電網(wǎng)EMS系統遙測數據跳變的原因及對策

一、電網(wǎng)調度對EMS的兩個(gè)指標：實(shí)時(shí)性和正確性

電網(wǎng)自動(dòng)化系統(EMS)所提供的遙測數據，必須具備實(shí)時(shí)性和正確性?xún)蓚€(gè)最基本的指標，才能滿(mǎn)足調度人員及時(shí)掌握和準確調整電網(wǎng)工況的要求。

所謂實(shí)時(shí)性，就是電網(wǎng)中一次設備的狀態(tài)發(fā)生變化后，相關(guān)信息立即就能反映到調度中心，其滯后的最長(cháng)時(shí)延，一般不應該超過(guò)3秒;所謂正確性，就是所有一次設備的狀態(tài)信息，都要完全符合電網(wǎng)現時(shí)的實(shí)際工況：對于遙信數據，不能有誤動(dòng)、拒動(dòng)和抖動(dòng);對于遙測數據，綜合誤差不應超過(guò)0.5%。

要達到上述指標，并不容易。經(jīng)過(guò)了20多年的持續改進(jìn)，目前電網(wǎng)自動(dòng)化系統的實(shí)時(shí)運行水平，已經(jīng)有了很大提高。目前一般省一級系統，在大多數時(shí)段，基本上能夠達到上述指標。

但在某些特定的時(shí)間區間，以上兩種指標都達不到，幾乎每個(gè)省調，每月都會(huì )收到來(lái)自上級調度的統計警示：列出了貴省總加數據的跳變情況，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，因為它的發(fā)生與電網(wǎng)實(shí)時(shí)數據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。而且這兩種指標的超限，不能夠單獨處理，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)調度對遙測數據跳變的耐受性

大多數省級EMS系統的匯總數據，比如水電總加、火電總加、風(fēng)電總加等等，都會(huì )在通常平穩的運行曲線(xiàn)上，發(fā)生2-3次跳變。這種異常數據跳變的持續時(shí)間差別很大，短的幾分鐘，長(cháng)的幾小時(shí)。事實(shí)上，還有更短的數十秒鐘的事件，由于歷史數據存儲的過(guò)濾作用，大多數已經(jīng)被忽略。

如上所述，一個(gè)系統發(fā)生數據跳變現象不可避免，因為其發(fā)生的原因深嵌于遠程數據采集的機制之中。如果要完全根絕遙測數據跳變，系統的實(shí)時(shí)性就不得不降低，但實(shí)時(shí)性對于調度人員更加重要，許多緊急事件的處理要在數秒數十秒之內立即決定，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。

在上述兩難處境當中，調度人員的選擇很明確：實(shí)時(shí)性一定不能降低，至于遙測跳變，不發(fā)生當然最好，如果實(shí)在做不到，只要限制在較短的時(shí)間段內，我們也是可以容忍的。

根據我國目前自動(dòng)化系統的設計水平，從我們的經(jīng)驗判斷，一般要求遙測跳變的持續時(shí)間不超過(guò)5秒，最長(cháng)時(shí)延不超過(guò)10秒，還是可以做到的。在這樣短的時(shí)區內，調度人員大致能夠判斷，這種異常的暫時(shí)性，對調度命令的下達影響不是很大。

然而我們看到，目前各省的數據跳變統計表明，實(shí)際系統的跳變持續時(shí)間大大超出了上述區間，原因是：

1、對跳變的機制、原因還沒(méi)有進(jìn)行深入的研究;

2、沒(méi)有采取措施，改善系統的通信設置。

三、遙測數據發(fā)生跳變的原因

EMS主站對廠(chǎng)站設備的大多數采集命令，都有一旦執行不可中斷的性質(zhì)。以全數據請求(簡(jiǎn)稱(chēng)：總召)為例，對一個(gè)具有幾千個(gè)數據點(diǎn)的RTU的全部數據采集一遍，往往需要幾十幀報文，花費幾十秒鐘時(shí)間，具體視信道帶寬的不同而有不同。

在全數據采集過(guò)程中，當RTU某個(gè)剛剛被采集過(guò)的數據內存的數據發(fā)生變化時(shí)，這種變化不能立即被送往主站，必須等到本輪全數據請求全部完成后，在接下來(lái)的變化數據請求中被送往主站。

如果這個(gè)站的全數據采集需時(shí)40秒，在它剛剛采集到10秒鐘的時(shí)候，剛才10秒內已被采集過(guò)的某個(gè)數據內存的數據發(fā)生變化，那么這個(gè)變化了的數據，起碼要在30秒鐘以后，才能被送往主站。

