（电力系统及其自动化专业论文）金华地区电压无功优化的研究.pdf

a b s t r a c t a l o n g w i t ht h e d e v e l o p m e n t s t r u c t u r eo fn e t w o r kb e c o m e sm o r e o f r e g i o n a lp o w e rn e t w o r k ，t h e a n dm o r ec o m p l i c a t e d a n dd u et o t h ei n t r o d u c t i o no f p o w e r m a r k e t i tb e c o m e si n d i s p e n s a b l ef o rt h ep o w e r s u p p l i e r s t ot a k ee f f e c t i v em e a s u r e st o d e p r e s s t h ec o s to fp o w e r t r a n s m i s s i o ns oa st oi m p r o v et h eb e n e f i to ft h e i ro w n n o w a d a y s d e c e n t r a l i z e dc o n t r o l i s u s u a l l y u s e dt oc o n t r o lt h e r e a c t i v ev o l t a g e a n dt h eg e n e r a lm e t h o do fi t s a p p l i c a t i o ni s s o c a l l e d n i n er e g i o nf i g u r e ，w h e r em e a s u r e ss h o u l db et a k e na c c o r d i n gt ot h e l o c a t i o no ft h es i t u a t i o ni nt h ef i g u r e t h i sm e t h o di sr e l a t i v e l ys i m p l e w h i l ei tc a n n o tr e a l i z et h eo p t i m a lc o n t r o li nt 1 1 ew h o l e r e g i o n i nr e c e n t y e a r s ，s c a d a e m sh a sb e e nw i d e l yu s e d i n p o w e r s y s t e m t h ev o l t a g er e g u l a t i o n t r a n s f o r m e r sa n dt h e c o m p e n s a t i o n c a p a c i t o r sh a v ea l s ob e e na p p l i e di n t oo p e r a t i o na sw e l l t h i sr e s e a r c hi s t od e v e l o pag r a d i n gr e a c t i v ev o l t a g ec o n t r o ls y s t e mw i t ht h em o d eo f l o c a l r e g u l a t i o n c e n t r a l s t a t i o n s i n c et h e v o l t a g e n o t o n l y h a s r e l a t i o n s h i pw i t hb o m t h er e a c t i v ep o w e ra n dt h eb a l a n c eo fr e a c t i v el o a d b u ta l s or e l i e so nt h es t r u c t u r eo fn e t w o r ka n dc a p a b i l i t vo fv o l t a g e r e g u l a t i o n ，t h es y s t e mt a k e sa l lt h ef a c t o r sa b o v ei n t oc o n s i d e r a t i o na n d a d o p t s t h em e t h o d sa sf o l l o w s ： r e a l i z i n gg r a d i n g c o n t r o la n d m a n a g e m e n ta c c o r d i n gt ot h ev o l t a g el e v e la n dr e g l o np a r t i t i o n ，r e a l i z i n g i o i n t l yr e g u l a t i o na n di n f o r m a t i o np 0 0 1b yt h ea p p