省级电网SCADA／EMS备用方式的探讨

ｌ８　浙江电力　ＺＨＥＪＩＡＮＧ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　２００６年第４期　省级电网ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ备用方式的探讨　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｓｔａｎｄｂｙ　Ｍｏｄｅ　ｏｆ　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ　ｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　陈　枫　（浙江电力调度通信中心，浙江杭州　３１０００７）　摘要：电网ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ系统是电力调度生产指挥的核心技术支持系统，需要有一定程度的备用以　确保在灾害和突发情况下电网的正常指挥。文章介绍了ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ的典型备用方式，并对不同备　用方式进行了全面的比较，提出了若干备用系统技术原则以及优选方案，以供借鉴。　关键词：电网；ＳＣＡＤＡ；ＥＭＳ；备用方式　中图分类号：ＴＭ７３４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—１８８１（２００６）０４—００１８—０４　电网作为国家重要基础设施，直接服务　于国民经济和人民生活，电网安全涉及国家　安全和社会稳定，电力调度是电网运行的控　制指挥中心，是电网安全稳定运行的关键环　节。美国“８．１４”大停电等典型事例表明，　失去监视控制和调度指挥的电网，局部事故　很可能会迅速扩大到整个电网，甚至造成电　网崩溃。在自然灾害等突发事件发生时，为　保证提供不问断的电力调度指挥，必须有一　定的技术支持备用手段，以提高电网的防灾　能力。　不多。根据参观、查询及技术交流过程中所　了解的情况，大致有以下几个方案。　１．１　某国外著名自动化公司的能量控制系统　部提供的方案　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ主系统通常设置在调度大楼　的控制中心，并处于运行模式，所有的控制　操作都在主系统上完成。备用ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ系　统设在远方的控制中心，作为灾难恢复的有　效技术手段。包括一个开发结点和一套非冗　余的在线系统。在通常情况下，该备用系统　处于备用模式。备用模式有两种配置方案：　（１）系统中ＲＴＵ为双通信口，并于ＳＣＡ．　ＤＡ／ＥＭＳ主、备系统进行通信，在这种情况　下，备用系统对于测量量的接收处于“监　听”模式；主系统则以“扫描”模式对测量　量进行处理。备用系统不进行任何控制操　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ系统作为电网调度的核心技　术支持系统，随着电网规模的扩大和自动化　水平的提高，其重要性愈显突出。ＳＣＡＤＡ／　ＥＭＳ的备用方式直接关系到非正常情况下电　网运行和调度指挥的及时性和可靠性。本文　对省级电网ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ备用方案作一些探　讨。　作，并且对测量量产生的告警不做确认。　（２）系统中ＲＴＵ为单通信口，此时测量量　不送备用系统，只有在ＲＴＵ重新配置连接到　备用系统时，备用系统才接收测量量数据。　同样在备用系统上不作任何控制，也不发生　告警。在上述两种配置中，在备用模式下备　用系统不实现历史功能。　在主系统完全退出的情况下，切换过程　１备用方案类型　由于ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ的备用本身就考虑到防　范突发事件对电力系统的影响，所以备用的　系统有部分保密的性质，因此世界上各电力　公司这方面的资料在公开的刊物和报告中并　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第４期　浙江电力　１９　（包括ＲＴＵ通信路由的重新配置和从“监听”　模式到“扫描”模式的修改）允许备用系统接　管主系统并处于运行模式。在主系统恢复　后，切换过程传回所有备用系统在主系统故　障期间接收的信息，并使备用系统返回到通　常的备用模式。作为切换过程的一部分，和　主系统采用ＩＣＣＰ连接的其他调度部门会得到　通知，而采用备用系统的ＩＰ地址完成信息交　换。　主、备系统间的网络互联根据对备用系　统的不同应用要求存在较大的差别。对于备　用系统的运行维护主要采用脚本方式的文件　传送机制。该机制使用主、备系统间的专用　局域网连接，根据备用程度采用不同的同步　策略以保证备用系统的可用性。该方案比较　传统，需要在备用地点同时具备另一远动通　道汇集点。　