关于电网集控站自动化系统的研究

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摘要：本文笔者介绍了集控站监控系统的功能及其配置，阐述了集控站自动化系统的运行模式，分析了集控站与调度自动化主站的通讯的实现。

关键词：电网；集控站自动化；调度自动化

Abstract: in this paper, the author introduces the set control station monitoring system function and its configuration, this paper expounds the of the running mode of the automation system, analyzed the control station and the dispatching automation master station of the realization of the communication.

Key words: power grid; Set control station automation; Dispatching automation

中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

引言

伴随着无人值班变电站的出现，形成了一种新的电网运行管理模式—集控站。集控自动化属于电网调度自动化范畴，针对无人值班变电站的兴起以及电网调度自动化的发展，本文笔者在理论分析结合实际需求分析的基础上，探讨了电网集控站自动化系统。

一、集控站监控系统的功能及其配置

每个集控站都是一个独立、完整的自动化系统，并且是地调自动化系统的一个组成部分；但作为一个集控中心，它要代替值班员的眼睛来巡视所控制的变电站，因此其数据采集量和信息量和区调相比要多得多，而且集控站系统还要有操作的功能；集控站系统不仅要具有SCADA功能(实时采集与监视控制功能)，还要有站内的监控系统的功能。

集控站自动化系统应满足可靠性、实时性、实用性、开放性和防误性的要求。系统结构包括5个层，自底向上分别是硬件平台、操作系统平台、通用中间件层、统一支撑平台层和电力系统应用软件层。集控站木体设备一般有数据交换机，通讯通道，数据采集工作站，数据库服务器，SCADA数据处理服务器，人机界面值班工作站，报表及WEB服务器，防误闭锁微机工作站，操作票工作站，门禁监视器装置、遥视监控设备，消防报警装置，UPS电源等等。大多数集控站监控产品具有综合实时监控系统((SCADA)、实时运行管理系统(SMIS)，智能操作票及预演培训系统(OTS)、值班员仿真培训系统(STS)、微机防误闭锁系统(WFBS)、故障诊断专家系统、电压无功优化、保护操作及管理、变电站巡检管理、WEB实时浏览、远程图像监控和保安报警等主要功能组件，其中综合实时监控系统((SCADA)必不可少。

二、集控站自动化系统的运行模式

1、分级管理模式(多级主站)。分级管理模式结构如图1所示：

图1：分级管理模式示意图

在上行信息中，变电站向集控站传送全部监控信息，集控站则向调度自动化系统转发其需要的信息；在下行信息中，调度员向集控站发电话命令，由集控站对变电站进行控制操作。调度主站作为整个系统的核心，与一级变电站和集控站直接通信，集控站作为若干二级变电站信息汇总点直接与二级变通信。这样，系统中各个部分的功能和职责非常明确，集控站处理区域电网运行参数和相关变电站全部信息，可以监控绝大部分有人值班时所反应的信息。

调度中心和集控站采用各自独立的主站系统，集控站所辖受控站的通信通道改到至各个集控站所在地，调度中心和集控站之间的数据共享通过计算机联网或高速信息转发的方式实现。如采用计算机联网方式，则在远程光纤两端(调度中心端和集控站端)接以太网收发器:如采用高速数字信息转发方式，则在远程光纤两端(调度中心端和集控站端)使用光端机。在此方案中，集控站作为独立的主站系统不允许与调度中心共LAN，故信息共享度有限。在此模式中，集控站作为独立系统具有实时数据库、历史数据库和操作工作站，其特点是各级自动化系统的局域网上信息流量适中，信息类型，系统各个部分的功能和职责非常明确，系统可靠性高。

2、集中控制模式(远程多工作站)

集中控制模式仅在调度中心使用一套主站系统，而在调度自动化系统的局域网上加装一个或多个集控站远程工作站，如图2所示：

图2：集中控制模式示意图

变电站的上行信息直接送到调度端系统，调度员的遥控、遥调命令则由调度员直接送变电站，这种模式主要是针对调度系统规模不大、通道容量允许的情况下，在变电工区(操作队)加设几台远程工作站与系统联网，从调度端得到相关信息，操作人员利用远程工作站可以完成所有需要的操作，实现集控站的功能。在这种方案中，在远程光纤两端(调度中心端和集控站端)必须接以太网收发器;其速率应与调度中心和集控站选用的网络交换机或HUB匹配，集控站与调度中心共LAN，远程工作站实际上具有和调度中心的调度自动化工作站完全相同的硬件配置，和完全相同的软件，具有相同的功能，此方案需加强分级分区的安全权限管理，以适应两中心各自具有的职责。

这种情况下，集控站自动化系统由于配置精练而使造价稍低，但由于集控站自动化系统与调度自动化系统通过网络连接，共用历史服务器和实时库服务器，而集控站需要的变电站本体信息非常庞大，造成网络非常拥挤，并且由于信息类型的多样性，造成系统处理更加复杂，使系统的可靠性降低，不能有效的保证集控站自动化系统和调度自动化系统稳定运行，其特点为：自动化系统的局域网上信息流量较大，信息类型比较复杂，系统中各个部分的功能和职责不够明确，系统可靠性有所下降。

三、集控站与调度自动化主站的通讯

1、互连通讯系统网络体系

调度中心和各集控站之间采用电力光纤数据交换网，以确保两端实时数据的传送，网络层协议为TCP/IP协议，应用层采用IEC870-5-101、DL476-92等规约。

2、互连通讯系统结构

由于各集控站自动化系统的生产厂家采用不同的技术和方法，多个异构系统通过数据交换网互连采用在调度端和各集控站端分别配置独立通讯工作站的方式，网络介质采用己有的电力数据交换网。集控站计算机监控系统与通讯工作站间保持可靠的通讯机制，通讯工作站与监控系统之间采用LAN接口，直接挂在监控系统局域网上。通讯工作站上包括有数据转发进程、模式自定义进程、外部数据收发进程。除这些进程之外，用户也可在工作站上配置站端监控系统进程。

3、通讯系统与各端监控系统接口

各端通讯子系统提供了与各端监控系统的数据接口API函数，这样可以保证新的集控站接入时，各端通讯子系统不用修改程序源码，而只需要监控系统通过通讯互连系统提供的接入函数读写实时数据即可。调度端也可通过读出接口函数得到所需数据。其接口函数Net_Connect、Net_Read、Net_Write、Net_Close的网络链路建立，网络读、写和网络链路关闭，分别封装成接口函数。

结束语

集控站负责所辖各个受控变电站的远方监视、倒闸操作、设备的巡视与维护、文明生产以及事故异常处理等全面变电运行管理工作。设立集控站，使得原来变电站内值班人员所作的工作可由远方来完成，这就在很大程度上改善了对无人值班变电站的运行管理与维护工作，同时也大大改善了电网管理系统的结构，实现了变电运行的分层以及分级管理，并且由此产生了非常明显的综合效益。

参考文献：

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[2]贺军.集控站综合自动化信息传输通道的解决方案，电力系统通信，2007，1：19-20

[3]贾志辉.无人值班变电站集控系统的设计与研究[D].保定:华北电力大学. 2006