l i c a t i o no fa d v a n c e d s o f t w a r ei n1 0 c a la n dc e n t r a l s t a t i o n r e a l i z i n gt h eo p t i m a lc o n t r o lo f r e a c t i v e v o l t a g eb a s e d o nt h em e a s u r e m e n td a t af r o mt h e r e g u l a t i v e a l l t o m a t i o ns y s t e ma n dt h ea n g l eo ft h ew h o l e s y s t e m ，r e a l i z i n gt h ee x a c t a p p l i c a t i o n o fr e a c t i v e c o m p e n s a t o ra n dt h e o n l o a d t a pa p p r o p r i a t e c h a n g e r f o rv o l t a g er e g u l a t i o nt r a n s f o r m e r s ，a n d r e a l i z i n gt h eb a l a n c eo f r e a c t i v ev o l t a g ei nl o c a is i t e t h u st h et a r g e to f i m p r o v i n gt h er a t i oo f v o l t a g ee l i g i b i l i t ya n dm i n i m i z i n gt h et r a n s m i s s i o nc o s tc a nf i n a l l yb e o b t a i n e d a n dt h r o u g ht h i s s y s t e m ，t h ea u t o m a r i o ni e v e l ，t h er e l i a b i l i t y a n dt h e p r o f i t a b i l i t yo f j i n h u a p o w e r n e t w o r kc a nb e g r e a t l yi m p r o v e d f k e yw o r d ：o p t i m a lc o n t r o l 、s c a d a 、h i e r a r c h i c a lc o n t r 0 1 浙江大学工程硕士研究生论文 第一章绪论 i 、 金华电网的v q c 运行情况 随着对电能质量的要求的提高和科技的发展，v q c 装置或模块的使用已是很多年了， 它极大的改善了电能的质量和提高了效率，但随着电网的发展，它的问题也越来越影响电网 的经济运行。这是金华局2 0 0 3 年七月份的v q c 装置统计情况。 1 1 整定值的准确性。 整定值问题可以分为二种：一种为固定值。也就是投运前即可确定的数值，如各侧电压 上下限。另种为不固定值。这个值只有在投运后做带负荷试验以及变电所负荷电压变化趋 于稳定时才能确定。目前，这个不固定值的整定f - j 题较多。从八月十九日杨村变、江东变的 v q c 整定值检查来看，由于各个厂家的v q c 设计思路不同，关键定值定义不同，导致局v q c 整定单较难适应各种v q c 装置，造成电容器。主变有载调压该动作时不动作。这样的问题在 每个所部存在。因此，解决此类问题关键是整定值的正确性，建议每个变电所应有自己专用 的整定单。 1 2 严重影响电压合格率 如官田变v q c 装置经常闭锁、古山变后台机死机尚未处理好、v q c 装置电压与电压统 计表电压数据不一致等等。它们是导致变电所电压合格率不能满足要求的主要原因。 1 3 兰溪变系统电压偏高，超出v q o 装置调压范围 兰溪变系统电压太高，主变档位调到最低档，l o k v 母线电压最高仍可达1 1 1 8 k v 以上。 导致兰溪变八月份电压合格率只有l o k vi 段母线为8 8 6 ，i i 段母线为8 9 2 6 。而兰溪的无功 负荷又特别大，经常出现开关频繁操作，继而闭锁退出。 1 4 通道情况较差，导致主站在进行调压操作时，经常不能返校，开关拉不开。 目前通道情况最严重的高塘变、蒋堂变、官田变。从变电所现场正常操作情况来看，厂 站后台操作基本能够返校，所以变电所网络情况应该正常；从通讯通道来看，由于主通道是 光纤网，备用通道是载波通道，因此，光纤通道电平衰减应该不大，至少不会影响遥控操作。 那么原因我们分析可能有：r 1 u 送至通讯屏的信号电平过低，或者通讯网各个连接处信号衰 减过大。 1 5 下面是变电工区七月份的v q c 情况统计 七月份 异常原因分析及发生过的缺陷 1 0 k v i 母l o k v i i 母 湖海塘9 9 7 89 9 8 5 浙江大学工程硕士研究生论文 本月进行v q c 装置更换，加上近段时间远动通道质量较差，影响正常遥 北郊变9 5 5 69 6 1 3 调操作，因此对电压合格率有一定影响。 