自動化-培訓教案

1調度自動化系統葛亮

2014年06月2調度自動化系統講座提綱一、概述二、遠動終端設備三、調度主站系統-SCADA四、調度主站系統-PAS3一、概述1.1電力系統的簡介

電力系統是一個分布面廣、設備量大、信息參數多的系統，發(fā)電廠發(fā)出電能供給用戶，必須經幾級變壓器變壓才能傳輸。各級電壓通過輸電線路向用戶供電，電壓從低到高，再從高到低，以利于能量的傳送。電壓的變換，形成不同的電壓級別，形成一個個不同電壓級別的變電站，變電站之間是輸電線，因而形成了復雜的電力網拓撲結構。電網調度正是按照電網的這種拓撲結構進行管理和調度的。4一、概述1.2電力系統調度的任務

①盡量維持電力系統的正常運行，安全是電力系統的頭等大事，系統一旦發(fā)生事故，其危害是難以估計的，因此，努力維持電力系統的正常運行是首要任務；

②為用戶提供高質量的電能，反映電能質量的三個參數就是電壓、頻率和波形。這三個參數必須在規(guī)定范圍內，才能保證電能的質量。穩(wěn)定電壓的關鍵是調節(jié)系統中無功功率的平衡，頻率的變化，是整個系統有功功率的平衡問題，波形是由發(fā)電機決定的；

③保證電力系統運行的經濟性，使發(fā)電成本最經濟。

5一、概述1.3我國的分層調度模式國家調度中心大區(qū)電網調度中心調頻、調峰電廠主網樞紐變電站省調度中心中型電廠省調變電站地區(qū)調度所地方電廠一般變電站縣級調度所縣級變電站

6一、概述1.4調度自動化系統的定義綜合利用電子計算機、遠動和遠程通信技術，對電網運行的一次設備進行監(jiān)視、控制、調度的自動化系統；以實現電力系統調度管理自動化，有效地幫助調度員完成調度任務。7一、概述1.5調度自動化系統的發(fā)展電話調度遠動模擬屏20世紀60年代計算機系統應用（SCADA）20世紀70-80年代計算機系統應用（EMS）20世紀80年代

8一、概述1.5調度自動化系統的發(fā)展SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)即數據采集與監(jiān)視控制系統，它是EMS的基礎模塊，主要完成數據的收集、處理解釋、存儲和顯示，并把這些實時信息傳遞給其它應用模塊。主要功能：信息處理控制、報警與處理、事件順序記錄(SOE)、事故追憶反演(PDR)。能量管理系統(EMS-EnergyManagementSystem)，是以計算機技術為基礎的現代電力綜合自動化系統，主要用于大區(qū)級電網和省、市級電網調度中心，主要為電網調度管理人員提供電網各種實時的信息（包括頻率、發(fā)電機功率、線路功率、母線電壓等），并對電網進行調度決策管理和控制，保證電網安全運行，提高電網質量和改善電網運行的經濟性。9一、概述1.6調度自動化系統的組成信道轉發(fā)上級調度通信系統遠動終端遠動系統調度主站系統信息轉換與控制機構電力設備自動裝置運行狀態(tài)和參數控制和調節(jié)命令RTU調制解調器通信設備廠站調制解調器調度計算機人機界面通信設備遠動終端接口調度中心10一、概述1.7調度自動化系統各部分功能1.7.1現場信息轉換與控制機構電信號物理量的變換（電量變送器）電流、電壓、功率、電度開關狀態(tài)量非電量信號的變換（非電量變送器）變壓器油溫直流控制母線電壓被控對象的執(zhí)行機構

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一、概述1.7調度自動化系統各部分功能1.7.2遠動終端RTU數據采集模擬量（遙測）脈沖量（遙脈）開關量（遙信）遙控為控制執(zhí)行機構回路提供繼電器節(jié)點遙調為調節(jié)執(zhí)行機構回路輸出控制信號通信12一、概述1.7調度自動化系統各部分功能1.7.3通信系統為遠動系統中調度端與各終端RTU之間的傳輸遠動數提供通信信道1.7.4調度主站系統接受各廠站RTU數據數據處理運行監(jiān)視控制命令下發(fā)

13二、遠動終端設備(RTU)2.1遠動終端的概念

遠動終端（RTU）就是電網監(jiān)視和控制系統中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠動裝置，它負責采集所在發(fā)電廠或變電站電力運行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向調度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量，執(zhí)行調度中心發(fā)往所在發(fā)電廠或變電站的控制和調度命令。

14二、遠動終端設備(RTU)2.2RTU的基本結構CPUROMRAM接口接口接口接口接口接口外設MODEM信道A/D模擬量輸入數字量輸入數字量輸出D/A模擬量輸出AIDIDOAO集中式

15二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.1狀態(tài)量采集(遙信)通過接口電路（光電隔離）采集狀態(tài)量狀態(tài)量包括開關位置、刀閘位置、保護信號等所有能提供空接點的位置信號

16二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.2模擬量采集(遙測)交流采樣有功、無功、線電壓、相電壓、電流、工頻頻率、功率因素、基波及高次諧波分量等變送器采樣直流變送器，主變油溫、直流控制母線電壓等其他變送器遙測越死區(qū)傳送

17二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.3脈沖量采集和處理(遙脈)采集脈沖電度表脈沖輸出累計脈沖電度量。

18二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.4執(zhí)行控制命令(遙控)接收調度端遙控指令遙控選擇遙控執(zhí)行

