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电力调度自动化系统简介第一部分EMS简介第一章电力调度自动化系统的构成本章介绍调度自动化系统的构成。通过基本结构形式介绍和基本功能介绍，熟悉调度自动化系统的结构及其设备，掌握电力调度自动化系统的基本功能。一、电力调度自动化系统的结构以计算机为核心的电力调度自动化系统的框架结构如图1-1所示。调度自动化主站系统图1-1电力调度自动化系统的框架结构图1-1中可以看到，调度自动化系统采取的是闭环控制，由于电力系统本身的复杂性，还必须有人（调度人员）的参与，从而构成了完整、复杂、紧密耦合的人一机一环境系统。（一）子系统构成电力调度自动化系统按其功能可以分成如下四个子系统：1、信息采集命令执行子系统该子系统是指设置茬发电厂和变电站中的子站设备、遥控执行屏等。子站设备可以实现“四遥”功能，包括：采集并传送电力系统运行的实时参数及事故追忆报告；采集并传送电力系统继电保护的动作信息、断路器的状态信息及事件顺序报告(SOE)；接受并执行调度员从主站发送的命令，完成对断路器的分闸或合闸操作；接受并执行调度员或主站计算机发送的遥调命令，调整发电机功率。除了完成上述“四遥”的有关基本功能外，还有一些其他功能，如系统统一对时、当地监控等。2、信息传输子系统该子系统完成主站和子站设备之间的信息交换及各个调度中心之间的信息交换。信息传输子系统是一个重要的子系统，信号传输质量往往直接影响整个调度自动化系统的质量。3、信息的收集、处理与控制子系统该系统由两部分组成，即发电厂和变电站内的监控系统，收集分散的面向对象的RTU(RemoteTerminalUnit)的信息，完成管辖范围内的控制，同时将经过处理的信息发往调度中心，或接受控制命令并下发RTU执行。调度中心收集分散在各个发电厂和变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，结果显示给调度员或产生输出命令对对象进行控制。4．人机联系子系统从电力系统收集到的信息，经过计算机加工处理后，通过各种显示装置反馈给运行人员。运行人员根据这些信息，作出各类决策后，再通过键盘、鼠标等操作手段，对电力系统进行控制。（二）电力调度自动化主站SCADA/EMS系统的子系统划分1．支撑平台子系统支撑平台是整个系统的最重要基础，有一个好的支撑平台，才能真正地实现全系统统一平台，数据共享。支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行管理等。2．SCADA子系统SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)子系统包括数据采集、数据传输及处理、计算与控制、人机界面及告警处理等。3．AGC/EDC子系统自动发电控制和在线经济调度(AutomaticGenerationControl/EconomicDispatchControl，AGC/EDC)是对发电机出力的闭环自动控制系统，不仅能够保证系统频率合格，还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时，还能使全系统发电成本最低。4．高级应用软件PAS子系统PAS（PO-NersystemApplicationSoftware）子系统包括网络建模、网络拓扑、状态估计、调度员潮流、静态安全分析、无功优化及短期负荷预报等一系列高级应用软件。5．调度员仿真培训系统DTS子系统DTS(DispatcherTrainingSimulator)子系统包括电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机三部分。调度员仿真培训(DTS)与实时SCAD/EMS系统共处于一个局域网上，DTS-般由服务器、工作站及一些外设组成。6．