電網(wǎng)EMS系統(tǒng)遙測(cè)數(shù)據(jù)跳變的原因及對(duì)策
一、電網(wǎng)調(diào)度對(duì)EMS的兩個(gè)指標(biāo):實(shí)時(shí)性和正確性
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201012.htm電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)(EMS)所提供的遙測(cè)數(shù)據(jù),必須具備實(shí)時(shí)性和正確性?xún)蓚€(gè)最基本的指標(biāo),才能滿(mǎn)足調(diào)度人員及時(shí)掌握和準(zhǔn)確調(diào)整電網(wǎng)工況的要求。
所謂實(shí)時(shí)性,就是電網(wǎng)中一次設(shè)備的狀態(tài)發(fā)生變化后,相關(guān)信息立即就能反映到調(diào)度中心,其滯后的最長(zhǎng)時(shí)延,一般不應(yīng)該超過(guò)3秒;所謂正確性,就是所有一次設(shè)備的狀態(tài)信息,都要完全符合電網(wǎng)現(xiàn)時(shí)的實(shí)際工況:對(duì)于遙信數(shù)據(jù),不能有誤動(dòng)、拒動(dòng)和抖動(dòng);對(duì)于遙測(cè)數(shù)據(jù),綜合誤差不應(yīng)超過(guò)0.5%。
要達(dá)到上述指標(biāo),并不容易。經(jīng)過(guò)了20多年的持續(xù)改進(jìn),目前電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行水平,已經(jīng)有了很大提高。目前一般省一級(jí)系統(tǒng),在大多數(shù)時(shí)段,基本上能夠達(dá)到上述指標(biāo)。
但在某些特定的時(shí)間區(qū)間,以上兩種指標(biāo)都達(dá)不到,幾乎每個(gè)省調(diào),每月都會(huì)收到來(lái)自上級(jí)調(diào)度的統(tǒng)計(jì)警示:列出了貴省總加數(shù)據(jù)的跳變情況,要求采取措施改進(jìn)之。
然而,這種事件是電網(wǎng)EMS的一種固有特征,因?yàn)樗陌l(fā)生與電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取方式緊密相關(guān),確切地說(shuō),我們只能改善它,卻無(wú)法根除它。而且這兩種指標(biāo)的超限,不能夠單獨(dú)處理,它們聯(lián)系在一起,很難分開(kāi),我們只能找到滿(mǎn)足實(shí)際需要的平衡點(diǎn)。這是由什么原因引起的呢?
二、電網(wǎng)調(diào)度對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)跳變的耐受性
大多數(shù)省級(jí)EMS系統(tǒng)的匯總數(shù)據(jù),比如水電總加、火電總加、風(fēng)電總加等等,都會(huì)在通常平穩(wěn)的運(yùn)行曲線(xiàn)上,發(fā)生2-3次跳變。這種異常數(shù)據(jù)跳變的持續(xù)時(shí)間差別很大,短的幾分鐘,長(zhǎng)的幾小時(shí)。事實(shí)上,還有更短的數(shù)十秒鐘的事件,由于歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)濾作用,大多數(shù)已經(jīng)被忽略。
如上所述,一個(gè)系統(tǒng)發(fā)生數(shù)據(jù)跳變現(xiàn)象不可避免,因?yàn)槠浒l(fā)生的原因深嵌于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的機(jī)制之中。如果要完全根絕遙測(cè)數(shù)據(jù)跳變,系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性就不得不降低,但實(shí)時(shí)性對(duì)于調(diào)度人員更加重要,許多緊急事件的處理要在數(shù)秒數(shù)十秒之內(nèi)立即決定,因此不可能通過(guò)付出降低實(shí)時(shí)性的代價(jià)來(lái)?yè)Q取根除跳變。
在上述兩難處境當(dāng)中,調(diào)度人員的選擇很明確:實(shí)時(shí)性一定不能降低,至于遙測(cè)跳變,不發(fā)生當(dāng)然最好,如果實(shí)在做不到,只要限制在較短的時(shí)間段內(nèi),我們也是可以容忍的。
