配电网自动化主站系统

36935-8a主编第8章配电网自动化主站系统8.1主站系统概述8.2主站系统的硬件8.3主站系统的软件8.4信息交互8.5配电网地理信息系统8.6主站系统的集成方案8.7主站系统工程实例8.1主站系统概述8.1.1设计原则8.1.2系统架构8.1.1设计原则1.标准性2.可靠性3.可用性4.安全性5.扩展性6.先进性1.标准性系统应遵循相关国际和国内标准，包括软硬件平台、通信协议、数据库以及应用程序接口等标准；应采用开放式体系结构，提供开放式环境，支持多种硬件平台，应能在UNIX、Linux等操作系统环境下稳定运行；应遵循IEC61970和IEC61968标准。2.可靠性系统选用的软硬件产品应经过行业认证机构检测，具有可靠的质量保证；系统关键设备应冗余配置，单点故障不应引起系统功能丧失和数据丢失；系统应能隔离故障节点，故障切除不影响其他节点的正常运行，故障恢复过程快速。3.可用性系统中的硬件、软件和数据信息应便于维护，有完整的检测、维护工具和诊断软件；各功能模块可灵活配置，模块的增加和修改不应影响其他模块正常运行；人机界面友好，交互手段丰富。4.安全性系统满足《电力二次系统安全防护规定》、《电力二次系统安全防护总体方案》的规定；系统应具有完善的权限管理机制，保证信息安全；系统应具备数据备份及恢复机制，保证数据安全。5.扩展性系统容量可扩充，可在线增加配电终端等；系统节点可扩充，可在线增加服务器和工作站等；系统功能可扩充，可在线增加新的软件功能模块。6.先进性系统硬件应选用符合行业应用方向的主流产品，满足配电网发展需要；系统支撑和应用软件应符合行业应用方向，满足配电网应用功能发展需求；系统构架和设计思路具有前瞻性，满足智能配电网发展的需求。8.1.2系统架构图8-1配电网自动化主站系统的功能组成结构8.2主站系统的硬件8.2.1配置原则8.2.2功能部署8.2.1配置原则1)系统应采用标准化、网络化、分布化和系统化的开放式硬件结构。2)系统采用标准化的通用软硬件产品，包括计算机产品、网络设备、操作系统、网络协议、商用数据库等，均遵循国际标准和电力行业标准。3)系统主网络应采用冗余的双交换式局域网结构，使用具备三层交换功能的企业级交换机，全分布式分流/冗余的局域网双网机制，交换速率为10Mbit/s/100Mbit/s/1000Mbit/s自适应，重要服务器(数据库服务器、前置服务器、DSCADA服务器)采用1000Mbit/s速率接入，协议为TCP/IP，重要防火墙采用1000Mbit/s速率接入。4)系统要求采用独立专用的数据采集与通信子网，配置独立的子网交换机，组成双局域网，交换速率为10Mbit/s/100Mbit/s/1000Mbit/s自适应，前置服务器及核心路由器采用1000Mbit/s速率接入，协议为TCP/IP。5)系统如果采用无线公网进行数据采集，必须考虑满足安全防护要求，配置必要的防火墙或物理隔离装置。8.2.1配置原则6)系统的规模及存储、处理能力满足配电网自动化系统的功能、性能及容量要求，并留有足够的扩展余地。7)系统的构成能在单点故障时，做到系统信息不丢失，不影响主要功能。8.2.2功能部署图8-2主站系统的硬件配置8.2.2功能部署1.数据采集服务器2.SCADA服务器3.配电网应用服务器4.历史数据库服务器5.动态信息数据库服务器6.接口适配服务器7.工作站8.公网数据采集服务器9.WEB服务器1.数据采集服务器数据采集服务器配置在安全Ⅰ区，完成配电SCADA数据采集、系统时钟和对时的功能。2.SCADA服务器SCADA服务器配置在安全Ⅰ区，完成配电SCADA数据处理、操作与控制、全息历史/事故反演、多态多应用、模型管理、权限管理、报警服务、报表管理、系统运行管理、终端运行工况监视等功能。3.配电网应用服务器配电网应用服务器配置在安全Ⅰ区，完成馈线故障处理、配电网分析应用、配电网实时调度管理、智能化应用等功能。