配电自动化 6 配电SCADA(2014).ppt

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1、 配电SCADA系统 第六讲 配电配电SCADA系统的内容系统的内容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 配网配网SCADA与与AM/FM/GIS系统的集系统的集成成 1 配电配电SCADA系统的功能系统的功能配配电电SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系系统统既既应应该该包包括括面面向向数数据据采采集集和和监监控控系系统统的的模模型型和和方方法法，也也需需要要包包括括面面向向电电力力系系统统连连接接即即

2、网网络络拓拓扑扑的的模模型型和和方方法法，为为配配电电管管理理系系统统提供一致、完整、可直接使用的电力系统模型。提供一致、完整、可直接使用的电力系统模型。常常规规功功能能包包括括“数数据据采采集集(遥遥测测、遥遥信信)、报报警警、状状态态监监视视、遥遥控控、遥遥调调、事事件件顺顺序序记记录录、统统计计计计算算、趋趋势势曲曲线线、事事故故追追忆忆、历历史史数数据据的的存存储储和和制制表打印表打印”。非非常常规规功功能能包包括括“支支持持无无人人值值班班变变电电站站的的接接口口、实实现现馈馈线线保保护护的的远远方方投投切切，定定值值远远方方切切换换、线线路路动态着色、地理接线图与信息集成动态着色、

3、地理接线图与信息集成”。2 配电配电SCADA系统的基本组织模式系统的基本组织模式1)配网配网SCADA的基本监控对象的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。监测内容：开关状态，有功功率、无功监测内容：开关状态，有功功率、无功功率、功率、三相三相电电流、三相流、三相电压电压、功率因数、功率因数、分接头位置等分接头位置等。控制内容：负荷开关、断路器的遥控操控制内容：负荷开关、断路器的遥控操作。作。2）配电）配电SCADA系统的分层组织方式系统的分

4、层组织方式配配电电SCADASCADA系系统统由由于于存存在在大大量量分分散散的的数数据据采采集集点点，一一对对一一的的组组织织方方式式就就需需要要有有大大量量的的通通信信通通道道，在在主主站站端端也也需需要要有有与与之之规规模模相相应应的的通通信信端端口，这种组织方式实际上是不可能实现的。口，这种组织方式实际上是不可能实现的。配配电电SCADASCADA一一般般采采用用分分层层组组织织测测控控单单元元的的方方式式，把把分分散散的的RTURTU组组织织成成若若干干个个通通信信区区域域(子子站站)，监监控控信信息息首首先先在在通通信信区区域域内内集集中中，然然后后再再上上传传到到配配电电管管理理

5、中中心心(主主站站)。一一个个主主站站可可以以对对应应多多个个子子站站。若若分分散散的的测测控控单单元元数数量量巨巨大大，还还可可以以进进一一步步分分层层，子站，子站有二有二级级直至多直至多级级子站子站 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主从结构方式主从结构方式 4）配电）配电SCADA主站、子站的设置主站、子站的设置配电配电SCADA主站的设置：主站的设置：在一个城市的配电管理中心需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统要设置配电自动化的主站系统 另一种方案是

6、配电管理中心和电力调度中心合而为一另一种方案是配电管理中心和电力调度中心合而为一 配配电电SCADASCADA子子站站的的设设置置：配配电电自自动动化化系系统统远远方方终终端端把把它命名为它命名为“中压监控单元中压监控单元(配电自动化及管理系统子站配电自动化及管理系统子站)基本功能为：基本功能为：(1)(1)收收集集馈馈线线远远方方终终端端故故障障电电流流或或故故障障电电压压信信息息，完完成成故故障识别；障识别；(2)(2)向向馈馈线线远远方方终终端端发发遥遥控控命命令令，实实现现故故障障隔隔离离和和恢恢复复供供电的功能；电的功能；(3)(3)采采集集变变电电站站内内的的并并收收集集馈馈线线远

7、远方方终终端端的的状状态态量量，状状态态量变位优先向上级主站传送；量变位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、频率或者谐波值的测量、采集直流率、功率因数、频率或者谐波值的测量、采集直流量并向上级主站传送；量并向上级主站传送；(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；切及返送校核；(6)(6)采集事件采集事件顺顺序序记录记录并向上并向上级级主站主站传传送；送；(7)(7)采集脉冲量并向上采集脉冲量并向上级级主站主站传传送；送；(8)(8)接收并接

