1、EMS-SCADA簡介,Ver20150302v0.1,何為SCADA?,SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition -不是一個全面的控制系統,主要是基于管理層面的 -位于硬件頂層的軟件系統,通過PLC,RTU等模塊于被控系統聯系 -廣泛應用于工業(yè)的過程控制系統中 -運行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系統之上 -是一種軟實時的控制系統，在電力系統中它是一個復雜的計算機群,電話調度： 得到的信息是歷史的，不一致的 做出的判斷和決策是不可靠的 主要由廠站端的運行人員就地完成大部分監(jiān)控功能 廠站端人員不了解系統狀態(tài)，不了解全局

2、大規(guī)模電力系統的需求SCADA的必要性： 實時了解系統的運行狀態(tài) 迅速、準確、可靠地將廠站端信息傳送到調度中心,SCADA的位置,電力系統,SCADA,Actual,Fixed,Accurate,simulation,快照,狀態(tài)估計,拷貝,電力系統,AGC,AVC,在線閉環(huán)控制,操作控制,在線開環(huán)控制,電力系統調度計劃、模擬和培訓,離線分析和規(guī)劃,培訓模式,SCADA是調度的“眼”和“手”,數據流分類,控制任務分類,SCADA系統平臺,大型調度自動化系統配置,前置系統 主要功能：與變電站RTU的數據通信 單機系統：11,實際系統：1N,前置系統系統實時數據來源,遠動通信技術,傳統的遠動通信技術

3、 串行通信,高級的通信方式網絡通信,采用光纖聯網技術，連接距離10-100公里,基于網絡的數據采集和遠動,傳統的通道切換方式,使用通道切換柜,通道切換柜中插入多塊通道切換板，所有的主備通道接入切換柜。 2N個輸入 2N個輸出,現在的通道切換裝置,使用智能通道板,智能通道板是一種可編程的MODEM板。,可以通過程序控制通道板在輸入的主備雙通道之間自動切換。,前置機和通道板之間采用內部協議進行通信，可以在線向通道板發(fā)送控制命令。,前置系統數據接入技術,RTU采用串行通信，前置系統需要接入大量的串行信號,必須提供某種設備，使前置機能夠訪問多個RS232串口,傳統的數據接入方式 采用串口擴展設備,先進

4、的數據接入方式 采用通信服務器,采用通信服務器接入通信數據已成為SCADA系統的發(fā)展趨勢,采用串口擴展設備接入數據,串口擴展設備原理串口擴展卡,采用串口擴展設備接入數據,采用通信服務器接入數據,通信服務器 標準的網絡設備，將串行設備連接到網絡，,管理員給通信服務器分配一個IP地址，通信服務器自動為每個串口分配一個端口號。,訪問串口訪問網絡設備，采用標準的TCP/IP協議，socket接口,對每個串口，通信服務器提供高達230.4Kbps通信速率,前置數據采集子網,在前置工作站上安裝第三塊網卡。數據采集網上連接前置工作站和通信服務器組,主流的服務器平臺 PC服務器 Unix服務器,Sun/HP

5、主流的服務器操作系統 Unix Windows 2000 Server Linux 主流的數據庫 MS SQL Server Oracle Sybase,服務器系統數據存儲中心,調度員工作站Window 2000/XP,其他人機工作站維護、PAS分析等,WEB發(fā)布服務器 PC服務器 Window 2000 Server IIS服務,軟件結構,模型建立,WEB瀏覽,系統安全與用戶管理,拓撲分析及動態(tài)著色,無功電壓控制,模擬操作,統計 計算,告 警,歷史數據保存及查詢,事故追憶,遙控、遙調、對時,數據采集,報 表,AGC,SCADA系統數據流圖,實時數據庫,以關系庫為模板的、簡化了的、基于內存的數

6、據庫,SCADA的基本功能（一）,數據采集(Data Acquisition) 遙控和遙調操作(Tele-control, Tele-adjust ) 告警(Alarm) 記錄(Logging) 事故追憶（PDR, Post Disturbance Review） 事件順序記錄（SOE, Sequence of Event Recording） 統計、計算（Statistics, Calculation）,SCADA的基本功能（二）,雙機切換(Failover) 人機會話(Man Machine Interface) 報表(Report) 網絡拓撲與動態(tài)著色(Network Topology,