在主站系统处理负荷率符合指标的情况下，可以将配电网应用服务器与SCADA服务器合并。4.历史数据库服务器历史数据库服务器配置在安全Ⅰ区，完成数据库管理、数据备份与恢复、数据记录等功能。5.动态信息数据库服务器动态信息数据库服务器配置在安全Ⅰ区，完成全息历史数据的处理和存储。6.接口适配服务器接口适配服务器配置在安全Ⅰ区，完成与外部系统的信息交互功能。7.工作站工作站配置在安全Ⅰ区，包括配电网调度工作站、检修计划工作站、报表工作站、维护工作站等，实现人机交互。8.公网数据采集服务器公网数据采集服务器配置在安全Ⅲ区，完成公网配电终端(如柱上FTU、TTU、可通信故障指示器等)的实时数据采集功能。9.WEB服务器WEB服务器配置在安全Ⅲ区，完成安全I区配电SCADA数据信息的网上发布功能。8.3主站系统的软件8.3.1配置原则8.3.2功能部署8.3.1配置原则1)系统应采用先进的、成熟稳定的、标准版本的工业软件，有软件许可。2)系统应采用成熟稳定的完整的操作系统软件，它应包括操作系统安装包、编译系统、诊断系统和各种软件维护、开发工具。3)数据库的规模应能满足配电网自动化主站系统基本功能所需的全部数据的需求，并适合所需的各种数据类型；数据库的各种性能指标应能满足系统功能和性能指标的要求；数据库应用软件应具有实时性，能对数据库进行快速访问，对数据库的访问时间必须小于0.5ms，同时具有可维护性及可恢复性；对数据库的修改，应设置操作权限，并记录用户名、修改时间、修改前的内容等详细信息。4)系统应采用系统组态软件用于数据生成，应满足系统各项功能的要求，为用户提供交互式的、面向对象的、方便灵活的、易于掌握的、多样化的组态工具，宜提供一些类似宏命令的编程手段和多种实用函数，以便扩展组态软件的功能。8.3.1配置原则5)应用软件应采用模块化结构，具有良好的实时响应速度和可扩充性，具有出错检测能力，当某个应用软件出错时，除有错误信息提示外，不允许影响其他软件的正常运行，应用程序和数据在结构上应互相独立，由于各种原因造成硬盘空间满，不得影响系统的实时控制功能。6)当某种功能运行不正常时，不应影响其他功能的运行。7)系统应具备良好的开放性，能方便植入第三方开发的应用软件，实现第三方功能即插即用。8.3.2功能部署1.平台功能2.基本功能3.扩展功能1.平台功能(1)支撑软件(2)数据库管理(3)数据备份与恢复(4)系统建模(5)多态多应用(6)多态模型管理(7)权限管理(8)报警服务(9)报表管理(10)人机界面(11)系统运行状态管理(12)WEB发布(1)支撑软件支撑软件提供一个统一、标准、容错、高可用率的用户开发环境，主要包括关系数据库软件、动态信息数据库软件。(2)数据库管理数据库管理主要包括数据库维护工具、数据库同步、多数据集、离线文件保存、带时标的实时数据处理和数据库恢复。(3)数据备份与恢复系统对其中的数据提供安全的备份和恢复机制，保证数据的完整性和可恢复性，主要包括对全数据、模型数据、历史数据的定时或不定时备份与对全库、模型数据、历史数据的恢复。(4)系统建模系统具备图模库一体化的网络建模工具，根据站所图、单线图等构成配电网的图形和相应的模型数据，自动生成全网的静态网络拓扑模型；具备外部系统信息导入建模工具，包括配电网地理信息系统或生产管理系统导入中压配电网模型，以及从调度自动化系统导入上级电网模型，并实现主配电网的模型拼接。(5)多态多应用多态多应用机制保证了配电网应用功能对多场景的应用需求，具备实时态、研究态、未来态等应用场景，各态可灵活配置相关应用与相互切换。(6)多态模型管理多态模型管理能满足对配电网动态变化管理的需要，反映配电网模型的动态变化过程，提供配电网各态模型的转换、比较、同步和维护功能。(7)权限管理权限管理能根据不同的工作职能和工作性质赋予人员不同的权限和权限有效期，主要包括层次管理、权限绑定及配置。(8)报警服务报警服务作为一种公共服务为各应用提供报警支持，主要包括报警动作、报警分流、报警定义、画面调用、报警信息存储及打印。