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主配网自动化系统协同模式的探索实践亢苓伊

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：亢苓伊

[导读] 摘要：随着社会的快速发展以及科技的不断进步，人们对供电质量的要求提升，智能电网得到了发展和完善，作为智能电网的重要组成部分，配电自动化系统具备故障快速定位、隔离和恢复非故障区域供电功能，有效提升了供电的可靠性和稳定性。

        （国网晋中供电公司山西晋中 030600）
        摘要：随着社会的快速发展以及科技的不断进步，人们对供电质量的要求提升，智能电网得到了发展和完善，作为智能电网的重要组成部分，配电自动化系统具备故障快速定位、隔离和恢复非故障区域供电功能，有效提升了供电的可靠性和稳定性。当前，电网规模的扩大，主配网之间信息交互规模庞大，研究主配网自动化系统间信息交互方法，实现对信息交互实时性、一致性、安全性是现代化智能电网建设急需解决的问题。
        关键词：电力工程；主配网；自动化协同
        目前配电自动化系统普遍采用独立建设、独立运行、独立维护的模式。所需的主网图模信息普遍依赖人工校核导入，系统间模型差异问题凸显；所需的主网三遥数据是基于厂站的单通道转发，数据容易堵塞；操作控制依赖控制点号，缺乏安全校核。这些问题都严重影响着配电自动化系统的应用成效。因此，加快推进配电自动化系统协同模式建设至关重要。
        一、协同模式总体架构
        智能电网调度控制系统和配电自动化系统所用的计算机硬件设备、网络配置、软件构成及其架构等基本相同，主站软件功能也均由平台层和应用层构成，统一的存储结构，均为实现主配网自动化系统协同模式提供了基础。
        基于同构基础平台的文件服务，通过满足电力监控系统安全防护要求的高速高可靠的正反向隔离装置，实现主配网系统间交互信息的高效协同。同步交互的信息包括图模信息、实时数据、操作信息、遥控信息和事故事件，出于系统交互的安全性考虑，各类信息各自独立处理。
        二、关键技术
        （一）基于CIM的主配网模型同步
        主配网模型信息是主配网自动化系统间交互的最基础信息，模型信息的实时性、一致性影响制约着其它各类信息的同步交互，协同模式旨在解决传统主网模型信息交互“过程繁琐、费时耗力”的现状，将交互的模型信息进行归类分解，自动同步安全交互信息，并自动进行安全一致性校核，确保交互信息的准确及时。
        由于主配网系统模型都是基于公共信息模型（CIM）的标准模型，这为系统间同步模型创造了条件。主网模型同步支持人工自定义所属区域、厂站类型、所属电压等级、设备类型等同步约束条件，当模型信息发生变更时，主网系统自动抽取、交互转换并发送至配电自动化系统中，由配电系统按需动态裁剪所需模型，实现实时同步并更新商用库和动态下装实时库。同时在具体实施中，通过主配网系统模型对比服务和日志记录服务，及时发现模型的不同步情况，并确保所有操作可追溯。
        （二）基于文件共享方式的实时数据同步
        传统配电自动化系统中，主网实时数据转发基于变电站整厂转发报文交互模式实现，在工程应用中存在通道资源占用多、信息点号维护量大、数据实时性差等问题。考虑配电自动化系统采用物理隔离装置实现系统互联的建设标准，报文交互模式难以适应物理隔离装置文件传输模式的要求。在协同模式中，充分考虑主配网同步实时数据信息成倍增长的趋势，摒弃资源消耗与维护量大的传统整厂转发报文交互模式，以全网断面文件融合变化数据文件方式进行主配网实时数据的共享与交互。配网系统侧，基于完全一致的主网模型名称及ID匹配主网同步下发的遥信、遥测等实时数据。一方面，通过周期性同步全网遥测、遥信断面文件的方式，实现主网全数据的实时同步；另一方面，对于开关跳闸、保护动作等重要变位信息，采取消息文件的方式即时传送，保证配网馈线自动化（FA）等实时类应用的时效性。
        （三）基于一致设备ID编码的操作信息同步
        为提高配电自动化系统对上级电网的感知能力，提升主配网业务的协同性，需要准确获取主网系统的操作信息，保证两套系统操作信息的实时同步。特别是对于变电站开关检修时进行的断路器分闸试验，挂牌操作信息的同步可以避免馈线自动化FA的误动作，提升FA动作的正确率。

