1、配電SCADA系統(tǒng),第六講,配電SCADA系統(tǒng)的內(nèi)容,1 配電SCADA的功能 2 配電SCADA的基本組織模式 3 配電SCADA的硬件系統(tǒng) 4 配電SCADA的軟件系統(tǒng) 5 配電SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約 6 配網(wǎng)SCADA與AM/FM/GIS系統(tǒng)的集成,1 配電SCADA系統(tǒng)的功能,配電SCADA系統(tǒng)既應(yīng)該包括面向數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的模型和方法，也需要包括面向電力系統(tǒng)連接即網(wǎng)絡(luò)拓撲的模型和方法，為DMS應(yīng)用軟件提供一致的、完整的、可直接使用的電力系統(tǒng)模型。 常規(guī)功能包括“數(shù)據(jù)采集(遙測、遙信)、報警、狀態(tài)監(jiān)視、遙控、遙調(diào)、事件順序記錄、統(tǒng)計計算、趨勢曲線、事故追憶、歷史數(shù)據(jù)的存儲和制表打印”

2、 非常規(guī)功能包括“支持無人值班變電站的接口、實現(xiàn)饋線保護的遠方投切，定值遠方切換、線路動態(tài)著色、地理接線圖與信息集成”。,2 配電SCADA系統(tǒng)的基本組織模式,1) 配網(wǎng)SCADA的基本監(jiān)控對象 監(jiān)視向配電網(wǎng)供電的變電站10kV出線 10kV線路的監(jiān)控 10kV開閉所、配電變電所的監(jiān)控。 有功功率、無功功率、三相電流、三相電壓、功率因數(shù)、分接頭位置等 ?？刂苾?nèi)容主要是負荷開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的遙控操作,2）配電SCADA系統(tǒng)的分層組織方式,配電SCADA系統(tǒng)由于存在大量分散的數(shù)據(jù)采集點，一對一的組織方式就需要有大量的通信通道，在主站端也需要有與之規(guī)模相應(yīng)的通信端口，這種組織方式實際上是不可能實現(xiàn)的。

3、 配電SCADA一般采用分層組織測控單元的方式，把分散的RTU組織成若干個通信區(qū)域(子站)，監(jiān)控信息首先在通信區(qū)域內(nèi)集中，然后再上傳到配電管理中心(主站)。一個主站可以對應(yīng)多個子站。若分散的測控單元數(shù)量巨大，還可以進一步分層，子站有二級直至多級子站,配電SCADA系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu),3）通信方式有： 多點共線方式；多點環(huán)形方式；RTU/FTU主從結(jié)構(gòu)方式,4）配電SCADA主站、子站的設(shè)置,配電SCADA主站的設(shè)置： 在一個城市的配電管理中心需要設(shè)置配電自動化的主站系統(tǒng) 另一種方案是配電管理中心和電力調(diào)度中心合而為一 配電SCADA子站的設(shè)置： 通常設(shè)置在變電站內(nèi),配電自動化子站的功能,基本功

4、能為： (1)收集饋線遠方終端故障電流或故障電壓信息，完成故障識別； (2)向饋線遠方終端發(fā)遙控命令，實現(xiàn)故障隔離和恢復(fù)供電的功能； (3)采集變電站內(nèi)的并收集饋線遠方終端的狀態(tài)量，狀態(tài)量變位優(yōu)先向上級主站傳送； (4)實現(xiàn)對變電站電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率或者諧波值的測量、采集直流量并向上級主站傳送；,(5)接收并執(zhí)行上級主站的遙控命令或者電容器投切及返送校核； (6)采集事件順序記錄并向上級主站傳送； (7)采集脈沖量并向上級主站傳送； (8)接收并執(zhí)行對時命令(或者GPS對時)； (9)具有程序自恢復(fù)功能； (10)具有設(shè)備自診斷或者遠方診斷功能； (11)具有通道監(jiān)

