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張黎（1979－）
女，碩士研究生，從事電力系統(tǒng)自動化運(yùn)行管理工作。
摘要：本文通過對地區(qū)級電力調(diào)度SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和自動化運(yùn)行工作的簡單介紹，分析了在自動化運(yùn)行工作中存在的一些問題，并針對這些問題提出幾點(diǎn)建議和意見。
關(guān)鍵詞：電力；自動化；SCADA系統(tǒng)；運(yùn)行
Abstract: This paper briefly introduced the SCADA system of the electric power distribution center and the automation operation, analysed some questions of automation in applications, and gave some comments about these questions.
Key words: Electric；automation；SCADA system；run
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力在社會生活中占有舉足輕重的位置，關(guān)系到人們工作、生活等各方面。電力調(diào)度SCADA系統(tǒng)起著對電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集作用，隨著保證電力系統(tǒng)正常、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的電力調(diào)度SCADA系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力調(diào)度自動化的運(yùn)行工作也越來越突顯其重要性。
圖1 系統(tǒng)配置圖
1 地區(qū)級電力調(diào)度自動化的結(jié)構(gòu)配置
1.1 SCADA系統(tǒng)
SCADA實(shí)時數(shù)據(jù)將通過RTU/計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等方式進(jìn)行采集處理、實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)信息的監(jiān)視、告警、儲存和打印輸出。為保證電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，SCADA系統(tǒng)采用雙網(wǎng)雙機(jī)冗余配置。
（1） 廠站端信息采集
廠站端的實(shí)時數(shù)據(jù)通過RTU（Remote Terminal Unit）/計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采集。
（2） RTU通道
RTU通道將廠站端采集的實(shí)時數(shù)據(jù)送到主站。每一個變電站采用主備2M的模擬通道。在主站端通過MODEN將模擬信號解調(diào)為數(shù)字信號送到前置機(jī)、通過CAHSE進(jìn)行以太網(wǎng)設(shè)置，并將SCADA服務(wù)器中的熟數(shù)據(jù)提供給各臺工作站使用。
（3）主站端信息傳輸（如圖2所示）
圖2 主站端信息傳輸示意圖
（4） 調(diào)制解調(diào)器
調(diào)制解調(diào)器由調(diào)制器和解調(diào)器組成，廠站端的調(diào)制器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，通過RTU通道將信號送到主站端，主站端的解調(diào)器將信號解調(diào)為數(shù)字信號送到前置機(jī)處理。DF8002TJ智能MODEN系統(tǒng)由TJ板和QH板組成。TJ板采用的調(diào)制方式為移頻鍵控FSK方式。TJ適用于300、600、1200等多種波特率，每種波特率又支持多種FSK頻率。QH板采用光電隔離技術(shù)，并通過隔離電源對雙方信號及邏輯地進(jìn)行隔離，適用于所有RS232C通信口的設(shè)備或裝置，防止設(shè)備或裝置間接地電位不等或不當(dāng)?shù)碾娖鞑僮魉斐傻膿p害，具有強(qiáng)抗干擾能力。同時，具有對數(shù)字通信串口的切換來完成主備前置機(jī)互相切換功能。
①前置機(jī)
在SCADA系統(tǒng)中，前置機(jī)起著最基本最重要的作用，它的作用是采集各個遠(yuǎn)方終端的實(shí)時信息，同時下發(fā)調(diào)度工作站的遠(yuǎn)方控制操作命令。現(xiàn)杭調(diào)轄區(qū)內(nèi)共有前置機(jī)20臺，其中包括主站2臺、蕭山2臺、余杭2臺、富陽2臺、白洋操作中心2臺、候潮操作中心2臺、中心操作中心2臺、慶豐操作中心2臺、霞灣操作中心2臺、運(yùn)河操作中心2臺。
②CHASE
CHASE IOLAN+是一個專用的以太網(wǎng)TCP/IP通訊/終端服務(wù)器，允許串行設(shè)備直接連接到LAN和WAN上，具有4，8或16個串行端口的IOLAN+，可以連接各種設(shè)備，如MODEM，ISDN適配器，UNIX系統(tǒng)終端，數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，并且可以在WINDOWS NT和SUNSOLARIS，HP-UX等各種UNIX操作系統(tǒng)下運(yùn)行。支持TCP/IP協(xié)議，包括TELNET和RLOGIN；支持遠(yuǎn)程訪問，包括PPP，SLIP和CSLIP；CHASE實(shí)用程序?yàn)閁NIX系統(tǒng)提供“固定的TTY“支持；支持WINDOWS環(huán)境的WINS。
