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      基于C/S架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度管理系統(tǒng)

      2022-04-08 01:37:32深圳供電局有限公司林志賢黃光磊
      電力設(shè)備管理 2022年5期
      關(guān)鍵詞:主網(wǎng)架構(gòu)調(diào)度

      深圳供電局有限公司 李 俊 林志賢 黃光磊

      隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大,電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制越來越復(fù)雜,對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度提出了更廣泛的要求,若操作不當(dāng)則會(huì)危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。為了避免因發(fā)生事故而引起連帶效應(yīng),使調(diào)度人員能夠全面及時(shí)地掌握系統(tǒng)的狀態(tài),從而解決電網(wǎng)運(yùn)行所出現(xiàn)的各種問題,對(duì)主網(wǎng)機(jī)組的調(diào)度管理也提出了更高的要求。

      智能電網(wǎng)是推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)發(fā)展的重要途徑,隨著電力工業(yè)的不斷升級(jí)也給主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度提出了更大的挑戰(zhàn),如何高效利用主網(wǎng)數(shù)據(jù),保證電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行,是目前調(diào)度機(jī)構(gòu)需要解決的問題,也是推動(dòng)國(guó)家能源安全發(fā)展,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的需求[1]。

      統(tǒng)一調(diào)度是主網(wǎng)機(jī)組運(yùn)行安全,保證電能質(zhì)量及效益的重要方式,有效合理的調(diào)度管理能夠在事故發(fā)生時(shí),使調(diào)度員進(jìn)行及時(shí)操作,防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大,減少功率損耗,快速處理異常和事故。

      調(diào)度機(jī)構(gòu)調(diào)管的設(shè)備規(guī)模逐步擴(kuò)大使調(diào)度人員的工作量急劇增多,影響調(diào)度機(jī)構(gòu)的工作效率和供電安全,為此,研究基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度管理系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上,構(gòu)建C/S 機(jī)組調(diào)度管理框架,實(shí)現(xiàn)對(duì)主網(wǎng)機(jī)組的工程化管理;設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)裝置遙感電路,通過采樣電阻變換電流電壓。在軟件設(shè)計(jì)上,基于C/S 架構(gòu)建立控制電壓平衡模塊,維持負(fù)荷電壓穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電負(fù)荷分配與智能告警設(shè)置,輔助調(diào)度員實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化操作。設(shè)置調(diào)度范圍管理機(jī)組運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)機(jī)組的調(diào)度與管理。

      經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證分析,本文系統(tǒng)的操作性能良好,符合系統(tǒng)運(yùn)行需要,機(jī)組調(diào)度管理模塊能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)調(diào)度指令,本文系統(tǒng)具有實(shí)用性。

      1 基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

      1.1 構(gòu)建C/S 機(jī)組調(diào)度管理框架

      由于電網(wǎng)調(diào)度的工作環(huán)境主要在主站內(nèi),多個(gè)電網(wǎng)線路的數(shù)據(jù)內(nèi)容在匯集后,需要將信息完成分類以此進(jìn)行自然調(diào)度,基于C/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)主網(wǎng)機(jī)組的調(diào)度管理框架。此次框架選擇JAVA 語(yǔ)言作為開發(fā)語(yǔ)言,利用其跨平臺(tái)的優(yōu)越性能,對(duì)不同機(jī)組進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求處理,方便管理人員進(jìn)行維護(hù)。數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)選擇MYSQL,作為儲(chǔ)存庫(kù),主要是數(shù)據(jù)資源可以免費(fèi)開放,能和JAVA 的融合度更高,將整個(gè)框架分為用戶交互層、業(yè)務(wù)邏輯層和訪問層三個(gè)級(jí)別,自然地把調(diào)度信息數(shù)據(jù)和應(yīng)用邏輯進(jìn)行分類,減少后期維護(hù)的工作量,主要結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。