8、收并执执行行对时对时命令命令(或者或者GPSGPS对时对时)；(9)(9)具有程序自恢复功能；具有程序自恢复功能；(10)(10)具有具有设备设备自自诊诊断或者断或者远远方方诊诊断功能；断功能；(11)(11)具有通道具有通道监视监视的功能；的功能；(12)(12)具有后具有后备电备电源，并可在主源，并可在主电电源失源失电时电时自自动动投入。投入。(1)(1)变变电电站站自自动动化化(SA)SA)系系统统兼兼作作配配电电SCADASCADA子子站站。变变电电站站内内馈馈线线开开关关的的数数据据采采集集和和监监控控由由站站内内RTURTU来来完完成成，线线路路上上各各环环网网开开关关、负负荷荷开

9、开关关、街街道道配配电电站站的的数数据据采采集集和和监监视视控控制制，由由安安装装在在环环网网开开关关、负负荷荷开开关关、街街道道配配电电站站内内的的馈馈线线远远方方终终端端(FTU)FTU)来来完完成成。该该方方式式不不适适用用于于已已经经实实现现变变电电站站自自动动化的情况。化的情况。(2)(2)配配电电SCADASCADA子子站站独独立立于于变变电电站站自自动动化化(SA)SA)系系统统，该该方方式式适适用用于于已已经经实实现现变变电电站站自自动动化化的的情情况况。SCADASCADA子子站站和和安安装装在在环环网网开开关关、负负荷荷开开关关、街街道道配配电电站站内内的的馈馈线线远远方方

10、终终端端(FTU)FTU)通通信信，完完成成线线路路设设备备的的监监控控。子子站站不不包包括括变变电电站站监监控控功功能能，变变电电站站自自动动化化系系统统或或RTURTU数数据据直直接接送送上上级级主主站站。如如果果要要在在子子站站系系统统完完成成故故障障识识别别、故故障障隔隔离离和和供供电电恢恢复复功功能能，则则必必须须有有变变电电站站出出线线开开关关的的配配合合，它它要要和和变变电电站站自自动动化化(SA)SA)系系统统或或者者RTURTU通通信信，或或通通过过与与上上级级主主站站通通信信取取得得变变电站出线开关的有关信息，对它实现监控。电站出线开关的有关信息，对它实现监控。3 配电配电

11、SCADA系统的硬件系统系统的硬件系统 配配网网SCADASCADA的的计计算算机机后后台台系系统统由由SCADASCADA服服务务器器、操操作作工工作作站站、打打印印输输出设备出设备、图形数字化仪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）配配网网自自动动化化系系统统子子站站，如如果果用用变变电电站站综综合合自自动动化化的的后后台台系系统统兼兼作作配配网网SCADASCADA子子站站，这这时时服服务务器器、操操作作工工作作站站以以及及前前置置机机都都由由同同一一台台计计算算机机担担任任。系系统统的的可可靠靠性性要要求求，配配两两台台计计算算机机互互

12、为为热热备备用用，并并通过局域网互联。通过局域网互联。配电配电SCADA主站系统主站系统配配电电管管理理中中心心的的SCADASCADA主主站站系系统统除除了了必必须须具具备备变变电电站站SCADASCADA子子站站系系统统的的功功能能之之外外，还还要要完完成成其其他他的的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配电电管管理理中中心心的的主主站站系系统统还还包包括括GISGIS工工作作站站、SDESDE服服务务器器、图形编辑生产管理工作站以及图形编辑生产管理工作站以及WebWeb服

13、务器服务器 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)主主服服务务器器和和备备服服务务器器：存存放放实实时时数数据据和和历历史史数数据据，且两台服务器互为备用；且两台服务器互为备用；(2)(2)SDESDE服服务务器器：GISGIS系系统统的的服服务务器器，存存放放GISGIS系系统统所所有有的电子地图、设备属性数据、用户资料等数据；的电子地图、设备属性数据、用户资料等数据；(3)(3)GISGIS工工作作站站：显显示示以以地地图图为为背背景景的的实实时时系系统统运运行行工工况图；况图；(4)(4)调度员工作站：显示系统单线图和实时数据；调度员工作站：显示系统单线图和实

