客專供電SCADA系統(tǒng)

1客專供電SCADA系統(tǒng)授課人：鄧軍

單位:西南交通大學電氣工程學院

聯(lián)系方式:TEO),

EMAIL:dengjun75@2第一節(jié)概述第二節(jié)遠動系統(tǒng)調(diào)度主站系統(tǒng)

2.1遠動系統(tǒng)調(diào)度端硬件結構

2.2遠動系統(tǒng)調(diào)度端軟件結構

2.3遠動系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展第三節(jié)遠動系統(tǒng)通道

3.1遠動系統(tǒng)通信網(wǎng)絡概述

3.2通信規(guī)約概述

3.3典型應用案例第四節(jié)遠動系統(tǒng)調(diào)度端安裝、調(diào)試及維護

4.1遠動系統(tǒng)調(diào)度端安裝、調(diào)試

4.2遠動系統(tǒng)調(diào)度端維護及故障排查3第一節(jié)概述發(fā)電—輸電－配電－用電電力調(diào)度中心（控制中心）電力變電所4第一節(jié)概述1.1基本概念1.遠動

利用遠程通信技術進行信息傳輸，實現(xiàn)對遠方設備的監(jiān)視和控制。2.遠動技術

監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端（控制站）與執(zhí)行端（被控站）之間實現(xiàn)遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、遙視技術的總稱。3.牽引供電遠動系統(tǒng)由控制站(調(diào)度端)與被控站的遠動裝置及連接于兩者之間的信道設備組成的調(diào)度牽引供電設備的遠距離監(jiān)控系統(tǒng).5遙控YK：（Romote-Control,Telecontrol）從調(diào)度端發(fā)出命令以實現(xiàn)遠方操作和切換。如開關的“分”、“合”、故障信號的復歸等。遙信YX：(Telesignal)

將被控站的設備狀態(tài)信號遠距離傳送給調(diào)度端。如開關位置信號、報警信號等。遙測YC：(Telemetering)

將被控站的某些運行和環(huán)境參數(shù)傳送給調(diào)度端。如有功和無功功率、電度、電壓、電流等電氣參數(shù)，溫/濕度、接觸網(wǎng)故障點的距離等非電參數(shù)。遙調(diào)YT：(Teleadjusting)

調(diào)度端直接對被控站某些設備的工作狀態(tài)和參數(shù)的調(diào)整。如變壓器電壓等級等。遙視YS：（Teleseeing，RemoteVideoMonitoring）現(xiàn)場重要設備的運行狀態(tài)、重要場所的環(huán)境狀態(tài)等通過視頻圖像傳送到調(diào)度端。安全監(jiān)視。6區(qū)別與聯(lián)系？概念辨析：監(jiān)控系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、遠動系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)4.SCADA系統(tǒng)

(SupervisoryControlandDataAcquisitionSystem)

能夠完成常規(guī)“四遙”功能的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。簡稱遠動監(jiān)控系統(tǒng)或遠動系統(tǒng)（TelecontrolSystem）5.調(diào)度自動化系統(tǒng)

(DispatchingAutomationSystem)SCADA＋數(shù)據(jù)處理和管理功能＋在線培訓、輔助決策等功能。有時也常簡稱為遠動監(jiān)控系統(tǒng)或遠動系統(tǒng)。7鐵路牽引供電系統(tǒng)、鐵路電力供電系統(tǒng)①為提供鐵路行車提供電源的鐵路牽引供電系統(tǒng)，其供電可靠性影響行車安全;②承擔牽引供電以外所有鐵路負荷的供電任務，包括信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，生產(chǎn)、車站、供水系統(tǒng)以及生活等鐵路用電負荷，一般稱為鐵路電力供電系統(tǒng)其供電可靠性不僅直接影響鐵路運輸系統(tǒng)的正常安全運行，還關系到很多鐵路職能部門的正常工作。

8開閉所鐵路牽引供電、電力供電遠動系統(tǒng)結構示意圖鐵路通訊網(wǎng)絡鐵路牽引供電鐵路電力供電ＳＣＡＤＡAT所牽引變電所AAAAAT所AT所AT所牽引變電所分區(qū)所分區(qū)所地方電源變配電所地方電源變配電所地方電源變配電所車站箱變區(qū)間負荷箱變區(qū)間負荷箱變區(qū)間負荷箱變區(qū)間負荷車站車站……貫通線貫通線調(diào)度中心局域網(wǎng)調(diào)度中心通訊設備通訊設備接觸網(wǎng)91.2遠動系統(tǒng)的基本組成遠動系統(tǒng)由調(diào)度端（控制中心、主站、控制端）、執(zhí)行端（被控站、遠方終端）及信道等組成。調(diào)度端：設在控制中心內(nèi),完成遠動對象的監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計及管理功能等；執(zhí)行端:設在牽引變電所、開閉所、分區(qū)所,AT所及V停控制站內(nèi),執(zhí)行端完成遠動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、預處理，發(fā)送、接收及輸出執(zhí)行功能，常規(guī)遠動系統(tǒng)被控端為遠方終端設備（RemoteTerminalUnit,即RTU）；信道：遠動信息傳輸?shù)慕橘|(zhì)（通路）稱為信道，可分為有線信道及無線信道。101.調(diào)度端包括服務器冗余服務器調(diào)度員工作站、模擬盤、通信前置機、網(wǎng)絡等設備。112.通信通道（信道）

傳輸介質(zhì)包括音頻實回線（電話線）、光纖、電力載波、無線電等。對大型遠動系統(tǒng),遠動信息的通路應分群,以保證響應速度,遠動通道示意圖123.被控端或遠方終端（RTU,RemoteTerminalUnit)RTU主要配置有:主控單元;電源單元;通信單元;各類I/O單元131.8遠動系統(tǒng)性能指標一、可靠性1.定義

