《電子技術(shù)應(yīng)用》
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CC┐2000調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在華北電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用
中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 敘述了CC-2000調(diào)度自動(dòng)化統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)的功能,,在功能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、運(yùn)行維護(hù)等方面所作的工作,,以及在華北電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況,,特別指出了事故追憶功能在華北電網(wǎng)1999年“7.20”、“7.21”兩次事故中所發(fā)揮的前所未有的重要作用,。故追憶1前言我國(guó)各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(EMS/DMS)功能和應(yīng)用水平取得了質(zhì)的飛躍,。
Abstract:
Key words :
</a>調(diào)度自動(dòng)化" title="調(diào)度自動(dòng)化">調(diào)度自動(dòng)化" title="調(diào)度自動(dòng)化">調(diào)度自動(dòng)化統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)的功能,在功能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),、運(yùn)行維護(hù)等方面所作的工作,,以及在華北電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況,特別指出了事故追憶功能在華北電網(wǎng)1999年“7.20”,、“7.21”兩次事故中所發(fā)揮的前所未有的重要作用,。
關(guān)鍵詞:電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng);注重實(shí)用,;事故追憶
1 前言
  我國(guó)各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(EMS/DMS)功能和應(yīng)用水平取得了質(zhì)的飛躍,。國(guó)內(nèi)多個(gè)EMS/DMS開(kāi)發(fā)廠商在引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),結(jié)合國(guó)情自行開(kāi)發(fā),,不斷推出適合我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理和生產(chǎn)實(shí)際需求的EMS/DMS系統(tǒng),。具有我國(guó)自主版權(quán)的開(kāi)放式、面向?qū)ο蠹夹g(shù),、事件驅(qū)動(dòng)處理的CC-2000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),,于1999年7月在華北電網(wǎng)調(diào)度指揮中心投入試運(yùn)行,取代了從英國(guó)西屋公司引進(jìn)的WESDAC-32能量管理系統(tǒng),。這標(biāo)志著華北電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新階段,。對(duì)于一套EMS系統(tǒng),,從其功能和作用而言,數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)功能是最基本也是最重要的應(yīng)用,。本文結(jié)合CC-2000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的SCADA功能應(yīng)用,,從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、運(yùn)行維護(hù)以及滿足生產(chǎn)運(yùn)行需要的實(shí)際應(yīng)用等方面,,總結(jié)一些工作體會(huì),,供有關(guān)人員參考。
2 注重基礎(chǔ),,結(jié)合實(shí)際,,強(qiáng)化實(shí)用
  為使華北電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)真正成為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理所依賴的技術(shù)手段。首先應(yīng)保證反映電網(wǎng)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)信息能全面,、準(zhǔn)確,、可靠、及時(shí)地傳送至EMS主站系統(tǒng),。EMS主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)采集來(lái)的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行快速,、準(zhǔn)確、靈活的加工處理,,利用一系列應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的調(diào)度和管理,。華北電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)專業(yè)人員,歷經(jīng)幾代調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和生產(chǎn)實(shí)踐,,逐步總結(jié)和完善了系統(tǒng)的應(yīng)用,,積累了一些經(jīng)驗(yàn),特別是在SCADA功能發(fā)揮實(shí)用方面做了很多工作,。