5、視的功能； (12)具有后備電源，并可在主電源失電時自動投入,(1)變電站自動化(SA)系統(tǒng)兼作配電SCADA子站。 變電站內(nèi)饋線開關(guān)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控由站內(nèi)RTU來完成。 線路上各環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，由安裝在環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站內(nèi)的饋線遠方終端(FTU)來完成。 該方式不適用于已經(jīng)實現(xiàn)變電站自動化的情況。,(2)配電SCADA子站獨立于變電站自動化(SA)系統(tǒng) SCADA子站和安裝在環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站內(nèi)的饋線遠方終端(FTU)通信，完成線路設(shè)備的監(jiān)控。 子站不包括變電站監(jiān)控功能，變電站自動化系統(tǒng)或RTU數(shù)據(jù)直接送上級主站。 如果要在子站系統(tǒng)

6、完成故障識別、故障隔離和供電恢復(fù)功能，則必須有變電站出線開關(guān)的配合，它要和變電站自動化(SA)系統(tǒng)或者RTU通信，或通過與上級主站通信取得變電站出線開關(guān)的有關(guān)信息，對它實現(xiàn)監(jiān)控。 該方式適用于已經(jīng)實現(xiàn)變電站自動化的情況。,3 配電SCADA系統(tǒng)的硬件系統(tǒng),配網(wǎng)SCADA的計算機后臺系統(tǒng)由SCADA服務(wù)器、操作工作站、打印輸出設(shè)備、圖形數(shù)字化儀以及計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等幾個部分組成。 1）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)子站，如果用變電站綜合自動化的后臺系統(tǒng)兼作配網(wǎng)SCADA子站，這時服務(wù)器、操作工作站以及前置機都由同一臺計算機擔(dān)任。系統(tǒng)的可靠性要求，配兩臺計算機互為熱備用，并通過局域網(wǎng)互聯(lián)。,配電SCADA主站系統(tǒng),

7、配電管理中心的SCADA主站系統(tǒng)除了必須具備變電站SCADA子站系統(tǒng)的功能之外，還要完成其他的SCADA功能和配電高級應(yīng)用軟件(DPAS)功能。,配電SCADA主站系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖,配電管理中心的主站系統(tǒng)還包括GIS工作站、圖形編輯生產(chǎn)管理工作站以及Web服務(wù)器等,配電SCADA主站系統(tǒng)各模塊功能,(1)主服務(wù)器和備服務(wù)器：存放實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，且兩臺服務(wù)器互為備用； (2)SDE服務(wù)器：GIS系統(tǒng)的服務(wù)器，存放GIS系統(tǒng)所有的電子地圖、設(shè)備屬性數(shù)據(jù)、用戶資料等數(shù)據(jù)； (3)GIS工作站：顯示以地圖為背景的實時系統(tǒng)運行工況圖； (4)調(diào)度員工作站：顯示系統(tǒng)單線圖和實時數(shù)據(jù)； (5)圖形編輯生產(chǎn)

8、管理工作站：GIS系統(tǒng)維護和日常的生產(chǎn)管理； (6)高級應(yīng)用軟件工作站：高級應(yīng)用軟件計算，分析； (7)維護工作站：對整個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)視，維護； (8)數(shù)據(jù)采集(通信)工作站：相當(dāng)于前置機功能，用來和子站進行通信中，由于采用了網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集工作站(前置機)被省略。,幾個基本概念,前置機的概念：SCADA系統(tǒng)的前置機負責(zé)規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理。早先，由于計算機的處理能力有限，為了減輕主機(服務(wù)器)的CPU負擔(dān)，一般都要配備專門的計算機來運行前置數(shù)據(jù)處理程序，這就是SCADA系統(tǒng)的前置機。實際上，前置機只是一個邏輯概念，如果主機(服務(wù)器)的處理能力足夠強，前置數(shù)據(jù)處理程序可以直接運行在主機(