設備在技術要求規(guī)定的工作條件下，能保證所規(guī)定的技術指標的能力。2.可靠性包括兩個方面

裝置本身可靠性，信息傳輸?shù)目煽啃浴?.每個設備可靠性

平均無故障時間(MTBF)：

兩次偶然故障的平均間隔時間144.系統(tǒng)可靠性：系統(tǒng)可用率

影響系統(tǒng)可用率因素：設備質(zhì)量、維護檢修情況、環(huán)境條件。電源供電可靠性及其備用的程度等5.傳輸可靠性：用信息的差錯率表示15二、容量容量：遙控、遙調(diào)、遙測和遙信等對象的數(shù)量。

對電鐵牽引遠動系統(tǒng)，通常要求：遙控：>64路遙測：>32路遙信：>128路16三、實時性“響應時間”：從發(fā)送端事件發(fā)生到接收端正確接收到該信息的時間間隔。

171.9根據(jù)TB10117-98鐵路電力牽引供電遠動系統(tǒng)技術規(guī)范,遠動系統(tǒng)主要技術指標遙控命令傳輸時間《3s遙信命令傳送時間《3s遙信分辯率（被控站）《10ms遙測綜合誤差《1.5%雙機自動切換到監(jiān)控功能基本恢復時間《30s畫面調(diào)用響應時間《3s控制站系統(tǒng)可用率《99.8%18第二節(jié)遠動系統(tǒng)調(diào)度主站系統(tǒng)

2.1遠動系統(tǒng)調(diào)度端硬件結構

2.2遠動系統(tǒng)調(diào)度端軟件結構

2.3遠動系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展192.1遠動系統(tǒng)調(diào)度端硬件結構遠動（SCADA）系統(tǒng)調(diào)度端:能完成遠方操作及監(jiān)視，能正確和及時地掌握每時每刻都在變化著的牽引供電系統(tǒng)設備運行情況，處理影響整個牽引供電系統(tǒng)正常運行的事故和異常情況；對所有數(shù)據(jù)進行分析，處理，存儲及打印，以友好人機界面向調(diào)度員顯示，轉(zhuǎn)發(fā)其它系統(tǒng)共享。

調(diào)度端是SCADA系統(tǒng)的指揮中心，是遠動系統(tǒng)的重要組成部分之一。20星型通道遠程維護MODEM切換裝置服務器GPS以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)維護工作站執(zhí)行端RTU

供電段復示終端UPS大屏幕投影服務器磁帶機磁盤陣列系統(tǒng)維護打印機通信前置機通信前置機Web服務器實時打印機報表打印機畫面拷貝機調(diào)度端執(zhí)行端信道復示終端2122分布式配置特點:

把各項功能進一步分散到多臺計算機中去，由局域網(wǎng)絡（localareanetwork，LAN）將各臺計算機連接起來計算機之間通過LAN交換數(shù)據(jù)。備用機也同樣連接在局域網(wǎng)絡上，并可隨時承擔同類故障機或預定的其他故障機的任務，信息共享，設備共享。在硬件接口和軟件接口中都遵循一定的國際標準或工業(yè)標準，使不同廠家的產(chǎn)品容易互連，容易擴充，形成開放系統(tǒng)（opensystem）。23分布式調(diào)度端結構圖GPS

供電段復示終端UPS遠程維護MODEM切換裝置服務器1以太網(wǎng)交換機系統(tǒng)維護工作站大屏幕投影服務器2磁帶機磁盤陣列系統(tǒng)維護打印機通信前置機1通信前置機2Web服務器實時打印機報表打印機畫面拷貝機復示終端調(diào)度員工作站1-2調(diào)度員工作站1-1信道信息處理服務器方信息輸入輸出通信處理人機界面客戶方外設24特點:客戶/服務器（C/S）結構指網(wǎng)絡中服務的提供方式，請求服務的一方叫客戶方，提供服務的一方叫服務器方。數(shù)據(jù)集中管理、安全可靠和數(shù)據(jù)一致性強，多用戶共享主機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源和外設資源，共享資源能力強,降低了系統(tǒng)成本。25集成應用能力強，用戶需要的各種信息都可在客戶機上得到，用戶可通過客戶機交互工作界面，直接處理從服務器及其它客戶機得到的數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生新的有用信息；組網(wǎng)靈活，客戶機配置靈活，增減客戶機節(jié)點非常方便，這些都可通過維護軟件設定來完成。可靠性高，當某一客戶機節(jié)點故障時，并不影響整個系統(tǒng)運行26瀏覽器/服務器（B/S）模式將瀏覽器技術運用于SCADA系統(tǒng)，對擴大實時系統(tǒng)的應用范圍，減少維護工作量傳統(tǒng)的人機界面將保留，主要供調(diào)度員使用，管理部門的復示系統(tǒng)用標準瀏覽器通過Web訪問服務器，實時監(jiān)視整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)?，F(xiàn)代調(diào)度端:C/S模式與B/S模式相結合27SCADA系統(tǒng)調(diào)度端主要設備:1.計算機設備及計算機網(wǎng)絡

服務器，WEB服務器，調(diào)度員工作站，維護工作站，分析員工作站,計算機網(wǎng)絡設備,2.通信處理設備3.人機接口設備模擬屏（大屏幕顯示器）,4.不停電電源設備UPS,打印機等外設28服務器硬件：WINDOW服務器

Linux服務器

UNIX服務器服務器軟件平臺：

UNIXWindowsServerLinux29工作站硬件：WINDOW工作站

Linux工作站UNIX工作站工作站軟件平臺：

UNIX

WindowsXPLinux30通信前置機硬件平臺工業(yè)控制計算機嵌入式硬件平臺通信前置機軟件平臺實時多任務操作系統(tǒng)（QNX，VxWorks）Windows操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)31服務器及通信前置機(主機房)32