 ?。?)注重基礎(chǔ)自動(dòng)化,確保數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行
  遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是EMS的一個(gè)子系統(tǒng),,包括對(duì)調(diào)度范圍內(nèi)發(fā)電廠和變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行工況信息的采集,、處理、傳輸和顯示等全部功能與設(shè)備,。多年來(lái),,筆者堅(jiān)持貫徹執(zhí)行“遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備選型盡可能統(tǒng)一,遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約務(wù)求一致”的技術(shù)方針,,對(duì)網(wǎng)內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)廠(站)配備了成熟可靠并具有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備,。同時(shí),對(duì)重要廠(站)和有條件的廠(站)實(shí)現(xiàn)了主/備遠(yuǎn)動(dòng)通道,,使得華北電網(wǎng)具有良好的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng),。以遠(yuǎn)動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為電網(wǎng)調(diào)度和發(fā)、供,、用電生產(chǎn)運(yùn)行考核與管理的依據(jù),,也是華北電網(wǎng)多年執(zhí)行的技術(shù)方針,。目前,EMS主站系統(tǒng)采集電網(wǎng)調(diào)度需要的遠(yuǎn)動(dòng)信息的采集覆蓋率達(dá)到100%(直調(diào)的發(fā)電廠和重要變電站的遠(yuǎn)動(dòng)信息直接采集,,互聯(lián)相鄰電網(wǎng)重要信息通過(guò)計(jì)算機(jī)通信進(jìn)行收集)。全網(wǎng)專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的認(rèn)真運(yùn)行維護(hù)和完善的專業(yè)管理,,基本保證了遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的全面,、準(zhǔn)確、可靠,。
  EMS/DMS主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)(習(xí)慣上稱為前置機(jī)系統(tǒng))是收集與處理各廠(站)遠(yuǎn)動(dòng)信息的重要功能結(jié)點(diǎn),,也是各廠(站)遠(yuǎn)動(dòng)信息進(jìn)入調(diào)度主站系統(tǒng)的把關(guān)者,或者說(shuō)是信息交換的瓶頸,。前置機(jī)系統(tǒng)的功能與作用至關(guān)重要,。若這一功能結(jié)點(diǎn)失效,或運(yùn)行不穩(wěn)定可靠,,那么調(diào)度主站系統(tǒng)就失去信息源,,勢(shì)必影響EMS/DMS的正常功能應(yīng)用。所以CC—2000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的前置機(jī)系統(tǒng)配置必須注重其可靠性和可維護(hù)性,。
  ·為確??煽啃裕藢?duì)前置機(jī)(Motorola公司的MVEM工控機(jī)),、接收廠(站)遠(yuǎn)動(dòng)信息的接口板以及通道接口,,均采用冗余雙機(jī)(雙接口板、雙通道接口)配置外,,對(duì)于重要廠(站)配備了雙MO-DEM,。這些主要設(shè)備及器件均處于互為熱備用的工作狀態(tài),并具備自動(dòng)/手動(dòng)切換功能,。
  ·為及時(shí)掌握前置機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和快速處理故障及異常,,提供了友好、靈活的人機(jī)界面和維護(hù)手段,。通過(guò)監(jiān)視與維護(hù)畫(huà)面可監(jiān)測(cè):主/備前置計(jì)算機(jī),、廠(站)RTU、接收廠(站)主/備接口板以及各廠(站)主/備遠(yuǎn)動(dòng)通道的運(yùn)行狀態(tài),。在監(jiān)視畫(huà)面上,,形象地描述了這些設(shè)備器件之間的物理位置與邏輯連接關(guān)系。為了監(jiān)視遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和正確性,,在各廠(站)接線,、系統(tǒng)潮流、發(fā)電表單,、電壓表單及供電負(fù)荷等各類畫(huà)面中,,對(duì)任一遠(yuǎn)動(dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),,以規(guī)定的不同顏色表征其是好數(shù)據(jù)還是壞數(shù)據(jù)。
(2)幾個(gè)成功的技術(shù)處理應(yīng)用
  在保證SCADA基本功能穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上,,借鑒以往的經(jīng)驗(yàn)和充分使用遠(yuǎn)動(dòng)信息資源,,重點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行科學(xué)的加工處理,提供方便靈活的維護(hù)手段,。解決了在重要的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)參加各類統(tǒng)計(jì)與計(jì)算過(guò)程中,,由于遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)出錯(cuò)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)與計(jì)算嚴(yán)重偏差的問(wèn)題,確保了SCADA功能的實(shí)現(xiàn),。