江南变9 9 9 89 9 8 3 站前变 9 9 59 9 6 5 8 月8 日前v q c 装置未投入运行，影响电压合格率。( 8 月8 日前l o k v 】 蒋学变8 8 2 89 83 4 段电压合格率仅为6 63 7 ，i i 段为9 1 5 8 ) 孝顺变 9 8 7 69 9 0 9 限电负荷较大时会引起v q c 装置无流闭锁，一定程度影响电压合格率。 罗店变9 96 6 城中变9 9 9 99 9 9 6 系统电压偏高，主变分接头在1 档，电容器全部退出运行时，电压仍超上 兰溪变 8 8 68 9 2 6 限运行。本月v q c 装置更换。 中洲变 9 87 29 9 6 7 v q c 电压与统计表电压数值相差较大 六洞山9 9 7 29 9 9 5 龚塘变9 9 8 89 8 6 l 莲花变1 0 0 电压统计表与v q c 上电压出入较大，影响了电压合格率。1 0 k v1 i 段电压 武义变9 9 8 79 5 3 9 统计表不准确 熟溪变9 9 - 8 3 系统电压偏高，主变分接头在1 档，电容器全部退出运行时，电压仍超上 永康变8 7 3 99 4 1 1 限运行。2 # 主变有载开关存在缺陷，导致经常闭锁v q c 装置调节。 高塘变9 7 ，4 19 7 4 6 v q c 装置更换后定值未按局要求整定，导致v q c 经常闭锁。现己处理。 远动通道质量较差，影响正常遥调操作；后台机对v q c 软件的正常运行 古山变9 6 1 19 8 0 9 有影响。 芝英变9 9 8 59 9 8 6 v q c 装置数次异常，退出运行，且远动通道质量较差，影响正常遥调操作。 发生多次v q c 装置无故不调压，重启后正常，影响了电压合格率。由于 长城变 9 9 9 5 v q c 整定更改必须用系统管理员权限进入方可更改，但厂家未提供该权限密 码。今后可能会需要更改主变、电容器日调节次数最大值。 义乌变1 0 01 0 0 稠城变9 9 6 5 1 、8 月2 0b 、2 8 日共三次1 # 、2 # 主变档位不一致( # 2 主变自动调不下) 。2 、 苏陈变9 7 9 7 v q c 运行正常，但v q c 电压与统计表电压数值相差较大。3 、由于本月限负 荷较多，电压波动大，v q c 无法及时调压 学毛娈1 0 0 由于大元变投产，小方式运行导致电压合格率偏低 佛堂变9 7 0 5 电压统计表与v q c 上电压出入较大，影响了电压合格率。 浙江大学工程硕士研究生论文 上溪变 9 7 7 2v q c 装置经常闭锁，且无任何闭锁信号。 江东变 9 9 7 4 杨春变 1 0 0 8 月1 8 1 9 日v q c 装置更换，监控# 1 、抛主变档位显示为0 ，由操作站控制 卢宅变 9 9 7 7 母线电压。 自云变 9 9 3 9 v q c 装置电压与电压统计表电压数据不一致 横店变 9 9 9 2 2 0 0 3 8 - 2 6 ，挖主变有载调压空气开关跳开 v q c 装置更换后，于8 月2 5 日 2 8 日共5 次发生v q c 闭锁1 # 主变调档， 巍山变9 8 5 4 v q c 装置故障动作，1 # 主变档位显示1 9 档，现场# 1 主变在9 档位置，空 气开关跳开。 v q c 装置运行不稳定，主变只要调压l 2 次就会闭锁v q c 。由于监控站 官田变9 8 7 4 近期限负荷拉电操作较多，无法及时进行远方复归闭锁信号。 浦江变9 9 9 9 电容器在7 ：3 0 前不会投入运行，但是6 ：2 0 分左右电压最低，导致不合格， 向马变9 9 1 8 程序中对时间段的划分必须调整。 月泉变 9 9 8 6 磐安变 9 9 7 7 合格率 9 8 2 79 7 3 9 1 6 1 由于统计电压表与v q c 装置电压的差值是一个变化值，从运行经验来看，有些变电 所变化幅度非常大，通过修改整定值也不能保证其合格率。由于v q c 装置电压采集精度年检 时一i 校验，导致v q c 电压与电压统计表差值问题不能避免。因此，处理该问题的关键我们认 为在于能否对v q c 装置电压采集的精度进行校验，使其能够同统计电压表尽可能的统一。 1 6 2 变电站v q c 的型号多，故障率高，已安装投运的v q c 系统，主要可分为独立装置 型和变电所综合自动化嵌入式软件型两大类，部分县区利用调度自动化平台实现了区域无功 整体综合控制。运行经验表明： 独立装置总体运行情况良好，可正常投入使用，少数早期产品存在参数调整困难的情况。 较多数量的变电所综合自动化嵌入式v q c 软件运行不正常，原因主要有： a ) 厂家对v q c 功能理解不够深入，参数设置功能不完整，一些软件中无防投切振荡措旌， 导致频繁调节后设备闭锁，影响v q c 功能应用实现； b ) 变电所设备故障，如有载开关拒动、信道不良、有载开关档位信号错误等导致v q c 系 统不正常运行或闭锁： 6 浙扛大学工程硕士研究生论文 1 6 3 变电站侧装设电压无功自动控制装置已不能满足需要，因为这种控制方式只是局部 控制，无法达到整个电网的全局最优，就单个站而言，提高了电压合格率和功率因数，但在 二级有载调压网可能出现电压频繁调整，造成电压调节不合理。