牵引供电scada系统概述

1、电牵/电力SCADA系统讲座 自动化学院 赵峰,一、牵引供电SCADA系统概述,1.1 SCADA系统组成,SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统：即数据采集与监视控制系统。 远动系统：用电气化手段通过一个或多个相互连接（或非连接）的通道，对远方处于分散状态的生产过程进行集中监测、控制和集中管理，牵引供电SCADA系统是远动系统的一个典型应用。,牵引供电SCADA系统概述,SCADA系统结构展开图,1.2 SCADA系统的基本结构,一、牵引供电SCADA系统概述,SCADA系统由调度端、被控站及信道等组成。 调度端：设在电力调度所内完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等； 被控站（RTU:Remote Terminal Unit）：受调度端监视的站称为被控站，被控站完成远动系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行等功能； 信道：远动信息传输的介质（通路）称为信道，可分为有线信道及无线信道。,一、牵引供电SCADA系统概述,SCADA信息的传输,一、牵引供电SCADA系统概述,下行信息：从调度端发往被控站的信息称为下行信

2、息（如下发遥控，遥调命令），所用通道称为下行信道。 上行信息：从被控站发往调度端的信息称为上行信息（如被控站要上送的测量量，开关状态及事故信号等），所用信道称为上行信道。,一、牵引供电SCADA系统概述,CDT方式（循环传送方式）：以被控站的远动装置为主，周期地采集数据，并且周期性地以循环的方式向调度端发送数据，即由被控端传送遥测、遥信量给调度端。 POLLING方式（查询传送方式）：以调度端为主。由调度端发出查询命令，被控端按发来的命令工作，被查询的站向调度端传送数据或状态信息。,一、牵引供电SCADA系统概述,工作方式,1：1工作方式,1：N工作方式：指1个调度端端对应各N个被控站,M：N工作方式：指M个调度端对应着N个被控站,一、牵引供电SCADA系统概述,一、牵引供电SCADA系统概述,遥控,遥调,遥测,遥信,遥控是从调度所发出命令以实现开关设备的远方操作和状态切换,遥调是指调度所直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整,遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所,遥信是将被控站的设备状态信号远距离传给调度所,远动系统基本概念,一、牵引供电SCADA系统概述,地理范围有限，牵引

3、供电系统调度端一般都是一个局域网系统。,局域网(LOCAL Area Network，LAN) ：指在一个小的区域内由多台计算机互联的系统，规模可大可小，可能是由几台计算机组成，也可能是几百台组成的网络。,广域网(Wide Area Networt，WAN)：指在一个较大的区域内由多台计算机互联的系统 。,特点,1.地理范围很大 2.通信速度慢、误码率高 3.网络拓扑复杂、纵横交错成网状 4.传输媒体主要为卫星、电话网 5.牵引供电系统综合调度系统的主控中心，维修中心，被控站可构成一个广域网系统。,一、牵引供电SCADA系统概述,客户服务器 (C/S)结构,指网络中服务的提供方式， 请求服务的一方叫客户方， 提供服务的一方叫服务器方。,共享资源能力强,集成应用能力强,数据库操作标准化,组网灵活,可靠性高,按需要传入数据库,一、牵引供电SCADA系统概述,浏览器服务器(BS)模式 随着Internet技术的发展，在新代的SCADA系统中，传统的人机界面将保留，主要供调度员使用，新增设的Web服务器供用于需要的管理部门的复示系统，目前广泛使用的基于Web的复示系统即为BS模式。,一、牵引供

