东莞调度自动化系统中前置系统的配置与研究
日期：2008-11-18 0:05:01 来源：中国自动化网
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摘 要：广东省东莞市地调属于特大型地调，其调度自动化与集控自动化共享一套前置系统。论述了东莞调度自动化系统中前置系统的设计和配置方案。该系统采用终端服务器作为数据采集装置，实现了 “按口值班”的新模式，真正做到全冗余，全交叉，保证了调度系统和集控系统实时数据的一致性和可靠性。实际运行情况表明，前置系统的设计和配置是符合调度自动化系统实际运行要求的。
关键词：调度自动化系统；前置系统；能量管理系统；配置；设计
Scheme and research of prefixion system in dispatchautomation system
in Dongguan City
Abstract: The regional power dispatch in Dongguan, Guangdong is extra large in scale, its dispatch automation and centralized control automation sharing a pref ixion system. This paper describes the design and configuration scheme of the pr efixion system. Using terminal server as data collector, the system realizes the new mode of “onduty by port”; its full redundancy and interleaving ensure t h e consistency and reliability of the realtime data of the dispatch system and t he centralized control system. Application results show that the prefixion syste m satisfies the operation requirements of dispatch automation system.
Key words: dispatch automation system; prefixion system; energy management sy stem (EMS); configuration; design
东莞地调属于特大型地调，其调度范围包括：220 kV终端变电站、所有110 kV变电站以及各地方电厂，同时还担负所有无人值班变电站的遥控操作。为保证电网的安全稳定和优质经济运行，在加快电网建设步伐的同时，建设一套先进、可靠和实用的调度及集控自动化系统尤其重要。
1前置系统的设计思路
电网建设的迅速发展对电网的实时性监控提出了挑战。保证实时数据的一致性和可靠性是能量管理系统（energy management system, EMS）改造的重中之重。为了解决实时数据的一致性问题，使系统数据能够互相备份是较为理想的解决方法。正常运行时，调度系统与集控系统分别完成各自的功能；当调度系统故障时，集控系统能够完成调度系统的数据采集与监控（supervisory control and data acquisition, SCADA）功能；在集控系统 故障时，调度系统能够完成集控系统的SCADA功能和控制调节功能。
按照两个系统互为备份的设计要求，调度自动化与集控自动化要共享前置系统。为此，前置服务器要采用冗余的双服务器配置方式。当一台服务器发生故障时，其功能自动由另外一台代替，从而保证系统的正常运行。
前置服务器根据通信方式设置通信的工作参数，包括通信规约、速率、方式等。可用的 通信方式包括以太网、RS232和X.25等，可使用的规约包括TCP/IP，部颁CDT，IEC 60870- 5- 101，IEC 870-5-102，IEC 870-5-104，IEC 60870-6（TASE）协议等。配合相应通信设备，接收多厂站RTU（包括网络RTU）的信息，对接收报文完成规约转换；报文正确性、合理性效验；按指定通信方式和规约，完成对配电终端控制命令的组装和发送。前置服务器上有全图形的报文监视方式，完成通道误码率及可用率的统计，并提供模拟系统遥信、遥测变化的手段，方便系统的调试。
前置采集系统采用100BASE-T交换式以太网，分别由2台局域网交换机构成系统第Ⅶ、第Ⅷ网。选用TCP/IP作为局域网和广域网的基本网络协议。
前置服务器共配置6块网卡，分别接入EMS主备网（交换机Ⅰ，Ⅱ），集控主备网（交换机V，Ⅵ）和前置系统主备网（交换机Ⅶ，Ⅷ）。
2前置系统的数据流向