调度管理信息子系统OMSOMS(OperaterManagementSystem)属于办公自动化的一种业务管理系统，不属于SCADA/EMS系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系，因此总是与某一特定的电力公司合作开发，为其服务。当然，其中的设计思路和实现手段应当是共同的。二、调度自动化主站系统的设备调度自动化主站系统的设备包括主站系统和相关硬件。（一）主站系统1．双机系统双机系统共有三种工作方式。(1)主一备工作方式。通常采用完全相同的两台主机及各自的内、外存储器及输入／输出设备。承担在线运行功能的计算机，称值班机；处于热备用状态的计算机，称为备用机。当值班机发生故障，监视设备立即自动把备用机在最短的时间内投入在线运行。采用这种工作方式时，备用机必须保持与值班机相同的数据库，便于软件的维护和开发、运行人员的模拟培训及离线计算等。(2)主一副工作方式。通常采用一台计算机为主，担负在线运行的主要功能；另一台为副，担负较次要的在线运行功能和辅助的或离线的功能。在主机发生故障时，自动使副计算机承担起主计算机的功能。(3)完全平行工作方式。通常采用两台计算机同时承担在线运行功能，这种方式不存在主一备机或主一副机切换问题。为了保证可靠性，在双机系统中，前置机通常也采用双机方式。2．分布式系统分布式系统是把系统的各项功能分散到多台计算机中去，各台计算机之间用局域网相连并通过局域网高速交换数据。人机联系的处理机也以工作站方式接在局域网上.每台计算机承担特定的任务，如前置机、监控处理机、人机联系、历史文件处理机、电网分析处理机等。对某些重要的实时功能，设置双重化的计算机，如双前置机、双后台机、双网络等。分布式系统结构优点在于资源共享和并行计算，局域网(LAN)通信灵活、数据传输方便。在系统扩充功能时，只需增加新的处理器，无须改造整个系统。分布式系统采用标准的接口和介质，把整个系统按功能分解分布在网络节点上，形成异种机兼容，能相互连接和移植，数据实现冗余分布，组成开放式的分布式系统。目前，调度自动化系统调度端计算机系统采用基于冗余的开放式分布应用环境，整个软硬件体系结构满足冗余性和模块化是当前电力系统对调度自动化系统技术发展的客观要求。（二）人机联系设备调度自动化主站系统中的人机联系设备就是为了实现人机对话而设立的，是调度自动化中操作人员和计算机之间交换信息的输入和输出设备。这类设备分为通用和专用两种。通用的人机联系设备是指供计算机系统管理和维护人员、软件开发和计算机操作人员所使用的控制台、打印机、控制台终端、程序员终端等。专用的人机联系设备是指专门供电力系统调度人员用以监视和控制电力系统运行的人机联系设备，其中有交互型的调度员控制台、远方操作台和调度员工作站，非交互型的调度模拟屏和计算机驱动的各类记录设备及其他设备等。人机联系系统的主要功能如下：(1)监视电力系统。1)在屏幕上以单线图的形式显示电力系统的运行状态。2)以表格的方式显示电力系统的运行参数以及定时打印、记录。3)显示趋势曲线、条形图、棒图、饼图等。4)在某些指定画面上进行某些操作。(2)监视控制系统。1)监视计算机系统的运行状态。2)监视子站设备、通道的运行状态。3)监视操作系统运行状态。(3)维护系统。1)在线维护和生成画面。2)维护和生成数据库。3)执行和开发应用软件。（三）前置机调度自动化主站系统的数据采集与处理子系统，常称为前置机系统。前置机系统包括从调制解调器到前置机的软、硬件。前置机系统是各厂站远动信息进入主站系统的关口。前置机的主要功能是接收多个子站信息，其通信口能够绑定不同的规约。前置机的主要功能如下：(1)接收数据的预处理。遥测量的预处理工作主要包括遥测值的滤波处理、越限检查和遥测归零处理，状态量变位判别，变位次数统计等。发生事故变位时，对相关遥测量进行事故追忆。(2)向后台机传送信息。前置机预处理后的数据要向后台机传送，由后台机作进一步处理。可以采用有开关变位或遥测值的变化超过设定的死区时再向后台机送数的处理方法，以便减轻后台机的处理负担。(3)下发命令。接收后台机的遥控、遥调命令，并通过下行通道向子站发送。向下发送电能量冻结命令。接收标准时钟（如天文钟、卫星钟等）或主机时钟，并以此为标准向子站发送校时命令，实现系统时钟的统一。