随着电网的发展，应该从整 个电网的角度进行综合电压无功控制，实现全网最优地改善各节点电压水平和减少网损的目 的。 2 、 地区电网电压无功优化的必要性和现实意义 2 1 电网无功电压优化控制问题的提出 电力系统运行的要求：安全、可靠、经济和优质，其中，安全与可靠是基础性条件，在 电力紧张的年代，曾一度是电力运营部门所面临的主要问题。随着电网的不断发展( 装机容 量的日益增大，网架结构的日趋合理) ，安全与可靠的矛盾逐渐得到解决，用户对于电能质量 的要求也曰益提高，故电力运营部门目前面对的主要课题是：在保证系统安全可靠运行的前 提卜i ，如何向用户提供优质的电力，同时追求运行上的经济性。 电能质量主要涉及电压、频率和谐波。对于地区电网，在地区电网的实际日常运行中， 主要的考核指标是母线的电压合格水平和关口的功率因数，其经济性方面就是调度范围内的 线损，而要使上述考核指标达到要求的所能调节控制的手段就是其调度范围内电容器的投切 和分接头调整。 地区电网调度范围内电容器和分接头很多，如何协调这么多设备，以使用最有效的调节 手段达到电能质量的要求? 传统的调度员下令进行电容器的投停和分接头的升降、以及现在 对于无人值班变电站通过s c a d a 遥控功能进行手动调节，都是仅凭值班人员的经验进行操作 的的，无法满足当今电网的发展要求。电网的运行实践迫切地需要有一种能正确协调可控的 电容器和分接头，进行有效调节的装置。电网全局无功电压优化控制系统正是应运这种要求 而产生、发展的系统。 2 2 无法实现全网优化控制 目前的无功电压控制方式立足于各变电站的站内就地补偿，这在过去没有先进自动化 系统支持时，不失为较为有效的手段。但从整个电力系统角度出发，如果是高压变电站( 电源 点) 电压不合格，而该电源点同时涉及几个电压变电站( 负荷点) 时，单纯在负荷变电站就地调 节方式就无法从全网范围进行合理调节，无形中增加厂站设备的调节次数，甚至负荷变电站 调节后也无法达到合格范围或在调节过程中出现振荡。在高峰时由于各负荷点无功配置不平 衡也需要从电源点合理补偿无功；而低谷时电源点不合格则应首先考虑电源点的调节。因此， 从优化控制角度出发，要及时调节电源点无功、电压，使负荷变电站无功补偿设备充分利用， 以尽可能降低网损。 浙江大学t 程硕士研究生论文 2 3 无法实施最佳控制方案 及时判断变电站无功电压运行状态以决定采用何种控制方案调节是控制实施的前 提。目前的远方集中控制方式，仅能由自动化系统扫捞监控点的实时运行参数，越限报警， 还不能实时地综合分析无功电压运行状态，以使监控人员及时判断最为合理的调节方式。 这将使调节设备不能充分合理利用，增加了设备调节频繁度，影响其使用寿命。因此，优化 控制和i h 动化的前题是在自动化系统中定义相应的控制原则和具体的控制规则表并实现自动 生成。其实质是以网损为最小的优化目标去寻找电容器补偿的最佳补偿量和变压器分头的合 理调节位置。目前这利，远方集中控制显然离这个目标有相当差距。要实现这个目标，必须是 自动化技术和管理思维的组合。 2 4 无功优化的意义 在电力市场中，电网公司的经营重点由以往的安全生产转变为以经济效益为中心。传统的经济调度偏 重于电力生产，厂网分开后，对电网自身经济运行调度的需求e t 益突出，为此电网公司不得不将提高电能 质量、降低网络损耗等以前的所谓“小指标”放到更重要的位置，提高电网经济运行的水平成为电网公 司的重要任务。 随着电力系统规模的不断扩大，电网互联加强，电力系统复杂程度的不断提高，使得电 压无功优化控制闯题的规模越来越大，原来仅在变电站侧装设电压无功自动控制装置已不能 满足需要，因为这种控制方式只是局部控制，无法达到整个电网的全局最优，就单个站而言， 提高了电压合格率和功率因数，但在二级有载调压网可能出现电压频繁调整，造成电压调节 不合理。电压无功优化控制应该从整个电网的角度进行综合电压无功控制，实现全网最优地 改善各节点电压水平和减少网损的目的。随着城网改造的进行，越来越多的电网中的有载调 压分接开关和电容器补偿装置投入使用。为了充分发挥此类设备的作用，必须从当前的人工 调节方式转变为利用专家决策系统进行自动调节的方式。随着调度自动化系统( s c a d a e m s ) 的日益普及，如能在此基础上进行功能的再扩充，发展电网闭环无功控制系统，不但可以提 高系统的电压合格率，降低系统网损，而且可以使s c a d a e m s 的效益变得更加明显、直观。 电力系统电压和无功功率控制是一个关系到保证供电质量，满足用户无功功率需求和系 统电压稳定的问题，同时也是减少线损，提高电网运行经济性的十分有效的措施。近年来计 算机技术、通信技术的迅速发展，为这种控制提供了可能。目前，国内电网调度自动化s c a d a 系统大部分已达到实用化，提出了实施无功电压实时控制的要求，积极开展无功电压实时控 制的研究己提到议事日程。 3 、 国内外电压无功优化的发展趋势 浙江大学= _ f = 程硕士研究生论文 1 9 6 8 年，| = 1 本k y u s h u 电力公司首先在a g c 系统上增加了系统电压自动控制功能，这可 以看作是从金局的观点出发进行电压无功控制的第一步。