1、電力調度通訊技術管理【摘要】 隨著科技的發展與進步，調度通訊技術被越來越多的應用于各個行業，其中在電力企業中，主要應用在信息網絡和管理信息系統工程的組織與建設上，對于電力系統的建設和維護起到很重要的作用。電力企業信息網絡的建設將推動電力企業的發展，完成企業的信息化及科學化管理，同時也是企業符合現代社會發展的必要措施。電力系統通信網是國家專用通信網之一，是電力系統不可缺少的重要組成部分，是電網調度自動化、電網運營市場化和電網管理信息化的基礎，是確保電網安全、穩定、經濟運行的重要手段。本課題項目主要以電網調度自動化、網絡運營市場化和管理現代化為基礎，研究如何確保電網的安全、穩定、經濟運行。下面我們

2、將就電力調度通信技術在電力企業中的應用展開分析，結合當前調度通訊技術作用于電力系統的情況，探討其中所存在的問題并尋求有效的應對措施，以實現電力信息管理的多方面功能。【關鍵詞】 信息通信 電力系統 管理信息一、電力調度通訊技術的發展電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行而應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。目前，它更是電網調度自動化、網絡運營市場化和管理現代化的基礎;是確保電網安全、穩定、經濟運行的重要手段;是電力系統的重要基礎設施。由于電力通信網對通信的可靠性、保護控制信息傳送的快速性和準確性具有及嚴格的要求，并且電力部門擁

3、有發展通信的特殊資源優勢，因此，世界上大多數國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統專用通信網。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設，已經初具規模，通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成了一個以北京為中心覆蓋全國30個省(市、區)的立體交叉通信網。整個中國電力通信的發展，從無到有，從小到大，從簡單技術到當今先進技術，從較為單一的通信電纜和電力線載波通信手段到包含光纖、數字微波、衛星等多種通信手段并用，從局部點線通信方式到覆蓋全國的干線通信網和以程控交換為主的全國電話網、移動電話網、數字數據網，無不展現出電力通信發展的輝煌成就。隨著通信行業在社會發展中作用的提高，以電力通信網

4、為基礎的業務不再僅僅是最初的程控語音聯網、調度實時控制信息傳輸等窄帶業務，逐漸發展到同時承載客戶服務中心、營銷系統、地理信息系統(gis)、人力資源管理系統、辦公自動化系統(oa)、視頻會議、ip電話等多種數據業務。電力通信在協調電力系統發、送、變、配、用電等組成部分的聯合運轉及保證電網安全、經濟、穩定、可靠的運行方面發揮了應有的作用，并有利的保障了電力生產、基建、行政、防汛、電力調度、水庫調度、燃料調度、繼電保護、安全自動裝置、遠動、計算機通信、電網調度自動化等通信需要。雖然電力通信的自身經濟效益目前不能得以直接體現出來，但它所產生并隱含在電力生產及管理中的經濟效益是巨大的。同時，電力通信利

5、用其獨特的發展優勢越來越被社會所重視。隨著科學技術的不斷發展和創一流縣級電力企業的需要，對縣級電網通信質量的要求越來越高，變電站實現無人值班，通道是關鍵的一環，不但要解決通話要求，還必須提供遙測、遙信、遙控、遙調所需要的通道。特別是近幾年像遠程視頻監控系統、基層單位視頻會議系統、管理信息系統(mis)、遠程抄表系統、電子三票系統等等這些高科技產品的應用為縣級供電企業的通道建設提出了更高的要求。舊的傳統通信模式已經遠遠滿足不了當前的電網發展需要。近幾年，無人值班變電站在國內取得了成功的經驗，對提高供電企業的勞動生產率，按現代企業的要求實現科學管理；對提高電網和變電站的安全運行水平；對降低變電站的

