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电力负荷管理系统中前置系统的分析与设计
更新时间:2019-12-11 发布:www.1024sj.com

[摘要]本文分析了电力负荷经管系统中数据收集的特点及对前置系统的要求。指出了传统的前置系统的运行方式虽然实现起来简单,但存在着靠得住性不高;端口轮询时间较长,资本得不到充实哄骗,实时性不能保证;可扩充性,可维护性欠好等错误谬误,没法知足电力负荷经管系统的需要,也不能顺应电力系统自动化成长的要求。同时,提出了一种新型前置系统的设计模式。这类新型前置系统取消了主备机的概念,几台前置机并行处置数据,切换方式细化到端口,凭据机械性能动态调整各前置机的工作量,实现真正意义上的负载平衡。不仅能知足负荷经管系统的靠得住性,可维护性,可扩充性和实时性要求,也能克服原前置系统的不足,很好的运用于其它自动化系统中,为实现电力自动化系统一体化奠基了优秀的根蒂根基。
  [关头词]负荷经管系统;前置系统;负载平衡;端口切换;一体化
1引言
  前置系统是电力负荷经管系统的前端,是毗连收集终端与主站服务器的纽带,担任着上传下达的重要脚色,主要负责整个系统所需数据的收集工作。由于负荷经管系统直接收理着用户动力且具有终端数目多,散布广,数据类型多样,终端数目增加快等特点,所以对前置数据收集系统靠得住性,可维护性,可扩充性提出很高的要求。2负荷经管系统中数据收集的特点  电力负荷经管主要是面向用户侧的经管,而电力用户又具有种类、数目繁多,地域涣散的特点,这就决议了电力负荷经管系统数据收集具有以下特点:  (1)系统需要收集的终端数目很是年夜。今朝,一般年夜型城市500KVA以上的年夜用户就有千户以上,中小型城市也有500户左右,若是斟酌到100KVA以上的用户及其自然增加,公用配变台区的接进,趸售县的接收,和一个用户存在多回路,多变压器,多表计量的情况,即使作为中小型规模的城市,未来5年内系统需要接进的终端数目城市跨越5000台的水平。  (2)收集器安装的地舆位置复杂。系统终端自然散布在城市的每一个角落,安装点位置有室内(地下室、配电房)、室外、电线杆上、变压器旁等,同时包括温度、湿度、电气干扰等情况影响也各不不异,这都给系统的数据收集带来了很年夜的影响。  (3)系统需收集的数据类型多样。一般按数据性质分有电量(含分时,有无功,个体存在正反向、冻结值)、瞬时值(电流、电压、功率、功率因数等)、统计量(电压及格率、不服衡率等)、报警事务等,按收集周期和运用需要有小时数据(甚至更小距离数据)、日数据和月数据。  (4)虽然每一个终真个数据收集量不多,但作为整个系统却需要在1~2小时内对所有收集终端完成一次轮询,为在高峰时间实时监测负荷变化情况,还需要15分钟进行1次全系统的功率总加,对系统的实时性提出了很高的要求。3前置机系统需知足的要求  电力负荷经管系统将管辖范围内的各电力用户的实时用电信息,周全、准确、靠得住地经由过程远动装备收集,经电力系统专用通道传递至经管主站系统。经管主站系统对收集来的实时信息进行加工处置,为电网调剂人员提供各类功能和运用同时为电力用户提供用电信息,进行用电指导。前置机系统是主站系统的重要子系统,是各厂(站)远动信息进进主站系统的把门关,或说是用户负荷实时信息进进主站系统的咽喉,也是信息交换的瓶颈。为此,前置机系统的功能与作用相当重要。若这一功能失效,或运行不稳定、不成靠,整个系统就会成为无源之水。所以对前置系统提出了以下要求:  (1)靠得住性。整个系统要斟酌冗余设置装备摆设,非论是传输通道,仍是通讯接收装备和前置机均要斟酌预留一定的资本做为备用,当某些装备故障时保证数据的靠得住传输。同时还要实时监视装备运行状态实时发现故障所在,并实现自动/手动无缝切换,避免数据丢失。  (2)可扩充性。当前,电力用户的增加速度之快给负荷经管系统的扩充性提出的更高的要求。除在硬件设置装备摆设安装时要斟酌一定的扩充能力,在软件设计时更要斟酌实现收集装备的灵活添加,保证当轮询的终端装备增多时数据收集的速度和质量。  (3)可维护性。系统要能实时监控各装备,各通道的运行状态并能显示出来供维护人员参考。能自动的对装备性能进行比力选择好负载分配方案,保证装备资本的充实哄骗,选择性能优通道进行数据的传输。能实现装备的手动切换  (4)实时性。负荷经管系统虽然对数据的即时性并没有很高的要求,但由于其终端数目多,由于资本的限制,其轮询所有终端所需时间就相对较长,这样就很难知足现实需要。随着用户数目的不竭增加,传统的主备运行方式没法知足要求,必需采用一种新的运行模式将使命涣散到几台前置机往配合完成。4传统的前置系统运行模式  为了提高数据通讯的靠得住性,传统上,采用双前置机互为备用,接纳整机切换方式。在正常情况下,所有来自RTU的信息都经值班前置机处置后发送至后台,当值班前置机发生故障后,备用机就自动转进值班状态。对于双前置机、双通道系统其传统运行切换方式有以下三种。  方式一:主备运行方式硬交叉。  系统运行正常时值班机A接收主通道a1上行报文,同时转发来自立站服务器的下行报文,备机B接收备通道a2上行报文,截断下行报文的传输。当通道a1故障时,值班主机控制通道切换装配动作,备通道a2成为主通道与值班机通讯,备机B与通道a1毗连,接收通道a1传输报文(a1成为备通道)。当值班机A故障时,B机自举成为值班主机,控制通道切换装配动作,B机与主通道a2通讯,进行上下行报文的传输,A机成为备机只接收备通道a1上行报文,截断下行报文的传输。(切换示意图如图1所示)