在1 9 7 2 年国际大电网会议上， b e r t i g n y 等人提出了在系统范围内实现协调性电压控制的必要性，详细介绍了法国e d f 以“中 枢母线”、“控制区域”为基础的电压控制方案的结构。现在这种电压分级控制方案已经在法 国、意大利等国家付诸实施，并取得了满意的效果。 目前国际上应用比较多的电压分级控制方案包括三个层次：一级电压控制( p r i m a r y v o l t a g ec o n t r 0 1 ) ，二级电压控制( s e c o n d a r y v o l t a g ec o n t r 0 1 ) 和三级电压控制( t e r t i a r y v o l t a g e c o n t r 0 1 ) 。 夺一级电压控制为本地控制( 1 0 c a lc o n t r 0 1 ) ，只用到本地的信息。控制器由本区域内控 制发电机的自动电压调节器( a v r ) 、有载调压分接头( o l t c ) 及可投切的电容器组成，控 制时间常数一般为几秒钟。在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值 来补偿电压的快速的和随机的变化。 夺二级电压控制的时间常数约为几十秒钟到分钟级，控制的主要目的是保证中枢母线 ( p i l o tn o d e ) 电压等于设定值，如果中枢母线的电压幅值产生偏差，二级电压控制器则按照 预定的控制规律改变一级电压控制的设定参考值，二级电压控制是一种大区域控制( r e g i o n c o n t r 0 1 ) ，只用到本区域内的信息。 夺三级电压控制是其中的最高层，它以全系统的经济运行为优化目标，并考虑稳定性指 标，最后给出中枢母线电压幅值的设定参考值，供二级电压控制使用。在三级电压控制中要 充分考虑到协调的因素，利用了整个系统( s y s t e m - w i d e ) 的信息来进行优化计算，一般来说 它的时间常数在十几分钟到小时级。 随着电力系统的发展，我们国家也进行了一些局部和县级的在线电压无功控制的实践，系 统- 1 ：要依赖现有的r t u s c a d a e m s 系统，采用集中控制的方式，在s c a d a 的基础上进行全局 的电压无功计算，直接确定有载变压器分接头位置和电容器投切量，通过远动装置自动或手 动遥控各个变 乜_ 站内的控制动作。这类系统的优点突出，即能较快地实现电压无功自动控制。 随着城网改选的进行，越来越多的电网中的有载调压分接开关和电容器补偿装置投入使用。 为厂充分发挥此类设备的作用，必须从当前的人工调节方式转变为利用专家决策系统进行自 动调协的方式。随着调度自动化系统( s c a d a e m s ) 的日益普及，如能在此基础t ：进行功能的 再扩充，发展电网闭环无功控制系统，不但可以提高系统的电压合格率，降低系统网损，而 且町以使s c a i ) a e m s 的效益变得更加明显、赢观。目前国内进行地区无功优化研究的科研单 浙江大学工程硕士研究生论文 位也有不少譬如清华、鲁能电子、东方电子、河海大学、南通现代、删川星宇等等，但实用 化的较少，效果和预想的还有较大的距离。但它的前景是十分看好的。 4 、 本文的方法和组织结构 4 1 本文所用的方法 无功优化系统是市场经济条件下电力系统运行的必然要求，优化系统通过和调度自动化 系统f s c a d a ) 接驳，接口程序利用t c p i p 协议或者文本文件等方式，按照预定数据协议交换 数据。原理如下图： 厂站凄口 遥测遥信数据 接口无功电压 程序程序 控制系统 r t u 设备s c a d as o c k e t j 蓬控遥调命令 s o c k e l计算机 和控制设服务器 端口 端口终端 备 控制反校命含 图l 系统只借助接口程序从s c a d a 系统读取实时数据，对设备的控制命令也是由接口程序传 送到s c a d a 系统，再由s c a d a 系统执行操作命令，并确保能在一段时间内对同一设备只有一 个操作命令。目前类似的集中控制系统在国内也有少量的运行或试运行，效果不理想，电力 企业顾虑多。 本文所做的很多工作都是参考和利用前人的研究成果主要的改进和创新有： a 、实现分层分区协调控制，主站僻：心站二级联合控制，分级递阶控制思想的实质是一 个大的控制系统按功能或结构进行层次分配，将全系统的监视和控制功能划分属于不同的级 别去完成，各级完成分配给他的功能，并将有关信息传递到上一级，接受上一级管理，综合控制 功能由最高一级决策执行，各级的工作相互协调，力求整个控制系统达到最佳效果分级递阶 控制依据”层次越高，智能越高，控制精度越低：层次越低，智能越低，控制精度越高”的拟人的 原则进行设计。 b 、提出并成功实施从地区电网范围的角度，以全网网损尽量小、各节点电压合格、有 载调压分接头调节次数尽量少和补偿电容器设备动作最合理为目标，以集控中心( 调度中心、 配涧中心) 为核心、以专家系统、模糊控制为原理，以各变电所有载变压器分接头挡位调节与 电容器投切协调控制为手段的无功电压闭环控制系统。 c 、借助于现有电网的调度自动化系统中的“四遥”功能，不必增加任何硬件设备、保 证个地( 市) 、县电网仅需一套软件就可以实现本网范围内所有变电所的无功电压闭环控制， o 浙江大学工程硕士研究生论文 节省投资。 