4、电SCADA系统概述,操作系统,WINDOWS操作系统,UNIX操作系统,实时多任务操作系统,一、牵引供电SCADA系统概述,常用的关系数据库管理系统有：Microsoft SQL SERVER、SYBASE、Oracle等 关系数据库管理系统提供海量数据的存储、更新及查询、检索； 关系数据库管理系统支持SQL查询语言； 关系数据库管理系统支持ODBC(开放数据库连接)接口标准； 无论采用何种数据库管理系统，应用软件均可以采用相同的接口访问数据库系统； WINDOWS操作系统可通过控制面板中管理工具之ODBC界面设置。,数据库管理系统,一、牵引供电SCADA系统概述,第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统,第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，操作系统一般是通用的UNIX操作系统,第三代 90年代按照开放的原则，基于分布式计 算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范 围联网的SCADA)系统称为第三代,第四代 综合SCADA系统主要特征是采用lnternet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术,1,2,3,4,SCADA系统的发展,一、牵引供电

5、SCADA系统概述,1. SCADA系统与其它系统的广泛集成,2 变电所综合自动化,4 面向对象技术、Internet技术,3 专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究与应用,为SCADA系统提出新的要求,二、牵引供电SCADA系统调度端,SCADA系统调度端: 能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的牵引供电系统设备运行情况，处理影响整个牵引供电系统正常运行的事故和异常情况；对所有数据进行分析，处理，存储及打印，以友好人机界面向调度员显示，转发其它系统共享。 调度中心（调度端）是SCADA系统的中枢。,概述,二、牵引供电SCADA系统调度端,SCADA系统调度端基本结构及原理,发展时期,集 中 式,分 布 式,开放 自律 分布 式,二、牵引供电SCADA系统调度端,集中式调度自动化系统结构,一台计算机作为主计算机构成系统,由该主计算机联接人机联系和通讯的工作。,无冗余度的单机系统,牵引供电SCADA系统调度端,无冗余度的单机系统 采用通信控制专用计算机和人机联接专用计算机的系统,它提高了主计算机的工作负荷能力。,二、牵引供电SCADA系统调度端,双机系统 双机系统通常由两台完全相同的主

6、机及外设。平时一台计算机承担在线功能，另一台处于热备用状态。当在线机故障时，自动进行切换，由备用机承担主要任务。,二、牵引供电SCADA系统调度端,新一代调度管理系统是分布式网络化系统，共享一套数据库管理系统，人机交互系统和分布式支撑环境.系统各网络功能节点可以集成在同一节点上，也可分散驻留于不同节点，配置灵活，每个单独的系统都可独立运行。 分布式SCADA系统调度端一般为局域网系统，其主要系统为数据服务器，WEB服务器，调度员工作站，维护工作站，通信前置机及打印机，模拟屏（大屏幕显示器）等外设组成。,分布式SCADA系统调度端结构,二、牵引供电SCADA系统调度端,分布式SCADA系统结构图,二、牵引供电SCADA系统调度端,系统特点,(1) 主网结构采用双LAN，提高了网络通信的可靠性。,(2) 按功能和信息流向分组，分层，连接隔离可减少网上报文”碰撞”机会，提高了主网络系统的传输效率。,(3) 主备数据库服务器通过第三网络接口板连接至企业MIS，实现与外部系统的开放数据访问。,(4) 关键节点均采用主-备结构的双机热备份冗余配置。,(5)SCADA人机工作站作为学员端需从应用数据

7、网获取数据提高了网络效率。,(6) 通信前置系统由标准的终端服务器组成。,二、牵引供电SCADA系统调度端,SCADA系统调度端组成功能及性能指标,调度端是接收和转发信息并进行监视控制的主站系统。主站系统中的通信控制器从各个远动终端取得信息后，主计算机进行数据处理， 检测一些参数是不是有越限现象发生，断路器有没有变位等，并将结果通过显示器或模拟屏向调度员报告。,二、牵引供电SCADA系统调度端,二、牵引供电SCADA系统调度端,SCADA系统调度端系统组成: 数据库服务器，WEB服务器，调度员工作站，维护工作站，分析员工作站，通信前置机，GPS，以及模拟屏（大屏幕显示器），UPS，打印机等外设组成。,二、牵引供电SCADA系统调度端,SCADA系统调度端结构图,二、牵引供电SCADA系统调度端,定义：系统的数据采集与处理子系统，习惯称为通信前置机系统（FEP） 功能：作为SCADA系统调度中心与被控站联系的枢纽在SCADA系统中起着重要作用。,通信前置机系统,前置机系统是调度主站系统的重要子系统。,牵引供电SCADA系统调度端,通信前置机系统软件结构图,二、牵引供电SCADA系统调度端