根據(jù)我國(guó)目前自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平,從我們的經(jīng)驗(yàn)判斷,一般要求遙測(cè)跳變的持續(xù)時(shí)間不超過(guò)5秒,最長(zhǎng)時(shí)延不超過(guò)10秒,還是可以做到的。在這樣短的時(shí)區(qū)內(nèi),調(diào)度人員大致能夠判斷,這種異常的暫時(shí)性,對(duì)調(diào)度命令的下達(dá)影響不是很大。
然而我們看到,目前各省的數(shù)據(jù)跳變統(tǒng)計(jì)表明,實(shí)際系統(tǒng)的跳變持續(xù)時(shí)間大大超出了上述區(qū)間,原因是:
1、對(duì)跳變的機(jī)制、原因還沒(méi)有進(jìn)行深入的研究;
2、沒(méi)有采取措施,改善系統(tǒng)的通信設(shè)置。
三、遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生跳變的原因
EMS主站對(duì)廠(chǎng)站設(shè)備的大多數(shù)采集命令,都有一旦執(zhí)行不可中斷的性質(zhì)。以全數(shù)據(jù)請(qǐng)求(簡(jiǎn)稱(chēng):總召)為例,對(duì)一個(gè)具有幾千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的RTU的全部數(shù)據(jù)采集一遍,往往需要幾十幀報(bào)文,花費(fèi)幾十秒鐘時(shí)間,具體視信道帶寬的不同而有不同。
在全數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,當(dāng)RTU某個(gè)剛剛被采集過(guò)的數(shù)據(jù)內(nèi)存的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí),這種變化不能立即被送往主站,必須等到本輪全數(shù)據(jù)請(qǐng)求全部完成后,在接下來(lái)的變化數(shù)據(jù)請(qǐng)求中被送往主站。
如果這個(gè)站的全數(shù)據(jù)采集需時(shí)40秒,在它剛剛采集到10秒鐘的時(shí)候,剛才10秒內(nèi)已被采集過(guò)的某個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)存的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,那么這個(gè)變化了的數(shù)據(jù),起碼要在30秒鐘以后,才能被送往主站。
我們當(dāng)然可以在規(guī)約的編程上來(lái)改變這個(gè)總召不可中斷的局面,比如,在10秒時(shí)中斷總召命令,先傳送上面所說(shuō)這個(gè)剛變化了的數(shù)據(jù),這是能夠做到的。但請(qǐng)注意,我們?yōu)槭裁匆l(fā)全數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令?因?yàn)樵诮?jīng)過(guò)了很長(zhǎng)一段時(shí)間的變化數(shù)據(jù)請(qǐng)求以后,主站數(shù)據(jù)庫(kù)中這一塊數(shù)據(jù)是否還與廠(chǎng)站保持一致?我們是有疑問(wèn)的,很多數(shù)據(jù)在12個(gè)小時(shí)內(nèi)都沒(méi)有被刷新一次,在他們被主站的各種應(yīng)用程序幾十次地讀取、比對(duì)、處理中,會(huì)不會(huì)出錯(cuò)?為了保險(xiǎn),這個(gè)時(shí)候,妥當(dāng)?shù)淖龇ㄊ前堰@個(gè)站的數(shù)據(jù)全部刷新一遍,以確信,這時(shí)候主站數(shù)據(jù)與廠(chǎng)站實(shí)際狀態(tài)是一致的,如果不這樣做,很可能更多的面上的錯(cuò)誤會(huì)發(fā)生在這個(gè)廠(chǎng)站的數(shù)據(jù)中。所以,每隔一段時(shí)間對(duì)一個(gè)站的整個(gè)數(shù)據(jù)刷新一遍,也是很重要的,不可偏廢。再說(shuō),在調(diào)度可以接受的限度內(nèi),這個(gè)變化了的數(shù)據(jù)稍微延后一點(diǎn)送上去,又有何妨?比較利弊得失,還是不中斷的好。
現(xiàn)在再來(lái)探討這個(gè)延遲上送的變化了的數(shù)據(jù)帶來(lái)的問(wèn)題。
如果這個(gè)數(shù)據(jù)變化不大,雖然已經(jīng)越過(guò)了死區(qū),必得上送,也只是平穩(wěn)負(fù)荷曲線(xiàn)上的一個(gè)小小的波動(dòng),雖然延遲了30秒才到達(dá)主站的數(shù)據(jù)庫(kù),但在當(dāng)前一輪的匯總計(jì)算中,基本上顯示不出什么來(lái)。事實(shí)上,對(duì)于平穩(wěn)的負(fù)荷,你一小時(shí)上送一次也沒(méi)有什么問(wèn)題。