调度系统与集控系统共用一套前置采集子系统，包括采集通道和前置处理服务器。它同时为两套系统提供实时信息。另外，前置采集子系统还同时为调度系统与集控系统提供遥控、遥调服务。前置服务器随时将采集的实时数据送给调度及集控系统的SCADA服务器，SCADA服务器处理后的实时数据采用组广播或对等方式与有关服务器和工作站同步，使各个应用系统都能得到一致和最新的实时数据，从而实现监视、分析和控制功能。
前置系统同时向调度EMS及集控站分发数据，并将分别来自EMS及集控站的控制命令下发到厂站端。其实现方法主要有两种，一种是一体化解决方案，另一种是通过转发实现的方案。一体化解决方案的优点体现在实现了实时数据的一致性，以及系统维护的一致性。而通过前置机向两套后台系统转发数据，由于通过不同端口转发，根本保证不了全系统的数据一致性，以及系统维护的统一性。
一体化解决方案的具体流程为：
a) 上行数据（见图1）。数据流向配置库在数据库中提供一个人机界面，可以在线定义数据目的地。
b) 下行数据（见图2）。
这样的一体化模式可以实现：当两套系统正常运行时由集控中心系统实现遥控操作；当集控系统故障时，由调度系统替代集控中心的遥控操作。
3“按口值班”的运行模式
系统中前置机提供了先进、可靠的“按口值班”运行模式，此模式克服了以往数据采集系统的缺陷，不再单一地将各种设备划分为主用和备用，而是让每一个设备都发挥作用并且被监视，终端服务器也不再划分主用或备用运行状态，而是被细化到每一个具体的端口。系统冗余配置的双机或双设备，称为A，B机（或A，B设备）。
监控系统前置机为双机配置。当设置为单通道（A通道或B通道）时，A机连接所配置的通道，并将其信息送往后台。双通道时两台前置机分别接两个通道，选择其一送往后台，并监视另一个通道的状况。
监控系统前置机中各个厂站的值班方式为“按口值班”方式，而不是固定由主机值班。在正常运行过程中，前置A机接一个通道，前置B机接另一个通道，两台前置机对各自所接入的通道分别统计误码率和投退状态，然后将各自的统计结果都汇总到前置A机中，由前置A机比较两个通道的好坏，选出其中一个较好的通道作为值班通道，并将统计结果通过网络发往B机，这时接入值班通道的这台前置机将所接入的值班通道传送的信息发往后台。
如图3所示：当A通道为值班通道时，前置A机将A通道的信息送往后台，即此厂站由前置A机值班；同样，当B通道为值班通道时，前置B机将B通道的信息送往后台，即此厂站由前置B机值班。
这种“按口值班”的方式在两台前置机都正常工作的情况下不需要切换装置动作就可以完成双通道的切换，既减少了切换装置的动作次数，也避免了由于硬件故障而导致的切换装置动作后厂站反而退出的情况。
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
关键词：调度自动化系统；前置系统；能量管理系统；配置；设计
WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
Scheme and research of prefixion system in dispatchautomation system
WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
in Dongguan City
WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
Abstract: The regional power dispatch in Dongguan, Guangdong is extra large in scale, its dispatch automation and centralized control automation sharing a pref ixion system. This paper describes the design and configuration scheme of the pr efixion system. Using terminal server as data collector, the system realizes the new mode of “onduty by port”; its full redundancy and interleaving ensure t h e consistency and reliability of the realtime data of the dispatch system and t he centralized control system. Application results show that the prefixion syste m satisfies the operation requirements of dispatch automation system.