9、服務(wù)器)上，讓主機(服務(wù)器)兼作SCADA系統(tǒng)的前置機。 雙機切換問題：單通道單MODEM和單通道雙MODEM,4 配電SCADA系統(tǒng)的軟件系統(tǒng),1) SCADA系統(tǒng)的軟件層次模型 SCADA系統(tǒng)的軟件可以分為三個層次操作系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟件。操作系統(tǒng)位于系統(tǒng)的最底層,2）配電SCADA系統(tǒng)的軟件邏輯構(gòu)成,SCADA系統(tǒng)是人(調(diào)度員以及運行管理人員)和監(jiān)控對象(變配電站的開關(guān)和線路等設(shè)備)的一個中介，因此SCADA系統(tǒng)除了其核心部分，還應(yīng)包括系統(tǒng)和監(jiān)控對象的接口、系統(tǒng)和人(使用者)的接口?；谶@么一個認識，SCADA系統(tǒng)在邏輯上可以分為三個部分：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、前置機系統(tǒng)和人機聯(lián)系工作站,2

10、）配電SCADA系統(tǒng)的軟件邏輯構(gòu)成,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是SCADA系統(tǒng)的核心部分。它包括SCADA數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫維護的功能 前置機系統(tǒng)和現(xiàn)場的RTUFTU打交道，完成系統(tǒng)和監(jiān)控對象的接口。前置機軟件包括串行口通信功能、規(guī)約轉(zhuǎn)換功能、數(shù)據(jù)預(yù)處理功能以及和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通信的功能 人機聯(lián)系工作站負責(zé)提供用戶界面，如圖形、表格甚至聲音、動畫等等。此外，人機聯(lián)系工作站還為用戶提供向RTUFTU發(fā)控制命令(如遙控)的手段,6）配電SCADA系統(tǒng)的Client/Server網(wǎng)絡(luò)模型,7) 配電SCADA系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu),8）配電SCADA數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),配電SCADA系統(tǒng)核心軟件模塊,數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 告警處理系統(tǒng) 用戶安全

11、管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采樣和歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) SCADA圖形軟件 SCADA報表軟件 SCADA前置機軟件,5 配電SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約,1）通信方式和功能 （1）配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)和FTU之間的通信組織方式，不管是采用多點共線還是多點環(huán)質(zhì)是一種共線掛燈籠的方式 （2）FTU除了采集正常數(shù)據(jù)以外，還需要采集故障電流電壓數(shù)據(jù)。 ， （3）在饋線自動化中必須快速識別故障、隔離故障、恢復(fù)供電，這就要求故障發(fā)生時要優(yōu)先快速傳輸故障狀態(tài)信息,2） 配電SCADA系統(tǒng)控制程序?qū)TU的輪詢過程,3）配電SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約和報文,(1)物理層。DNP 30是一種基于串行通信口物理介質(zhì)可以是專線電纜、光纖、無線

12、或者衛(wèi)星等等。目前有一種通過以太網(wǎng)實現(xiàn)規(guī)約的發(fā)展趨勢。 (2)數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層管理數(shù)據(jù)收發(fā)雙方之間的邏輯鏈路，并負責(zé)查找數(shù)據(jù)在物理通道傳輸中的錯誤檢測。 (3)應(yīng)用層。應(yīng)用層表示的是最后接收到的完整的數(shù)據(jù)報文，或者是在傳輸層前被傳遞的數(shù)據(jù)報文,數(shù)據(jù)鏈路層 應(yīng)用層報文格式,其中：,6 配電SCADA系統(tǒng)與AM/FM/GIS系統(tǒng)的集成,兩種集成方式 SCADA和AMFMGIS之間的數(shù)據(jù)交換 SCADA向AMFMGIS提供數(shù)據(jù) AMFMGIS通過SCADA發(fā)遙控命令 配電SCADA系統(tǒng) AM-Automation Mapping，自動成圖； FM-Facility Management，設(shè)施管理； GIS-Geographic Information System，地理信息系統(tǒng),H市區(qū)配電自動化系統(tǒng)的組織,H市區(qū)配電網(wǎng)的特點：分布比較集中，因此比較便于采用分層集結(jié)的策略進行配電自動化系統(tǒng)組織。 H市配電SCADA系統(tǒng)的區(qū)域規(guī)劃方案如下圖所示：,Y市區(qū)配電自動化系統(tǒng)的組織,Y市城區(qū)配電