jiān)視模塊為IE版，客戶只需要安裝插件就可以在IE中對電網(wǎng)的運行情況進行監(jiān)控，但是不具備操作功能。

3.2.3 透平發(fā)電機組SCADA一致的、具備IE發(fā)布條件的SCADA監(jiān)控模塊

該SCADA監(jiān)視模塊為IE版，客戶只需要安裝插件就可以在IE中對電站的運行情況進行監(jiān)控，但是不具備操作功能。

3.2.4 設備的維修檔案管理模塊

主要對電網(wǎng)運行過程中所出現(xiàn)的故障進行管理，包括故障的起因、維修過程、使用備件、處理結論等都需要進行詳盡的記錄，為今后處理類似故障提供參考。

3.2.5 設備管理模塊

設備管理模塊主要對電網(wǎng)設備進行管理，包括設備信息、關聯(lián)的維修檔案等。

3.2.6 專用工具模塊

主要關注電網(wǎng)的專用工具。

3.2.7 備品備件模塊

主要關注電網(wǎng)的備品備件，對少于一定數(shù)目的備件要進行提醒。

3.2.8 報表模塊

對平臺需要展示的各種報表都實現(xiàn)電子化。

3.3 通信通道

為了避免重復投資，DMS系統(tǒng)一般借助于海上微波通道，帶寬在350kb/s到8Mb/s。

3.4 DMS系統(tǒng)結構

圖2為油田群電網(wǎng)DMS系統(tǒng)硬件結構示意圖。

圖2 DMS硬件結構示意圖

3.5 DMS系統(tǒng)各層的基本功能

DMS系統(tǒng)主要包括交換層、存儲層、應用層三層結構。

3.5.1 交換層的總體功能

交換層主要用來從EMS歷史數(shù)據(jù)庫中鏡像交換各平臺機組和電網(wǎng)的各種實時數(shù)據(jù)，包括遙測和遙信采樣點。

其實現(xiàn)的主要功能要求有：

1）鏡像交換透平發(fā)電機組的實時數(shù)據(jù)。

為了遠程實時在線反映機組的運行情況，以及遠程實時評判機組的性能狀況，都需要對機組的所有數(shù)據(jù)進行鏡像交換和存儲。

2）鏡像交換電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)。

3.5.2 存儲層的總體功能

存儲層主要用來存儲各平臺機組和電網(wǎng)的各種實時數(shù)據(jù)和用戶對電網(wǎng)的管理信息。

其實現(xiàn)的主要功能有：

1）機組實時數(shù)據(jù)存儲。

將交換層鏡像交換的數(shù)據(jù)進行存儲，存儲的速率由用戶進行定義，最小的時間間隔為1秒。

2）電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)存儲。

將交換層鏡像交換的數(shù)據(jù)進行存儲，存儲的速率由用戶進行定義，最小的時間間隔為1秒。

3）關系數(shù)據(jù)存儲。

關系型數(shù)據(jù)庫包括以下數(shù)據(jù)。

DMS網(wǎng)站的基礎數(shù)據(jù)，包括發(fā)布包、用戶信息等。

用戶對DMS系統(tǒng)所做的可以存檔的操作記錄，比如操作票申請、審批等；其他電網(wǎng)和機組的運行數(shù)據(jù)。

3.5.3 應用層的總體功能

應用層將現(xiàn)場傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集成用戶的應用數(shù)據(jù)根據(jù)需求進行定制和發(fā)布。

其實現(xiàn)的主要功能有：

1）機組實時數(shù)據(jù)發(fā)布。

為了讓并不處在MCC的運行人員或者管理人員能遠程監(jiān)控機組的運行情況，將機組的實時數(shù)據(jù)按照現(xiàn)場等比例開發(fā)，并實現(xiàn)與現(xiàn)場基本同步顯示。

2）電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)發(fā)布。

電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)發(fā)布平臺將電網(wǎng)EMS系統(tǒng)進行等比例開發(fā)，并實現(xiàn)與現(xiàn)場基本同步顯示。

3）關系型數(shù)據(jù)的應用。

用戶依據(jù)DMS系統(tǒng)對本電網(wǎng)進行有效的管理，都屬于關系型數(shù)據(jù)的應用，同時還包括其他機組和電網(wǎng)的非實時數(shù)據(jù)。

4）電網(wǎng)調(diào)度功能的WEB發(fā)布。

作為DMS的基礎數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，提供DMS網(wǎng)站的操作、維護和修改功能。

4 運行實例

目前某海上油田群DMS系統(tǒng)已成功上線運行。圖3所示為該DMS系統(tǒng)運行界面。

圖3 某油田群DMS系統(tǒng)運行界面示意圖

5 結束語

近年來，隨著海上油田群電力組網(wǎng)的高速發(fā)展，迫切需要提高海上油田群電網(wǎng)調(diào)度標準化、一體化管理水平，DMS系統(tǒng)以信息化建設，促進各專業(yè)的管理標準化、操作規(guī)范化、流程一體化建設。對提高生產(chǎn)管理的集約化、規(guī)范化和精益化水平和效益具有十分重要的意義。EMS系統(tǒng)承擔了電網(wǎng)的實時控制功能，DMS系統(tǒng)承擔了電網(wǎng)的電力調(diào)度、電網(wǎng)操作管理、電網(wǎng)應急管理等功能，EMS和DMS一起組成了電網(wǎng)的控制、管理系統(tǒng)。

參考文獻

[1]張曼.智能電網(wǎng)環(huán)境下對電網(wǎng)調(diào)度管理的思考[A].2011年云南電力技術論壇論文集（優(yōu)秀論文部分）[C].2011.endprint