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配电SCADA系统第六讲配电SCADA系统的内容1配电SCADA的功能2配电SCADA的基本组织模式3配电SCADA的硬件系统4配电SCADA的软件系统5配网SCADA与AM/FM/GIS系统的集成概述电力系统的复杂性和重要性使其离不开必要的监视和控制。传统的监控任务多使用模拟屏实现。模拟屏由系统接线图、仪表指示灯等构成。现场采集的各种信号被送到对应部件上。基于相关信号流，可以了解系统实时状况。“模拟屏”优点：简单直观“模拟屏”缺点：成本高、功能有限、占地空间大概述随着计算机技术的快速发展，用计算机屏幕显示系统接线图及其运行实时状况变得切实可行。在这种情况下，SCADA系统应运而生。概述二、电力系统自动化SCADA系统电力系统的SCADA技术是从电网调度自动化技术发展而来的。1965年美国东北发生了一次大的停电事故，这时许多电力公司意识到，仅仅依靠远动装置在模拟盘上显示信息已经无法满足复杂电网的安全运行的要求。因此在电力系统中开始把计算机运用转移到以安全考虑为主从而导致了电网监控系统SCADA的出现，这是电网调度自动化的一个平台。概述利用SCADA系统调度员可以掌握电网当前的运行工况以及发展趋势，给电网调度带来很大的方便。另外利用SCADA系统采集的实时信息可以对电力系统的扰动进行快速的分析计算，从而预测跳闸的后果；可以开发在线潮流计算、系统仿真、校正控制等高级功能软件。1配电SCADA系统SCADA是“SupervisoryControlAndDataAcquisition”的缩写，即“监视控制和数据采集”，是以计算机为基础的自动化监控系统。应用领域广，包括电力、冶金、石油、化工、铁路等既应该包括面向数据采集和监控系统的模型和方法，也需要包括面向电力系统连接即网络拓扑的模型和方法，为配电管理系统提供一致、完整、可直接使用的电力系统模型。配电SCADA的特点电力系统电能的生产包括发电、变电、输电、配电等几个环节，各环节的电能设备（发电机、变压器、输电线、电网馈线以及各种开关、刀闸和隔离设备、用户用电设备等）共同构成了电力网。电力网又可以分为输电网和配电网。与之相对应的SCADA系统也可以分为输电SCADA系统（TSCADA）和配电SCADA系统（DSCADA）。电力系统的SCADA系统最初只是在输电系统进行开发。随着配电自动化的实施，SCADA系统逐步被引用到配电网的监控中，虽然配电SCADA起步较晚，而且功能和输电基本相同，但是并不意味着可以照搬输电的SCADA。相反，配电的SCADA系统比输电的SCADA系统更为复杂，具有其独特性，主要表现在：1、配电网一般是树状结构，不仅有集中在变电所的设备，还有大量分布于馈线沿线的设备（如柱上变压器、开关等），数据分散、点多、每一点信息量较少，采集信息比输电网困难；2、配电网设备较多，数据量一般要比输电网多出一个数量级；3、配电网的操作频度及故障频度远比输电网多，因此采集的信息应该能反应配电网的故障，例如短路故障前后的电压和电流；4、配电网是三相不平衡网络，而输电网是三相平衡网络，因而无论在计算上还是在SCADA图形监视上，都不尽相同；5、对于配电网而言，需要有建立在SCADA系统之上的具有故障隔离能力及恢复供电能力的自动操作软件；配电网SCADA系统的任务6、配电网因其点多面广，配电网SCADA系统对通信系统提出了比输电网更高的要求；7、配电网直接连接用户，由于用户的增容、拆迁、改动等原因，使得配电网SCADA系统的创建、维护、扩展工作量非常大。配电网SCADA系统的任务配电网SCADA系统是配电网自动化的基础。作为电力系统自动化系统的一个底层模块，配电SCADA肩负着几项重要的任务：1、向配电网的调度、管理人员提供配电网的实时数据、信息，方便他们了解配电网的实时情况和负荷变化的趋势；2、为各种电力系统自动化高级功能软件提供准确、及时的信息，从而实现对配电网乃至整个电网的优化控制、调度、故障预测和排除，提高供电质量、供电的可靠相和安全性；3、用远方遥控代替手工操作，提高工作效率，减轻运行、操作、维护人员的劳动强度。