ch03电网调度控制中心自动化系统.doc

第三章 电网调度控制中心调度自动化系统§1 概述一、调度自动化系统的功能层次1、数据采集和管理系统DAM2、数据采集和监控系统SCADA3、数据采集/监视控制/自动发电控制/经济调度SCADA+AGC/EDC4、能量管理系统EMS不同等级的调度中心根据自身的调度权限选择合适的功能层次比如网调使用EMS，省调使用EMS 或 SCADA+AGC/EDC，地调使用SCADA二、子系统的划分1、通信子系统是调度自动化的系统的基础，是数据采集和控制命令下达的通道2、主计算机系统提供调度自动化数据处理的硬软件平台，保证调度自动化系统的可靠、高效运行3、人机界面调度人员与调度自动化系统交互的基本平台调度人员从人机界面获得运行信息和分析结果，通过人机界面下达调度命令4、应用软件保存和处理整个电力系统的实时运行数据，是电力系统在计算机中的完整数字模型并在此基础上实现电力系统的运行分析三、评价指标 设置在电网调度控制中心的调度自动化系统是整个电网调度管理的心脏部分，其任务是收集来自电网生产与传输过程中的数据和信息，加以分析和显示，调度人员利用这些信息指挥电网生产和运行对调度自动化系统的设计有以下指标1、数据合格率 通信信道传输差错少，数据采集准确。

按国家标准： 信道比特差错率≤1×10－4 遥信正确率≥99％ 遥测准确率≥98％2、系统响应时间 系统响应时间定义为：从请求功能的瞬间到输出可用结果的时间常用的指标有：遥信变位传送至主站≤3s重要遥测越限传送至主站≤3s遥控遥调命令下送至子站≤3s有实时数据画面整幅调出时间≤5s画面刷新周期≤5s3、系统可用率 系统可用率定义为：可用率＝（总的时间－停用时间）/总的时间系统总的可用率要求≥99％，关键元件≥99.8％为保证达到要求的可用率，元件配置必须考虑冗余4、系统可维护性 系统能够进行维护和更新而不影响系统的正常运转这要求系统的硬件、软件设计上有良好的可扩展性和模块化§2 调度自动化系统的硬件结构一、集中式 早期的结构形式有一台或互为备用的2～4台主机完成所有的采集、通信、处理功能对主机要求很高，当时一般采用小型机如PDP-11、VAX机实现后来为减少主机的负担，将通信控制机分离出来下面是一个例子：缺点显而易见，主机负担过重，系统可靠性不高二、分布式 分布式结构采用网络多处理机连接在一起，各处理机分担EMS不同的功能，并共享输入输出处理器及外部设备 双网连接起来的6个子系统组成的分布系统：(1)存储子系统 采用2台工作站配以大容量外存，作为文件服务器使用．(2)SCADA子系统 由3台工作站(2台运行、l台备用)和连接远程终端的调制解调器组成，完成数据收集与控制功能．(3)通信子系统 由2台工作站组成，完成计算机网络及与外系统计算机的连接功能，进行相互通信。

4)开发子系统 由带有4个x终端显示器的工作站构成，用于数据库和画面的开发和维护工作．(5)高级应用子系统由3台工作站组成，全部用于运行高级应用软件，任何一台发生故障可由其它两台接替6)人机交互子系统 由若干台工作站组成，每一工作站由一个键盘和一台或多台监视器组成，它们安装在调度室供调度员使用§3 调度自动化系统的系统软件 调度自动化系统的软件包括系统软件和应用软件系统软件包括操作系统、开发支持环境和数据库管理系统应用软件在调度自动化系统中特指为实现调度自动化功能设计的应用程序1、操作系统 操作系统主要专门用于计算机资源的控制和管理，使整个计算机系统向用户提供各种服务 操作系统至少完成以下功能：(1)处理机管理(2)任务调度(3)存储管理(4)设备管理(5)文件管理(6)时钟管理(7)系统自诊断 调度自动化应用中，由于调度任务实时性强，所以需要良好实时特性的实时操作系统实时操作系统比普通操作系统有如下特点：(1)强有力的实时处理能力和事件响应能力(2)完善的中断处理系统和高的中断响应能力(3)系统运行的高可靠性(4)具有充分的信息保护、容错及系统自恢复的特点常用的操作系统(1)UNIX最早的PDP-11机早期VAX机上的openVMS现在流行的硬件平台上SUN——SolarisALPHA(DEC,COMPAQ,HP) —— OSF/1,Digital Unix,TRU64 UnixIBM——AIXHP——HP-UX(2)WindowsWindowsNT,Windows2000 server,Windows2003 server由于PC机本身的硬件能力限制和Windows缺少UNIX大量长期的运行经验，目前只在地调以下的调度自动化系统中应用。