(9)报表管理报表管理为各应用提供制作各种统计报表的功能。(10)人机界面配电网监控功能应提供丰富、友好的人机界面，供配电网运行人员对配电线路进行监视和控制，主要包括界面操作、图形显示、交互操作画面、数据处理，支持多样化显示、图模库一体化建模及设备快速查询和定位。(11)系统运行状态管理系统运行状态管理能够对配电网自动化主站系统的各服务器、工作站、应用软件及网络的运行状态进行管理和控制，主要包括节点状态监视、软硬件功能管理、状态异常报警、在线/离线诊断测试工具及其他管理功能。(12)WEB发布WEB发布主要包括网上发布、报表浏览、权限限制。2.基本功能(1)数据采集(2)数据处理(3)数据记录(4)控制与操作(5)网络拓扑着色(6)全息历史/事故反演(7)信息分区及分流(8)系统时钟和对时(9)打印(1)数据采集数据采集主要包括满足配电网实时监控的需要、实现系统运行实时测量、一二次设备状态、终端及子站监控等各类数据的采集和交换，采集广域分布式数据，支持多种通信规约、多种应用及多类型，支持多种通信方式的信息接入和转发，具备错误检测、通信通道及终端的监控功能。(2)数据处理数据处理主要包括模拟量处理、状态量处理、非实测数据处理、多数据源处理、数据质量码、平衡率计算及统计等功能。(3)数据记录数据记录提供事件顺序记录、周期采样、变化存储功能。(4)控制与操作控制与操作实现人工置数、标识牌操作、闭锁和解锁操作、远方控制与调节功能，应有相应的权限控制。(5)网络拓扑着色网络拓扑着色可根据配网开关的实时状态，确定系统中各种电气设备的带电状态，分析供电源点和各源点供电路径，并将结果在人机界面上用不同的颜色表示出来，主要包括配电网运行状态、馈线供电范围及路径、动态电源、负荷转供、故障指示等方面的着色。(6)全息历史/事故反演系统检测到预定义的事故时，能自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息，以便事后进行查看、分析和反演。(7)信息分区及分流信息分区及分流具有完善的责任区及信息分流功能，以满足配电网运行监控的需求，并适应各监控席位的责任分工。该功能模块主要包括责任区的设置和管理、数据分类的设置和管理，并根据责任区以及应用数据的类型进行相应的信息分层分类采集、处理和信息分流等。(8)系统时钟和对时系统采用北斗或GPS时钟对时，支持多种时钟源，具有安全保护措施，主站可对各种终端/子站设备进行对时。(9)打印系统具备各种信息打印功能，包括定时和召唤打印各种实时和历史报表、批量打印报表、各类配电网图形及统计信息打印等功能。3.扩展功能(1)馈线故障处理(2)网络拓扑分析(3)状态估计(4)潮流计算(5)解合环分析(6)负荷转供(7)负荷预测(8)网络重构(9)配电网运行与操作仿真(10)配电网调度运行支持应用(11)系统互连(12)分布式电源/储能装置/微网接入与控制(13)配电网自愈3.扩展功能(14)经济运行(1)馈线故障处理当配电线路发生故障时，根据故障信息进行故障区段定位、隔离和非故障区段的供电恢复，可灵活设置故障处理安全约束，主站集中式与就地分布式故障处理配合，查询故障处理信息。(2)网络拓扑分析网络拓扑分析根据配电网连接关系和设备的运行状态进行动态分析，分析结果可以应用于配电网监控、安全约束等，也可针对复杂的配电网模型形成状态估计、潮流计算使用的计算模型。(3)状态估计状态估计利用实时量测的冗余性，应用估计算法来检测与剔除坏数据，提高数据精度，保持数据的一致性，实现配电网不良量测数据的辨识，并通过负荷估计及其他相容性分析方法进行一定的数据修复和补充。(4)潮流计算潮流计算根据配电网指定运行状态下的拓扑结构、变电站母线电压(即馈线出口电压)、负荷类设备的运行功率等数据，计算节点电压以及支路电流、功率分布，计算结果为其他应用功能的进一步分析做支撑。(5)解合环分析解合环分析能够对指定方式下的解合环操作进行计算分析，结合计算分析的结果对该解合环操作进行