14、时数据；(5)(5)图图形形编编辑辑生生产产管管理理工工作作站站：GISGIS系系统统维维护护和和日日常常的生产管理；的生产管理；(6)(6)高级应用软件工作站：高级应用软件计算，分析；高级应用软件工作站：高级应用软件计算，分析；(7)(7)维护工作站：对整个网络进行监视，维护；维护工作站：对整个网络进行监视，维护；(8)(8)数数据据采采集集(通通信信)工工作作站站：相相当当于于前前置置机机功功能能，用用来来和和子子站站进进行行通通信信中中，由由于于采采用用了了网网络络终终端端服服务务器器，数数据采集工作站据采集工作站(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

15、机的概念：SCADASCADA系统的前置机负责规约转换和数系统的前置机负责规约转换和数据预处理。早先，由于计算机的处理能力有限，为了据预处理。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前置数据处理程序，这就是算机来运行前置数据处理程序，这就是SCADASCADA系统的前系统的前置机。置机。实际上，前置机只是一个逻辑概念，如果主机实际上，前置机只是一个逻辑概念，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直接运行的处理能力足够强，前置数据处理程序可以直接运行在主机在主机(服务

16、器服务器)上，让主机上，让主机(服务器服务器)兼作兼作SCADASCADA系统的系统的前置机。前置机。4 配电配电SCADA系统的软件系统系统的软件系统1)SCADA系统的软件层次模型系统的软件层次模型 SCADA系系统统的的软软件件可可以以分分为为三三个个层层次次操操作作系系统统、支支撑撑软软件件、应应用用软软件件。操操作作系系统统位位于于系系统统的的最最底层底层 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系统是系统是人人(调度员以及运行管理人员调度员以及运行管理人员)和和监控对象监控对象(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

17、，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)的接口。基于这么一个认的接口。基于这么一个认识，识，SCADASCADA系统在逻辑上可以分为三个部分系统在逻辑上可以分为三个部分数据处理系统数据处理系统前置机系统前置机系统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数据处理系统是是SCADASCADA系统的核心部分。首先，它包括系统的核心部分。首先，它包括SCADASCADA数据库和数据库维护的数据库和数据库维护的

18、功能功能前前置置机机系系统统和和现现场场的的RTURTUFTUFTU打打交交道道，完完成成系系统统和和监监控控对对象象的的接接口口。前前置置机机软软件件包包括括串串行行口口通通信信功功能能、规规约约转转换换功功能能、数数据据预预处处理理功功能能以以及及和和数数据据处处理理系系统统通通信的功能信的功能 人人机机联联系系工工作作站站负负责责提提供供用用户户界界面面，如如图图形形、表表格格甚甚至至声声音音、动动画画等等等等。此此外外，人人机机联联系系工工作作站站还还为为用用户户提供向提供向RTURTUFTUFTU发控制命令发控制命令(如遥控如遥控)的手段的手段 3）配电）配电SCADA系统的系统的C

19、lient/Server网络模型网络模型 4)配电配电SCADA系统软件结构系统软件结构 5）配电）配电SCADA数据库系统数据库系统 6）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报报表表软软件件 SCADASCADA前置机前置机软软件件 5 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AMAMFMFMGISG

20、IS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通过通过SCADASCADA发遥控命令发遥控命令 AM-Automation Mapping，自动成图；，自动成图；FM-Facility Management，设施管理；，设施管理；GIS-Geographic Information System，地理信，地理信息系统息系统 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，因市区配电网的特点：分布比较集中，因此比较便于采用分层集结的策略进行配此比较便于采用分层集结的策略进行配电

21、自动化系统组织。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，因而有可能采的地理范围内，因而有可能采取一些特殊的方法，以较低的代价构成取一些特殊的方法，以较低的代价构成有效且可靠的通讯网络和电源供应策略。有效且可靠的通讯网络和电源供应策略。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