6、建設成本，都有直接的經濟效益和社會效益，是現代化電網建設的重要組成部分，也是調度管理的發展方向。根據省公司和國調中心的有關文件精神，縣級調度自動化工作應把變電站無人值班建設放在重要的位置。工業及信息化部（原能源部）對縣級調度自動化工作非常重視，曾先后幾次發文對縣調自動化的技術規范做了規定和要求；在當時，這些技術規范是先進的、科學的，但是隨著科學技術的迅猛發展，尤其是計算機及網絡技術、軟件技術和通訊技術近幾年取得的突破性進展，供電企業計算機信息管理和生產自動化管理的觀念已有革命性的變化，原有的技術規范已暴露出其明顯的不合理性和局限性。建立供電企業計算機管理網絡已是大勢所趨，硬件條件也已基本形成。

7、用電管理系統、生產管理系統、人力資源管理系統、財務管控系統、mis系統和ems系統等已在許多縣級供電企業投入使用，那么，如何看待和處理各計算機子系統尤其是調度自動化系統與企業管理網之間的關系，作出一個全面、完整、科學的規劃和設計，是擺在我們面前的一個新課題。從某種意義上說，調度自動化系統是企業管理網的基礎，起著核心重要的作用。因為調度自動化系統所采集的數據是供電企業生產和用電管理的基礎數據；建立一個通信網絡，周期長、耗資巨大，不可能重復建設，所以為調度自動化系統所建立的通信網必將是企業計算機管理網的通信骨干網。我們必須全面、整體地考慮這些問題，利用最新科學技術，制定最佳方案，在不增加很大投資的

8、前提下，充分發揮調度自動化系統的功能，并且為逐步實現一個性能完善、功能強大的企業管理網提供技術上的保證。scada系統發展到今天歷經四代。第一代是基于專用計算機和專用操作系統的scada系統。第二代是20世紀80年代基于通用計算機的系統，scada系統在電網調度自動化中與經濟運行分析、自動發電控制(agc)、網絡分析(na)、調度員培訓模擬(dts)及配電自動化等結合到一起構成了ems系統(能量管理系統)。第一代與第二代scada系統都是基于集中式計算機系統，并且系統不具有開放性，因而維護、升級及聯網都存在很大的困難。20世紀90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網絡以及關系數據庫技術的能夠

9、實現大范圍聯網的ems/scada系統稱為第三代。這一階段是我國ems/scada系統發展最快的階段，各種最新的計算機技術都匯集進ems/scada系統中，標志著我國ems/scada的開發應用達到國際水平。目前己開發出的第四代電網調度自動化系統是一套支持ems、配電網管理系統(dms)、廣域監測預警系統和公共信息平臺等應用的電網調度集成系統。目前國內研究比較先進的調度自動化主站系統如南瑞open3000系統、山東積成電子的ies60o系統,東方電子df8003系統等，其系統體系結構設計為網絡分布式，采用客戶/服務器網絡計算機技術和面向對象的程序設計技術，構造了一個全面支持scada/ems/

10、dts一體化的電力調度自動化主站應用環境。為適應高壓輸電和全國互聯大電網發展需要，新一代調度自動化系統在現有技術基礎上，應具備數字化、集成化、網格化、標準化、智能化和市場化的特征。（1）數字化隨著信息化的普及和深入，越來越多的目光投向了數字化變電站和數字化電網的研究開發。電網的數字化包括信息數字化、通信數字化、決策數字化和管理數字化4個方面。l)信息數字化：指電網信息源的數字化，實現所有信息(包括測量信息、管理信息、控制信息和市場信息)從模擬信號到數字信號的轉換，以及對所有電網設備(包括一次設備、二次保護、自動裝置及采集、監視、控制)的數字化。2)通信數字化：指數字化變電站與調度自動化主站或集

11、控中心之間通信的數字化。3)決策數字化：電網安全、穩定、經濟、優質運行是電網數字化的根本目的，因此，電網調度自動化系統必須具備強大的分析和決策功能，實施經濟調度、穩定控制和緊急控制的在線閉環。4)管理數字化：包括設備生產、運行等大量基礎數據的各種應用系統的建設，實現從電網規劃、勘測、設計、管理、運行、維護等各個環節的全流程的信息化。（2）集成化集成化是指要形成互聯大電網調度二次系統，這種系統需要利用多角度、多尺度、廣域大范圍的電網信息及目前分離的各系統內存在的各種數據，實現調度數據的整合，實現數據和應用的標準化，實現相關系統的資源整合和數據共享。（3）網格化網格化是實現調度中心之間廣域資源共享