W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
Key words: dispatch automation system; prefixion system; energy management sy stem (EMS); configuration; design
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
东莞地调属于特大型地调，其调度范围包括：220 kV终端变电站、所有110 kV变电站以及各地方电厂，同时还担负所有无人值班变电站的遥控操作。为保证电网的安全稳定和优质经济运行，在加快电网建设步伐的同时，建设一套先进、可靠和实用的调度及集控自动化系统尤其重要。
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1前置系统的设计思路
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电网建设的迅速发展对电网的实时性监控提出了挑战。保证实时数据的一致性和可靠性是能量管理系统（energy management system, EMS）改造的重中之重。为了解决实时数据的一致性问题，使系统数据能够互相备份是较为理想的解决方法。正常运行时，调度系统与集控系统分别完成各自的功能；当调度系统故障时，集控系统能够完成调度系统的数据采集与监控（supervisory control and data acquisition, SCADA）功能；在集控系统 故障时，调度系统能够完成集控系统的SCADA功能和控制调节功能。
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按照两个系统互为备份的设计要求，调度自动化与集控自动化要共享前置系统。为此，前置服务器要采用冗余的双服务器配置方式。当一台服务器发生故障时，其功能自动由另外一台代替，从而保证系统的正常运行。
WWW_P※LCJS_COM－PLC－)技.术_网
前置服务器根据通信方式设置通信的工作参数，包括通信规约、速率、方式等。可用的 通信方式包括以太网、RS232和X.25等，可使用的规约包括TCP/IP，部颁CDT，IEC 60870- 5- 101，IEC 870-5-102，IEC 870-5-104，IEC 60870-6（TASE）协议等。配合相应通信设备，接收多厂站RTU（包括网络RTU）的信息，对接收报文完成规约转换；报文正确性、合理性效验；按指定通信方式和规约，完成对配电终端控制命令的组装和发送。前置服务器上有全图形的报文监视方式，完成通道误码率及可用率的统计，并提供模拟系统遥信、遥测变化的手段，方便系统的调试。
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前置采集系统采用100BASE-T交换式以太网，分别由2台局域网交换机构成系统第Ⅶ、第Ⅷ网。选用TCP/IP作为局域网和广域网的基本网络协议。
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前置服务器共配置6块网卡，分别接入EMS主备网（交换机Ⅰ，Ⅱ），集控主备网（交换机V，Ⅵ）和前置系统主备网（交换机Ⅶ，Ⅷ）。
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2前置系统的数据流向
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调度系统与集控系统共用一套前置采集子系统，包括采集通道和前置处理服务器。它同时为两套系统提供实时信息。另外，前置采集子系统还同时为调度系统与集控系统提供遥控、遥调服务。前置服务器随时将采集的实时数据送给调度及集控系统的SCADA服务器，SCADA服务器处理后的实时数据采用组广播或对等方式与有关服务器和工作站同步，使各个应用系统都能得到一致和最新的实时数据，从而实现监视、分析和控制功能。
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前置系统同时向调度EMS及集控站分发数据，并将分别来自EMS及集控站的控制命令下发到厂站端。其实现方法主要有两种，一种是一体化解决方案，另一种是通过转发实现的方案。一体化解决方案的优点体现在实现了实时数据的一致性，以及系统维护的一致性。而通过前置机向两套后台系统转发数据，由于通过不同端口转发，根本保证不了全系统的数据一致性，以及系统维护的统一性。
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一体化解决方案的具体流程为：
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a) 上行数据（见图1）。数据流向配置库在数据库中提供一个人机界面，可以在线定义数据目的地。
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b) 下行数据（见图2）。
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
这样的一体化模式可以实现：当两套系统正常运行时由集控中心系统实现遥控操作；当集控系统故障时，由调度系统替代集控中心的遥控操作。
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3“按口值班”的运行模式
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
系统中前置机提供了先进、可靠的“按口值班”运行模式，此模式克服了以往数据采集系统的缺陷，不再单一地将各种设备划分为主用和备用，而是让每一个设备都发挥作用并且被监视，终端服务器也不再划分主用或备用运行状态，而是被细化到每一个具体的端口。系统冗余配置的双机或双设备，称为A，B机（或A，B设备）。
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监控系统前置机为双机配置。当设置为单通道（A通道或B通道）时，A机连接所配置的通道，并将其信息送往后台。双通道时两台前置机分别接两个通道，选择其一送往后台，并监视另一个通道的状况。
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监控系统前置机中各个厂站的值班方式为“按口值班”方式，而不是固定由主机值班。在正常运行过程中，前置A机接一个通道，前置B机接另一个通道，两台前置机对各自所接入的通道分别统计误码率和投退状态，然后将各自的统计结果都汇总到前置A机中，由前置A机比较两个通道的好坏，选出其中一个较好的通道作为值班通道，并将统计结果通过网络发往B机，这时接入值班通道的这台前置机将所接入的值班通道传送的信息发往后台。
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如图3所示：当A通道为值班通道时，前置A机将A通道的信息送往后台，即此厂站由前置A机值班；同样，当B通道为值班通道时，前置B机将B通道的信息送往后台，即此厂站由前置B机值班。
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这种“按口值班”的方式在两台前置机都正常工作的情况下不需要切换装置动作就可以完成双通道的切换，既减少了切换装置的动作次数，也避免了由于硬件故障而导致的切换装置动作后厂站反而退出的情况。
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