1配电SCADA系统的功能配电SCADA包括常规功能及非常规功能常规功能包括“数据采集(遥测、遥信)、报警、状态监视、遥控、遥调、事件顺序记录、统计计算、趋势曲线、事故追忆、历史数据的存储和制表打印”。非常规功能包括“支持无人值班变电站的接口、实现馈线保护的远方投切，定值远方切换、线路动态着色、地理接线图与信息集成”。SCADA一般由中央监控系统、通信系统、现场执行设备等三部分组成。SCADA系统简单示意图2配电SCADA系统的基本组织模式1)配网SCADA的基本监控对象监视向配电网供电的变电站10kV出线10kV线路的监控10kV开闭所、配电变电所的监控。监测内容：开关状态，有功功率、无功功率、三相电流、三相电压、功率因数、分接头位置等。控制内容：负荷开关、断路器的遥控操作。2）配电SCADA系统的分层组织方式配电SCADA系统由于存在大量分散的数据采集点，一对一的组织方式就需要有大量的通信通道，在主站端也需要有与之规模相应的通信端口，这种组织方式实际上是不可能实现的。配电SCADA一般采用分层组织测控单元的方式，把分散的RTU组织成若干个通信区域(子站)，监控信息首先在通信区域内集中，然后再上传到配电管理中心(主站)。一个主站可以对应多个子站。若分散的测控单元数量巨大，还可以进一步分层，子站有二级直至多级子站配电SCADA系统的分层体系结构3）通信方式有：多点共线方式；多点环形方式；RTU/FTU主从结构方式4）配电SCADA主站、子站的设置配电SCADA主站的设置：在一个城市的配电管理中心设置专门的配电自动化的主站系统另一种方案是配电管理中心和电力调度中心合而为一配电SCADA子站的设置：《配电自动化系统远方终端》把它命名为“中压监控单元(配电自动化及管理系统子站)基本功能为：(1)收集馈线远方终端故障电流或故障电压信息，完成故障识别；(2)向馈线远方终端发遥控命令，实现故障隔离和恢复供电的功能；(3)采集变电站内的并收集馈线远方终端的状态量，状态量变位优先向上级主站传送；(4)实现对变电站电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率或者谐波值的测量、采集直流量并向上级主站传送；(5)接收并执行上级主站的遥控命令或者电容器投切及返送校核；(6)采集事件顺序记录并向上级主站传送；(7)采集脉冲量并向上级主站传送；(8)接收并执行对时命令(或者GPS对时)；(9)具有程序自恢复功能；(10)具有设备自诊断或者远方诊断功能；(11)具有通道监视的功能；(12)具有后备电源，并可在主电源失电时自动投入。两种配置方式(1)变电站自动化(SA)系统兼作配电SCADA子站。变电站内馈线开关的数据采集和监控由站内RTU来完成，线路上各环网开关、负荷开关、街道配电站的数据采集和监视控制，由安装在环网开关、负荷开关、街道配电站内的馈线远方终端(FTU)来完成。该方式不适用于已经实现变电站自动化的情况。如果用变电站综合自动化的后台系统兼作配网SCADA子站，这时服务器、操作工作站以及前置机都由同一台计算机担任。系统的可靠性要求，配两台计算机互为热备用，并通过局域网互联。(2)配电SCADA子站独立于变电站自动化(SA)系统，该方式适用于已经实现变电站自动化的情况。SCADA子站和安装在环网开关、负荷开关、街道配电站内的馈线远方终端(FTU)通信，完成线路设备的监控。子站不包括变电站监控功能，变电站自动化系统或RTU数据直接送上级主站。如果要在子站系统完成故障识别、故障隔离和供电恢复功能，则必须有变电站出线开关的配合，它要和变电站自动化(SA)系统或者RTU通信，或通过与上级主站通信取得变电站出线开关的有关信息，对它实现监控。3配电SCADA的硬件系统构成配网SCADA的计算机后台系统由SCADA服务器、操作工作站、打印输出设备、图形数字化仪以及计算机网络设备等几个部分组成。