用于生成、維護、修改、管理系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫及用戶畫面，并定義、修改系統(tǒng)運行參數(shù)等.數(shù)據(jù)編輯器：重要工具軟件之一，系統(tǒng)開發(fā)人員和維護工程師對數(shù)據(jù)庫進行在線創(chuàng)建、增、刪、改等。畫面編輯器：對畫面進行修改等。數(shù)據(jù)庫界面生成管理：對實時運行數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫等進行管理。4、維護工作站（數(shù)據(jù)工作站）33流水打印機：按時間順序打印。報表打印機：定時或隨機打印。模擬屏：系統(tǒng)狀態(tài)同步顯示等。不停電電源UPS系統(tǒng)：保證在停電狀態(tài)下系統(tǒng)能保持運行30分鐘（60分鐘）。

GPS系統(tǒng)：保證調(diào)度端與執(zhí)行端及各執(zhí)行端時鐘的一致性，便于故障分析和判斷5、調(diào)度端其余設備34調(diào)度端模擬屏35調(diào)度端2*2大屏幕顯示器362.2遠動系統(tǒng)調(diào)度端軟件結構

遠動系統(tǒng)調(diào)度軟件是指對在調(diào)度端系統(tǒng)運行的所有程序總稱.一般分為系統(tǒng)軟件、應用軟件和數(shù)據(jù)庫軟件。系統(tǒng)軟件：計算機中所使用的操作系統(tǒng)，面向計算機本身，不針對特定用戶，具有一般性。支持軟件：開發(fā)支持環(huán)境和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）應用軟件：在遠動監(jiān)控系統(tǒng)中特指為實現(xiàn)調(diào)度自動化功能設計的應用程序，面向用戶，具有針對性。實現(xiàn)五遙、數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計、記錄事件分析等調(diào)度自動化管理各項功能。

37調(diào)度端軟件結構圖如圖2-2-1所示。應用軟件（數(shù)據(jù)處理，人機界面。。）支撐軟件（數(shù)據(jù)庫，開發(fā)平臺，應用接口）系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)）硬件（計算機，網(wǎng)絡、通信、接口）調(diào)度員圖2-3-1：調(diào)度端軟件結構圖38

系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件:指計算機中所使用的操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)：作為計算機的核心軟件其處理管理對象是計算機的各種硬件資源，包括CPU，內(nèi)存，外存，系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)文件等。重要性：是最基本的系統(tǒng)軟件，是硬件機器的第一級擴充

392.調(diào)度端常用的操作系統(tǒng)(1)Windows操作系統(tǒng)

WindowsNT,Windows2000server,Windows2003server，Windows,(2)UNIX操作系統(tǒng)最早的PDP-11機早期VAX機上的openVMS現(xiàn)在流行的硬件平臺上

SUN——SolarisALPHA(DEC,COMPAQ,HP)—DigitalUnix,TRU64Unix IBM——AIX HP——HP-UX(3)實時多任務操作系統(tǒng):QNX，VxVorks403.調(diào)度端常用操作系統(tǒng)比較WINDOWS操作系統(tǒng)： 基于INTEL或相應平臺，窗口界面，圖形操作系統(tǒng)，用于個人計算機PC或PC服務器。特點：操作直觀、簡便，對系統(tǒng)硬件要求低，但安全性欠缺；UNIX操作系統(tǒng)：字符界面，多用于基于RISC的小型機或服務器。特點：系統(tǒng)可靠性高、安全性強，開放性強，數(shù)據(jù)處理功能強，但操作不直觀，對系統(tǒng)硬件要求高，維護較復雜實時多任務操作系統(tǒng)常用于對實時性要求較高的SCADA系統(tǒng)測控裝置及通信裝置，如RTOS，QNX，VxWorks等41指運行在操作系統(tǒng)之上的開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)平臺，是建立數(shù)據(jù)表格和形式的數(shù)據(jù)管理程序，可以進行顯示、查詢、修改和調(diào)用數(shù)據(jù)。