  ·取對(duì)端數(shù)據(jù) 為統(tǒng)計(jì)省網(wǎng)間送受電力情況,,或者計(jì)算網(wǎng)內(nèi)各地區(qū)供電負(fù)荷,需要將網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線或地區(qū)負(fù)荷分界點(diǎn)線路規(guī)定的一端(計(jì)算點(diǎn))的潮流值用于相應(yīng)的計(jì)算公式,。缺少這些重要線路的計(jì)算點(diǎn)潮流值或者出錯(cuò),,將直接影響到相關(guān)的重要計(jì)算結(jié)果。為解決這個(gè)問(wèn)題,,將線路兩端的潮流值通過(guò)兩端的站(廠)RTU傳送至調(diào)度主站,。當(dāng)計(jì)算點(diǎn)潮流值出錯(cuò)或本端站(廠)RTU檢修停運(yùn)時(shí),可以暫時(shí)采用取線路對(duì)端的潮流值來(lái)代替(只存在線損誤差),。這樣就可以保證統(tǒng)計(jì)與計(jì)算結(jié)果的基本正確性和連續(xù)性,。在解決這一功能的同時(shí),人機(jī)界面提供了方便靈活的在線操作手段,。
  ·多數(shù)據(jù)源處理 由于歷史原因,,在某些重要廠(站)安裝了兩臺(tái)RTU(Polling方式和CDT方式通信規(guī)約并存),而且通道資源又保證了兩臺(tái)RTU信息均傳送至調(diào)度主站,;同時(shí)通過(guò)?。卣{(diào)計(jì)算機(jī)通信方式又可以收集這一廠(站)的信息。為此,,同一廠(站)的數(shù)據(jù)由不同設(shè)備和渠道采集到調(diào)度主站,,這樣就出現(xiàn)了多數(shù)據(jù)源。為了充分利用同一廠(站)的多數(shù)據(jù)源,,采用了上述“取對(duì)端數(shù)據(jù)”的思路,,以使每一數(shù)據(jù)均有價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)源處理功能,,在SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中,,在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)表中定義兩個(gè)或三個(gè)源點(diǎn)(對(duì)應(yīng)兩個(gè)或三個(gè)數(shù)據(jù)源),同時(shí)再定義一個(gè)存放正確(或選定)結(jié)果的虛擬點(diǎn)(虛擬廠站),。對(duì)于該廠(站)的畫(huà)面顯示,、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒏呒?jí)應(yīng)用軟件等應(yīng)用均使用虛擬廠站的虛擬點(diǎn);歷史數(shù)據(jù),、特殊計(jì)算,、上模擬盤(pán)的數(shù)據(jù)、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表等均取虛擬點(diǎn)值,。為便于維護(hù)及靈活的操作,,人機(jī)界面提供了多數(shù)據(jù)源值的畫(huà)面,可自動(dòng)/人工選取多數(shù)據(jù)源廠(站)的各個(gè)數(shù)據(jù)源的全部數(shù)據(jù)以及某單點(diǎn)值,,保證了這些重要廠(站)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性,。
  ·在線修改遙測(cè)極性和遙信接點(diǎn)狀態(tài) 對(duì)于遙測(cè)量,在保證量值準(zhǔn)確的同時(shí)必須保證其極性正確,。否則,EMS系統(tǒng)顯示的電網(wǎng)潮流會(huì)發(fā)生混亂,,或者導(dǎo)致有關(guān)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算結(jié)果嚴(yán)重出錯(cuò),。遙信量的狀態(tài)值則表示開(kāi)關(guān)非斷即合,所以更要求其數(shù)值準(zhǔn)確可靠,。從專業(yè)技術(shù)管理上,,職能部門(mén)都要對(duì)接入RTU的遙測(cè)量規(guī)定正極性;對(duì)遙信量統(tǒng)一接點(diǎn)狀態(tài),,如“1”表示合,、“0”表示斷。正常情況下,,遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)按已規(guī)定的“遙測(cè)量極性”和“接點(diǎn)狀態(tài)”在EMS系統(tǒng)中運(yùn)行,。但是,對(duì)于基建,、改擴(kuò)建等工程,,在新增、修改調(diào)整遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的工作完成后,,由于種種原因出現(xiàn)的“遙測(cè)量極性”和“接點(diǎn)狀態(tài)”與規(guī)定的相反,,會(huì)使遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)出錯(cuò)。從英國(guó)西屋公司引進(jìn)的WESDAC-32能量管理系統(tǒng)不具有在線修改“遙測(cè)量極性”和“接點(diǎn)狀態(tài)”的功能,,而施工及專業(yè)維護(hù)人員已撤(遠(yuǎn))離現(xiàn)場(chǎng),,只能離線修改數(shù)據(jù)庫(kù),既費(fèi)時(shí)又影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行,。CC-2000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)增加這一功能,,實(shí)現(xiàn)了快速在線修改,然后再通知有關(guān)局(廠)到現(xiàn)場(chǎng)解決,。
