電力系統(tǒng)自動化 第2章 電力調(diào)度自動化SCADA技術(shù)3

1、上節(jié)課作業(yè)： 2-1 電力調(diào)度自動化的基本組成及各部分的電力調(diào)度自動化的基本組成及各部分的功能是什么？功能是什么？ 2-2 什么是標(biāo)度變換？為什么要進(jìn)行標(biāo)度變什么是標(biāo)度變換？為什么要進(jìn)行標(biāo)度變換？換？ 2-4 什么是交流采樣？交流采樣的方式有哪什么是交流采樣？交流采樣的方式有哪些？些？ 統(tǒng)一用統(tǒng)一用A4紙書寫，請在作業(yè)紙開頭注明：紙書寫，請在作業(yè)紙開頭注明：姓名，班級，學(xué)號姓名，班級，學(xué)號，課堂開始前上交。，課堂開始前上交。作業(yè)解析： 2-1 電力調(diào)度自動化的基本組成及各部分的功電力調(diào)度自動化的基本組成及各部分的功能是什么？能是什么？ 電力調(diào)度自動化系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括調(diào)度中心、廠電力調(diào)度自動化系

2、統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括調(diào)度中心、廠站端（站端（RTU）和信息傳輸通道三大部分。根據(jù)所完）和信息傳輸通道三大部分。根據(jù)所完成功能不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和命成功能不同，可以將此系統(tǒng)劃分為信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息收集處理令執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息收集處理與控制子系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。與控制子系統(tǒng)、人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)。 其中，信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)，其作用是其中，信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)，其作用是采集各發(fā)電廠、變電所中各種表征電力系統(tǒng)運(yùn)行采集各發(fā)電廠、變電所中各種表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時信息，并根據(jù)運(yùn)行需要將有關(guān)信息通狀態(tài)的實(shí)時信息，并根據(jù)運(yùn)行需要將有關(guān)信息通過遠(yuǎn)動終端

3、傳送到調(diào)度中心，同時也接受調(diào)度端過遠(yuǎn)動終端傳送到調(diào)度中心，同時也接受調(diào)度端發(fā)來的控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。發(fā)來的控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。作業(yè)解析： 信息傳輸子系統(tǒng)，是調(diào)度中心和廠站端（信息傳輸子系統(tǒng)，是調(diào)度中心和廠站端（RTU）信息溝）信息溝通的橋梁，將遠(yuǎn)動終端的各種實(shí)時信息上傳給主站，把主通的橋梁，將遠(yuǎn)動終端的各種實(shí)時信息上傳給主站，把主站發(fā)出的各種調(diào)度命令下達(dá)到各有關(guān)廠站，即完成主站與站發(fā)出的各種調(diào)度命令下達(dá)到各有關(guān)廠站，即完成主站與遠(yuǎn)動終端之間信息與命令可靠、準(zhǔn)確地傳輸。遠(yuǎn)動終端之間信息與命令可靠、準(zhǔn)確地傳輸。 信息收集處理與控制子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對采集到的信息進(jìn)行信息收集處理與控制子系

4、統(tǒng)，負(fù)責(zé)對采集到的信息進(jìn)行各種處理及分析計算，從而實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的自動控制與各種處理及分析計算，從而實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備的自動控制與操作，是整個電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心。操作，是整個電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心。 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)，是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話而設(shè)置的，它將人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)，是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話而設(shè)置的，它將傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進(jìn)行加工處理，通過各種傳輸?shù)秸{(diào)度控制中心的各類信息進(jìn)行加工處理，通過各種顯示設(shè)備、打印設(shè)備和其他輸出設(shè)備，為調(diào)度人員提供完顯示設(shè)備、打印設(shè)備和其他輸出設(shè)備，為調(diào)度人員提供完整使用的電力系統(tǒng)實(shí)時信息。調(diào)度人員發(fā)出的遙控、遙調(diào)整使用的電力系統(tǒng)實(shí)時信息。調(diào)度人員發(fā)出的遙控、遙調(diào)