支持軟件

減少數(shù)據(jù)冗余度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享；

使數(shù)據(jù)具有獨立性，提高應用程序的生命力；

實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理，提高安全性和完整性。數(shù)據(jù)庫管理的目標421.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）常用的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：MicrosoftSQLSERVER、SYBASE、Oracle等，關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供海量數(shù)據(jù)的存儲、更新及查詢、檢索負責數(shù)據(jù)的存儲、安全性、完整性、并發(fā)性、恢復和訪問。關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持ODBC（opendatabaseconnection,開放數(shù)據(jù)庫連接）接口標準，無論采用何種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，應用軟件均可以采用相同的接口訪問數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。43數(shù)據(jù)庫在遠動監(jiān)控系統(tǒng)中的作用：遠動監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能都是建立在數(shù)據(jù)庫的基礎上，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為所有的功能子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)的性能將大大影響遠動監(jiān)控系統(tǒng)的性能442.遠動監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端數(shù)據(jù)庫類型實時數(shù)據(jù)庫:用于實時數(shù)據(jù)的存儲,對實時性要求高,一般保存在內(nèi)存中,采用專用數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù)管庫:用于對歷史數(shù)據(jù)的存儲,一般采用商用數(shù)據(jù)庫.45實時數(shù)據(jù)庫要求實時性:時限短必須保存在內(nèi)存中高效性:頻繁存取的數(shù)據(jù)關鍵性:為保證實時性的關鍵數(shù)據(jù)46實時數(shù)據(jù)庫特性為了滿足系統(tǒng)對實時響應時間的要求，實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用優(yōu)化結構的自定義數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫訪問高效快捷，并由實時數(shù)據(jù)庫校驗程序維護自身數(shù)據(jù)的一致性和正確性47實時數(shù)據(jù)庫保存的信息實時數(shù)據(jù)庫保存并維護有關SCADA系統(tǒng)運行所需的全局數(shù)據(jù)，并對調(diào)度端客戶機系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務。實時數(shù)據(jù)庫包括有畫面顯示數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)運行參數(shù)庫、遙測數(shù)據(jù)庫、遙信數(shù)據(jù)庫、對象庫以及各種實時報表、記錄庫48歷史數(shù)據(jù)庫遠動系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)可以按周期或按變化保存在歷史庫中。遠動系統(tǒng)中除了保存數(shù)據(jù)庫點的歷史數(shù)據(jù)外，還可以保存外部事件,SOE.短期歷史庫：保存一段時間內(nèi)的系統(tǒng)運行記錄，因此其它典型應用是趨勢曲線顯示和過程回放長期歷史庫：大規(guī)模歷史數(shù)據(jù)的長期存儲通?；谏逃脭?shù)據(jù)庫DBMS完成。用于具有統(tǒng)計意義的歷史數(shù)據(jù)49應用軟件在操作系統(tǒng)及支持軟件之上完成SCADA系統(tǒng)特定功能的軟件，主要包括服務器軟件調(diào)度員工作站軟件，通信前置機軟件，維護工作站軟件等。50（1）通信前置機軟件：前置機處理程序。主要完成與站端設備或系統(tǒng)的通信、規(guī)約處理以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。（2）服務器軟件：主要完成數(shù)據(jù)庫訪問、參數(shù)管理、數(shù)據(jù)計算和處理、內(nèi)存和資源的分配等功能，并為其他模塊提供實時數(shù)據(jù)訪問接口。（3）調(diào)度員工作站軟件：人機界面監(jiān)控程序。主要完成各種人機交互功能，包括數(shù)據(jù)、圖形、曲線和各種事項、告警信息的顯示和檢索，以及接受操作人員的各種指令并下發(fā)等。51

(4)維護工作站軟件報表編輯軟件：報表管理程序。繪制、編輯、打印和管理調(diào)度自動化常用的各種運行報表，如日報表、月報表、年報表等，并完成各種統(tǒng)計、計算功能。畫面編輯軟件：繪圖工具。提供各種常用圖元和編輯手段，繪制、編輯、管理各種監(jiān)控圖、接線圖、主接線圖、曲線、棒圖等，并與實時數(shù)據(jù)直接關聯(lián)，所見即所得。（5）Web服務器軟件在Intranet或Internet范圍內(nèi)提供基于實時數(shù)據(jù)和信息的WEB服務。52

調(diào)度端主要功能

控制

(1)單控

單個對象的遙控操作，斷路器、隔離開關的合閘/分閘，重合閘的投入/切除

(2)程控

若干單控操作的有序組合，以卡片的形式預先設定。

（3）復歸（4）安全監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭控制53

監(jiān)視

各開關狀態(tài)變位及保護出口監(jiān)視，并形成事件記錄；所內(nèi)設備的非緊急故障信息（預告）及緊急故障信息（事故）的監(jiān)視，形成事件記錄并伴有音響提示；各進線、母線、饋線的電壓，電流，功率等測量量各保護信號的監(jiān)視，并形成事件記錄，自檢報告、事件報告；防災報警系統(tǒng)信息的監(jiān)視調(diào)度端通過監(jiān)視器和模擬盤/大屏幕投影上的模擬開關的顏色來顯示其狀態(tài)：合閘為紅色，分閘為綠色。

54

當變電所設備或饋線發(fā)生故障時，把故障信息迅速地傳遞到控制中心顯示、打印，同時啟動音響報警，報警信號包含事故報警和預告報警兩種，各種信息按不同顏色分類顯示和打印。

各種報表統(tǒng)計功能。55

培訓

該功能可以對操作人員、運行維護人員進行上崗前的模擬操作培訓，進入模擬培訓狀態(tài)下，用軟件模擬操作過程和操作結果，但不會對設備發(fā)送指令。

口令級別設置操作員級：可進行遙控操作、調(diào)度管理工作。維護員級：可對數(shù)據(jù)庫、畫面等應用軟件實現(xiàn)在線維護。系統(tǒng)員級：可對系統(tǒng)程序進行編程和修改。562.3遠動系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

第一代集中式專用計算機＋專用操作系統(tǒng)70－80年代初日本日立H-80M英國西屋鄭武線遠動系統(tǒng)特點不具有開放性系統(tǒng)維護、升級困難無法與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)四遙功能第二代集中式通用小型計算機＋UNIX操作系統(tǒng)＋專用操作終端80－90年代初寶中線、川黔線牽引供電遠動系統(tǒng)特點計算機系統(tǒng)具有可替換性系統(tǒng)擴展困難、無法聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)四遙功能有限的數(shù)據(jù)存儲功能第三代網(wǎng)絡化通用服務器計算機＋通用工作站操作系統(tǒng):UNIX+Windows數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)90至今京鄭線、武廣線牽引供電遠動系統(tǒng)特點無論是服務器、工作站、網(wǎng)絡設備具有可替換性系統(tǒng)擴展容易可實現(xiàn)與其它系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)四遙功能強大的數(shù)據(jù)存儲與分析功能牽引遠動系統(tǒng)70－80年代開始運用遠程監(jiān)視＋所內(nèi)人工控制遠動控制＋所內(nèi)監(jiān)視電力遠動系統(tǒng)90年代以后開始運用遠程監(jiān)視＋所內(nèi)人工控制遠動控制＋所內(nèi)監(jiān)視故障判斷、故障區(qū)段定位、故障分析二電合一牽引＋電力遠動所內(nèi)無人值班主流技術——調(diào)度端系統(tǒng)體系結構主流技術——調(diào)度端硬件平臺技術服務器系統(tǒng)并行計算提高單機的計算能力多CUP并行計算支持4－64路CPUCPU不能獨立運行投資巨大分布式計算多服務器協(xié)同工作刀片服務器將1－14臺獨立的服務器集中于刀片服務器中節(jié)省電源、網(wǎng)絡布線、對外的存儲接口每臺服務器可以獨立運行投資較小需配置相關的分布式計算軟件平臺主流技術——調(diào)度端硬件平臺技術存儲系統(tǒng)SAN（StorageAreaNetwork）共享存儲設備全光纖磁盤陣列保證數(shù)據(jù)的一致性保證數(shù)據(jù)的可靠性全光纖SAN存儲交換機

