配电SCADA系统的组织ppt课件.ppt

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1、 配电SCADA系统 配电SCADA系统的内容1 配电配电SCADA的功能的功能2 配电配电SCADA的基本组织模式的基本组织模式3 配电配电SCADA的硬件系统的硬件系统4 配电配电SCADA的软件系统的软件系统5 配电配电SCADA系统通信规约系统通信规约6 配网配网SCADA与与AM/FM/GIS系统的集系统的集成成 1 配电SCADA系统的功能配电配电SCADASCADA系统既应该包括面向数据采集和监控系统的系统既应该包括面向数据采集和监控系统的模型和方法，也需要包括面向电力系统连接即网络拓模型和方法，也需要包括面向电力系统连接即网络拓扑的模型和方法，为扑的模型和方法，为DMSDMS应

2、用软件应用软件提供一致的、完整的、提供一致的、完整的、可直接使用的电力系统模型可直接使用的电力系统模型。 常规功能常规功能包括包括“数据采集数据采集( (遥测、遥信遥测、遥信) )、报警、状态、报警、状态监视、遥控、遥调、事件顺序记录、统计计算、趋势监视、遥控、遥调、事件顺序记录、统计计算、趋势曲线、事故追忆、历史数据的存储和制表打印曲线、事故追忆、历史数据的存储和制表打印” 非常规非常规( (可选可选) )功能功能包括包括“支持无人值班变电站的接口、支持无人值班变电站的接口、实现馈线保护的远方投切，定值远方切换、线路动态实现馈线保护的远方投切，定值远方切换、线路动态着色、地理接线图与信息集成

3、着色、地理接线图与信息集成”。 2 配电SCADA系统的基本组织模式1) 配网配网SCADA的的基本监控对象基本监控对象监视向配电网供电的变电站监视向配电网供电的变电站1010kVkV出线出线 1010kVkV线路的监控线路的监控 1010kVkV开闭所、配电变电所的监控。开闭所、配电变电所的监控。 监测有功功率、无功功率、监测有功功率、无功功率、三相电流、三相电流、三相电压、功率因数三相电压、功率因数、分接头位置等、分接头位置等 。 控制内容主要是负荷开关、联络开关控制内容主要是负荷开关、联络开关的遥控操作。的遥控操作。 2）配电）配电SCADA系统的分层组织方式系统的分层组织方式配电配电S

4、CADASCADA系统由于存在系统由于存在大量分散大量分散的数据采集的数据采集点，点，一对一（点对点，一对一（点对点，P2PP2P）的组织方式的组织方式就需就需要有大量的通信通道，在主站端也需要有与之要有大量的通信通道，在主站端也需要有与之规模相应的通信端口，这种组织方式实际上是规模相应的通信端口，这种组织方式实际上是不可能实现的。不可能实现的。配电配电SCADASCADA一般采用一般采用分层分层组织组织测控单元的方式，测控单元的方式，把分散的把分散的RTURTU组织成若干个组织成若干个通信区域通信区域( (子站子站) )，监控信息首先在通信区域内集中，然后再上传监控信息首先在通信区域内集中，

5、然后再上传到到配电管理中心配电管理中心( (主站主站) )。一个主站可以对应多。一个主站可以对应多个子站。若分散的测控单元数量巨大，还可以个子站。若分散的测控单元数量巨大，还可以进一步分层，子站有二级直至多级子站。进一步分层，子站有二级直至多级子站。 配电配电SCADA系统的分层体系结构系统的分层体系结构3）通信方式有：）通信方式有： 多点共线方式；多点环形方式；多点共线方式；多点环形方式；RTU/FTU主从主从结构方式结构方式 4）配电SCADA主站、子站的设置配电配电SCADA主站主站的设置：的设置：在一个城市的配电管理中心需要设置配电自动在一个城市的配电管理中心需要设置配电自动化的主站系

6、统化的主站系统 。另一种方案是配电管理中心和电力调度中心合另一种方案是配电管理中心和电力调度中心合二为一。二为一。 配电配电SCADASCADA子站子站的设置的设置：通常设置在变电站内通常设置在变电站内配电自动化子站的功能配电自动化子站的功能基本功能为：基本功能为： (1) (1)收集馈线远方终端故障电流或故障电压信息，完成收集馈线远方终端故障电流或故障电压信息，完成故障识别；故障识别； (2) (2)向馈线远方终端发遥控命令，实现故障向馈线远方终端发遥控命令，实现故障隔离隔离和和恢复恢复供电的功能；供电的功能； (3) (3)采集变电站内的并收集馈线远方终端的状态量，状采集变电站内的并收集馈