d 、设计“电压预算”功能，采用独特的技术思路，使得在电容器、电抗器投入之前能 进行电容器、电抗器投入后的电压值是否越限的预算、避免了电容器、电抗器投切振荡。 e 、将变电站内无功功率“就地平衡”变为“全网平衡”，在不向上一级电压等级倒送无 功的前提下，允许并实现无功功率倒送，实现本级电力网内无功流向合理、线损率趋于最小 的目标。 4 2 、本文的组织结构 第一章介绍目前电网电压无功优化装置存在的一些问题，国内外优化的发展情况，地区 电压无功优化的重要性和现实性，概要的介绍了本课题控制系统的控制方式和本文的结构。 第二章概要的介绍了作为平台的s c a d a 系统及在我局的使用情况，说明发展无功优化 系统的条件已基本成熟，并对分层分区控制的特点作了简单的介绍。 第三章详细的介绍了地区无功优化系统的系统构架，说明了系统的无功优化控制方式， 并结合算法的介绍给出目标函数和数学模型，针对实际的特点对算法做了一些改进，根据实 际需要强化了中止判据，做了实用化的处理。 第四章引进了分级递阶控制的思想，以某单位的一个监控站所辖的区域按照设计进行无 功优化系统的安装调试和试运行，并对系统的运行情况做了总结分析。 第五章是本文的总结，并对地区无功优化的发展做了一些展望。 浙江大学工程硕十研究生论文 第二章s c a d a 和分层控制的介绍 优化系统是以s c a d a 作为平台，从s c a d a 读取实时数据，优化后的控制命令通过s c a i ) a 卜达执行。 i 、实时监控和数据采集系统s c a d a 1 1 系统概述 系统能实现电网的数据采集和监控并兼顾全网实时数据共享等功能，系统采用九十年代 技术中最先进，最广泛使用的c l i e u t s e r v e r ( 客户机服务器) 分布式体系结构。针对服务器的数 据处理和客户端的数据，图形进行优化，相同的配置可获得更高的性能，系统遵循有关的国 际标准和工业标准，具有良好的可扩性，具有与其他监控站系统通讯的能力以及与各种 s c a d a 系统的互联能力。 主站系统具有全网信息共享的原则，是一个可扩充、可移植的开放式与分布式计算机网 络系统。系统做到每个功自模块的维护和扩充对其余模块的影响最小。操作系统、网络互 联、人机通信、数据库管理及各子系统采用符合工业标准的开放式体系结构。供方所提供的 调度自动化系统完全能适应未来的扩展，且能方便地实现。 1 2 系统网络构成 网络采用双网、双冗余结构，发生故障时可自动切换，保障系统的不间断运行。网络主 要设备由主从服务器、主从终端服务器、双集线器、若干工作站、打印机、f a x m o d e m 、 网络设备、卫星时钟接收装置及相关软件等组成。 1 2 1 网络 主站系统计算机网络涉及整个系统的性能，采用的网络设备具有协议的标准化、技术的 先进性和产品的互联性，支持全面的通信协议，使网上的各工作站和服务器快速共享网络资 源。 为最大限度地发挥服务器的性能，避免网络瓶颈，同时支持远程数据访问，以i o o m i o m 交换式以太网作为监控站系统主干网，并通过路由器连接其他本地网，通信协议采用t c p i p 。 1 2 2 服务器 提供两台高品质、高性能、高可靠性的专用服务器，提供多种安全保护，以避免外界对 服务器的破坏。根据需方要求，两台服务器同时管理台磁盘阵列，每一台服务器都直接与 以太网接口连接到双局域网上，网络可通过路由器连接至广域网上。 运行w i n d o w sn t 操作系统，采用大型商用数据库( s y b a s e ) ，获得最好的存取性能和 更高的安全保障。开放、标准的数据库方便用户的二次开发，及和其他应用系统的访问能力。 浙江大学工程硕十研究生论文 为提高系统的可靠性，采用双服务器方式，当其中一台服务器故障时，另一台服务器自动切 换，以保证s c a d a 的主要功能在8 秒内恢复，全部功能在1 7 秒内恢复。任何单一硬件设备 的故障不会使实时数据和s c a d a 的主要功能丧失，在剀换过程中，数据不会丢失。 服务器同时用于历史数据管理和报表生成。历史数据将通过双以太网从数据处理子系统 获取，在s c a d a 服务器中建立数据库，整个网络的数据是唯一性的。另外，s c a d a 服务器 还可与管理网连接，向m i s 网提供s c a d a 实时数据信息。 1 2 3 数据采集子系统 数据采集子系统采用高性能终端服务器方式，通过t e r m i n a l s e r v e r 与各厂站远动终 端装置通信，获取实时数据，同时连接g p s 为整个系统提供精确的时钟。数据采集子系统亦 工作在主备方式，用软件实现双通道接口的切换，并通过终端服务器的与双局域网连接，以 完成数据采集系统与厂站端设备之间，以及数据采集系统与其他子系统之间的数据交换、接 收、传送和处理，同时发送控制命令。通信状态的监视和统计、通道的切换控制也由数据采 集子系统完成。 数采终端服务器通讯容量为主备3 2 路厂站，最大可扩展至主备1 2 8 路厂站，并支持数字 通信方式。考虑到将来的发展，数据采集子系统是用户可编程的，并允许用户增加新的通讯 规约。供方将提供上述功能开发所涉及的应用软件接口及数据库扩充手段。 