磁帶庫系統(tǒng)備份歷史數(shù)據(jù)定期自動備份主流技術——調(diào)度端硬件平臺技術網(wǎng)絡交換機二層交換機同一網(wǎng)段24口、48口僅可級聯(lián)三層交換機可連接不同網(wǎng)段的設備保證數(shù)據(jù)的可靠性可支持堆疊擴展核心交換機背板處理帶寬高可靠性高：冗余配置三層交換模塊化主流技術——調(diào)度端硬件平臺技術UPS單機大容量100KVA200KVA……模塊化UPS機頭容量固定48KVA160KVA……功率模塊可擴展16KVA32KVA48KVA主流技術——調(diào)度端軟件技術系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)UNIX、Linux、Windows數(shù)據(jù)庫管理軟件Sybase、Oracle、MicrosoftSQLServer集群管理軟件Veritas、SUN、IBM、HP備份恢復軟件Veritas平臺軟件位于系統(tǒng)軟件之上、應用軟件之下，可按用戶需求進行二次開發(fā)的、成熟可靠的、通用軟件平臺應用軟件基于平臺軟件二次開發(fā)的、實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)應用功能數(shù)據(jù)管理層業(yè)務邏輯層人機界面層主流技術——視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控POE－PowerOverEthernet利用以太網(wǎng)傳輸電纜同時傳送數(shù)據(jù)和電功率保持與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性可在為基于IP的終端（IP電話、無線局域網(wǎng)接入點AP）傳輸數(shù)據(jù)信號的同時，為此類設備提供直流供電網(wǎng)絡攝像機減少布線較少模擬信號的傳輸數(shù)據(jù)信號傳輸提高圖像傳輸質(zhì)量智能視頻分析邊界監(jiān)測可疑物偵測限界偵測…….發(fā)展趨勢前沿技術SOA架構CloudComputing（云計算）DistributedComputing(分布式計算）ParallelComputing（并行計算）GridComputing（網(wǎng)格計算）MobileComputing（移動計算）IEC標準IEC61970EnergymanagementsystemapplicationinterfaceIEC61850Communicationnetworkandsysteminsubstation發(fā)展趨勢下一代SCADA4E綜合監(jiān)控信息平臺EveryinformationEverywhereEverybodyEveryvendor發(fā)展趨勢－下一代SCADAEveryinformation(無所不包的監(jiān)控信息）供電SCADA絕緣在線監(jiān)測電纜在線監(jiān)測視頻監(jiān)控電能質(zhì)量接觸網(wǎng)在線檢測…….發(fā)展趨勢－下一代SCADAEverywhere(無處不在的分布式計算）調(diào)度中心變電所綜合自動化系統(tǒng)…….發(fā)展趨勢－下一代SCADAEverbody(寬泛隨機的視角）調(diào)度人員維護人員繼保工程師管理人員MISERP…….發(fā)展趨勢－4E綜合監(jiān)控信息平臺Everyvendor(任意廠商的廣泛兼容）即插即用無縫鏈接一致兼容努力中…….74客運專線PSCADA建設介紹75第三節(jié)遠動系統(tǒng)通道3.1遠動系統(tǒng)通信網(wǎng)絡概述

3.2通信規(guī)約概述

3.3典型應用案例76遠動信息的傳遞過程77

通信系統(tǒng)的模型信源發(fā)送設備信道信宿接收設備干擾783.1遠動系統(tǒng)通信網(wǎng)絡概述調(diào)度端局域網(wǎng)LAN被控站1被控站2被控站n鐵路專用通信網(wǎng)絡793.1遠動系統(tǒng)通信網(wǎng)絡概述使用鐵路專用通信網(wǎng)絡作為傳輸網(wǎng)絡在相應的通信站或通信機械室匯接入鐵路專用通信網(wǎng)絡早期采用的是低速的模擬通信系統(tǒng)，需要采用調(diào)制解調(diào)器接入遠程通信系統(tǒng)時至今日，鐵路通信網(wǎng)絡已初步完成由模擬通信向數(shù)字通信的轉(zhuǎn)變當前鐵路通信網(wǎng)絡主要采用SDH系統(tǒng)a)星形點對點e)網(wǎng)狀d)樹形c)環(huán)形b)總線（T）形調(diào)度端被控端被控端被控端調(diào)度端被控端被控端被控端調(diào)度端被控端被控端被控端調(diào)度端被控端被控端被控端被控端被控端調(diào)度端被控端被控端被控端被控端被控端網(wǎng)絡拓撲結構81

數(shù)據(jù)通信方式發(fā)送端接收端a)單工發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端b)半雙工發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端c)全雙工早期的模擬通信可采取上述三種傳輸方式之一現(xiàn)在的數(shù)字通信均采用全雙工通信82數(shù)據(jù)的差錯控制方式編碼或編碼組具有糾錯和檢錯能力常用的差錯控制編碼方法有：奇偶校驗碼恒比碼漢明碼循環(huán)冗余校驗碼（又稱CRC碼）等在牽引供電SCCADA系統(tǒng)中，差錯控制編碼常采用奇偶校驗碼和循環(huán)冗余校驗碼83數(shù)據(jù)的差錯控制方式前向糾錯（FEC－ForwardErrorCorrection）