１．２欧洲某国家电网公司的方案　该国家电网公司私有化后，采用了ＡＢＢ　公司的ＥＭＳ系统，并采用国际标准构建数据　采集系统和网络。总体　Ｉ－＿说，分为３个层　次：　第１层是核心节点，在４个大的控制中　心各配置一套ＡＢＢ的ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ系统，通　过广域网互联，互为备用，在任意一个控制　中心均可看到其他控制中心的画面，权限许　可情况下，甚至可以进行替代控制。控制中　心之间通过ＴＡＳＥＩＩ协议通信，但由于是同类　系统，也可能另有内部特殊的同步通信机　制。由于这些控制中心不直接采集厂站数　据，而是通过广域网接收第２层的分控制中　心上送数据，因此只要广域网有足够冗余，　任何一个控制中心故障，别的控制中心理论　上依然可收到完整的全网数据，承担全网调　度的任务。　第２层是若干分控制中心节点，有的是　区域的调度中心，也有比较大的变电站。分　控制中心的任务是汇总采集其下属的厂站的　信息，并进行控制。比较新的厂站采用　ＩＥＣ１０４协议，老的ＲＴＵ仍采用传统的远动协　议。但是分控制中心对控制中心的信息传输　统一在广域网上，并采用ＩＥＣ１０４协议。　第３层是大量的变电站和电厂．通过网　络和远动方式与分控制中心通信，接受其监　控。　该方案的特点是冗余度较高，总体设计　合理，技术上一步到位。但是对于电网公司　而言，一次性投资费用较大。　１．３浙江绍兴电力局的方案　绍兴电力局于２００２年建成了包括一个主　站和７个集控站在内的分层分控系统。该系　统的建设目的是为了减轻维护人员的工作　量，增强系统可靠性，但是其实现的机制也　可为备用系统方案所参考。　该系统由总控和分控部分构成，总控部　分即全地区的ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ系统，所辖分控站　最终规模为１６个分控站，一期工程为７个，　每个分控站按监控１６座无人值班变电站规模　设计。在各２２０　ｋＶ变电站无人值班操作站建　设分层分区小型ＳＣＡＤＡ系统，分控部分采用　专线及网络方式采集操作站管辖的无人值班　变电站实时信息。各分控部分通过网络连接　到在地区调度端的总控部分。　其特色主要是数据库分割交换系统。总　控系统和分控系统采用一体化平台设计，有　各自的数据库和运行程序，既能独立运行，　又能整体运行。所有数据参数在总控端数据　库中定义，通过数据库分割交换系统，将数　据库进行分割后下装到各分控系统，各分控　数据库是总控数据库的一个子集，分控系统　的数据参数是免维护的，同时分控数据库修　改后也可上传至总控数据库，实现总控与分　控系统间数据库的统一。　因此，如果将其中的一个分控系统加以强　化，并配合以完善的广域网络支持，也具备　一定的异地备用可能性。　２省调ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ较完整备用的　若干原则　根据目前省级调度的现状以及计算机和　网络技术的发展状况，按不同的备用水平，　表１为几种备用方案的比较。如果要实现在　大部分突发情况下，备用ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ系统能　较好的发挥作用，应考虑下面一些原则。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２０　陈枫：省级电网ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ备用方式的探讨　２００６年第４期　名称ＤＴＳ兼作备用　ＳＣＡＤＡ．￣备用　ＳＣＡＤＡ异地备用（１）　ＳＣＡＤＡ异地备用（２）　ｓｃＡＤＡ／＾Ｇｃ／ＥＭｓ异地备用　地点　主调度大楼不同楼层主调度大楼不同楼层　异地调度大楼　异地调度大楼　异地调度大楼　备用目的　……隔离　障　备用功能　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ　ＳＣＡＤＡ　ＳＣＡＤＡ　ＳＣＡＤＡ　ＳＣＡＤＡ／ＡＣ．Ｃ／ＥＭＳ　技术要求　低　较高　一般　较高　高　通信要求　无附加要求　主调度大楼通道支持　加强主备调度　异地调度大楼应是另　异地调度大楼应是另　备用ＳＣＡＤＡ的切换　大楼间通信　一个全省通信汇集点　一个全省通信汇集点　维护工作量／难度　不增加　较小　小　较小　较大　自动化费用　不增加　较大　较大　较大　大　通信费用　不增加　较小　较小　较大　较大　２．１异地热备的原则　一个汇集中心，并在主调度通信中心故障后，依　该系统的目的主要为预防灾难性事件和突发　然能采集到全省所有的信息。因此，通信系统的　事件的影响。因此，从国际上所了解的情况以及　备用也存在选址问题和进一步完善要求。　灾难性事件的种类考虑，系统应距主调度中心有　２．４网络传输原则　一定的地理距离。另一方面，也不宜太远，便于　其中包含两个方面的内容：一个方面是主调　调度员及时转移上岗。因此，具体的距离远近，　度中心和备用调度中心之间要有可靠的高速网络　是否同城，均须根据各电网的实际情况而定。但　通道，便于主系统和备用系统的快速同步。