12、和協作，是一種在物理網絡互聯基礎上的應用和功能意義上的系統級聯網，包括數據網格和計算網格。利用網格技術動態地建立包括計算、數據、存儲等在內的廣泛資源共享，使目前的信息“需則共享”的模式轉變為“需則可知”的模式，大大加強電力信息化的程度，從而使信息共享的緊密結合走向松散結合。（4）標準化標準化包括遵循標準和制定新標準。遵循標準并不是目的，而是一種技術手段，只有標準化才能實現真正意義上的開放，實現應用軟件的即插即用，從而實現完全的開放。目前與調度自動化系統相關的最重要的國際標準包括iec61970、iec61968和iec61850等。（5）市場化電力市場化改革也給電力系統運行和控制帶來一系列新問

13、題，這需要未來的調度自動化系統與電力市場的運營系統更加緊密地結合在一起，在傳統的ems和mis應用中更多地融入市場的因素。（6）智能化智能調度是未來電網發展的必然趨勢。智能調度技術采用調度數據集成技術，有效整合并綜合利用電力系統的穩態、動態和暫態運行信息，實現電力系統正常運行的監測與優化、預警和動態預防控制、事故的智能辨識、事故后的故障分析處理和系統恢復，緊急狀態下的協調控制，實現調度、運行和管理的智能化、電網調度可視化等高級應用功能，并兼備正常運行操作指導和事故狀態的控制恢復，包括電力市場運營、電能質量在內的電網調整的優化和協調。隨著計算機、通信和人工智能等領域的新技術和新思想的應用，它們為

14、電網調度自動化系統的發展提供了技術保障，而特高壓、電力體制改革等新形勢對電網調度自動化系統既提出了新的挑戰，也提供了前所未有的機遇。二、電網調度自動化系統任務及組成（1）電網調度自動化任務電網調度自動化的任務就是利用計算機技術、遠動技術和通信技術，實現電力系統調度管理自動化，收集、處理電網運行實時信息，通過人機聯系對電網運行狀況集中而有選擇地顯示出來進行監控，并完成經濟調度和安全分析，幫助調度人員完成復雜的調度任務。（2）電力調度自動化系統組成電網調度自動化系統主要由遠動終端裝置(rtu)、通訊設備、調度主機等組成。變電站端的遠動終端(rtu)，即遠動分站的作用是按規約完成遠動數據的采集、處理

15、、發送、接收以及輸出執行等功能。調度自動化主站，即遠動主站的作用是將遠動分站的信息以標準規約的形式傳到調度站，滿足調度端對數據的實時性要求。調度室內設備的主要作用是向調度人員提供實時的電網信息，以滿足調度員對電網安全、經濟運行的管理。調度自動化主站對于無人值守變電站的實時監控起著重要的橋梁作用，它是變電站信息傳遞給調度員的紐帶，它的正常運行與否，對于電網的安全運行有著極高的重要性，所以設計出可靠、安全運行的調度自動化主站系統，對于電網的安全運行非常重要。（3）電網調度自動化系統配置電網調度自動化主站系統主要由前置服務器、scada/dmdb服務器、調度員工作站、維護工作站、pas工作站、web

16、服務器、scada網等組成。1）前置服務器：前置工作站實現實時通訊的處理和實時數據庫的處理。終端服務器通過交換機接入該服務器，以實現前置通訊部份的網絡與scada實時網段的有效隔離。系統前置機柜主要完成遠動信號的調制、解調，遠動信息的解幀與下發工作，一般配置有電平轉換箱、modem機籠、濾波電源盒、風扇、gps時鐘等。前置數據通訊采用終端服務器，適合數字通道和模擬通道，支持同步/異步方式，可接入網絡rtij。終端服務器通過交換機與前置服務器相連接，采用獨立的網段，避免由于終端服務器而引起系統網絡負荷的加重。rtu信號通過遠動通道傳上來后，模擬信號經過modem，數字信號經過光電隔離后，通過智能