優(yōu)點：前向糾錯不需要反向信道，也不存在由于反饋重發(fā)而造成的時延，因而實時性好缺點：需要較為復雜的編、譯碼設備；需要較多的冗余碼元，使傳輸效率有所下降應用：誤碼率較少的單向信道編碼器譯碼器信源正向信道信宿84數(shù)據(jù)的差錯控制方式檢錯重發(fā)（ARQ－AutomaticRepeatRequest）原理：發(fā)送端對所發(fā)送的序列進行差錯編碼接收端根據(jù)檢驗序列的編碼規(guī)則判決有無誤碼若有誤碼，利用反向信道要求發(fā)送端重發(fā)有錯的信息直至接收端收到正確的信息為止反向信道編碼器信源正向信道信宿緩沖與控制譯碼器緩沖與控制85

數(shù)據(jù)的差錯控制方式混合糾錯(HEC-HybridErrorCorrection)

發(fā)送端發(fā)送具有一定糾錯能力的碼字接收端對所收到的數(shù)據(jù)進行檢測若發(fā)現(xiàn)錯誤，就對少量的能糾正的錯誤進行糾正對超過糾錯能力的差錯通過反饋重發(fā)方式予以糾正優(yōu)點：彌補了反饋重發(fā)和前向糾錯的缺點86通信信道的常用實現(xiàn)方式音頻線路 頻率范圍:300-3400Hz

線路特性阻抗:600歐電纜 傳輸方式：二線或四線全雙工。 傳輸距離：不超過2～3公里 通道雜音電平：≤-55dB

信號線間串擾電平：≤-65dB

信噪比：≥17dB（含瞬時） 比特差錯率：≤10－5（在信噪比為17dB時）87通信信道的常用實現(xiàn)方式光纖線路 優(yōu)點：寬頻帶、大容量、中繼距離長、抗電磁干擾能力強電端機發(fā)光端機光中繼器電端機收光端機光纜光纜電信號88牽引供電SCADA系統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)包括兩部分：一是鐵路通信網(wǎng)絡的光纖骨干網(wǎng)絡，當前主要采用SDH同步數(shù)字體系另一部分是由被控站至通信機械室、通信站間的光通信系統(tǒng)。因為該光纖信道專供牽引供電SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信用，容量及速率較低，故常采用準數(shù)字同步體系PDH光傳輸系統(tǒng)89通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標有效性是指給定信道內(nèi)傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，有效性越高，系統(tǒng)性能越好可靠性是指接收信息的準確程度，即傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題90通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標模擬通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標有效性指標:傳輸帶寬可靠性指標:信躁比信躁比＝信號平均功率/噪聲平均功率之比信躁比越大，表示通信質(zhì)量越高牽引供電SCADA系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)常采用音頻通道，為了保證通信質(zhì)量，要求信噪比：≥17dB91

通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標有效性指標:傳輸速率可靠性指標:誤碼率誤碼率＝出現(xiàn)錯誤的比特數(shù)/傳輸?shù)目偙忍財?shù)誤碼率越低，反映數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性就越高，通信質(zhì)量就越好有線通信系統(tǒng)中，一般要求誤碼率為10-6；光纖通信中要求誤碼率<10-8

923.2通信規(guī)約概述通信規(guī)約是描述計算機系統(tǒng)之間進行數(shù)交換而建立的規(guī)則﹑步驟和約定由三部分組成語法：規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，即確定協(xié)議元素的格式，如數(shù)據(jù)控制信息的結構或格式。語義：規(guī)定通信雙方彼此“講什么”，即確定協(xié)議元素的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出何種控制信息，執(zhí)行什么動作和返回什么應答等。定時關系：規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定通信過程中通信狀態(tài)的變化，如規(guī)定正確的應答關系等933.2通信規(guī)約概述牽引供電SCADA系統(tǒng)調(diào)度端與被控站通信規(guī)約指調(diào)度端與被控站間為了使各種監(jiān)控數(shù)據(jù)的能夠正確收發(fā)都必須遵循的格式，如傳輸速率﹑同步方式﹑數(shù)據(jù)結構等的相互約定943.3通道接口歐洲的30路脈碼調(diào)制PCM簡稱E1，速率是2.048Mbit/s。我國采用的是歐洲的E1標準。E1的一個時分復用幀（其長度T=125us即取樣周期125微秒）共劃分為32相等的時隙，時隙的編號為CH0~CH31。其中時隙CH0用作幀同步用，時隙CH16用來傳送信令，剩下CH1~CH15和CH17~CH31共30個時隙用作30個話路。每個時隙傳送8bit，因此共用256bit。每秒傳送8000個幀，因此PCM一次群E1的數(shù)據(jù)率就是2.048Mbit/s。E1接口953.3通道接口以太網(wǎng)(Ethernet)指的是由Xerox公司創(chuàng)建并由Xerox、Intel和DEC公司聯(lián)合開發(fā)的基帶局域網(wǎng)規(guī)范，是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準。以太網(wǎng)絡使用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測）技術，并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網(wǎng)是應用最為廣泛的局域網(wǎng)，包括標準的以太網(wǎng)（10Mbit/s)、快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太網(wǎng)，它們都符合IEEE802.3。。以太網(wǎng)接口964、牽引供電SCADA系統(tǒng)與被控站通信規(guī)約通信規(guī)約是描述計算機系統(tǒng)之間進行數(shù)交換而建立的規(guī)則﹑步驟和約定由三部分組成語法：規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，即確定協(xié)議元素的格式，如數(shù)據(jù)控制信息的結構或格式。語義：規(guī)定通信雙方彼此“講什么”，即確定協(xié)議元素的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出何種控制信息，執(zhí)行什么動作和返回什么應答等。定時關系：規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定通信過程中通信狀態(tài)的變化，如規(guī)定正確的應答關系等97牽引供電SCADA系統(tǒng)與被控站通信規(guī)約循環(huán)式傳輸通信規(guī)約問答式傳輸通信規(guī)約基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡通信規(guī)約98循環(huán)式傳輸通信規(guī)約基于循環(huán)式工作方式以被控端為主動方，循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遙測﹑遙信等數(shù)據(jù)調(diào)度端按規(guī)定的格式逐一接收幀由同步字﹑控制字及信息字組成適宜于：點對點通道結構對應國標：CDT-DL451-91在牽引供電SCADA系統(tǒng)中，調(diào)度端與被控站很少采用循環(huán)式通信規(guī)約，但在與地方電力系統(tǒng)進行復式接口時，常采用此規(guī)約99問答式傳輸通信規(guī)約調(diào)度端掌握通信的主動權被控端不能主動發(fā)送消息，而是按調(diào)度端的要求發(fā)送調(diào)度端可以按需要指定被控站傳送某一個或某一類數(shù)據(jù)傳送有差錯時調(diào)度端可以要求重傳適用于：多種信道結構，點對點，總線型，環(huán)型等信息傳輸方式：異步方式，報文內(nèi)容以字節(jié)為單位，附加啟動位﹑奇偶位和停止位對應標準：IEC60870-5-101100其信息傳輸方式為異步方式，報文內(nèi)容以字節(jié)為單位，附加啟動位﹑奇偶位和停止位。在信道中的傳送順序如下圖所示。IEC60870-5-101規(guī)約簡介101IEC60870-5-101規(guī)約簡介應用服務數(shù)據(jù)單元（ASDU）的結構