      圖1 系統(tǒng)C/S 架構(gòu)機(jī)組調(diào)度框架

      根據(jù)圖中內(nèi)容所示,在結(jié)構(gòu)化組建調(diào)度框架后,對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行分析,使得機(jī)組的調(diào)度人員能夠根據(jù),不同用戶的訪問類型,進(jìn)行相關(guān)信息的整合。其中在登錄模塊中調(diào)度人員進(jìn)行身份判斷,在完成授權(quán)后才能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,管理人員擁有訪問權(quán)限才能對(duì)主網(wǎng)機(jī)組進(jìn)行調(diào)度。在此基礎(chǔ)上對(duì)調(diào)度的工作客戶端進(jìn)行環(huán)境設(shè)置,主要是由于主網(wǎng)調(diào)度模塊較為簡(jiǎn)單,客戶端選擇一臺(tái)筆記本即可。

      1.2 設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)裝置遙感電路

      本文系統(tǒng)硬件中,遠(yuǎn)動(dòng)裝置是重要的組成部分,通過遙測(cè)電路可以實(shí)時(shí)遙測(cè)電路電壓、電度、主變等情況。遙測(cè)電路由主板單片機(jī)、多路選擇開關(guān)、地址編譯電路、緩沖器、轉(zhuǎn)換器組成[2]。由CPU 控制底板的UR897采樣保持電路,在功率采集模塊中,對(duì)模擬量I1、U1采用交流采樣,選用的電流互感器的電流、電壓值分別為輸入電流0~8A,輸出電流0~60Ma,輸入電壓0~120V,輸出電壓在±6V。電流輸入電流以A 相電流輸入電路為例,具體如圖2所示??芍罕粶y(cè)電流經(jīng)過電流互感器EY 變換后進(jìn)入交變電路,通過采樣變阻進(jìn)行變換,調(diào)試流程簡(jiǎn)便,選用錳銅線繞電阻為采樣電阻,得到R11,R12,產(chǎn)生壓降,R11=280Ω,R12=100Ω。

      圖2 遙測(cè)電路部分設(shè)計(jì)圖

      2 基于C/S 架構(gòu)的主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      2.1 基于C/S 架構(gòu)建立控制電壓平衡模塊

      本文系統(tǒng)建立以客戶端和服務(wù)器,以及數(shù)據(jù)庫(kù)三方的C/S 架構(gòu),將三者進(jìn)行分配與有機(jī)結(jié)合,在此架構(gòu)基礎(chǔ)上,數(shù)據(jù)庫(kù)能夠完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理,服務(wù)器主要具備應(yīng)用層功能,前端功能主要由客戶端負(fù)責(zé),均衡重負(fù)載[3]??刂齐妷浩胶庠谥付ㄖ芷趦?nèi)完成閉環(huán)控制的全部過程,應(yīng)對(duì)電壓控制應(yīng)達(dá)到上下級(jí)協(xié)同,對(duì)并聯(lián)無功補(bǔ)償設(shè)備和變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié),保證電網(wǎng)電壓和無功功率的分布滿足電網(wǎng)安全。主網(wǎng)機(jī)組運(yùn)行發(fā)生故障跳閘時(shí),應(yīng)保證在系統(tǒng)特性和負(fù)荷特性共同作用下,維持負(fù)荷電壓節(jié)點(diǎn)運(yùn)行平衡的能力,要求電壓滿足Vxmin≤Vx≤Vxmax,式中,Vxmin、Vxmax分別表示第x 節(jié)點(diǎn)負(fù)荷電壓的最大值和最小值。

      具體在計(jì)算時(shí)可以用電壓偏移指標(biāo)來表示:Gv=(V0-Vx)/Vx×100%,式中,V0、Vx分別為節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前電壓和額定電壓。電壓偏移大小反映了節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)大小,通過偏移指標(biāo)表示電壓的穩(wěn)定性。根據(jù)電壓控制模塊的實(shí)現(xiàn)邏輯,在系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)按照數(shù)據(jù)電源接口、數(shù)據(jù)接口進(jìn)行層次分類,完善主網(wǎng)機(jī)組運(yùn)行調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)管控體系構(gòu)建,為管理人員提供計(jì)算數(shù)據(jù)支持,可以實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。