③SCADA服務(wù)器
④歷史服務(wù)器
⑤工作站（workstation）
⑥Web服務(wù)器
通過Web服務(wù)器，授權(quán)用戶可進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，瀏覽系統(tǒng)運(yùn)行工況，不同類別用戶瀏覽相應(yīng)范圍內(nèi)的信息內(nèi)容。Web服務(wù)器提供防火墻功能，以防止外部系統(tǒng)非法侵入。
1.2 以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)
以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組建于七十年代早期。Ethernet(以太網(wǎng)）是一種傳輸速率為10Mbps的常用局域網(wǎng)（LAN）標(biāo)準(zhǔn)。在以太網(wǎng)中，所有計算機(jī)被連接一條同軸電纜上，采用具有沖突檢測的載波感應(yīng)多處訪問（CSMA/CD）方法，采用競爭機(jī)制和總線拓樸結(jié)構(gòu)。
2 電力調(diào)度自動化運(yùn)行的主要工作
2.1 新站調(diào)試工作
2.1.1功能調(diào)試
（1）主、備通道
通道是否具備是自動化信息調(diào)試的基礎(chǔ)，在調(diào)試工作開始之前應(yīng)先與通信和廠站管理人員一起調(diào)通通道。只要主站收到任意一個廠站發(fā)出的信息量即可表示通道的正確性。
（2） SOE功能
事件順序記錄SOE(Sequence Of Event)系統(tǒng)是根據(jù)數(shù)據(jù)量輸入(DI)電平變化的記錄時間(精度為0.7ms)來判斷被監(jiān)控設(shè)備開關(guān)動作的時序，主要用于事故的事后分析，查找事故第一原因。由于SOE功能及下面將要介紹的三項(xiàng)功能是遠(yuǎn)動模塊功能是否可靠運(yùn)行的必要條件，所以應(yīng)先調(diào)試其功能，調(diào)試誤差在毫秒級。
（3）遙控功能
對于廠站的一些開關(guān)量應(yīng)具備遙控功能，以實(shí)現(xiàn)廠站的無人值班制度，對于遙控功能也應(yīng)在大批量的信息調(diào)試之前保證其正確性。
（4）RTU站址功能
RTU站址功能為在主站和廠站同時設(shè)置一個RTU站址號，相當(dāng)于一個門檻，其主要作用是確保廠站與RTU通道的一一對應(yīng)。
2.1.2信息量調(diào)試
（1）遙信量
遙信量主要包括開關(guān)、閘刀的位置信號和保護(hù)信號。信息量調(diào)試的工作量主要集中在遙信量的調(diào)試上，而且遙信量的正確性也是遙控調(diào)試的基礎(chǔ)，為了防止事故的發(fā)生，遙控調(diào)試要在遙信量調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，核對YK號和代碼后才能進(jìn)行YK試驗(yàn)。
（2）遙測量
遙測量主要采集的是廠站開關(guān)的有功、無功和電流量，廠站母線的電壓量。
（3）遙控量
遙控量主要遠(yuǎn)方控制廠站的開關(guān)和閘刀，以實(shí)現(xiàn)廠站的無人值班制度，遙控開關(guān)與安全的電力生產(chǎn)調(diào)度緊密相關(guān)，所以在做任何的遙控試驗(yàn)時都應(yīng)做好相應(yīng)的安全工作，以確保遙控試驗(yàn)的安全性。
（4）ERTU系統(tǒng)信息量
ERTU（energy remote terminal units）為電能量數(shù)據(jù)采集終端器系統(tǒng)，主要采集廠站開關(guān)的有功、無功信號。
2.2 日常設(shè)備巡視
為了保證自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對于設(shè)備的巡視工作必不可少，每天應(yīng)至少一次總巡視，其中包括以下六項(xiàng)：
（1） SCADA / EMS系統(tǒng)
（2） 電能量系統(tǒng)
（3） 機(jī)房環(huán)境溫度
（4） PAS高級應(yīng)用
（5） VQC系統(tǒng)
（6） 存儲備份系統(tǒng)
對于SCADA系統(tǒng)，考慮到其重要性，應(yīng)早、中、晚三次巡視。
2.3 電力調(diào)度自動化運(yùn)行中的主要故障及缺陷處理
2.3.1 RTU通道停止
RUT通道停止時第一步應(yīng)切換通道，了解是否主備通道都停止；第二步應(yīng)切到前置機(jī)了解信息碼是否正常上傳；第三步通過示波器了解通道上行信號是否正常，通過此三步來判斷故障源。
2.3.2 SCADA畫面死數(shù)據(jù)
發(fā)現(xiàn)SCADA畫面上有死數(shù)據(jù)，首先應(yīng)找到該死數(shù)據(jù)的相應(yīng)“代碼”，然后根據(jù)“代碼”在前置機(jī)上查找相應(yīng)數(shù)據(jù)是否為死數(shù)據(jù)，據(jù)此來判定故障源。
2.3.3YK功能失敗
（1）返校超時
變電站YK功能出現(xiàn)返校超時應(yīng)根據(jù)其規(guī)約類型來劃分其缺陷歸屬，如果為循環(huán)規(guī)約，則應(yīng)同時告知通信和變電檢修人員分別檢查RUT通道及變電站RTU設(shè)備；如果為問答式規(guī)約就報缺陷于變電檢修。
3 對于電力調(diào)度自動化運(yùn)行的幾點(diǎn)意見