19二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.5事件順序記錄（SOE）當某個開關量發(fā)生變位后，記錄測量對象編號、變位時刻、變位后的狀態(tài)SOE精確記錄測控對象發(fā)生事故時各設備及包含的精確動作時序，輔助調度員進行運行決策和事故分析站內SOE分辨率小于5ms，站間小于10ms

20二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.6通信功能與遠方調度端進行通信按一定的規(guī)約組織傳輸報文，向主站端發(fā)送按一定的規(guī)約接受主站端的控制或者問答命令與本地監(jiān)控系統進行通信通過串口接入站內智能通信設備智能電度表直流屏五防微機保護通過MODEM進行遠程維護

21二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.7對時功能采用全球定位系統GPS在RTU裝設處安裝GPS，通過RS232接口與RTU進行通信采用軟件對時某些規(guī)約提供了軟件對時功能，但要考慮通道時延進行修正

22二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.8自恢復與自檢測當RTU事故情況下可以自動恢復運行為了維護方便，要求RTU含有自檢程序

23二、遠動終端設備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.9人機界面測量信息當地顯示參數查詢報文監(jiān)視運行方式設置

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三、調度主站系統-SCADA3.1概述3.1.1調度SCADA系統的發(fā)展過程單機->網絡文件存儲->數據庫文字->圖形硬件前置->軟件前置冗余結構->客戶服務器數據交換->WEB監(jiān)視控制->系統管理遠動模型->電網模型SCADA->EMS

25三、調度主站系統-SCADA3.1概述3.1.2國內調度自動化系統的應用現狀省級電網調度中心SCADA、AGC、PAS、DTS地區(qū)電網調度中心SCADA、PAS、DTS縣級電網調度中心SCADA

26三、調度主站系統-SCADA3.2系統硬件結構以太網WEB服務器數據服務器數據服務器調度工作站維護工作站PAS工作站DMIS系統圖形服務器MODEM調度工作站DTS工作站遠程工作站站路由器大屏幕投影系統網絡打印機公用電話網．．．交換機RTUFTU．．．27三、調度主站系統-SCADA3.3系統軟件結構歷史數據庫客戶端應用WEB服務器…實時數據庫實時數據庫管理系統數據服務告警服務控制服務服務器網絡服務接口客戶端網絡服務接口客戶端應用瀏覽器ODBC/ADO數據庫應用實時服務器實時客戶機前置網絡服務接口通信管理采樣服務實時前置機網絡接口（TCP/IP）規(guī)約處理28三、調度主站系統-SCADA3.4運行平臺Unix可靠性高投資大開發(fā)、維護、使用困難Windows可靠性比Unix系統低投資小開發(fā)、維護、使用容易混合平臺服務器端用Unix客戶端用Windows

29三、調度主站系統-SCADA3.5數據庫系統3.5.1商用數據庫和實時數據庫實時數據庫數據文件文件模式內存磁盤商用關系型數據庫數據庫模式實時數據庫歷史數據保存在商用關系型數據庫中實時刷新的數據保存在實時數據庫中

30三、調度主站系統-SCADA3.5數據庫系統3.5.2常見的商用關系型數據系統Oracle（Oracle公司）Sybase（Sybase公司）DB2（IBM公司）SQLServer（微軟公司）

31三、調度主站系統-SCADA3.6體系結構冗余結構，每個節(jié)點都有實時數據庫各實時庫通過廣播進行數據同步客戶服務器結構，只有服務器上有實時數據庫客戶端通過實時數據庫接口向服務器訪問實時數據

32三、調度主站系統-SCADA3.7前置通信終端服務器MODEM交換機前置服務器RTU1RTUn硬件結構服務器SC1801CDTU4F通信管理…RTU1RTUn…軟件結構…33三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.1數據庫管理實時數據庫裝載實時數據庫備份實時數據維護實時數據瀏覽實時數據編輯（新建、刪除、修改）實時數據庫訪問接口

34三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.2前置通信管理規(guī)約配置通信端口配置通信報文查看通信報文記錄和規(guī)約處理程序交換數據和服務器交換數據

35三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.3數據處理數據采樣計算量處理生數據處理限值處理統計量處理積分量處理

36三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.4圖形系統設備圖元制作畫面制作實時畫面顯示畫面瀏覽顯示遙控、掛牌、人工置數、變位確認等

37三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.5告警系統越限定義系統告警文本圖形音響打印事件記錄與查詢

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三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.6歷史與計劃數據管理歷史采樣數據查詢計劃數據編輯歷史數據編輯歷史數據處理39

三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.7報表管理報表制作報表生成報表打印報表查詢統計40三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.8保護管理遠方調定值遠方復歸遠方設定值

41三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.9用戶管理用戶權限管理

42三、調度主站系統-SCADA3.8系統功能3.8.10WEB系統實時畫面顯示報表查詢統計事件查詢統計歷史數據查詢統計計劃數據錄入WEB用戶權限管理43

四、調度主站系統-PAS4.1概述4.1.1PAS系統和SCADA系統的關系SCADA系統面向遠動模型PAS系統面向電網模型PAS系統需要SCADA系統中的實時數據SCADA系統完成數據采集與初步處理PAS系統在網絡模型上進行高級分析PAS和SCADA系統構成EMS系統44

四、調度主站系統-PAS4.1概述4.1.2PAS系統的主要作用

隨著電力系統的結構日趨擴大和復雜，為保證電力系統運行的安全性和經濟性，要求調度運行人員能夠迅速、準確、全面地掌握電力系統的實際運行狀態(tài)，預測和分析電力系統的運行趨勢，對電力系統運行中發(fā)生的各種問題