图1主备运行硬交叉示意图  这类切换方式的优点是前置机处置的数据量相对较少。始终连结值班机接主通道,备机接备用通道,毗连方式清晰,可以同时对两个通道的运行状态进行监视。错误谬误是切换进程较繁锁。  方式二:主备运行方式硬切换  系统运行正常时值班机A和备机B均接收主通道a1上行报文,同时值班机A经由过程主通道a1转发来自立站服务器的下行报文。当通道a1故障时,切换装配动作,备通道a2成为主通道与两台前置机通讯,此时主备前置机均接收主通道a2上行报文。当值班机A故障时,B机自举成为值班主机,与主通道a2通讯。A机成为备机只接收主通道a2上行报文,截断下行报文的传输(切换示意图如图2所示)。  这类切换方式的优点是前置机处置的数据量相对较少,资本花费较少,切换进程简单,易于实现。错误谬误是前置机只接收一个通道的上传数据,若通道故障时,会致使部门报文丢失。
图2主备运行硬切换示意图  方式三:主备运行软切换  系统运行正常时值班机A及备机B均接收主通道a1及备用通道a2的上行报文,值班机A同时经由过程主通道a1转发来自立站服务器的下行报文,备机B不进行下行报文的转发。当通道a1故障时,备通道a2成为主通道,值班机A经由过程通道a2进行上下行报文的传输。当值班机A故障时,B机自举成为值班主机,经由过程主通道a2进行上下行报文的传输,A机成为备机只接收主备通道的上行报文,截断下行报文的传输。(切换示意图如图3所示)
图3主备运行软切换示意图  这类切换方式的优点是主前置机同时接收主备通道的上行报文,可同时监视两个通道的运行性能,切换方式简单,易于实现。错误谬误是各前置机要同时处置各通道的传输数据,资本消耗较年夜。以上三种前置系统运行方式均为主备运行方式是较传统的运行切换方式,由于其控制进程简单、了然,易于实现,所以致今在许多自动化系统中仍在采用,但这类运行方式也存在着诸多错误谬误:  a虽然有两台前置机,但只有值班主机在真正工作,备用机的资本没有很好的哄骗,造成资本浪费。  b对于终端数目多的系统(如:负荷经管系统),主机轮询所有端口的时间会很长,很难知足系统实时性要求。  c当前置机上有某些端口发生故障时,响应的报文就会丢失。  d当远动厂站增加数目较年夜时,只能依靠增加串口数目来进行扩充,不能经由过程灵活地增加前置机数目来到达扩充要求,扩充能力遭到极年夜限制。5前置系统的运行模式  新型前置系统不再单一地将各类装备划分为主用和备用,装备的数目也不局限为两台,可以肆意扩大为多台。运行切换模式不是简单地在主备间切换,而是细化到端口切换。这类运行模式能克服以往数据收集系统的缺陷,让每个装备都阐扬作用而且被监视,系统冗余设置装备摆设的双机或多机(双装备或多装备),称为A,B,C……机(或A,B,C……装备)。
  数据收集系统前置机为双机或多机设置装备摆设(视终端数目而定)。不管远动终真个传输方式是单通道或多通道都将其平衡地与各前置机相连,同时每台前置机预留一定数目的端口做为备用。在系统运行进程中,与RTU的主通道相连的前置机(下称RTU值班前置机)控制其主备通道的切换,由前置系统驻留在后台机上的监视进程控制前置机端口的切换。系统示意图以下:
  当各装备均工作正常时,各前置机将其运行性能(如:CPU占用率,内存占用率等)送往后台机监视进程,监视进程比力各前置机性能状态进行合理的端口切换,使各前置机的性能平衡,实现负载的动态分配,到达真正意义上的负载平衡。某一RTU的值班前置机统计通道的误码率和投退状态选择较好的通道作为传输主通道其它通道作为备用通道。当RTU的值班机和RTU通讯故障时,系统将自动进行通道切换或前置机值班端口的切换。当某一前置机发生故障时,此前置机上所有的值班端口都被切换到其它正常的前置机上。新型的前置收集系统具有以下优点:  a实时监视装备及通道性能,动态切换端口及通道,实现真正意义上的负载平衡。  b取消主备概念,所有装备均介入运行,充实哄骗资本,提高了运行效率,很好地知足了实时性要求。值班方式细化到端口,使系统运行更灵活。  c不再局限于双机运行方式,随着终端数目增多,系统可“积木式”添加前置机数目,打破传统模式的扩充限制。  d系统运行灵活,不仅能运用于负荷经管系统(LMS),同时也能知足数据收集监控系统(SCADA)、电能量经管系统(EMS)、电能计量系统(TMR)、集控系统的需求,知足系统一体化要求。6竣事语  新型的数据收集系统模式具有加倍灵活,合理的运行切换方式,不仅知足了负荷经管系统靠得住性、可维护性、可扩充性要求,同时也提高了系统的实时性。从久远斟酌,它为实现电力自动化系统一体化奠基了优秀的根蒂根基。

参考文献:[1]陈朝新,卿前平.基于无线公网的年夜客户电力负荷数据收集系统的设计.华东电力.2005.(7)..[2]吕少坤,韩福坤.重视前置机系统在电网调剂自动化系统的作用.华北电力技术.2000.(6).[3]谈苏伟,陈谦昌,刘国定.广东省能量经管系统前置机的特点.电力系统自动化.2000.(5)

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