發(fā)送遙控選擇/執(zhí)行命令流程104基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡通信規(guī)約基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡通信規(guī)約適用于調(diào)度端和被控站的通信接口設備均支持以太網(wǎng)接口的情況對應標準：IEC60870-5-104，應用層采用與IEC60870-5-101完全一致的報文結構105基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡通信規(guī)約106傳輸發(fā)展歷程PDHSDH MSTPOTN107PDH－準同步數(shù)字系列PDH是數(shù)字光通信第一代產(chǎn)品系統(tǒng)。只有地區(qū)性的數(shù)字信號速率和幀結構規(guī)范，沒有世界性的標準。沒有世界性的標準光口規(guī)范。108PDH的局限性565Mb/s139Mb/s34Mb/s8Mb/s2Mb/s1.6Gb/s400Mb/s100Mb/s32Mb/s6.3Mb/s1.5Mb/s274Mb/s45Mb/s6.3Mb/s×4×4×4×4×4×4×4×4×6×7×3歐洲系列日本系列北美系列×5接口方面——與設備互連有關。電接口——只有地區(qū)性規(guī)范，沒有世界標準。光接口——各廠家各自為政。109SDH－同步數(shù)字傳輸體系規(guī)范了數(shù)字信號的幀結構，復用方式，傳輸速率等級，接口碼型等。SDH網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)元（NE）組成，在光纖上進行同步信息的傳輸，復用，分插和交叉連接的網(wǎng)絡。SDH：（SynchronousDigitalHierarchy）110SDH優(yōu)點具有統(tǒng)一的網(wǎng)管接口，能實現(xiàn)統(tǒng)一的TMN。有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳遞模塊（STM）。采用同步復用技術，采用字節(jié)間插和靈活的映射方式。具有非常強大的OAM功能。111

SDH等級與速率光口等級STM-1STM-4STM-16STM-64

光口速率155M622M2.5G10G

含2M數(shù)量6325210084032112SDH設備（組網(wǎng)實例）

核心層CoreLevelADMMADMMADMMADMMADMMADMMADMSTM-16/64MADMMADMMADMMADMMADMTMADMADMADM622M/2.5GSTM-4/16MADMMADMMADM2.5/10GMADMADMADMADMADMSTM-1/4155/622M

接入層AccessLevelNMS網(wǎng)絡管理匯聚(邊緣)層EdgeLevelTM113MSTP基本概念IPATMSDHMSTPSTM-1/4/16/64TDMIP/ATM1000M10M300M500MMSTP（Multi-ServiceTransmissionPlatform）114MSTP功能及特點具有TDM業(yè)務、ATM業(yè)務或以太網(wǎng)業(yè)務的傳送功能（包括點到點的透明傳送功能）。具有ATM業(yè)務或以太網(wǎng)業(yè)務的帶寬統(tǒng)計復用功能。具有ATM業(yè)務或以太網(wǎng)業(yè)務映射到SDH虛容器的指配功能。