      2.2 發(fā)電負(fù)荷分配與智能告警設(shè)置

      為了保證本文系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,滿足本文系統(tǒng)的用電供電的需求,進(jìn)行發(fā)電調(diào)度分配,本文電力負(fù)荷分配綜合考慮到主網(wǎng)機(jī)組的開停機(jī)約束以及發(fā)電能力約束條件,從而達(dá)到節(jié)約能耗,保持一定的經(jīng)濟(jì)效益的目的,本文采用微增率法進(jìn)行電力負(fù)荷分配,在確定主網(wǎng)機(jī)組的運(yùn)行方式后按照供電微增率制定發(fā)電計(jì)劃,其機(jī)組出力的上下限約束為Pi,tmin≤Pi,t≤Pi,tmax。式中i 為機(jī)組數(shù),t 為一個(gè)計(jì)劃周期內(nèi)的時(shí)段數(shù),Pi,t為第i 臺(tái)機(jī)組在 時(shí)段的出力,Pi,tmin和Pi,tmax分別為機(jī)組出力的最小值和最大值。

      機(jī)組出力的上升和下降速度約束為,式中 和為機(jī)組出力的最大下降速度限值和最大上升速度限值,基于多約束的優(yōu)化,在整個(gè)計(jì)劃周期進(jìn)行負(fù)荷分配的優(yōu)化,首先獲取各機(jī)組能耗的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的數(shù)據(jù),以及各機(jī)組負(fù)荷的最大功率和最小功率的數(shù)據(jù),進(jìn)行各機(jī)組發(fā)電功率及負(fù)荷功率殘差的計(jì)算。通過本文主網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控的告警信息,進(jìn)行告警信息分類,對(duì)機(jī)組故障跳閘、電壓越線等信息進(jìn)行智能推理,實(shí)現(xiàn)本文系統(tǒng)的在線故障診斷和智能告警,以直觀形象的方式展示分析結(jié)果,給調(diào)度員及時(shí)準(zhǔn)確的額告警提示,從而輔助調(diào)度員進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化操作和故障處理。

      2.3 劃定調(diào)度范圍管理機(jī)組運(yùn)行

      結(jié)合短期內(nèi)測(cè)量的電壓負(fù)荷水平,對(duì)實(shí)時(shí)讀取的主網(wǎng)機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度操作,判斷影響電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素,設(shè)置可以調(diào)度的范圍進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行期間的有序管理。調(diào)度操作的每一個(gè)過程,都需要進(jìn)行預(yù)期的結(jié)果分析,以評(píng)估校驗(yàn)當(dāng)前調(diào)度范圍中是否存在潛在風(fēng)險(xiǎn),保證工作人員能夠全面掌握調(diào)度指令后,進(jìn)行更加合適的進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控。主網(wǎng)調(diào)度負(fù)責(zé)調(diào)度管理本地區(qū)范圍內(nèi)的主網(wǎng)機(jī)組,設(shè)置調(diào)度范圍,10kV 配套的繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備的調(diào)度范圍在一般情況下與上一次機(jī)組調(diào)度范圍相同。

      管理機(jī)組出力受限,設(shè)置最大出力不能大于機(jī)組額定出量,最低不能小于最低技術(shù)出力。支持調(diào)度端審核機(jī)組出力受限申請(qǐng),以及新增機(jī)組限制變更記錄,將機(jī)組限制信息發(fā)送至系統(tǒng)[4]。在實(shí)行調(diào)度階段,對(duì)當(dāng)前主網(wǎng)運(yùn)行方式下產(chǎn)生的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,考慮同類型機(jī)組設(shè)備的作用,利用在線靜態(tài)分析方式對(duì)可能出現(xiàn)的故障,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)掃描,設(shè)置預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)緊急控制模型,在合理調(diào)度范圍內(nèi)抑制運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的趨勢(shì)變化,避免大面積的斷電事故產(chǎn)生[5]。