我們當然可以在規約的編程上來(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)剛變化了的數據，這是能夠做到的。但請注意，我們?yōu)槭裁匆l(fā)全數據請求命令?因為在經(jīng)過(guò)了很長(cháng)一段時(shí)間的變化數據請求以后，主站數據庫中這一塊數據是否還與廠(chǎng)站保持一致?我們是有疑問(wèn)的，很多數據在12個(gè)小時(shí)內都沒(méi)有被刷新一次，在他們被主站的各種應用程序幾十次地讀取、比對、處理中，會(huì )不會(huì )出錯?為了保險，這個(gè)時(shí)候，妥當的做法是把這個(gè)站的數據全部刷新一遍，以確信，這時(shí)候主站數據與廠(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誤會(huì )發(fā)生在這個(gè)廠(chǎng)站的數據中。所以，每隔一段時(shí)間對一個(gè)站的整個(gè)數據刷新一遍，也是很重要的，不可偏廢。再說(shuō)，在調度可以接受的限度內，這個(gè)變化了的數據稍微延后一點(diǎn)送上去，又有何妨?比較利弊得失，還是不中斷的好。

現在再來(lái)探討這個(gè)延遲上送的變化了的數據帶來(lái)的問(wèn)題。

如果這個(gè)數據變化不大，雖然已經(jīng)越過(guò)了死區，必得上送，也只是平穩負荷曲線(xiàn)上的一個(gè)小小的波動(dòng)，雖然延遲了30秒才到達主站的數據庫，但在當前一輪的匯總計算中，基本上顯示不出什么來(lái)。事實(shí)上，對于平穩的負荷，你一小時(shí)上送一次也沒(méi)有什么問(wèn)題。

問(wèn)題在于：如果這次數據的變化是由于一回50萬(wàn)KW供電線(xiàn)路的跳閘，或者一臺60萬(wàn)KW發(fā)電機組的切機(據報道，目前的風(fēng)電機組常常發(fā)生莫名其妙的切機事件)，那么，在1秒鐘內，全網(wǎng)負荷一下子驟降50萬(wàn)KW;或者，全網(wǎng)機組出力一下子驟降60萬(wàn)KW。這就是一個(gè)非同小可的事件。

如果這個(gè)數據能及時(shí)上送，切機或跳閘的事實(shí)，就會(huì )反映在最近一輪的數據匯總之中。如果象上面那樣，這個(gè)數據要在延遲了30秒鐘才到達數據庫參加匯總計算，那么在這30秒之內的所有匯總數據就是不正確的了。因為，一次側的負荷或出力變化，已經(jīng)在實(shí)際的電網(wǎng)中真實(shí)反映，但你的這個(gè)匯總數據里面還沒(méi)有反映，這樣的匯總數據肯定就是不平衡的。

這時(shí)候，這個(gè)延遲數據的延時(shí)長(cháng)短，對于調度來(lái)說(shuō)就顯得十分重要。假如我們的自動(dòng)化系統維護得很好，延時(shí)5秒后，這個(gè)系統的數據重新回歸平衡，那么這樣一次數據跳變事件還能夠承受;如果延時(shí)30秒以上，對調度的判斷就已經(jīng)是一種考驗，一種壓力。我要你這個(gè)系統干嘛的?當我無(wú)法從你這個(gè)系統獲得正確的信息時(shí)，我有理由提出投訴啊。

事實(shí)是，我們的好些EMS系統，類(lèi)似上述的數據匯總的不平衡，甚至持續一兩個(gè)小時(shí)或更長(cháng)，有些局部的數據匯總，比如小水電總發(fā)、風(fēng)電總發(fā)，持續幾天地不平衡的都有!可見(jiàn)，對于優(yōu)化自動(dòng)化系統的運行方面，我們還有很多工作要做。

從上面我們可以知道，大數據的跳變剛剛發(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，但因為匯總數據并未“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)的全數據請求會(huì )機會(huì )性地導致變化數據延時(shí)到達主站以外，還有多種可能導致類(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、降低遙測跳變概率的對策

遙測數據跳變，對于EMS的維護人員是一個(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;

2、加大信道帶寬，提高訪(fǎng)問(wèn)速度;

3、修改通信設置，降低重訪(fǎng)等待;

4、根據實(shí)際需要，減少總召次數;

5、提高死區門(mén)限，縮短報文長(cháng)度。