電網(wǎng)EMS系統(tǒng)遙測數(shù)據(jù)跳變的原因及對策

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

電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)（EMS）所提供的遙測數(shù)據(jù)，必須具備實(shí)時(shí)性和正確性兩個(gè)最基本的指標(biāo)，才能滿足調(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，其滯后的最長時(shí)延，一般不應(yīng)該超過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：對于遙信數(shù)據(jù)，不能有誤動(dòng)、拒動(dòng)和抖動(dòng)；對于遙測數(shù)據(jù)，綜合誤差不應(yīng)超過0.5%.

要達(dá)到上述指標(biāo)，并不容易。經(jīng)過了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)收到來自上級調(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，我們只能改善它，卻無法根除它。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，我們只能找到滿足實(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)度對遙測數(shù)據(jù)跳變的耐受性

大多數(shù)省級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，因此不可能通過付出降低實(shí)時(shí)性的代價(jià)來換取根除跳變。

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，一般要求遙測跳變的持續(xù)時(shí)間不超過5秒，最長時(shí)延不超過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、對跳變的機(jī)制、原因還沒有進(jìn)行深入的研究；

2、沒有采取措施，改善系統(tǒng)的通信設(shè)置。

三、遙測數(shù)據(jù)發(fā)生跳變的原因

EMS主站對廠站設(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)請求（簡稱：總召）為例，對一個(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)采集過程中，當(dāng)RTU某個(gè)剛剛被采集過的數(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)請求全部完成后，在接下來的變化數(shù)據(jù)請求中被送往主站。

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，先傳送上面所說這個(gè)剛變化了的數(shù)據(jù)，這是能夠做到的。但請注意，我們?yōu)槭裁匆l(fā)全數(shù)據(jù)請求命令？因?yàn)樵诮?jīng)過了很長一段時(shí)間的變化數(shù)據(jù)請求以后，主站數(shù)據(jù)庫中這一塊數(shù)據(jù)是否還與廠站保持一致？我們是有疑問的，很多數(shù)據(jù)在12個(gè)小時(shí)內(nèi)都沒有被刷新一次，在他們被主站的各種應(yīng)用程序幾十次地讀取、比對、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)廠站的數(shù)據(jù)中。所以，每隔一段時(shí)間對一個(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，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)在再來探討這個(gè)延遲上送的變化了的數(shù)據(jù)帶來的問題。

如果這個(gè)數(shù)據(jù)變化不大，雖然已經(jīng)越過了死區(qū)，必得上送，也只是平穩(wěn)負(fù)荷曲線上的一個(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，但在當(dāng)前一輪的匯總計(jì)算中，基本上顯示不出什么來。事實(shí)上，對于平穩(wěn)的負(fù)荷，你一小時(shí)上送一次也沒有什么問題。

問題在于：如果這次數(shù)據(jù)的變化是由于一回50萬KW供電線路的跳閘，或者一臺60萬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KW;或者，全網(wǎng)機(jī)組出力一下子驟降60萬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)長短，對于調(diào)度來說就顯得十分重要。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，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，對于優(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”,大家也就忽略過去了。正如你粗心的鄰居，其實(shí)他家曾經(jīng)發(fā)生過多次火警，卻只有真正燒起來的那次被人看到了一樣。

除了上面所說的全數(shù)據(jù)請求會(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)致類似延時(shí)的發(fā)生，不過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(shù)據(jù)跳變，對于EMS的維護(hù)人員是一個(gè)頭痛的問題。

首先我們看到，采集延時(shí)客觀存在，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，減少重訪次數(shù)；

2、加大信道帶寬，提高訪問速度；

3、修改通信設(shè)置，降低重訪等待；

4、根據(jù)實(shí)際需要，減少總召次數(shù)；

5、提高死區(qū)門限，縮短報(bào)文長度。