另一　是备用的系统必须是２４　ｈ热备，以便调度员及时　方面是备用调度中心对厂站和地区调度中心的信　可用。　息采集均通过网络方式，因为传统的远动方式很　２．２免异地维护的原则　难做到自动切换备用和厂站端免改造、免维护，　由于系统处于异地，主调度中心的维护人员　同时对通信的要求和投资也比较大。在全省及各　经常去异地维护是不现实的，并且维护周期也可　地区调度数据网络（包括各厂站节点）建成后，可　能较长，维护的效果可能难以满足出现突发事件　以实现上述目标。　后调度员对电网当前结构同步性的要求。如由当　２．５适当简化原则　地的技术人员维护，也存在责任不到位和无法及　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ异地备用系统在绝大部分时间是　时掌握全网最新信息的缺陷。所以在主系统的设　处于备用状态，即使使用，时间一般可能也不会　计中，须考虑异地备用系统的因素，便于今后能　非常长。在紧急情况下，调度员最主要的工作是　扩展建设异地备用系统，并在主调度中心实现　掌握电网的现状以利于判断和指挥，因此最关键　统一维护，即时同步，即反映最新的网架结　的功能是ＳＣＡＤＡ。从节省资金和减轻建设及维护　构。　工作量的角度考虑，第一步应主要考虑ＳＣＡＤＡ　２．３通信备用原则　功能的备用。目前大部分省网的ＡＧＣ尚不是　即不仅是ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ本身故障能承担备用　网络通信方式，ＡＧＣ是否需备用、安全上如　功能，而且在整个调度中心包括电源系统和通信　何保证需进一步研究。ＥＭＳ应用软件功能的　设施均在故障时也能承担备用功能。从这个角度　备用相对较易实现，而电力市场等系统的备　考虑，备用系统所在地也应是全省通信系统的另　用建议再下一步考虑。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第４期　浙江电力　２ｌ　３建议的备用系统方案　主调度中心　高速数据通道　备用调度中心　ＳＣＡＤ＾，ＥＭＳ　ＳＣＡＤ＾，ＥＭＳ　随着计算机技术的发展，有一点必须意　识到，即备用适应性强并不意味着维护工作　省（地区）电力调度数据网　量大和可用性降低，事实上由这方面因素引　起的投资差异也不大。根据上面的分析，从　备用水平、可用性、维护量和费用等各方面　各地区调度中心ｌ　ｌ各变电站ＲＴＵ／Ｉ　Ｉ各电厂ＲＴＵ／　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ　Ｉ　ｌ监控系统　Ｉ　ｌ监控系统　考虑，表１中方案１、２备用程度太低，方案　图１　ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ备用方案简图　３通信不具备备用能力，方案５功能比较完整　但目前需求不明显，总体上方案４作为调度　文提出的主要技术原则已结合进浙江省网新　自动化备用的第一阶段是比较恰当的。标准　ＥＭＳ设计中，备用需求明确后可方便的实　上应参考ＡＢＢ的方案，采用ＩＥＣ的推荐协　施。这些原则也适合于地区电网ＳＣＡＤＡ／ＥＭＳ　议，数据库设计可借鉴绍兴系统的交换机　的备用设计，但结合地区的实际情况，可选　制，但应设计主备系统自动同步机制，包括　择合适的新建集控站和县调系统来实施，以　实时库和历史库。至于异地的程度是可选　节省投资和便于系统的维护。　的，可以是同城，也可以是两个城市，但一　般情况下，如果选择已存在的全省通信ＳＤＨ　参考文献：　网络的另一个汇聚点，可以大幅度减少通信　【１】沈祥，祝项荚，金乃正．无人值班变电站远方监控　方面的投资费用。　系统的设计和应用【Ｊ】．电力系统自动化，２００４（２）：　４结束语　８９—９Ｏ．　电网备用调度功能的实现，除了ＳＣＡＤＡ／　收稿日期：２００６—０１—２４　ＥＭＳ这一核心系统外，还牵涉到通信、网　作者简介：陈枫（１９７０一），男，浙江嘉兴人，高级工程　络、电源、空调、显示等系统的配置，以及　师，副总工程师，从事电力系统　自动化方面的技术和管理　必要的调度室环境，因此必须统筹考虑。本　工作。　・电力科技信息・　国产首台２１万ｋＷ环保锅炉问世　由哈尔滨锅炉厂有限责任公司与西安热工研究院联合自主开发的、拥有自主知识产权、国产首台２ｌ万ｋＷ循环流化　床锅炉江西分宜电厂８号机组，顺利通过了７２＋２４　ｈ试运行２ｌ万ｋＷ循环流化床锅炉的研制成功，填补了我国在该领域　的空白，打破了国外对我国大容量绿色环保锅炉技术的垄断和封锁，对实现电力装备国产化具有里程碑的意义。　此前。哈锅还成功签订了江西分宜国产首台３３万ｋｗ循环流化床锅炉供货合同。至此，哈锅已经形成了具有自主知　识产权的ｌＯ万、２Ｏ万、３Ｏ万ｋＷ等级的循环流化床锅炉系列产品。　循环流化床锅炉的主要优点是，能够在燃烧过程中有效控制氮氧化物和二氧化硫排放。由于炉内燃烧温度较低，氯　氧化物排放明显降低，所以循环流化床锅炉可有效减少对大气的污染。同时，循环流化床锅炉具有很高的燃烧效率、很　大的锅炉负荷调节范围，并具有极强的燃料适应性，许多锅炉不能燃烧的贫煤、煤泥、煤矸石等均能充分燃烧。