7、 Dynamic Coloring) 歷史數據存儲 WEB瀏覽 模擬盤驅動(Mimic Up Data) 系統模型的建立工具,SCADA的基本功能數據預處理,遙測量合理性校驗 遙測值變化率合理性校驗 遙測值的平滑濾波 開關變位可信性校驗,SCADA的基本功能信息顯示和報警,質量監(jiān)視 安全限制監(jiān)視 開關狀態(tài) 停電監(jiān)視 計劃值執(zhí)行情況 設備狀態(tài) 保護和自動裝置的動作狀態(tài),基于圖形界面的智能化支撐環(huán)境,UNIX下Motif界面,面向設備的圖形化、一體化建模,歷史數據查詢,SCADA信息顯示的例子棒圖,適合顯示機組出力，電壓等數據,SCADA信息顯示的例子餅圖,適合顯示份額數據，如水電占總出力的份額，

8、某機組出力占總出力的份額，等,SCADA信息顯示的例子曲線,適合顯示某個量的變化趨勢，如系統負荷，頻率，電壓等。,SCADA的基本功能遙控和遙調操作,避免誤操作 返訊校驗 畫面提示操作信息 操作結果顯示 智能化防誤操作 調度錄音電話,SCADA的基本功能 PDR，SOE,記錄系統發(fā)生異常情況和事故發(fā)生的順序 作用：事故后分析事故 PDR：記錄事故前后一段時間間隔的重要實時數據。 SOE：對事故時各種開關、繼電保護、自動裝置的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。要求精確的時鐘同步。,EMS應用軟件系統的數據流圖,拓撲分析,可觀測性分析,開停機 計劃,水火電 發(fā)電計劃,原有系統的問題,1、信息模型私有，無

9、標準； 2、訪問接口私有，可移植性差； 3、協議私有，互操作性差。 因此，如果要實現信息的集成和共享，則各信息孤島兩兩之間都需要開發(fā)專用的接口結果導致： 1、不同供應商的軟件系統間集成困難； 2、不同地區(qū)的電力部門間數據交換困難； 3、隨著信息系統規(guī)模的增大，甚至同一供應商的不同軟件系統間集成也越來越困難。,怎么辦？,如何表達？,如何交互？,IEC 61970-CIM,IEC 61970-CIS,圖形交換草案(Scalable Vector Graphics Based),國外研究進展,在1990年，美國電力科學研究院（EPRI）確立了CCAPI（控制中心應用程序接口）項目，EPRI CCAP

10、I項目的目標是： 1、主要目標是形成一套導則或規(guī)范，以最小代價和無任何代碼改動就可以將一個新應用軟件安裝在正在運行之中的EMS系統中，就象在臺式機上安裝軟件包，或者在計算機中加塊內存，實現EMS應用軟件的“即插式”應用。 2、最低目標是探討一種方法，以減少目前需要在EMS系統中安裝第三方軟件的工作量。,2000年12月，在美國Orlando，ABB、SIEMENS、ESCA、GE Harris等國際大公司基于IEC61970的公共信息模型（CIM）進行了第一次互操作試驗獲得成功；2001年5月，在美國的Las Vegas，ABB、SIEMENS、ESCA、GE Harris等國際大公司基于IE

11、C61970的公共信息模型（CIM）進行了第二次互操作試驗獲得成功；2002年6月在美國進行了第三次互操作實驗，進行了XML文檔的合并，進行了潮流計算。,2001年基于CIM的第二次互操作試驗圖示,國內研究情況,2004年9月142004年9月16日在北京國調中心舉行了基于CIS GDA接口的國內第五次互操作試驗 。 基本實現了基于XML CIM模型的交換、合并、拆分 基于CIS的GDA接口的測試,IEC61970標準簡介,IEC 61970-1：導則和一般要求 IEC 61970-2：術語表 IEC 61970-301：公用信息模型（CIM）基本部分） IEC 61970-302：（CIM）財務、能量計劃和預定部分 IEC 61970-303：（CIM）SCADA部分 IEC 61970-401：組件接口規(guī)范（CIS）框架部分 IEC 61970-402：（CIS）公用數據接口工具部分 IEC 61970-403：（CIS）Generic Data Access IEC 61970-40