5、指令也可通過此系統(tǒng)輸入、傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。指令也可通過此系統(tǒng)輸入、傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。作業(yè)解析： 2-2 什么是標(biāo)度變換？為什么要進(jìn)行標(biāo)度變什么是標(biāo)度變換？為什么要進(jìn)行標(biāo)度變換？換？ 在電量信號變換過程中，測量所得統(tǒng)一的電信在電量信號變換過程中，測量所得統(tǒng)一的電信號通過號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后成為無標(biāo)度的數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后成為無標(biāo)度的數(shù)字信號，為反應(yīng)參數(shù)所代表的實(shí)際值，必須把信號，為反應(yīng)參數(shù)所代表的實(shí)際值，必須把A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量變換為帶有工程單位的數(shù)字轉(zhuǎn)換的數(shù)字量變換為帶有工程單位的數(shù)字量，這種變換稱為標(biāo)度變換。其變換公式為：量，這種變換稱為標(biāo)度變換。其變換公式為：)(0000NXNNYYYYm

6、m作業(yè)解析： 2-4 什么是交流采樣？交流采樣的方式有哪什么是交流采樣？交流采樣的方式有哪些？些？ “交流采樣交流采樣”是將交流模擬量經(jīng)過電壓傳感器是將交流模擬量經(jīng)過電壓傳感器（TV）或電流傳感器（）或電流傳感器（TA）變換后，由模擬）變換后，由模擬/數(shù)字（數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，通過計算得到）轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，通過計算得到所需被測量的有效值。所需被測量的有效值。 常用的交流采樣方法有：一點(diǎn)采樣算法、多點(diǎn)常用的交流采樣方法有：一點(diǎn)采樣算法、多點(diǎn)采樣算法、全周波傅里葉算法等。采樣算法、全周波傅里葉算法等。電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化上節(jié)回顧 2.2.3 交流采樣方式與算法交流采樣方式與算法

7、一點(diǎn)采樣算法一點(diǎn)采樣算法 多點(diǎn)算法多點(diǎn)算法 全周波傅里葉算法全周波傅里葉算法 2.3 電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2.3.1 模擬量信號采集模擬量信號采集 多路切換開關(guān)（多路切換開關(guān)（MUX） 程控放大器程控放大器 采樣保持器（采樣保持器（S/H） 模模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D） 模擬量的處理模擬量的處理電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化本節(jié)課主要內(nèi)容 2.3 電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2.3.2 數(shù)字量數(shù)字量I/O系統(tǒng)系統(tǒng) 2.3.3 基于單片機(jī)的電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系基于單片機(jī)的電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計統(tǒng)設(shè)計 2.4 電力自動化電

8、力自動化 SCADA系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.3.2 數(shù)字量I/O系統(tǒng) 數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/輸出信息包括輸出信息包括數(shù)字儀表輸出的數(shù)字儀表輸出的二進(jìn)制碼、脈沖量和開關(guān)量以及計算機(jī)輸二進(jìn)制碼、脈沖量和開關(guān)量以及計算機(jī)輸出的控制命令。出的控制命令。 開關(guān)量信號以開關(guān)量信號以“0”表示斷開狀態(tài)，以表示斷開狀態(tài)，以“1”表示閉合狀態(tài)。表示閉合狀態(tài)。 數(shù)字量信息輸入微機(jī)系統(tǒng)的電路稱為數(shù)字?jǐn)?shù)字量信息輸入微機(jī)系統(tǒng)的電路稱為數(shù)字量量輸入輸入通道；通道； 數(shù)字量信息自微機(jī)系統(tǒng)輸出或遙控遠(yuǎn)方裝數(shù)字量信息自微機(jī)系統(tǒng)輸出或遙控遠(yuǎn)方裝置的電路稱為數(shù)字量置的電路稱為數(shù)字量輸出輸出通道。通道