問(wèn)題在于:如果這次數(shù)據(jù)的變化是由于一回50萬(wàn)KW供電線(xiàn)路的跳閘,或者一臺(tái)60萬(wàn)KW發(fā)電機(jī)組的切機(jī)(據(jù)報(bào)道,目前的風(fēng)電機(jī)組常常發(fā)生莫名其妙的切機(jī)事件),那么,在1秒鐘內(nèi),全網(wǎng)負(fù)荷一下子驟降50萬(wàn)KW;或者,全網(wǎng)機(jī)組出力一下子驟降60萬(wàn)KW。這就是一個(gè)非同小可的事件。
如果這個(gè)數(shù)據(jù)能及時(shí)上送,切機(jī)或跳閘的事實(shí),就會(huì)反映在最近一輪的數(shù)據(jù)匯總之中。如果象上面那樣,這個(gè)數(shù)據(jù)要在延遲了30秒鐘才到達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)參加匯總計(jì)算,那么在這30秒之內(nèi)的所有匯總數(shù)據(jù)就是不正確的了。因?yàn)?,一次?cè)的負(fù)荷或出力變化,已經(jīng)在實(shí)際的電網(wǎng)中真實(shí)反映,但你的這個(gè)匯總數(shù)據(jù)里面還沒(méi)有反映,這樣的匯總數(shù)據(jù)肯定就是不平衡的。
這時(shí)候,這個(gè)延遲數(shù)據(jù)的延時(shí)長(zhǎng)短,對(duì)于調(diào)度來(lái)說(shuō)就顯得十分重要。假如我們的自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)得很好,延時(shí)5秒后,這個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重新回歸平衡,那么這樣一次數(shù)據(jù)跳變事件還能夠承受;如果延時(shí)30秒以上,對(duì)調(diào)度的判斷就已經(jīng)是一種考驗(yàn),一種壓力。我要你這個(gè)系統(tǒng)干嘛的?當(dāng)我無(wú)法從你這個(gè)系統(tǒng)獲得正確的信息時(shí),我有理由提出投訴啊。
事實(shí)是,我們的好些EMS系統(tǒng),類(lèi)似上述的數(shù)據(jù)匯總的不平衡,甚至持續(xù)一兩個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng),有些局部的數(shù)據(jù)匯總,比如小水電總發(fā)、風(fēng)電總發(fā),持續(xù)幾天地不平衡的都有!可見(jiàn),對(duì)于優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行方面,我們還有很多工作要做。
從上面我們可以知道,大數(shù)據(jù)的跳變剛剛發(fā)生、偏又遇上總召而發(fā)生延時(shí)的情況,實(shí)際中不會(huì)頻繁發(fā)生,概率是不大的。但大量的小的負(fù)荷波動(dòng)遇上總召延時(shí)的情況,則是經(jīng)常會(huì)發(fā)生的,但因?yàn)閰R總數(shù)據(jù)并未“跳變”,大家也就忽略過(guò)去了。正如你粗心的鄰居,其實(shí)他家曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次火警,卻只有真正燒起來(lái)的那次被人看到了一樣。
除了上面所說(shuō)的全數(shù)據(jù)請(qǐng)求會(huì)機(jī)會(huì)性地導(dǎo)致變化數(shù)據(jù)延時(shí)到達(dá)主站以外,還有多種可能導(dǎo)致類(lèi)似延時(shí)的發(fā)生,不過(guò)其影響的概率和程度各有不同。
四、降低遙測(cè)跳變概率的對(duì)策
遙測(cè)數(shù)據(jù)跳變,對(duì)于EMS的維護(hù)人員是一個(gè)頭痛的問(wèn)題。
首先我們看到,采集延時(shí)客觀(guān)存在,根除這種現(xiàn)象是不可能的。其次我們看到,影響延時(shí)的因素很多,我們能夠改善的方面有:
1、提高信道質(zhì)量,減少重訪(fǎng)次數(shù);
2、加大信道帶寬,提高訪(fǎng)問(wèn)速度;
3、修改通信設(shè)置,降低重訪(fǎng)等待;
4、根據(jù)實(shí)際需要,減少總召次數(shù);
5、提高死區(qū)門(mén)限,縮短報(bào)文長(zhǎng)度。
評(píng)論