3 事故追憶功能在電網(wǎng)事故處理與分析中發(fā)揮重要作用  
  事故追憶(PDR)是SCADA應(yīng)用的一項(xiàng)重要功能,。該功能在華北電網(wǎng)原有調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中一直沒(méi)能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在CC-2000電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中,借鑒以往的經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合實(shí)際需要,,注重了PDR功能的實(shí)用,。
  該功能可對(duì)SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)的全部實(shí)時(shí)信息,以5 min(時(shí)間可調(diào))為周期的全數(shù)據(jù)斷面加上遙信遙測(cè)各種變化事件,,對(duì)事故前和事故后各1 h(時(shí)間段可調(diào))內(nèi)的事故全過(guò)程進(jìn)行全面的記錄保存,;同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)事故過(guò)程進(jìn)行全場(chǎng)景的事故追憶和全過(guò)程連續(xù)反演的描述。各類事故記錄可長(zhǎng)期保存在磁盤(pán)中,,并可隨時(shí)提供追憶和反演,;同時(shí)可對(duì)事故的任一斷面的數(shù)據(jù)及畫(huà)面拷貝打印。通過(guò)彩色激光打印機(jī)將一事故過(guò)程中需用的各個(gè)斷面打印裝訂,,如同連環(huán)畫(huà)冊(cè)一樣描述事故過(guò)程,,供領(lǐng)導(dǎo)及專業(yè)人員對(duì)事故的分析與查閱。
  人機(jī)界面提供了方便的維護(hù)畫(huà)面和靈活的操作手段(PDR主控界面見(jiàn)圖1),。

圖1 PDR主




  PDR具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種啟動(dòng)方式,。在自動(dòng)啟動(dòng)方式下,觸發(fā)條件可以是網(wǎng)內(nèi)任一開(kāi)關(guān)遙信事故跳閘,,可以是任一遙測(cè)量值越限,,也可按事先定義的典型事件進(jìn)行啟動(dòng)PDR。PDR功能記錄追憶的范圍,,可定義為對(duì)全網(wǎng)的描述,,也可定義對(duì)網(wǎng)內(nèi)與事故相關(guān)的局部電網(wǎng)。
  在CC-2000調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)投運(yùn)后,,華北電網(wǎng)在1999年7月20和7月21日,,先后發(fā)生了山西省網(wǎng)新店220kV變電站“720”事故和北京石景山熱電廠全廠停電事故(4臺(tái)機(jī)組,每臺(tái)裝機(jī)容量200MW),。尤其是“720”事故(由新店220kV站事故引起,,導(dǎo)致神頭一電廠、神頭二電廠,、陽(yáng)泉電廠和大同二電廠,,共計(jì)9臺(tái)機(jī)組2100 MW,相繼停機(jī)),,對(duì)華北電網(wǎng)正常運(yùn)行造成重大影響,。由于CC-2000調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,為電網(wǎng)調(diào)度人員提供了實(shí)時(shí),、準(zhǔn)確,、可靠的信息,特別是PDR功能的充分發(fā)揮,,對(duì)電網(wǎng)事故分析起到了前所未有的重要作用,。通過(guò)對(duì)兩個(gè)事故進(jìn)行全場(chǎng)景的事故追憶,為事故分析及典型事故案例的建立提供了詳實(shí)的信息數(shù)據(jù)歷史記錄資料。這一功能應(yīng)用,,得到了國(guó)家電力公司和華北電力集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)以及電網(wǎng)調(diào)度人員的一致好評(píng),。
4 結(jié)束語(yǔ)
  現(xiàn)代電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行管理與發(fā)展越來(lái)越證明電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì),、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行不可缺少的重要技術(shù)手段,。我國(guó)各EMS/DMS開(kāi)發(fā)廠商與各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)專業(yè)人員密切合作,依靠自己的力量自行開(kāi)發(fā)的EMS /DMS系統(tǒng)走向成熟,,并在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)揮了巨大作用,。隨著電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的深入開(kāi)展,EMS/DMS作為電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)將承擔(dān)和發(fā)揮著更大的作用,。

作者簡(jiǎn)介:
韓福坤(1951-),,男,高級(jí)工程師,,長(zhǎng)期從事電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)工作,;
李運(yùn)平(1965-),男,,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化工作,。

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