9、。電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化1.數(shù)字量輸入子系統(tǒng) 數(shù)字儀表輸出的二進(jìn)制碼，直接輸入數(shù)字儀表輸出的二進(jìn)制碼，直接輸入 脈沖電能表輸出的脈沖量，經(jīng)光電隔離脈沖電能表輸出的脈沖量，經(jīng)光電隔離 開關(guān)量信號，先轉(zhuǎn)換為可接受二進(jìn)制信號開關(guān)量信號，先轉(zhuǎn)換為可接受二進(jìn)制信號圖圖2.24 數(shù)字量輸入子系統(tǒng)原理圖數(shù)字量輸入子系統(tǒng)原理圖電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化1.數(shù)字量輸入子系統(tǒng) 1）信號隔離與電平轉(zhuǎn)換電路）信號隔離與電平轉(zhuǎn)換電路圖圖2.25 數(shù)字量隔離與電平轉(zhuǎn)換電路數(shù)字量隔離與電平轉(zhuǎn)換電路電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化1.數(shù)字量輸入子系統(tǒng)繼電器隔離電路繼電器隔離電路光電隔離電路光電隔離電路電力系統(tǒng)自動化電力系

10、統(tǒng)自動化 2）消顫除噪電路）消顫除噪電路1.數(shù)字量輸入子系統(tǒng)圖圖2.26 消顫除噪電路簡圖及波形圖消顫除噪電路簡圖及波形圖電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.數(shù)字量輸出電路 CPU輸出的數(shù)字邏輯信號，經(jīng)過隔離、放大輸出的數(shù)字邏輯信號，經(jīng)過隔離、放大，去驅(qū)動相關(guān)自動裝置。，去驅(qū)動相關(guān)自動裝置。數(shù)字量輸出子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)字量輸出子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化（附）3.模擬量輸出電路 CPU輸出的數(shù)字邏輯信號，經(jīng)過輸出的數(shù)字邏輯信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，去驅(qū)動相關(guān)自動裝置。轉(zhuǎn)換為模擬信號，去驅(qū)動相關(guān)自動裝置。模擬量輸出子系統(tǒng)模擬量輸出子系統(tǒng)D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖電力系統(tǒng)

11、自動化電力系統(tǒng)自動化2.3.3 基于單片機(jī)的電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計ROMRAM譯碼、鎖存譯碼、鎖存多路開關(guān)多路開關(guān)程控放大程控放大A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.3.3 基于單片機(jī)的電力系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.4 電力自動化SCADA系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例 什么是什么是SCADA？ SCADA即即數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集及及監(jiān)視控制監(jiān)視控制系統(tǒng)。以計算機(jī)系統(tǒng)。以計算機(jī)為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運(yùn)為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視監(jiān)視和和控制控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信

12、號報警等備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項(xiàng)功能。各項(xiàng)功能。 SCADA系統(tǒng)的基本功能？系統(tǒng)的基本功能？電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.4.1 SCADA基本功能SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)1.數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)采集與傳輸傳輸2.事故追憶功事故追憶功能能3.歷史數(shù)據(jù)存歷史數(shù)據(jù)存儲儲4.報表功能報表功能5.特殊運(yùn)算功特殊運(yùn)算功能能電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.4.2 SCADA設(shè)計實(shí)例 1.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)配置系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)配置圖圖2.29 SCADA系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)配置圖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)配置圖電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化2.4.2 SCADA設(shè)計實(shí)例 1.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)配置系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)配置RTURTU操作員站（操

13、作員站（OPU）工程師站（工程師站（ENG）歷史數(shù)據(jù)采集站（歷史數(shù)據(jù)采集站（HIS）上屏機(jī)上屏機(jī)主服務(wù)器主服務(wù)器 備服務(wù)器備服務(wù)器終端服務(wù)器終端服務(wù)器終端服務(wù)器終端服務(wù)器調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器主前置機(jī)主前置機(jī) 備前置機(jī)備前置機(jī)Web服務(wù)器服務(wù)器電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化 2.系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)（三層）系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)（三層） （1）數(shù)據(jù)層：主要包括實(shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)）數(shù)據(jù)層：主要包括實(shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫以及它們的存儲歷程。據(jù)庫以及它們的存儲歷程。 （2）程序?qū)樱褐饕獙?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的各項(xiàng)功能）程序?qū)樱褐饕獙?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，提供良好的人機(jī)接口和管理工具。，提供良好的人機(jī)接口和管理工具。 （3）通信