7、线远方终端的状态量，状态量态量变位变位优先向上级主站传送；优先向上级主站传送； (4) (4)实现对变电站电压、电流、有功功率、无功功率、实现对变电站电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率或者谐波值测量、直流量采集并向上功率因数、频率或者谐波值测量、直流量采集并向上级主站传送；级主站传送；(5)(5)接收并执行上级主站的遥控命令或者电容器投切及返接收并执行上级主站的遥控命令或者电容器投切及返送校核；送校核；(6)(6)采集事件顺序记录并向上级主站传送；采集事件顺序记录并向上级主站传送；(7)(7)采集脉冲量并向上级主站传送；采集脉冲量并向上级主站传送；(8)(8)接收并执行对时命令接收

8、并执行对时命令( (或者或者GPSGPS对时对时) )；(9)(9)具有具有程序自恢复程序自恢复功能；功能；(10)(10)具有设备自具有设备自诊断诊断或者远方诊断功能；或者远方诊断功能；(11)(11)具有通道监视的功能；具有通道监视的功能；(12)(12)具有具有后备电源后备电源，并可在主电源失电时自动投入，并可在主电源失电时自动投入 。(1)变电站自动化变电站自动化( (SA)SA)系统兼作配电系统兼作配电SCADASCADA子子站站。变电站内馈线开关的数据采集和监控由站内变电站内馈线开关的数据采集和监控由站内RTURTU来完成。来完成。线路上各环网开关、负荷开关、街道配电站的数线路上各

9、环网开关、负荷开关、街道配电站的数据采集和监视控制，由安装在环网开关、负荷开据采集和监视控制，由安装在环网开关、负荷开关、街道配电站内的馈线远方终端关、街道配电站内的馈线远方终端( (FTUFTU) )来完成来完成. .该方式该方式不适用不适用于已经实现变电站自动化的情况。于已经实现变电站自动化的情况。(2)(2)配电配电SCADASCADA子站独立于变电站自动化子站独立于变电站自动化( (SA)SA)系统系统SCADASCADA子站和安装在环网开关、负荷开关、街道子站和安装在环网开关、负荷开关、街道配电站内的馈线远方终端配电站内的馈线远方终端( (FTUFTU) )通信，完成线路通信，完成线

10、路设备的监控。设备的监控。子站不包括变电站监控功能，变电站自动化系统子站不包括变电站监控功能，变电站自动化系统或或RTURTU数据直接送上级主站（数据直接送上级主站（参见图参见图4-134-13）。）。如果要在子站系统完成故障识别、故障隔离和供如果要在子站系统完成故障识别、故障隔离和供电恢复功能，则必须有变电站出线开关的配合，电恢复功能，则必须有变电站出线开关的配合，它要和变电站自动化它要和变电站自动化( (SA)SA)系统或者系统或者RTURTU通信，或通信，或通过与上级主站通信取得变电站出线开关的有关通过与上级主站通信取得变电站出线开关的有关信息，对它实现监控。信息，对它实现监控。该方式该

11、方式适用适用于已经实现变电站自动化的情况。于已经实现变电站自动化的情况。3 配电配电SCADA系统的硬件系统系统的硬件系统 配网配网SCADASCADA的计算机后台系统由的计算机后台系统由SCADASCADA服务器、操作工作站、打印输服务器、操作工作站、打印输出设备、图形数字化仪出设备、图形数字化仪以及以及计算机网络设备计算机网络设备等几个部分组成。等几个部分组成。1 1）配网自动化系统子站）配网自动化系统子站，如果用变电站综合自动化的后台系统兼，如果用变电站综合自动化的后台系统兼作配网作配网SCADASCADA子站，这时服务器、操作工作站以及前置机都由同一子站，这时服务器、操作工作站以及前置

12、机都由同一台计算机担任。系统的可靠性要求配两台计算机互为台计算机担任。系统的可靠性要求配两台计算机互为热备用热备用，并通，并通过局域网互联。过局域网互联。 配电配电SCADA主站系统主站系统配电管理中心的配电管理中心的SCADASCADA主站系统除了必须具备变电站主站系统除了必须具备变电站SCADASCADA子站系统的功能之外，还要完成其他的子站系统的功能之外，还要完成其他的SCADASCADA功功能和配电高级应用软件能和配电高级应用软件( (DPAS)DPAS)功能。功能。 配电配电SCADA主站系统总体结构图主站系统总体结构图配电管理中心的主站系统还包括配电管理中心的主站系统还包括GISG

