調(diào)度和變電站自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀和問題
調(diào)度和變電站自動化系統(tǒng)貫通設(shè)計的自然屏障在于其地理位置間隔，實質(zhì)即廣域通信問題。目前大多數(shù)變電站還是通過2M或2×2M鏈路接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)匯聚點。這一基礎(chǔ)條件可能逐步提升，但與局域網(wǎng)通信條件是無法相比的。
當前兩端廣域貫通的現(xiàn)狀和關(guān)鍵問題如下：
(1)模型不同。調(diào)度端使用的是IEC 61970中規(guī)范的公共信息模型(CIM)，以此為基礎(chǔ)，近年來國內(nèi)推廣應(yīng)用的是更為的CIM/E模型[14-16]。目前調(diào)度模型主要包含調(diào)度應(yīng)用所需要的部分變電站一次設(shè)備模型(單相)。變電站端使用的是IEC 61850模型，其配置描述(SCD)模型文件更為詳細，以二次設(shè)備模型為主，對一次設(shè)備采用三相模型，包含大量目前調(diào)度端應(yīng)用尚未使用的信息。為統(tǒng)一兩端的模型表達，當前已開展了大量研究，研究思路主要包括直接統(tǒng)一模型、模型映射、代理轉(zhuǎn)化、通過統(tǒng)一語義模型支持雙向轉(zhuǎn)化等[17]，這些研究都有一定的應(yīng)用，但都沒有全面解決模型一致性問題。
(2)數(shù)據(jù)差異。數(shù)據(jù)和模型緊密關(guān)聯(lián)，每一個數(shù)據(jù)都對應(yīng)到模型上一個具體對象的屬性或變量。不論CIM模型還是SCD模型文件，都是復雜的網(wǎng)狀或樹狀結(jié)構(gòu)。當前數(shù)據(jù)庫還是以關(guān)系型為主，層次式、網(wǎng)狀或者面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)還不是主流，所以在兩端自動化系統(tǒng)實現(xiàn)中主要還是以二維關(guān)系表的方式存儲數(shù)據(jù)，模型則隱含在數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計中。主流的調(diào)度和變電站自動化系統(tǒng)只是以不同的二維表按自己的模型和規(guī)則存儲數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)與模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系，有的自動化系統(tǒng)由應(yīng)用軟件編寫在程序中，有的直接在數(shù)據(jù)表中設(shè)置單獨域存儲該數(shù)據(jù)在模型中的路徑。這樣，就造成了同一個對象數(shù)據(jù)，在兩端的自動化系統(tǒng)中，分別對應(yīng)不同的模型位置和數(shù)據(jù)表位置。
(3)圖形差異。變電站站內(nèi)監(jiān)控圖形更詳細和豐富一些，通常調(diào)度端只要每個站的主接線圖和部分工況圖，而且圖上的監(jiān)控對象也較少，但一個調(diào)度可能負責幾十上百個變電站的監(jiān)控，其所牽涉到的數(shù)據(jù)來源更加復雜。雖然也存在著一些相關(guān)自動化系統(tǒng)圖形標準，如可縮放矢量圖形(SVG)、CIM/G[18]等，但圖形差異的關(guān)鍵在于，圖形要反映的電網(wǎng)實際情況是需要關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)并不斷刷新的。這些導致調(diào)度和變電站端不得不重復作圖，并且要維護與各自數(shù)據(jù)、模型的一致，特別是調(diào)度端需要監(jiān)控眾多變電站，情況更加復雜。
(4)通信規(guī)約需求多樣。在IEC 61850廣泛應(yīng)用之前，調(diào)度和變電站端之間主流是使用IEC 60870 102/103/104等規(guī)約，按點傳數(shù)據(jù)(此類規(guī)約中組號、功能號、信息號的分法實質(zhì)還是數(shù)據(jù)編號)，在兩端需要分別做協(xié)議中數(shù)據(jù)點與本身數(shù)據(jù)庫、模型的對應(yīng)轉(zhuǎn)化。這些規(guī)約的特點在于傳輸效率較高，但不夠靈活、安全。其實智能變電站明確要求“與主站通信時強調(diào)模型信息也要傳輸”[11]。IEC 61850通過抽象通信服務(wù)接口(ACSI)提供了數(shù)據(jù)與模型緊密關(guān)聯(lián)的通信方式，但前提是雙方具有相同的模型(否則就需要某種IEC 61850模型代理服務(wù))。這種通信方式克服了按點傳輸數(shù)據(jù)的缺點，但也提高了通信帶寬要求。
(5)調(diào)度系統(tǒng)的規(guī)模和復雜性限制。在調(diào)控一體化、地縣一體化建設(shè)中，不僅國/分電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，甚至一些大型地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)其“四遙”信號規(guī)模也已達到別[7]。調(diào)度系統(tǒng)所面對的電網(wǎng)模型越來越復雜，其相關(guān)維護工作量巨大，面對提高全局決策和新能源消納能力、進行大范圍資源優(yōu)化配置等要求，傳統(tǒng)集中式調(diào)度已經(jīng)達到或接近了當前集中式處理方式的極限，不得不開展類似分布式處理、云計算等技術(shù)的應(yīng)用研究[7-8,19]。迫切需要加強兩端貫通研究，通過自動化手段降低調(diào)度端的工作負載。