17、轉換控制箱一分為二接入兩個終端服務器異步口，實現終端服務器的冗余熱備用。2）scada服務器/數據庫服務器：該服務器主要實現scada功能處理和實時/歷史數據庫的處理，承擔系統管理兼有人機接口界面，采用冗余熱備用的配置模式。3）調度員工作站：調度員工作站主要承擔電網運行的監視與控制，供調度員處理電網事故等，是一種全圖形操作的工作站。4）維護工作站(管理員工作站)：維護工作站主要供調度人員維護系統，提供程序員編程接口，并可運行服務器和調度人機接口界面，是一種全圖形操作工作站。5）培訓工作站(dts工作站)：該工作站主要運行調度員培訓模擬系統(dts)。6）vveb服務器：web服務器主要實現sc

18、ada與外部系統共享實時/歷史數據、圖形、報表等，為其它系統的訪問、共享提供多種方式和工具，實現scada網絡與mis網的連接、scada網絡與上級計算機系統網絡的連接和與其它系統的有效隔離(網段物理隔離)，防止其它系統的侵入，為實時系統的安全、可靠運行提供保障。7）pas及其他工作站：實現pas功能，給調度人員提供一個手段，超前研究電網的潛在不穩定因素、提高電網的運行效率。8）scada網：采用雙以太網，支持雙網冗余配置以提高網絡的可靠性。（3）系統軟件功能1）數據采集與傳輸功能數據采集功能是由位于電網調度控制中心的主站計算機系統和位于遠方電廠、變電站的rtu及相關的信息傳輸通道共同完成的。

19、rtu負責采集現場由pt,ct、電度表等測到的生數據，并進行必要的處理，以適應數據通道的需要。數據信息經通道傳到主站，主站計算機系統將數據轉換為工程量，再提供給人機聯系子系統，輸出給調度運行人員。在這一過程中，主要有以下幾方面的要求：1.系統能夠采集和處理各類數據并按照時間序列自動排序，并記錄數據傳輸中出現的錯誤和統計誤碼率。這些數據類型包括不同通信協議的各類遠動終端rtu采集的數據；通過計算機通信采集的遠方廠站的數據：變電站的保護報文；與地調scada/ems系統通信收集的數據；系統時鐘同步數據；人工輸入數據。scada系統采集的實時數據處理后送至實時數據庫，其它數據也應進行適當處理，并存入

20、相應的數據庫。2.支持與使用iec60870-5-101, dnp3.0、部頒cdt協議等規約的rtu通信；支持iec60870-5-104及部頒dl476-92通信協議，通過網絡通信獲取數據，對網絡通信來的數據和rtu來的數據同樣對待和處理。3.對所有接入系統的rtu數據進行周期性的查詢采集，以保持數據庫的實時性。對模擬量進行周期掃描；同一廠站的模擬量和狀態量均可分組，每組均可定義掃描周期。4.系統具備實時監視和切換主/備通信通道的功能(時間可調)，當主通道故障時能夠自動切換到備用通道上，保證主備切換時不影響數據采集和不丟失數據。5.在數據采集時，提供對通道和rtu的檢測手段。rtu不應答時

21、必須采取下列措施：正在請求掃描的一組數據和狀態量將凍結；所有數據和狀態量的刷新將在rtu重新應答后再進行。6.具有檢測和報告數據通信故障的功能。數據在傳輸時有足夠的冗余保護碼，保證傳輸的可靠性。數據傳輸中出現丟失和溢出時產生告警并作相應的處理。2）數據處理功能1.計算功能提供面向電力調度應用的計算處理，提供的預定義公式和自定義公式計算功能，能夠滿足用戶的各種需求。參加運算的量個數沒有限制，既可以是從分站采集來的實時數據，也可以是置入數據、計劃數據、替代數據和計算量。2.數據可靠性檢查根據用戶對每個數據設置的合法范圍，將因設備瞬時故障或通道干擾而造成的突變數據進行濾除。3.超變化率限值處理每一數