linux由于缺少大厂家的技术保障，一般不在调度自动化系统应用2、开发支持环境（1）程序开发语言的翻译和连接程序 调度自动化中常用的开发语言有C/C++和FORTRAN，C++由于编写大型的调度自动化系统的控制，人机界面等部分，C用于实时性要求高的场合如通信部分，FORTRAN用于编写各种高级应用的算法其他语言如PASCAL，BASIC等由于语言能力有限，至多只用于界面的编写JAVA运行速度太慢，不能用于调度自动化中，目前只能用于电力信息网络发布 UNIX系统提供cc,CC,cxx,f77,f90等编译器和ld32,ld64连接器，GNU提供gcc编译器，可以用来开发应用程序Windows系统开发须使用Microsoft提供Visual C++集成环境或DEC提供的Visual Fortran进行开发2）其他服务程序程序库程序：make,ar调试程序:dbx,gdb及各厂家提供的图形化调试工具编辑程序：vi,emacs等3、数据库管理系统 数据库是有组织地服务于某一中心目的的数据集合数据库管理系统是管理数据库地软件它负责数据的存储、安全性、完整性、并发性、恢复和访问应用于调度自动化系统的数据库管理系统必须具备以下条件:(1)提供标准的SQL 访问语言，支持异构数据库之间的互联和互操作(2)支持多种数据结构和数据类型（包括用户自定义类型）(3)提供通用的数据库模式定义方式(4)提供分布式的体系结构和访问机制，并实现物理存储位置的独立性和透明性(5)提供通用的、标准的数据库应用编程接口(6)提供面向逻辑地址和物理地址的快速访问机制(7)提供灵活的并发访问机制，提高数据库的访问效率(8)按照用户的要求执行有关数据输入保护(9)提供用户可定义的事件触发和处理功能(10)支持数据库的并发访问，保证数据的安全性、一致性和完整性(11)数据库的快速拷贝和备份功能(12)提供数据库的故障恢复和重启动能力(13)提供灵活的数据库编辑器、浏览器和其他工具。

目前大型的商用数据库软件均能满足以上要求在UNIX下有ORACLE，SYBASE,DB2,INFORMIX等，在Windows下还有Microsoft SQL Server§4 调度自动化系统的人机界面 调度自动化系统使运行人员的责任从收集和查看数据转变为分析数据并进行运行决策运行人员掌握电力系统运行信息并发布运行决策的途径是调度自动化系统提供的人机界面人机界面的基本设备包括模拟屏、图形显示设备、用户控制台、报警设备、打印设备一、模拟屏 模拟屏利用单线图表示整个电力系统的全貌在屏上用灯光信号显示接线图中主要设备的状态，如断路器、发电机用表计显示主要量测量的数值，如系统频率，系统出力、交换功率等 模拟屏一般不作交互操作，只作信息显示用通常装设在控制室面向运行人员一面的墙壁上它的优点是能够宏观地显示系统全网的状态，缺点是占地面积较大二、图形显示设备 通常是大屏幕显示器利用该显示设备可完成以下功能：1、显示电力系统实时运行状态的系统接线图，潮流图，每个厂站的电气接线图，在图中以不同的颜色元件的电压等级、断路器、刀闸的状态，主要元件的运行参数（频率、电压、功率、电流）用闪烁表示元件状态的变化或运行参数的异常。

2、以表格形式显示系统的运行数据，比如全网所有发电机出力、全网各关口交换功率值等3、以曲线或棒图显示数值和趋势，比如全网发电出力曲线、全网负荷曲线等4、用文字显示各类报警信息5、用文字或表格方式显示各类事故记录6、显示调度自动化系统本身的配置三、用户控制台 控制设备包括键盘和鼠标二者同图形显示设备结合，可完成1、在接线图中选择设备，发送控制命令，如分合断路器、变压器档位调整、发电机出力调整等2、调阅不同的画面，选择接线图中显示不同的数据内容四、报警设备 常见报警设备有计算机扬声器、警铃和警笛前二者用于报告一般警告信息，警笛用于报告重要故障五、打印设备 打印设备用于提供电力系统运行状态的永久记录，一般打印运行记录，事故记录，有选择的系统状态报告，统计和运行报表也可在运行人员要求下进行召唤打印§5 调度自动化系统的应用软件1、对应用软件的要求（1）可移植性 可移植性指自动化软件在尽量少改动的情况下，可以移植到其他硬件和操作系统的平台上运行2）可重用性 可重用性是指自动化软件能够尽可能地用于许多调度中心可重用性地难度在于不同电力企业的运行方式，计算方法都不尽相同，因而无法采用相同的算法，只能在软件的体系结构上保持一种可重用性。

3）数据存储 电网调度自动化系统应存储以下数据(1)电网数据模型，包括所有电网元件，当前状态，电网的拓扑联系(2)事件数据，以年月日时间顺序记录电网运行数据(3)归档数据，包括长间隔的测量数据和用于运行计划和电网设计的数据（4）系统的外部参数配置系统正常运行所必须的一些配置条件不是固定在程序中，而是可以通过外部的文件或数据库加以定义，这样当系统发生变更的时候无需修改程序本身5）数据管理当电网发生变更时，调度自动化系统也要进行相应的变更配置，在变更过程中必须保持数据的完整性和准确性，并且不影响系统当前条件下的正常运行2、一次软件 一次处理只对数据进行采集、显示、判断、记录1)图形输出 显示电网全貌，每变电站的主接线图，同时在图中显示运行参数和开关刀闸状态，显示其他图形如调度自动化系统结构图，远动通道图，保护配置图，自动装置配置图，运行曲线等2)控制操作 在接线图上进行操作，包括断合开关刀闸，置整定值，调节变压器档位等操作时要考虑防误操作3)监视状态处理 循环启动收集遥信数据，收到报文后进行状态记录和事件记录状态反映到接线图上，遥信变位进行记录，重要事件（如保护动作，开关处于非常态位置等）报警。

4)测量值处理 循环启动收集遥测数据，检测数据可用性，进行状态记录和事件记录，数据反映到接线图上，每隔一定时间间隔记录运行数据，判断越限并报警，求取时间平均值5)计数值处理 循环启动收集脉冲计数数据（电度），累加电度并进行记录6)注释 对发生的事件和状态变化，除进行记录外还需为每条记录增加文本注释7)日记录 每天产生发电、用电、重要事件等的运行报表8)制定短期文件 以较小时间间隔（如5s）保存短时间（5min～1h）的运行数据，以备系统发生故障时进行分析9)制定长期文件 以较大时间间隔（如5min）保存长时间的电网运行数据并产生报表（日报、月报、年报），这些数据应归档长期保存供。