基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的一體化電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分析

陳立貴

摘 要：從電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，提出了基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的一體化電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，希望能以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為紐帶，實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)的相互聯(lián)系，保證良好的系統(tǒng)運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；一體化；電力調(diào)度；自動(dòng)化系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.065

電力調(diào)度是指依據(jù)相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和判斷，并利用現(xiàn)代通信技術(shù)，指揮現(xiàn)場(chǎng)工作人員或自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行電力調(diào)度工作。自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了電力調(diào)度工作的發(fā)展，也因此受到了相關(guān)技術(shù)人員的重視和深入研究。

1 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等的發(fā)展，從電力市場(chǎng)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)需求考慮，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，而以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為依托，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，能加強(qiáng)應(yīng)用子系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度共享。

就目前而言，在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，軟、硬件平臺(tái)以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)存在著較大的差距，也因此使得不同應(yīng)用系統(tǒng)之間的軟件互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享變得非常困難的，比較常見的解決方法有2種：①結(jié)合實(shí)際需求，開發(fā)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接口；②實(shí)現(xiàn)跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集。無(wú)論采用哪一種方法，都可能會(huì)因系統(tǒng)之間的復(fù)雜聯(lián)系而產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)，引發(fā)數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)的共享。而在技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，以CIM、CORBA等為基礎(chǔ)的一體化設(shè)計(jì)開始受到了電力部門的重視，尤其是IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的完善，為電力調(diào)度一體化系統(tǒng)的開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但考慮到資金、技術(shù)等各方面的因素，一體化系統(tǒng)的開發(fā)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，并非短時(shí)間內(nèi)可以完成，這一點(diǎn)電力企業(yè)必須認(rèn)識(shí)到。

2 基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的電力自動(dòng)化系統(tǒng)

2.1 調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

以省級(jí)電力調(diào)度系統(tǒng)為例，電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控主要是基于EMS和SCADA，前者包括網(wǎng)絡(luò)建模與拓?fù)浞治觥顟B(tài)估計(jì)、靜態(tài)安全分析、網(wǎng)損分析以及自動(dòng)電壓控制等，這些模塊都是依照電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，針對(duì)電網(wǎng)的多個(gè)方面進(jìn)行分析和計(jì)算的，使系統(tǒng)工作人員能了解電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)督控制；后者則主要負(fù)責(zé)對(duì)220 kV以上變電站的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，以及事故反演、報(bào)表處理等，還負(fù)責(zé)與其他系之間的信息傳輸。

在省調(diào)度系統(tǒng)中，無(wú)論是EMS，還是SCADA，都離不開各種調(diào)度數(shù)據(jù)的支持，這些數(shù)據(jù)主要來(lái)自于變電站、發(fā)電廠以及區(qū)域調(diào)度。以區(qū)域調(diào)度為例，SCADA/PAS是監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的組成部分，就目前來(lái)看，區(qū)域調(diào)度系統(tǒng)與省調(diào)度系統(tǒng)的相互通信主要是針對(duì)部分變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、區(qū)域功率總加以及各類關(guān)口信息的傳輸。

2.2 繼電保護(hù)系統(tǒng)

繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的保護(hù)作用，能確保故障的及時(shí)切除，縮小其影響范圍。與之功能相似的是智能穩(wěn)定措施，其主要作用是在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，及時(shí)對(duì)不平衡負(fù)荷進(jìn)行切除，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。從電力調(diào)度運(yùn)行的安全性和可靠性角度考慮，必須重視繼電保護(hù)和智能穩(wěn)措系統(tǒng)的建設(shè)。

現(xiàn)階段，繼電保護(hù)以及故障信息管理系統(tǒng)主要基于計(jì)算機(jī)以及通信技術(shù)，對(duì)廠站端的微機(jī)保護(hù)信息、故障錄波信息進(jìn)行采集，對(duì)轄區(qū)內(nèi)變電站繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，對(duì)線路中存在的故障和問(wèn)題進(jìn)行分析，為故障的應(yīng)對(duì)和處理提供數(shù)據(jù)支持。隨著電力市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展，靈活交流輸電技術(shù)得到了應(yīng)用，也因此帶動(dòng)了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式以及故障元件參數(shù)的變化，在提升電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)靈活性的同時(shí)，對(duì)繼電保護(hù)也提出了更加嚴(yán)格的要求，尤其是繼電保護(hù)定值，其必須滿足自適應(yīng)的需要。在這種情況下，結(jié)合EMS數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)變化情況的及時(shí)、準(zhǔn)確分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)定值的在線整定，從而為繼電保護(hù)及其故障管理提供便利。

2.3 市場(chǎng)支持系統(tǒng)

我國(guó)對(duì)電力市場(chǎng)支持系統(tǒng)的研究已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間，最初在山東、上海、吉林等6個(gè)地區(qū)展開了“廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的試點(diǎn)，并逐漸擴(kuò)展到全國(guó)各地。對(duì)不同地區(qū)的電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然在具體的實(shí)現(xiàn)方式上存在差異，但是系統(tǒng)功能基本相同，主要包括電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、交易管理系統(tǒng)、電費(fèi)結(jié)算系統(tǒng)以及市場(chǎng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)等。從配電側(cè)電力市場(chǎng)的角度考慮，還需要加入大用戶數(shù)據(jù)申報(bào)系統(tǒng)等。從目前的發(fā)展情況分析，電力市場(chǎng)支持系統(tǒng)需要通過(guò)EMS/SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制功能。

2.4 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的基本原理是結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，構(gòu)建基于電力系統(tǒng)的實(shí)際模型，對(duì)調(diào)度信息、發(fā)生故障后的系統(tǒng)工況再現(xiàn)，并傳輸?shù)侥Ｐ椭?，從而為調(diào)度人員提供一個(gè)相對(duì)真實(shí)的培訓(xùn)環(huán)境，在不影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，提升調(diào)度人員的實(shí)踐能力。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在持續(xù)擴(kuò)大，其不再僅限于對(duì)調(diào)度人員的培訓(xùn)，還可以為電網(wǎng)決策人員以及運(yùn)行支持人員提供相應(yīng)的研究工具，確保其能更加準(zhǔn)確地把握電網(wǎng)的運(yùn)行情況，保證電力調(diào)度工作的針對(duì)性。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)需要原始數(shù)據(jù)的支持，而這些原始數(shù)據(jù)多來(lái)自EMS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)。

2.5 雷電定位系統(tǒng)

雷電對(duì)電力系統(tǒng)的影響和危害是非常巨大的。在雷電多發(fā)區(qū)域，經(jīng)常出現(xiàn)雷電導(dǎo)致的短路或斷線故障，進(jìn)而引發(fā)大面積的停電，給周邊居民帶來(lái)了很大的不便。對(duì)此，應(yīng)該做好雷電故障的及時(shí)定位，提高故障的處理效率。雷電定位系統(tǒng)就是基于這樣的目的而產(chǎn)生的，其主要結(jié)合設(shè)置在電網(wǎng)中的雷電采集裝置，針對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，從而使調(diào)度中心可以明確雷電電流的大小、極性、雷擊次數(shù)和產(chǎn)生時(shí)間等，準(zhǔn)確進(jìn)行故障的定位和分析，為故障的及時(shí)、有效處理提供數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能越來(lái)越完善，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也逐漸向著一體化的方向發(fā)展，為數(shù)據(jù)信息的傳輸和共享提供了便利。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，一體化系統(tǒng)是在現(xiàn)有電力調(diào)度自動(dòng)化基礎(chǔ)上的一次改進(jìn)，對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等的建設(shè)意義重大。

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〔編輯：張思楠〕