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操作信息主要包括挂牌、封锁、置位、置数等信息，操作信息标准格式包括信息来源系统、设备ID、值、操作类型、操作人、时间及注释。在初始同步时，主网系统将全部挂牌/摘牌、封锁/解除、置位/撤消置位、置数/撤消置数等操作信息同步到配网系统中，初始化后，主网系统周期性扫描变化的操作信息，以文件形式经正向物理隔离装置实时推送到配网系统中，并采用完全一致的设备ID实现操作对象的准确匹配。在此基础上定时进行全网操作信息的一致性校验。
        （四）基于多维校验的安全控制
        原有配网系统对主网变电站内低压出线开关的控制是基于遥控信息转发表实现的，通过检查控制对象所属厂站及控制点号，由主网系统前置服务器输出控制指令，这种方式对主配网运维的同步性、一致性、及时性要求非常高，需要运维人员反复核对两套系统中厂站名称、设备名称、设备ID、遥控点号，运维风险大且繁琐，不利于电网的安全生产。在协同模式中，基于自动实时同步且高度一致的主网模型信息，优化主配网遥控交互方式，并采取多维安全校验机制确保系统间遥控信息交互的安全可靠。基于实时同步模型的遥控交互替代原有的遥控转发表控制，基于厂站名称、电压等级、设备名称及ID、设备挂牌状态、控制行为、控制时间及次数等多维度的逻辑智能校核替代原有的人工核对，不仅简化了主配网原有繁琐的遥控流程，并有效提升了主配网系统的协同处理能力，确保了控制操作的安全性。
        （五）基于事故事件驱动的FA分析
        由于FA是根据出线开关事故跳闸启动的，通过将主网系统中事故分闸事件直接推送到配网自动化系统，以基于事故事件的交互驱动替代原有的配电自动化系统同步获取主网信息后独自判断，一方面解决了主配网系统事故信息时效性差异问题，另一方面大大节约了主配网系统信息交互占用的大量资源。原有的配电自动化系统需要在可靠同步主网开关遥信、保护信号等信息基础上再进行“二次”事故事件判定。而事故事件驱动机制是基于主网实时数据库，一旦主网系统确认事故事件，即可以直接启动配网系统FA分析，是一种对主网系统事故事件信息实现变化即时处理的高效方式，并且可以实时跟踪主网系统对该事故的后续处理，使主配网系统事故处理联动起来，若发生事故事件的撤销时，配网系统也将同步撤销事故事件，并告知配网调度员具体的撤销原因。
        三、协同模式实践成效分析
        （1）“主网变动、调派人员、影响分析、发起同步、配网同步、配网校核”是主配网自动化系统同步交互的传统业务流程，配网被动等待、流程繁琐、业务边界模糊等问题凸显，运维效率、质量、一致性低。而协同模式实现了主配网交互方式由被动应对向主动服务的转变，主网变更主动发起替代了配网被动等待人工发起，系统智能同步替代了人为手工同步，主配网协同闭环替代了主配网分散处理，显著提升了主配网信息数据同步交互的实时性、一致性和安全性，同步交互由原来的小时级提升到分钟级，为配电自动化系统更大规模、更深层次的建设和应用奠定了基础。
        （2）主配网同步交互业务中的各类信息交互统一采用基于正反向物理隔离的安全文件传输服务，将原有的模型接口、图形接口、实时数据接口、遥控接口、操作同步接口统一合并为文件传输服务接口，大幅减少了主配网间信息同步交互接口数量，更加便于系统管理运维，既有效提升了系统同步交互效率，又满足了电力监控系统安全防护要求。
        （3）主网实时数据同步由原来的多通道转发变革为断面及变化数据文件交互，大量节约了主配网系统通道资源，提升系统实时数据交互处理效率，解决了传统方式下因通道拥挤导致事故遥信变位滞后的难题，有效提升FA启动成功率。
        （4）主配网控制模式的变革，由原来基于前置控制点号的报文转发方式改为基于设备对象的控制指令文件交互模式，省去不必要的配网前置报文处理环节，简化了控制流程，多重安全校验机制进一步提升了系统间遥控信息交互的安全可靠。
        参考文献：
        [1]吴树鸿，唐鹤.就地与主站协同场景下配网故障自愈安全防误技术探讨[J].机电信息，2019（33）
        [2]孟雪辰.主动配电网的多源协同优化调度研究[D].西安理工大学，2019
        [3]曾智基.多主体微网群的协同优化调度研究[D].华南理工大学，2019