双数采系统可根据双局域网的运行情况，自动判断数据信息的传送通道，当双网发生切 换时，系统自动改变目标网段，不会丢失信息。 双数采系统在检测到主通道故障时，能自动切换到备用通道上，通道故障不会引起数采 系统的信息丢失，系统同时能支持厂站主备通道的手动切换。数据采集子系统能支持速率为 3 0 0 至6 4 k 波特的全双工通信通道，通过串行r s 一2 3 2 口实现与r t u 的通信。数据传输采用 部颁c d t 规约，串行r s 2 3 2 口与模拟通道构成了r t u 输入出数据的互为备用通信方式，通 过软件实现双通道的切换功能。 另外，系统可配置远程工作站用于远方监视及远程维护。 1 3 系统软件配置及功能 ( 1 ) 操作系统( 选用：w i n d o w s n t ) ( 2 ) 程序设计语言 编译软件( 选用：c + + 、d e l p h i ) 编译采用高级商用软件，所采用语言的编译系统及画面管理程序、进程管理程序等的 接口，用户可根据生产需要，开发若干实用功能投入运行，而不影响整个系统的正常运行。 ( 3 ) 网络管理( 选用：n e t t o o l ss e c l l r e ) 浙江大学工程硕士研究生论文 网络应用管理软件具备通信管理，保证网络上服务器、工作站之间正常数据通信，监视 网络各接点的工作状态。支持对局域网和广域网的通信。支持国际上通用的网络通信协议 i s o o s i 、t c p i p 、x 2 5 j 及各种通信协议。支持灵活的网络结构，便于和其他网络连接。 网络应用管理软件具备保护网络系统功能，以免受到骇客、资料丢失、资料盗取以及其 他各种资料安全的威胁。 ( 4 ) 数据库管理系统( 选用：s y b a s e ) ( a ) 数据库管理系统软件为通用、成熟的商用软件，具有良好的可靠性、可扩性，便 于数据规模的不断扩充和数据之间形成的结构不断提高，适应新应用程序的不断加入 和旧应用程序的修改。 ( b ) 支持关系型数据库管理系统。 ( c ) 支持遵循工业标准的数据库结构化查询语言s q l 。 1 4 系统的性能特点 ( 1 ) 系统的开放性 系统支持软件平台包括操作系统、数据库管理系统、网络通信规约、应用软件极其开发 环境。系统支持软件平台具有符合开放的系统结构体系。系统不仅满足电网当前的需要，而 且还能满足将来能容易地扩展其功能和规模的需要。 ( 2 ) 系统的安全性 系统采取措施确保数据存取、系统配置和其他在系统上操作的安全性。各种正常的在线、 离线操作不会引起系统崩溃。 在线维护处理，在不中断和干扰系统的正常工作的情况下进行。 系统的特权操作者必须是系统管理员，其他操作者的存取、操作权限只能由系统管理员 授予。 ( 3 ) 系统的可靠性 服务器、网络主设备的平均无故障时间m t b f ： 2 0 ，0 0 0 小时 其他设备的平均无故障时间m t b f ：- 1 0 ，0 0 0 小时 ( 4 ) 系统的容错性 系统软、硬件设备具有良好的容错能力，当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通讯 出错，以及当运行人员或工程师在操作中发生一般性错误时，均不引起系统的主要功能丧失 或影响系统的正常运行。对意外情况引起的故障，系统具备恢复能力。 ( 5 ) 系统的抗干扰能力 系统中所有设备具有足够的抗干扰能力，符合下列i e c 标准： 4 塑垩墨兰王堡婴主墅壅生兰奎 一 i e c 2 5 5 2 2 1 高频干扰试验标准； i e c 2 5 5 2 2 2 静电放电干扰试验标准； ( 6 ) 系统的可维护性 系统的硬件、软件设备便于维护，一般性故障应能由维护人员在现场自行处王坠。 软件有备份，便于维护人员安装启动，应用程序易于扩充，数据库存取为用户程序留有 接叭便丁，用户自行编制的程序加入系统中运行。 ( 7 ) 系统的可扩展性 ( a ) 具有灵活的扩展功能按模块化设计以简化系统的扩展和改动，可按要求选择不 同的功能模块，以满足不同的系统要求； ( b ) 扩展到系统的最终规模后，系统的有关运行参数( 如内存、通道利用率、通道数 据传输速度等) 仍留有一定的裕度。 ( 8 ) 网络及c p u 负荷率 正常情况下，c p u 负荷率4 0 ，网络负荷率3 0 特殊情况下，c p u 负荷率6 0 ，网络负荷率4 0 2 、我局运行的s c a d a 情况 2 1 变电所自动化设备运行情况统计分析 所 缺陷情况 在 变电所厂家 系统 设备型号 累计发当年发当年消累计未消 备注 县类型 市 生缺陷生缺陷除缺陷除缺陷 北郊变申贝非综自 y j d 9 5 130 oo 站前变系统所综自 b j 3 41l0 江南变系统所综自 b j 35o0 0 金湖海塘申贝综自 y j d - 2 0 0 0 6llo 垡 孝顺变系统所综自 b j 。39000 蒋堂变系统所综自 b j 28000 城中变中德综自 n s c 2 0 0 0ooo0 罗店变许继综自c s m 一2 0 0 0 5oo0 兰溪变积成非综自s r 7 0 91lo 中州变积成非综自i e s r 7 0 5ooo 兰 六洞山申贝非综自y j d 9 5 l8ll0 溪 龚塘变许继综自c s m 一2 0 0 0 7l10 莲花变许继综自c s m 2 0 0 0411o 新安江申贝非综自 y j d 9 5 l0000 塑竖查堂三塞堡主! 