配电SCADA主站系统配电管理中心的SCADA主站系统除了必须具备变电站SCADA子站系统的功能之外，还要完成其他的SCADA功能和配电高级应用软件(DPAS)功能。配电SCADA主站系统总体结构图配电管理中心的主站系统还包括GIS工作站、SDE服务器、图形编辑／生产管理工作站以及Web服务器配电SCADA主站系统各模块功能(1)主服务器和备服务器：存放实时数据和历史数据，且两台服务器互为备用；(2)SDE服务器：GIS系统的服务器，存放GIS系统所有的电子地图、设备属性数据、用户资料等数据；(3)GIS工作站：显示以地图为背景的实时系统运行工况图；(4)调度员工作站：显示系统单线图和实时数据；(5)图形编辑／生产管理工作站：GIS系统维护和日常的生产管理；(6)高级应用软件工作站：高级应用软件计算，分析；(7)维护工作站：对整个网络进行监视，维护；(8)数据采集(通信)工作站：相当于前置机功能，用来和子站进行通信中，由于采用了网络终端服务器，数据采集工作站(前置机)被省略。4配电SCADA系统的软件系统1)SCADA系统的软件层次模型SCADA系统的软件可以分为三个层次：操作系统、支撑软件、应用软件。操作系统位于系统的最底层2）配电SCADA系统的软件逻辑构成SCADA系统是人(调度员以及运行管理人员)和监控对象(变／配电站的开关和线路等设备)的一个中介，因此SCADA系统除了其核心部分，还应包括系统和监控对象的接口、系统和人(使用者)的接口。基于这样的认识，SCADA系统在逻辑上可以分为三个部分数据处理系统人机联系工作站前置机系统2）配电SCADA系统的软件逻辑构成数据处理系统是SCADA系统的核心部分，它包括SCADA数据库和数据库维护的功能人机联系工作站负责提供用户界面，如图形、表格甚至声音、动画等等。此外，人机联系工作站还为用户提供向RTU／FTU发控制命令(如遥控)的手段2）配电SCADA系统的软件逻辑构成前置机系统和现场的RTU／FTU打交道，完成系统和监控对象的接口。前置机软件包括串行口通信功能、规约转换功能、数据预处理功能以及和数据处理系统通信的功能。前置机的概念：SCADA系统的前置机负责规约转换和数据预处理。早先，由于计算机的处理能力有限，为了减轻主机(服务器)的CPU负担，一般都要配备专门的计算机来运行前置数据处理程序，这就是SCADA系统的前置机。实际上，前置机只是一个逻辑概念，如果主机(服务器)的处理能力足够强，前置数据处理程序可以直接运行在主机(服务器)上，让主机(服务器)兼作SCADA系统的前置机。3）配电SCADA系统的网络模型（Client/Server，客户机/服务器）4)配电SCADA系统软件结构5）配电SCADA数据库系统6）配电SCADA系统核心软件模块数据处理系统告警处理系统用户安全管理系统数据采样和历史数据管理系统SCADA图形软件SCADA报表软件SCADA前置机软件5配电SCADA系统与AM/FM/GIS系统的集成SCADA和AM／FM／GIS之间的数据交换SCADA向AM／FM／GIS提供数据AM／FM／GIS通过SCADA发遥控命令AM--AutomationMapping，自动成图；FM--FacilityManagement，设施管理；GIS--GeographicInformationSystem，地理信息系统H市区配电自动化系统的组织H市区配电网的特点：分布比较集中，因此比较便于采用分层集结的策略进行配电自动化系统组织。H市配电SCADA系统的区域规划方案如下图所示：Y市区配电自动化系统的组织Y市城区配电网的特点：网络主要集中于2km-3km的地理范围内，因而有可能采取一些特殊的方法，以较低的代价构成有效且可靠的通讯网络和电源供应策略。Y市城区配电SCADA系统的体系结构如下图所示：Y市城区配电SCADA系统主干信道的通信设备Motorola公司的MOSCAD配电SCADA系统Motorola公司的MOSCAD配电SCADA系统Motor