8、,通信前置机的几种应用模式,二、牵引供电SCADA系统调度端,服务器功能： 服务器作为调度端系统的核心部件，其主要功能为处理和存贮调度管理自动化系统所控制和管理对象的特征数据、运行数据，管理并维护系统所用的所有静态数据库和动态数据库，为网络上其它节点工作站提供全面的数据服务，并提供实时和随机打印服务。,二、牵引供电SCADA系统调度端,服务器系统,服务器硬件： WINDOW服务器 Linux服务器 UNIX服务器,数据库平台： SQL Server Sybase for UNIX Oracle for UNIX,服务器软件平台： UNIX Windows Server Linux,数据库管理的目标： 减少数据冗余度，实现数据资源共享。 使数据具有独立性，提高应用程序的生命力。 实现数据集中管理，提高安全性和完整性,二、牵引供电SCADA系统调度端,牵引供电调度自动化系统数据库模式 1.客户/服务器模式 特点： 服务器处理数据，客户端向服务器请求所需数据。,牵引供电SCADA系统调度端,2.分布式数据库结构 特点： 1）数据分散到各个节点 2）具有独立的数据处理能力 3）通过网络可构成整

9、体数据库,牵引供电SCADA系统调度端,调度员工作站,调度端调度员工作站是调度人员对电力系统进行监视和控制的人机联系设备。 1.遥控功能 1）单控-控制被控站内的某开关设备的状态，如：断路器及隔离开关 2）程控-对被控站一系列开关设备按预定的顺序进行状态控制 2.遥控试验-控制被控站远动装置试验开关 ，检查遥控过程的各环节设备是否正常 3.复归操作-对被控站声光报警等信号可以进行复归的操作。该操作无遥信返回，操作完成后，系统给出操作输出执行的提示。 4.模拟操作-可对开关进行不下位模拟对位操作，并用不同符号或颜色区别于正常状态。 5.闭锁、解锁-已闭锁的开关不能再进行操作，再操作时，必须先解锁,牵引供电SCADA系统调度端,遥控操作可有多种方式，系统除常用遥控操作模式外，还增加保证安全操作控制功能的其它多台调度模式，如互锁模式和双台监督模式。 遥控互锁模式：为确保对同一被控站的控制准确性，同时只有一个调度员对其进行发令控制。控制令可全系统设置一个，实现同时只允许一个调度席可发布控制令；也可按变电所设置，实现同一时间只有一人对同一变电所实施控制。 双台监督模式：若设有上级系统总调度员，则总调度介入操作时，具有最高权限，率先取得控制令， 此功能专为严格执行“一人执行一人监督”的规范操作而设，当副席调度发控制令时，需由主席授权确认，监督控制命令下发执行，同时系统完整记录控制操作及监督过程。,二、牵引供电SCADA系统调度端,2.遥信显示处理功能 1）遥信监视内容,正常运行状态监视,不论装置在何种状态下，所有牵引供电系统、电力变配电系统的被监控设备的分、合状态，线路带电状态，以及被控站通信状态，调度主站设备状态均可以在显示器和投影系统上进行显示。,异常运行状态的监视,当牵引供电系统发生故障和事故时，变位信号优先送往调度所控制中心，在投影系统和显示器上将有相应提示。,二、牵引供电SCADA系统调度端,系统报警处理功能有报警一览画面，实时打印，存档，及声光报警等，当牵引供电系统及供电设备出现非正常运行或预告信号时，发出非紧急故障报警，出现事故时发出紧急故障报警，两种音响有明显区别，并提供警报确认，分类、归档及存储手段。报警可分

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