塞圭堡苎 新安江申贝非综自 y j d 9 5 1 o ooo 建梅波变狈威非综自 弼嘞o 0oo 德寿昌变申贝非综自 y j d 一9 5 1 oo o0 航头变系统所综自 d i s a 一21 00 0 淳 淳安变申贝 非综自 y d 一9 5 l2 10 l 千岛湖积成非综自 i e s r 7 0 2o0 0 安 姜家变积成非综自 i e s r 7 00 ooo 义乌变积成非综自 s r 7 0 900 o 稠城变积成非综自 s r 7 07 o0o 苏陈变积成非综自 i e s r 7 0 7o0 o 义李宅变系统所综自 d i s a 一28 11o 乌佛堂变系统所综自 d i s a 一2 611 0 江东变保护所综自 r c $ 9 0 0 03 11o 杨村变保护所综自r c $ 9 0 0 0 31lo 上溪变南自厂综自 p s 6 0 0 01 22o 卢宅变积成非综自 i e s r 7 0 5ooo 东 横店变申贝非综自 y j d 一9 5 14 11o 白云变申贝非综自 y j d 9 5 13 11o 阳 巍山变申贝非综自 y j d 一9 5 13 11o 官田变许继综自 c z b 5 0 0 03 o0o 浦 浦江变积成非综自 s r 7 06 ooo 白马变申贝非综自 y j d 9 5 15 11o 江 月泉变许继综自 c s m 一2 0 0 08 o0o 磐 安 磐安变申贝非综自 y j d 一9 5 l 311改造中 、 永康变申贝非综自 y j d 9 5 1 100o 水高塘变南瑞非综自 d i s a 一39 00o 康古山变南瑞综自b j 一3 7000 芝英变许继综自c s m 一2 0 0 0 71l0 永 11o 康 长城变中德综自n s c 一2 0 0 0 2 武武义变申贝非综自y j d 一9 5 1 4 l10 义 熟溪变申贝非综自 y j d 一9 5 140o0 口 1 9 62 l1 92 计 2 1 2 、2 2 0 k v 及以上变电所自动化设备运行情况统计： 所在变电所 厂家 系统设备型 缺陷情况 备注 县市名类型可 累计发当年发当年消累计未消 生缺陷生缺陷除缺陷除缺陷 金华变申贝非综自y j d 9 5 10o0o 黄村变创维综自a b b0000 浙江大学工程硕士研究生论文 双龙变南瑞综自 7110 兰溪云山变创维综自a b b l11 兰溪曹家变创维综自a b b oooo 建德建德变申贝非综自y j d 一9 5 1o0oo 东阳东阳变创维综自a b b l110 义乌宾王变申贝非综自 y j d 一9 5 1lo0 义乌大元变创维综自a b b o0oo 永康方岩变申贝非综自y j d 9 5 1 20o 合计1 2330 2 2 、简要分析： 到2 0 0 3 年1 2 月底金华电网已投入运行的1 1 0 k v 变电所达4 5 座( 不包括 部分用户变) 、2 2 0 k v 变电所达9 座、5 0 0 k v 变电所上座。其中非综合自动化系 统2 9 套，占投运变电所数量的5 2 7 ；综合自动化系统2 6 套，占4 7 3 。根 据“2 0 0 3 年金华电网变电所自动化设备运行情况统计表”可知，共发生缺陷2 4 条：非综合自动化系统发生缺陷共1 0 条，占缺陷数量的4 4 4 ；综合自动化系 统发生缺陷共1 4 条，占全部缺陷的5 5 6 。修试厂消除缺陷共2 2 条，累计未 消除缺陷共1 条，消缺率为9 6 ；高压工区消除缺陷0 条，累计未消除缺陷共 1 条，消缺率为o 。( 所有统计数据以局生产系统为依据，根据实际情况核实 后，有所增减) a 本年自动化系统分类统计比例： 单位变电所缺 系统大类数量比例 缺陷比例 陷比率 非综合a 动化系统5 2 7 4 4 4 0 8 4 综合自动化系统4 7 3 5 5 6 1 1 8 b 一年的自动化系统供应商产品缺陷分布比例： 单位变电所缺陷 供应商名称 变电所数量缺陷数量 比率 浙江大学工程硕士研究生论文 许继日立 l00 浙江创维 52o 4 鲁能积成 710 1 4 南瑞系统所94 0 4 4 上海申贝1 98 o 4 2 南京中德2 1o 5 许继四方53o 6 国电南自 l22 南瑞保护所23 1 5 c 本年自动化系统缺陷主要构成分类、比率： 板件损坏( 性系统软件故网络通讯( 间隔 系统大类误接线、设置 能偏差)障层) 非综合自 动化系统 4 4 4 o 0 1 1 1 1 1 1 综合自动 化系统 3 4 7 1 3 8 7 3 4 7 合计3 7 5 9 3 7 9 3 7 3 7 5 一年的数据列表信息表明：全网自动化系统发生了部分缺陷但基本正常，其中“分布 分散式综合自动化系统”发生的缺陷数量多于“集中控制式自动化系统”，结合分析缺陷的构 成分类、比率，我们认为本月开始气温开始大幅上升是影响设备性能一个重要原因，板件损 坏( 性能偏差) 占的比例很大，“集中控制式自动化系统”大多投运较早，设备老化相对严重， 建议作好备品备