      當(dāng)機(jī)組停運(yùn)后,根據(jù)機(jī)組停運(yùn)原因,排查機(jī)組停運(yùn)原因,記錄實(shí)際停運(yùn)時(shí)間,以及事故影響情況,當(dāng)機(jī)組因故障跳閘或開閘停機(jī),則還需記錄機(jī)組甩出力信息,此時(shí)設(shè)備狀態(tài)管理模塊中生成或更新機(jī)組裝填,所有更新保留歷史記錄,自動(dòng)歸檔機(jī)組停運(yùn)管理流程。

      3 實(shí)驗(yàn)論證分析

      3.1 實(shí)驗(yàn)說明

      為驗(yàn)證此次設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng),能夠在主網(wǎng)機(jī)組中進(jìn)行調(diào)度,具有實(shí)際應(yīng)用意義,采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方式進(jìn)行論證。由于本文系統(tǒng)采取的是C/S 架構(gòu)模式,能夠在客戶端和服務(wù)端實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信交互的方式,因此用黑盒測(cè)試方法對(duì)本文系統(tǒng)及其功能模塊進(jìn)行測(cè)試,為了本文系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,對(duì)本文所用的計(jì)算機(jī)硬件和軟件支持進(jìn)行以下設(shè)置,具體本文測(cè)試的運(yùn)行環(huán)境配置如下。硬件配置:CPUP41.6GHZ、內(nèi)存2.00G DDR RAM、硬盤80G 7200RPM;軟件配置:操作系統(tǒng)Windows Server 2010、數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Sever 2000。由此可知本文實(shí)驗(yàn)所搭建的測(cè)試環(huán)境,調(diào)度人員在登錄主界面,輸入正確的用戶名及密碼后即可登錄成功,開始測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

      3.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果分析

      首先從服務(wù)端登錄,進(jìn)行管理員身份驗(yàn)證,賦予機(jī)組調(diào)度管理人員不同的使用權(quán)限,便于客戶端運(yùn)行或自動(dòng)識(shí)別調(diào)度管理范圍。首先針對(duì)本文研究的主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度管理系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試,選取QTP性能測(cè)試軟件完成測(cè)試,其特性、測(cè)試項(xiàng)、測(cè)定值分別如下:數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)間/服務(wù)端連接/0.15s,客戶端響應(yīng)時(shí)間/最大響應(yīng)時(shí)間/0.3s,更新處理時(shí)間/最大更新時(shí)間/0.6s,容量/并發(fā)數(shù)/穩(wěn)定區(qū)間為500,負(fù)載/600個(gè)用戶負(fù)載/系統(tǒng)穩(wěn)定,300個(gè)并發(fā)用戶操作/系統(tǒng)穩(wěn)定。

      由此可知,本文系統(tǒng)能夠?qū)y(cè)試操作給予及時(shí)地響應(yīng),響應(yīng)時(shí)間均在1秒內(nèi),滿足系統(tǒng)性能需求。在確保系統(tǒng)性能良好,運(yùn)行穩(wěn)定的情況下,對(duì)本文系統(tǒng)的機(jī)組調(diào)度管理模塊進(jìn)行測(cè)試,從服務(wù)端發(fā)送調(diào)度管理指令(圖3)。機(jī)組調(diào)度管理模塊包括機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與檢修等功能,經(jīng)測(cè)試,該模塊能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)所有調(diào)度指令,并能達(dá)到遠(yuǎn)程執(zhí)行外部程序的目的,說明本文系統(tǒng)的調(diào)度管理功能具有良好的效果。

      圖3 機(jī)組調(diào)度管理界面

      4 結(jié)語(yǔ)

      本文基于C/S 架構(gòu),設(shè)計(jì)了主網(wǎng)機(jī)組調(diào)度管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了控制電壓平衡和機(jī)組運(yùn)行管理與調(diào)度,取得了一定的研究成果。同時(shí)由于實(shí)踐條件的限制,本文研究還存在著諸多不足,有待于日后進(jìn)一步深入探討,如為調(diào)度中心提供更加清晰的可視化技術(shù),提供清晰的圖形化分析結(jié)果,并在日后考慮通過成熟的配套軟件和系統(tǒng)集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一體化。

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