13、IS工作站（工作站（虚线框内虚线框内）、图形编辑生产管理工作站图形编辑生产管理工作站以及以及WebWeb服务器等服务器等 配电配电SCADA主站系统各模块功能主站系统各模块功能(1)(1)主服务器和备服务器主服务器和备服务器：存放实时数据和历史数据，且：存放实时数据和历史数据，且两台服务器互为备用；两台服务器互为备用；(2)(2)SDESDE服务器服务器：GISGIS系统的服务器，存放系统的服务器，存放GISGIS系统所有的系统所有的电子地图、设备属性数据、用户资料等电子地图、设备属性数据、用户资料等数据（库）数据（库）；(3)(3)GISGIS工作站工作站：显示以地图为背景的实时系统运行工况

14、：显示以地图为背景的实时系统运行工况图；图；(4)(4)调度员工作站调度员工作站：显示系统单线图和实时数据；：显示系统单线图和实时数据；(5)(5)图形编辑生产管理工作站图形编辑生产管理工作站：GISGIS系统维护和日常的系统维护和日常的生产管理；生产管理；(6)(6)高级应用软件工作站高级应用软件工作站：高级应用软件计算，分析；：高级应用软件计算，分析；(7)(7)维护工作站维护工作站：对整个网络进行监视，维护；：对整个网络进行监视，维护；(8)(8)数据采集数据采集( (通信通信) )工作站工作站：相当于前置机功能，用来和：相当于前置机功能，用来和子站进行通信中，由于采用了网络终端服务器，

15、数据子站进行通信中，由于采用了网络终端服务器，数据采集工作站采集工作站( (前置机前置机) )被省略。被省略。几个基本概念几个基本概念前置机的概念前置机的概念：SCADASCADA系统的系统的前置机前置机负责规约转换和数负责规约转换和数据预处理。据预处理。早先，由于计算机的处理能力有限，为了早先，由于计算机的处理能力有限，为了减轻主机减轻主机( (服务器服务器) )的的CPUCPU负担，一般都要配备专门的计负担，一般都要配备专门的计算机来运行算机来运行前置数据处理前置数据处理程序，这就是程序，这就是SCADASCADA系统的前系统的前置机。实际上，前置机只是一个置机。实际上，前置机只是一个逻辑

16、概念逻辑概念，如果主机，如果主机( (服务器服务器) )的处理能力足够强，前置数据处理程序可以的处理能力足够强，前置数据处理程序可以直接运行在主机直接运行在主机( (服务器服务器) )上，让主机上，让主机( (服务器服务器) )兼作兼作SCADASCADA系统的前置机。系统的前置机。双机切换问题：单通道单双机切换问题：单通道单MODEMMODEM和单通道双和单通道双MODEMMODEM4 配电SCADA系统的软件系统1) SCADA系统的软件层次模型系统的软件层次模型 SCADA系统的软件可以分为系统的软件可以分为三三个层次操作系个层次操作系统、支撑软件、应用软件。操统、支撑软件、应用软件。操

17、作系统位于系统作系统位于系统的最的最底底层层 。 2）配电）配电SCADA系统的软件逻辑构成系统的软件逻辑构成SCADASCADA系统是人系统是人( (调度员以及运行管理人员调度员以及运行管理人员) )和监控对象和监控对象( (变配电站的开关和线路等设备变配电站的开关和线路等设备) )的一个中介，因此的一个中介，因此SCADASCADA系统除了其核心部分，还应包括系统和监控对象系统除了其核心部分，还应包括系统和监控对象的接口、系统和人的接口、系统和人( (使用者使用者) )的的接口接口。 基于这么一个认识，基于这么一个认识，SCADASCADA系统在逻辑上可以分为三系统在逻辑上可以分为三部分：

18、部分：数据处理系统数据处理系统、前置机系统前置机系统和和人机联系工作站人机联系工作站 2）配电）配电SCADA系统的软件逻辑构成系统的软件逻辑构成数据处理系统是数据处理系统是SCADASCADA系统的系统的核心核心部分。它包括部分。它包括SCADASCADA数数据据库库和数据库维护的和数据库维护的功能功能前置机系统和现场的前置机系统和现场的RTURTUFTUFTU打交道，完成系统和监控打交道，完成系统和监控对象的接口。前置机软件包括串行口通信功能、规约转对象的接口。前置机软件包括串行口通信功能、规约转换功能、数据预处理功能以及和数据处理系统通信的功换功能、数据预处理功能以及和数据处理系统通信的