(4)向调度模拟屏传送实时数据。通过串行口向模拟屏的控制主机、智能控制箱传送数据。(5)转发功能。从实时数据库中，选择出上级调度主站需要的信息，按规定的转发规约对信息重新进行组帧，向上级调度主站发送。(6)，通道监视。监视各个通道是否有信号正常传送，统计信道的误码率。（四）计算机软件系统计算机软件系统包括系统软件、支持软件和应用软件。系统软件包括操作系统、语言编译和其他服务程序，是计算机制造厂为便于用户使用计算机而提供的管理和服务性软件。支持软件主要有数据库管理、网络通信、人机联系管理、备用计算机切换等各类服务性软件。应用软件是实现调度自动化各种功能的软件，如SCADA软件、自动发电控制和经济运行、安全分析、状态估计和对策、优化潮流、网络建模、拓扑分析、负荷预报等一系列电力应用软件等。调度自动化的计算机软件需满足开放式分布系统的应用环境，遵守开放式标准，支持多厂家硬件平台，为应用系统提供面向对象的开发环境，支持应用层的开放。（五）图形系统图形是直观地显示电力系统运行状况的重要手段。SCADA系统软件模块中的图形系统，能绘制出电力系统运行状况的各种图形。(1)网络潮流图：用来表示电网的潮流分布。(2)厂站主接线图：由代表各种电气设备的图形符号和连接线组成，实时、直观地反映出电网的接线方式。(3)曲线图：历史曲线图或实时动态曲线图。历史曲线图用曲线显示遥测量在某一历史时间内的变化情况。实时动态曲线图是对某一遥测量按规定的时间间隔采样，显示从过去某一时间到当前时间的曲线。(4)扇形图：以扇形图的大小显示出若干个相关的遥测量数据大小的比例关系，一般用百分比表示。(5)棒图：将数据显示成棒的形式，并以棒的长短显示遥测值的大小。(6)地理接线图：用来表示厂、站和线路的地理位置和走向。（六）数据库系统调度自动化系统的数据库分为实时数据库和历史数据库。实时数据库主要用于实时数据的储存，由于其对实时性要求较高，一般采用专用的数据库。历史数据库主要用于对历史数据的储存，一般采用商用数据库，如Oracle、Sybase等。三、电力调度自动化系统的基本功能电力系统调度自动化按功能划分为电力调度自动化和配电自动化两类。（一）电力调度自动化1．数据采集和监视控制(SCADA)数据采集与监视控制是调度自动化系统最基本的功能，实现对电力系统实时数据的采集和运行状态的监控。监视指对电力系统运行信息的采集、处理、显示、告警和打印，以及对电力系统异常或事故的自动识别；控制则是通过人机联系设备对断路器、隔离开关等设备进行远方操作的开环性控制。SCADA系统的主要功能如下：(1)数据采集（遥测、遥信）。数据采集的主要任务是和各子站设备交换信息。SCADA系统进行数据采集的过程为：子站设备扫描并快速更新子站设备内部数据；调度主站周期查询子站设备；子站设备向调度主站计算机传送所要求的数据；调度主站计算机进行数据校验、检错、纠错；将数据转换成标准形式并送入主机数据库。(2)数据预处理。由信息传输系统直接送来的信息被存入数据库以前，必须对这些数据进行合理性检查和可信性校验及处理等。(3)信息显示（监视器或动态模拟屏）和越限报警。将系统运行的动态参数和设备状态进行显示，以供调度员监视系统的运行状态。当运行参数越限或设备状态发生非预定变化时及时告警。电力系统监视的内容如下：1)电能质量监视。监视系统的运行频率、各选定点的电压值，观察系统是否运行在给定频率和电压范围内。2)安全限值监视。监视系统的运行频率和各选定点的功率、电压、电流、水位等是否在允许范围内。3)断路器状态监视。监视断路器、隔离开关的开合状态，检查是否有非计划动作。4)停电监视。线路和母线的停电状况监视。5)计划执行情况监视。监视地区用电、电厂出力、区域交换功率等是否超计划值。6)设备状态监视。监视各电厂机炉的启、停、备用、检修和各变压器的运行或检修。7)保护和自动装置监视。监视系统主要设备的保护动作情况和自动装置的动作。报警的方法很多，如画面闪光、变色、音响、自动推出报警画面等。(4)遥控、遥调操作。调度员利用计算机系统进行远方断路器倒闸操作及远方模拟量调节。为避免误操