22、據均可設置一個變化率限值，據此可避免數據在某一數值附近頻繁微小變化時造成的不必要的頻繁報警，此限值可由用戶自行定義。4.統計功能對模擬量、狀態量、電度量以及各種電網設備進行多種統計處理。如電壓合格率、平均值、全網周波合格率、設備的投運率、電容器投切等；各種斷路器、隔離開關、刀閘等設備的動作統計；事故跳閘統計；有載調壓變壓器抽頭升降統計；微機保護設備定值修改記錄等。5.檔位轉換功能以不同方式送來的有載調壓變壓器抽頭信息轉換為一標準的遙測數據，從而可在人機會話工作站上以數字形式顯示抽頭位置，同時不影響以遙信方式顯示。6.超計劃值處理功能根據計劃值計算出超欠值，并統計超欠率，計算超欠電量等，同時生成

23、報誓記錄，在畫面上給出變色顯示提示。7.事項報警處理功能對模擬量可分別設置報警上、下限，有效上、下限，各時段的考核上、下限，當數據越限值時可生成報警記錄，并在人機工作站的報警窗口顯示事項，在畫面上以特殊顏色顯示該數據，用戶亦可定義其給出語音報警提示。8.事故判斷功能當指定該設備需要進行事故判斷時，根據斷路器對應的事故等保護設備的狀態，對應遙測量是否為零，以及該動作是否為遙控操作等進行事故判斷。9.事故追憶功能發生事故跳閘時，根據用戶定義好的對應關系自動追憶有關數據，并將其存入數據庫中。10.遠動投退判別功能當遠動信號由異常轉為正常時自動解除因遠動信號異常而采取人工置入或替代措施。11.其他功能

24、遙測替代功能、旁路替代功能，通道運行統計等。所有數據處理的結果用于生成實時數據庫和歷史數據庫3）遙控遙調功能1.具有遙控、升降功能，對滿足互聯閉鎖約束條件并允許遙控的開關、刀閘進行遙控，對主變分接頭進行升降操作。并生成操作過程的全部記錄，所有遙控閉鎖條件自動判定。2.能夠按照不同的電壓等級、不同的區域進行分別監控。具備限制不同類型用戶應用系統功能的權限，各類型用戶只能使用己限定的系統應用功能。3.可賦權操作人員只能對某一電壓等級的開關或某一些開關刀閘等進行操作。操作過程中隨時有漢字提示和語音復述，并可隨時方便地退出操作。操作有返校倒計時和執行倒計時，并具有限時失效功能，時限可調。4.遙控/升降

25、操作可以分為操作和審批兩席。操作席選擇遙控對象后，經審批席審批確認后，方可進行遙控執行或撤消操作。5.主站向rtu發出的所有遙控命令都在crt畫面上操作。完成一項遙控操作后，自動記錄遙控過程。6.能對繼保裝置進行投切或信號復歸操作，可召喚并修改繼保定值；旁路開關替代運行時，所有與旁路開關有關的量一次修改到位；在線置入接地線并顯示同一廠站掛接地線組數；自動累計斷路器跳合閘總次數，事故跳閘次數，當到達規定次數時以告警方式通知用戶。三、解決問題的方式及方法隨著計算機的廣泛應用，計算機模式從集中式結構轉向了分布式結構，最為典型的是c/s結構。隨著網絡技術的高速發展，尤其是基于web的信息發布和檢索技術

26、、java技術以及網絡分布式對象技術的飛速發展，導致計算機網絡結構向更加靈活的多級分布結構演變，網絡結構跨入一個新階段，即b/s結構。（1）c/s結構與b/s結構分析1）c/s結構c/s結構即客戶機服務器結構，是由一個或多個客戶機以及一個或多個服務器數據庫服務器、文件服務器、網絡服務器等構成的分布式計算結構。c/s結構通常采取兩層結構，服務器負責數據的管理，客戶機負責完成與用戶的交互任務。客戶機通過局域網與服務器相連，接受用戶的請求，并通過網絡向服務器提出請求，對數據庫進行操作。服務器接受客戶機的請求，將數據提交給客戶機，客戶機將數據進行計算并將結果呈現給用戶。服務器還要提供完善安全保護及對數