14、管理系統(tǒng)層：網(wǎng)絡(luò)和通信任務(wù)的管）通信管理系統(tǒng)層：網(wǎng)絡(luò)和通信任務(wù)的管理理2.4.2 SCADA設(shè)計實(shí)例數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層程序?qū)映绦驅(qū)油ㄐ殴芾硗ㄐ殴芾硐到y(tǒng)層系統(tǒng)層電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化（附）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計是一個綜合運(yùn)用知識監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計是一個綜合運(yùn)用知識的過程，涉及對象系統(tǒng)、傳感器、通信技的過程，涉及對象系統(tǒng)、傳感器、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、計算機(jī)原術(shù)、信息處理技術(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、計算機(jī)原理及接口、模擬電路與數(shù)字電路、軟件設(shè)理及接口、模擬電路與數(shù)字電路、軟件設(shè)計方法及編程等方面的基本知識。計方法及編程等方面的基本知識。 此外還需要具備一定的生產(chǎn)工藝、安裝工此外還需

15、要具備一定的生產(chǎn)工藝、安裝工藝的知識，因此，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過藝的知識，因此，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程中，經(jīng)常需要各個專業(yè)人員密切配合完程中，經(jīng)常需要各個專業(yè)人員密切配合完成。成。電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化（附）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計步驟 1.了解監(jiān)測監(jiān)控對象對監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的要求了解監(jiān)測監(jiān)控對象對監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的要求 （1）需要檢測參數(shù)的種類、數(shù)量、極限變化）需要檢測參數(shù)的種類、數(shù)量、極限變化范圍、常用范圍。范圍、常用范圍。 （2）需要檢測參數(shù)的性質(zhì)。）需要檢測參數(shù)的性質(zhì)。 （3）檢測對象所處環(huán)境。）檢測對象所處環(huán)境。 （4）檢測的精度和速度。）檢測的精度和速度。 （5）控制對象環(huán)境、數(shù)量、性質(zhì)、

16、控制方式）控制對象環(huán)境、數(shù)量、性質(zhì)、控制方式及控制精度等。及控制精度等。 （6）信息輸出形式：顯示、打印、存儲、傳）信息輸出形式：顯示、打印、存儲、傳輸輸 （7）系統(tǒng)可靠性要求，壽命要求，允許故障）系統(tǒng)可靠性要求，壽命要求，允許故障時間。時間。電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化（附）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計步驟 2.調(diào)研、搜集資料調(diào)研、搜集資料 （1）了解國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。）了解國內(nèi)外相關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。 （2）了解有關(guān)新理論、新技術(shù)、新器件。）了解有關(guān)新理論、新技術(shù)、新器件。 （3）實(shí)地考察已有成熟系統(tǒng)的使用情況。）實(shí)地考察已有成熟系統(tǒng)的使用情況。 （4）熟悉有關(guān)法律、法規(guī)、設(shè)計規(guī)范、檢測）熟悉

17、有關(guān)法律、法規(guī)、設(shè)計規(guī)范、檢測驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 3.系統(tǒng)總體方案確定系統(tǒng)總體方案確定 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)形式，主站、分站、系統(tǒng)拓?fù)湎到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)形式，主站、分站、系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化（附）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計步驟 4.選擇一次傳感器，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)或元件選擇一次傳感器，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)或元件 根據(jù)設(shè)計要求及總體方案。根據(jù)設(shè)計要求及總體方案。 5.選擇計算機(jī)（可靠、性能、經(jīng)濟(jì)）選擇計算機(jī)（可靠、性能、經(jīng)濟(jì)） 6.系統(tǒng)硬件設(shè)計（可靠、先進(jìn)）系統(tǒng)硬件設(shè)計（可靠、先進(jìn)） 7.系統(tǒng)軟件設(shè)計（組態(tài)、兼容、擴(kuò)展）系統(tǒng)軟件設(shè)計（組態(tài)、兼容、擴(kuò)展） 8.系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試 9.工業(yè)性調(diào)試工業(yè)性調(diào)試 10