1153.3典型應用案例典型2M數(shù)字環(huán)形通道結構圖117層次型通道結構調(diào)度端變電所分區(qū)所變電所RTU1RTU2RTU2RTU2RTU2RTU1RTU1RTU1RTU1分區(qū)所變電所1183.4采用路由器組網(wǎng)的2M環(huán)形通道的故障分析及測試在調(diào)度端ping相應被控站的路由器的IP地址,若能ping通，說明主干通信網(wǎng)線路通暢，相應被控站的路由器、光端機設備工作正常。然后再ping相應被控站通訊單元的IP地址，若不能ping通,則說明故障出在被控站本身，可能是通訊單元故障、掉電、其接HUB口的網(wǎng)線接觸不良等原因；若調(diào)度端不能ping通相應被控站的路由器的IP地址,則可以通過telnet命令進入左右相鄰的被控站的路由器，查看相應的狀態(tài)監(jiān)測界面，以判斷故障的原因。1193.4采用路由器組網(wǎng)的2M環(huán)形通道的故障分析及測試若相鄰被控站的路由器狀態(tài)顯示與故障站相連的線路狀態(tài)為“up”時，說明主干通信網(wǎng)絡的線路正常，可能是該站的路由器設備出現(xiàn)故障。若相鄰被控站的路由器狀態(tài)顯示與故障站相連的線路狀態(tài)為“down”時，說明主干通信網(wǎng)絡的線路出現(xiàn)故障。上述測試方案均在調(diào)度端進行，若被控站具備條件，也可作環(huán)回試驗，以確認故障設備所在。120第四節(jié)遠動系統(tǒng)調(diào)度端安裝、調(diào)試及維護4.1遠動系統(tǒng)調(diào)度端安裝、調(diào)試4.2遠動系統(tǒng)調(diào)度端維護及故障排查1214.1遠動系統(tǒng)調(diào)度端安裝、調(diào)試1.調(diào)度端設備的分布：根據(jù)標準規(guī)范，調(diào)度端設備一般分布與調(diào)度控制室，遠動機房，電源室，布置便于運營、維護和施工安裝。遠動機房—遠動主機（服務器），通信接口設備調(diào)度控制室—調(diào)度控制臺、模擬屏、人機接口設備，電源室—配電盤，UPS2.調(diào)度端電源要求：根據(jù)標準規(guī)范，遠動電源要求安全可靠引入2路獨立380/220進線電源，并能自動切換需設置UPS，其容量應滿足交流失電后保證對系統(tǒng)運行之必要設備的繼續(xù)通電，維持供電時間不小于30min電調(diào)所交流電源的質(zhì)量要滿足不停電電源裝置的要求，一般為電壓的波動范圍不大于額定值±10%1223.調(diào)度端對接地要求計算機系統(tǒng)直流接地電源系統(tǒng)的交流接地安全保護接地防雷保護接地4.接地電阻要求電源系統(tǒng)交流接地電阻不大于4Ω安全保護接地電阻不大于4Ω防雷保護接地電組不大于10Ω電調(diào)所的直流接地、交流接地和保護接地可共用一個接地網(wǎng)，但引接到接地網(wǎng)的各部分的各種接地先應分別設置。1235.調(diào)度端安裝a.準備工作檢查安裝環(huán)境的情況房間的大小是否符合機房設備安裝的要求靜電地板的鋪設情況接地網(wǎng)的建設情況跨越房間的電纜穿線孔或槽是否打好鐵通通訊信道的接線盒的位置雙電源是否已經(jīng)引到位查看和了解房屋的結構和實際的空間大小依據(jù)設備布置平面圖進行系統(tǒng)的各線纜的布放設計124b.安裝

主機柜、通信柜，配電柜、調(diào)度臺安裝網(wǎng)絡設備、通信接口設備、服務器及工作站安裝電源、通信、控制、網(wǎng)絡、打印等電纜穿管和鋪設電源插座在各點與電源線的聯(lián)結GPS天線的安裝UPS電源系統(tǒng)的安裝1256.調(diào)度端系統(tǒng)調(diào)試一.軟件安裝及調(diào)試準備遠動系統(tǒng)軟件的安裝,遠動系統(tǒng)應用軟件的安裝數(shù)據(jù)庫核對建立與各外設之間的通信建立與各被控站之間的通信126二.遠動系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

遠動聯(lián)調(diào)按各被控站逐站進行1.遙控聯(lián)調(diào)

單控:被控站開關設在”遠方”位,逐個按YK對象表進行選擇和執(zhí)行,觀察,確認對象運行狀態(tài).被控對象應該能可靠動作,并在顯示器顯示,操作記錄,打印應正確;

程控:調(diào)出程控卡片,逐個進行試驗,被控對象應按卡片規(guī)定,可靠動作,顯示器顯示,操作記錄,打印應正確;2.遙測聯(lián)調(diào)

在被控站加入不同倍率的電量,在控制站讀取,模擬遙測量3.故障點標定裝置接口試驗,包括

1.精度檢查:故障點標定裝置應可靠啟動,誤差應滿足設計要求

2.事故啟動試驗:被控站模擬饋線故障,故標應能可靠啟動,故障顯示和打印記錄正確,顯示值與實際誤差應滿足設計要求.3.再計測實驗:控制站啟動再計測,功能應良好,滿足設計要求1274.在線自檢功能計算機啟動自檢信道狀態(tài)良好切換功能模擬在線主機故障,可自動,手動切換,備用主機投運通信前置機、主備信道切換:模擬通信前置機、信道故障，可以自動切換故障通信前置機管轄的站到正常通信前置機，可以切換主用信道到備用信到。5,顯示、打印功能按以下項目檢查，功能滿足設計要求

128三.調(diào)度系統(tǒng)設備的維護

一般注意事項遠動設備屬于精密電子設備，對運行使用環(huán)境條件要求比較高，同時需要很規(guī)范化的日常維護管理。設備維修也應遵循各用戶手冊規(guī)定的程序和方法。日常維護內(nèi)容1.做好調(diào)度所室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生及設備外表清潔；2.定期（一般1個季度）進行機內(nèi)吸塵；3.隨時檢查通訊設備是否完好，保證風道暢通；4.經(jīng)常檢查設備間連線、電源線。保證沒有脫落和虛接。129日常維護注意事項1.所有設備間的邊接線，嚴禁帶電插拔！以免損壞接口電路元件；2.嚴禁用手觸摸印刷電路板上芯片！以防靜電感應引起芯片損壞；3.當檢修某一設備時，應先記錄下故障情況，再將備用設備投上，切斷故障設備電源。如果故障原因不明或無太大恢復把握，不要輕易拆卸設備，應先咨詢有關生產(chǎn)部門，以免擴大事故范圍乃至損壞設備。4.不要隨意搬動設備，防止震動和撞擊