27、據完整性的處理等操作，允許多個客戶機同時訪問服務器。一般將數據層放在服務器端，表示層放在客戶機端，而應用層既可以放在服務器端，也可以放在客戶機端。在c/s結構中，應用程序分為服務器部分和客戶機兩部分。服務器部分是多個用戶共享的信息與功能，執行后臺服務，如控制共享數據庫的操作等；客戶機部分為用戶所專有，負責執行前臺功能，在出錯提示、在線幫助等方面都有強大的功能，并且可以在子程序間自由切換。2）b/s結構b/s結構，即browser/server結構，該結構基于intemet的tcp皿協議的支持，以http為傳輸協議，使客戶機可以通過瀏覽器訪問認陽b服務器以及與之相連的后臺數據庫的體系結構。b/s

28、結構分為三個層次：客戶機、web服務器、數據服務器。b/s結構是對c/s結構的一種變化和改進。在b/s結構中，用戶通過客戶機瀏覽器向web服務器提出請求，web服務器完成對用戶進行身份核對后，利用http協議將所需的網頁傳送給客戶機，客戶機接受并把它顯示在客戶機瀏覽器上。web服務器接受用戶的請求，首先將需要執行的應用程序與數據服務器鏈接，向數據服務器提出數據處理申請，數據服務器將數據處理結果提交給web服務器，再由web服務器送回客戶機。數據服務器包含系統的數據處理邏輯，接受web服務器對數據操作的請求，實現對數據庫的查詢、修改、更新等功能，把運行結果提交給web服務器。由于b/s結構基于t

29、cp/tp協議，因可以使系統運行于internet之上，使得系統克服了空間和地域的限制，可以在任何地方訪問系統，實現隨時隨地的服務。（2）系統結構優化1）系統改進原則1.實用性原則以滿足地區電網優化調度為目標，根據達州地調實際運行情況進行改進，解決實際問題。2.網絡化原則系統利用網絡數據庫技術快速創建調度數據庫，實現數據的共享和快速傳遞，提供快捷準確的信息，減少調度數據交換環節，簡化審核程序，做出正確的決策。3.可擴充性原則系統的改進充分考慮技術的發展趨勢，搭建系統框架，使其具有較強的可擴充性。4.實時性原則電網優化調度要求有關各方實時掌握地區電網運行的實際情況，及時查詢各類相關信息，以便對當

30、前時刻的調度策略做出準確的判斷，并確定相應的應對措施和制定下一步計劃。2）系統實現方案在開發新的調度自動化系統或者升級目前所應用的ies500系統時，為了能從根本上解決目前地區電網調度自動化系統存在的問題，通過對c/s和b/s結構進行認真分析和比較，結合目前現有網絡結構和設備，最大限度的發揮scada系統的作用，可以采用兩者的混合機構，充分發揮c/s結構和b/s結構的優越性，實現對scada系統的優化，構建一個高效、高速的系統。對于c/s與b/s兩種不同體系結構進行混合開發，由于兩種體系結構的風格不同，因此，混合結構必然存在一些需要解決的關鍵問題：1.數據庫的一致性和完整性；2.對于電網調度自

31、動化主站系統生產數據的功能劃分。因此，要采用c/s與b/s混合結構對現有ies500系統進行性能改善，可以采用以下思想：2.1對地區電網調度自動化主站系統的生產數據訪問進行分析，針對不同的數據操作采用不同的體系結構。2.2將系統分為數據的存儲、處理和顯示三個部分，各部分相互獨立，保證系統的擴展性。2.3以數據庫為中心，主站系統的生產信息集中存儲與管理，保證系統數據的一致性和完整性。2.4采用統一的界面支持本地和遠程訪問，保證系統界面風格一致性。四、電力調度通信技術調度主站功能擴展展望（1）基于個人通信功能的應用scada是一個自動化系統，它可以采用冗余技術做到一定范圍內的自我診斷，并在發現異常時自動報警。scada系統發出的報警信息分為兩類：有關目標系統運行狀態的告警信息，如“某開關變位”等；有關scada自身運行狀態的告警信息，如“某變電站遠動通道退出”等。實際上，調度員與值班員所關心的