19、功能能 人机联系工作站负责提供用户界面，如图形、表格甚至人机联系工作站负责提供用户界面，如图形、表格甚至声音、动画等等。此外，人机联系工作站还为用户提供声音、动画等等。此外，人机联系工作站还为用户提供向向RTURTUFTUFTU发控制命令发控制命令( (如遥控如遥控) )的手段的手段 6）配电）配电SCADA系统的系统的Client/Server网络模网络模型型 7) 配电配电SCADA系统软件结构系统软件结构 8）配电）配电SCADA数据库系统数据库系统 配电配电SCADA系统核心软件模块系统核心软件模块数据处理系统数据处理系统告警处理系统告警处理系统 用户安全管理系统用户安全管理系统数据采

20、样和历史数据管理系统数据采样和历史数据管理系统SCADASCADA图形软件图形软件SCADASCADA报表软件报表软件 SCADASCADA前置机软件前置机软件 5 配电配电SCADA系统通信规约系统通信规约1 1）通信方式和功能）通信方式和功能（1 1）配网配网SCADASCADA系统和系统和FTUFTU之间的通信组织方式，采用之间的通信组织方式，采用多点共线多点共线或或多点环线多点环线方式方式. .（2 2）FTUFTU除了采集正常数据以外，还需要采集故障电流、电压数除了采集正常数据以外，还需要采集故障电流、电压数据据. . （3 3）在馈线自动化中必须快速识别故障、隔离故障、恢复供电，）

21、在馈线自动化中必须快速识别故障、隔离故障、恢复供电，这就要求故障发生时要优先快速传输故障状态信息这就要求故障发生时要优先快速传输故障状态信息. . 2） 配电配电SCADA系统控制程序对系统控制程序对FTU的轮询过程的轮询过程 3）配电SCADA系统通信规约和报文(1)(1)物理层。物理层。DNP 3.0DNP 3.0是一种基于是一种基于串行串行通信口物理介质，通信口物理介质，可以是专线电缆、光纤、无线或者卫星等等。目前有可以是专线电缆、光纤、无线或者卫星等等。目前有一种通过一种通过以太网以太网实现规约的发展趋势。实现规约的发展趋势。 (2)(2)数据链路层。数据链路层管理数据收发双方之间的数

22、据链路层。数据链路层管理数据收发双方之间的逻辑链路，并负责查找数据在物理通道传输中的错误逻辑链路，并负责查找数据在物理通道传输中的错误检测。检测。(3)(3)应用层。应用层表示的是最后接收到的完整的数据应用层。应用层表示的是最后接收到的完整的数据报文，或者是在传输层前被传递的数据报文报文，或者是在传输层前被传递的数据报文 数据链路层应用层报文格式 Request Header 请求报头 ObjectHeader对象标题 Data数据 ObjectHeader对象标题 Data数据Response Header 响应报头 ObjectHeader对象标题 Data数据 ObjectHeader对

23、象标题 Data数据其中：起始字0 x05起始字0 x64长度链路层控制字目的地址源地址CRC校验码用户数据CRC校验码DIRFRMFCBFCV功能码 6 配电配电SCADA系统与系统与AM/FM/GIS系统的集成系统的集成 两种集成方式两种集成方式 SCADASCADA和和AMAMFMFMGISGIS之间的数据交换之间的数据交换SCADASCADA向向AMAMFMFMGISGIS提供数据提供数据, AMAMFMFMGISGIS通通过过SCADASCADA发遥控命令给发遥控命令给配电配电SCADA系统系统.AM-Automation Mapping，自动成图；，自动成图；FM-Facility

24、 Management，设施管理；，设施管理；GIS-Geographic Information System，地理信息系，地理信息系统统 H市区配电自动化系统的组织市区配电自动化系统的组织H市区配电网的特点：分布比较集中，市区配电网的特点：分布比较集中，因此比较便于采用因此比较便于采用分层集结分层集结的策略进行的策略进行配电自动化系统组织。配电自动化系统组织。H市配电市配电SCADA系统的区域规划方案如系统的区域规划方案如下图所示：下图所示：Y市区配电自动化系统的组织市区配电自动化系统的组织Y市城区配电网的特点：网络主要集中于市城区配电网的特点：网络主要集中于2km-3km的地理范围内，因而有可能的地理范围内，因而有可能采取一些特殊的方法，以较低的代价构采取一些特殊的方法，以较低的代价构成有效且可靠的通讯网络和电源供应策成有效且可靠的通讯网络和电源供应策略。略。Y市城区配电市城区配电SCADA系统的体系结构如系统的体系结构如下图所示：下图所示：Y市城区配电市城区配电SCADA系统主干信道的通信设备系统主干信道的通信设备Motorola公司的公司的MOSCAD配电配电SCADA系统系统Motorola公司的公司的MOSCAD配电配电SCADA系统系统Motorola公司的公司的MOSCAD配电配电SCADA系统系统