（1）新站信息量核對工作過于繁重，特別是新上集控站之后，兩套系統(tǒng)DF8002、DF8003的全部信息量都需要人工分別核對，從而會顯現(xiàn)出人員不足。
變電站自動化系統(tǒng)的傳輸規(guī)約和傳輸網(wǎng)絡(luò),是實(shí)現(xiàn)變電站自動化達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的重大問題，只有實(shí)現(xiàn)傳輸規(guī)約的標(biāo)準(zhǔn)化和傳輸網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，做到傳輸規(guī)約和網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，才能實(shí)現(xiàn)變電站自動化系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的互換性，做到這一點(diǎn)對于變電站自動化技術(shù)的發(fā)展也是非常重要的。在TCP/IP框架內(nèi)，可以運(yùn)用不同的網(wǎng)絡(luò)類型，包括X.25，F(xiàn)R(幀中繼)，ATM(異步傳輸模式)和ISDN(綜合服務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)). 根據(jù)相同的定義，不同的ASDU，包括IEC 60870-5全部配套標(biāo)準(zhǔn)(例如IEC 60870-5-102)所定義的ASDU，可以與TCP/IP相結(jié)合。
現(xiàn)在使用的自動化規(guī)約主要包括CDT、IEC 104、IEC61870-5-101等，規(guī)約為兩個具有永久連接電路的主站與子站間傳輸基本遠(yuǎn)動信息提供了一套通信協(xié)議集。在某些應(yīng)用中，可能需要在通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)動站之間傳輸相同類型的信息。
遠(yuǎn)動信息量核對是一個將廠站通過RTU通道上送主站的信息量與廠站實(shí)際信息量核對的一個過程，上送信息量通過RTU通道到主站的前置機(jī)送到SCADA服務(wù)器，SCADA服務(wù)器中的數(shù)據(jù)供工作機(jī)提取和使用，自動化運(yùn)行人員通過工作機(jī)中的信息量和廠站的信息量比較來完成信息核對工作。這樣一個過程雖然比較直觀，但工作效率比較低，而且由于信息量大，工作強(qiáng)度也很大。更重要的是，廠站工作人員在工期緊，工作量大的情況下還必須配合主站人員的工作周期，雙方在時間上也較為被動。如果能夠通過規(guī)約的上行和下行信號，依靠自動化工作機(jī)自動進(jìn)行信息量核對的話，既能夠很好的自由調(diào)節(jié)現(xiàn)場人員的工作進(jìn)程，在主站側(cè)在保證正確性的條件下，提高工作效率。
（2）應(yīng)加強(qiáng)操作中心運(yùn)行人員的自動化培訓(xùn)。如缺陷處理流程，缺陷處理責(zé)任歸屬，簡單的缺陷處理等，這樣可以提高生產(chǎn)管理系統(tǒng)流程中各環(huán)節(jié)的工作效率。
（3）對于調(diào)度工作人員也存在同樣的問題，應(yīng)對其進(jìn)行必要的自動化知識培訓(xùn)，使其能處理一些簡單的自動化缺陷（例如mmi界面的進(jìn)入，鼠標(biāo)KVM的修復(fù)等）。使其對于缺陷處理流程、缺陷處理責(zé)任歸屬清楚明了，以便提高工作效率。
（4）對于DBMS數(shù)據(jù)庫以下幾個信息表按序排列，以減少查詢的工作量，提高工作效率：電度參數(shù)表、多態(tài)參數(shù)表、開關(guān)保護(hù)關(guān)系表、開關(guān)保護(hù)模塊關(guān)系表、開關(guān)替代關(guān)系表、量測映射表、間隔參數(shù)表、遙測表、遙信表、狀態(tài)控制條件表、計算變量表。
（5） 對于SCADA上的死數(shù)據(jù)的自動報警功能：為了排除各種不穩(wěn)定因素的干擾，可對SCADA上的死數(shù)據(jù)設(shè)置一個時間限制，過了一個單位時間后發(fā)出自動告警，以提高工作效率。
（6）對于RTU通道停止的報警功能：RTU通道也存在一個自動告警問題，對于RTU通道停止時間過長的情況也應(yīng)設(shè)置一個自動告警功能。
（7）對于YC量的尖刺的報警功能，對于冒尖刺的YC量，可能會影響負(fù)荷曲線：當(dāng)YC量超出其范圍時，將其鎖定為超量的前一個存庫點(diǎn)量，并具備提示功能，如此在提高負(fù)荷預(yù)測的正確性的同時可減少工作量、提高工作效率。
4 結(jié)束語
隨著電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，杭州地區(qū)的變電站越來越多，各種信息量也越來越多，隨之而來電力調(diào)度自動化運(yùn)行帶來的工作量也越來越大，處理自動化的各種缺陷也變得越來越紛繁復(fù)雜。本文僅針對自動化運(yùn)行工作中的一些故障和缺陷處理的歸屬做了簡要的歸類，以確保SCADA系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1] 謝希仁. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社.
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北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號