電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)介紹

1、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)介紹高紀(jì)湘1我國電網(wǎng)調(diào)度分層結(jié)構(gòu)21.1電力系統(tǒng)組織和結(jié)構(gòu)分層21.2電力系統(tǒng)調(diào)度的分層控制22電網(wǎng)調(diào)度信息32.1分類32.2特點(diǎn)43電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)43.1電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)43.1.1電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)功能43.1.2電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)信息及傳輸模式43.1.3遠(yuǎn)動(dòng)信息編碼43.1.4檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼的基本概念：53.1.5遠(yuǎn)動(dòng)通道：63.1.6遠(yuǎn)動(dòng)終端73.1.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)83.2調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)93.2.1調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程103.2.2調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成103.2.3調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能113.2.4調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分層113.2.5分層實(shí)例123.2.6調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主

2、站結(jié)構(gòu)143.2.7調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站功能163.2.8調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站性能指標(biāo)224 配電自動(dòng)化234.1配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與地/縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的異同244.2配電自動(dòng)化的意義及難點(diǎn)254.3配電自動(dòng)化功能254.4配電自動(dòng)化的實(shí)施方式275 展望281我國電網(wǎng)調(diào)度分層結(jié)構(gòu)電能的特點(diǎn)之一是不能儲(chǔ)存。電能從分散在廣大地域上的發(fā)電廠發(fā)出，經(jīng)高壓變電站升壓，經(jīng)高壓輸電線、降壓變電站、配電網(wǎng)直到用戶。用戶配電網(wǎng)高壓變電站輸電線發(fā)電廠配電管理系統(tǒng)（dms）能量管理系統(tǒng)（ems）配電scada需方管理調(diào)度自動(dòng)化agc 圖1 ems和dms在電力系統(tǒng)中的關(guān)系1.1電力系統(tǒng)組織和結(jié)構(gòu)分層調(diào)度中心是對(duì)發(fā)

3、電廠、變電所、線路等進(jìn)行調(diào)度控制的中心，由于電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的跨地區(qū)系統(tǒng)，必須實(shí)行分層管理。我國電網(wǎng)實(shí)行的統(tǒng)一調(diào)度分層管理：設(shè)有國家電力調(diào)度通信中心（國調(diào)）、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)、配調(diào)/縣調(diào)。隨著西電東送、全國聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，國調(diào)的作用將發(fā)生改變。調(diào)度管理的主要任務(wù)是：充分利用發(fā)供電設(shè)備和調(diào)節(jié)手段向用戶提供合格的電能；在不發(fā)生超過設(shè)計(jì)規(guī)定的條件下，使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和對(duì)用戶不間斷供電；合理使用燃料、水力等資源使電力系統(tǒng)在安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)性和減少對(duì)環(huán)境的污染。調(diào)度管理的主要內(nèi)容是：（1）電力系統(tǒng)運(yùn)行計(jì)劃的編制；（2）電力系統(tǒng)運(yùn)行控制；（3）電力系統(tǒng)運(yùn)行分析；（4）繼電保護(hù)、通信和

4、調(diào)度自動(dòng)化等設(shè)備的運(yùn)行管理；（5）有關(guān)規(guī)程的編制和人員培訓(xùn)等專業(yè)管理。1.2電力系統(tǒng)調(diào)度的分層控制世界各國電力系統(tǒng)都采用分層調(diào)度控制。全系統(tǒng)的調(diào)度控制任務(wù)分屬于不同層次，下級(jí)調(diào)度除完成本層的調(diào)度控制任務(wù)外，還要接受上層調(diào)度的命令并向其傳達(dá)有關(guān)信息。采用分層控制的優(yōu)點(diǎn)主要是：（1）與組織結(jié)構(gòu)相適應(yīng)：（2）系統(tǒng)可靠性提高；（3）系統(tǒng)響應(yīng)改善。我國調(diào)度任務(wù)的分層大體是：大型發(fā)電廠、500kv及以上變電所由網(wǎng)調(diào)管理，中小型電廠、220kv變電所由省調(diào)調(diào)度，110kv及以下變電所和配電網(wǎng)由地調(diào)調(diào)度。調(diào)度任務(wù)可分為系統(tǒng)監(jiān)視、系統(tǒng)控制操作、調(diào)度計(jì)劃、運(yùn)行記錄及其它調(diào)度管理業(yè)務(wù)。2電網(wǎng)調(diào)度信息電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，

5、各級(jí)調(diào)度中心及發(fā)電廠、變電所相互間傳遞的反映運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行控制調(diào)節(jié)的信息以及與系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的其它信息。2.1分類可按功能要求、信息流向、信息制式等分類：l 功能要求 實(shí)時(shí)信息（real time information）：反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行設(shè)備控制調(diào)節(jié)的信息，如：- 遙信（telesignaling/yx）-反映各斷路器、隔離開關(guān)的分合狀態(tài)、變壓器分接頭位置以及保護(hù)自動(dòng)裝置動(dòng)作狀態(tài)等；- 遙測(cè)（telemetering/yc）-反映線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、母線、負(fù)荷等的有功功率、無功功率、電流、電壓、頻率以及電量等；- 遙控（telecommand/yk）-向管轄范圍內(nèi)的電氣設(shè)備發(fā)送的斷

6、路器分/合閘、發(fā)電機(jī)起/停、電容器以及保護(hù)和其它自動(dòng)裝置的投入、切除；- 遙調(diào)（teleadjusting/yt）- 向管轄范圍內(nèi)的發(fā)電機(jī)發(fā)送的調(diào)節(jié)有功功率、無功功率和電壓、變壓器分接頭位置等的調(diào)節(jié)命令。 批次信息（batch information）-為管理服務(wù)的數(shù)據(jù)、報(bào)表以及對(duì)電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行情況進(jìn)行運(yùn)算分析得到的一些數(shù)據(jù)； 水情信息（information of regimen）- 反映電力系統(tǒng)有關(guān)地區(qū)內(nèi)的水情、氣象信息。l 信息流向：上行信息和下行信息；l 信息制式 模擬量 隨時(shí)間變化的連續(xù)量 開關(guān)量 又稱狀態(tài)量，只有兩種狀態(tài)； 數(shù)字量 一次儀表以數(shù)字量輸出的量，如頻率、水位

7、； 脈沖量 一次儀表以脈沖量輸出的量，如電度。2.2特點(diǎn)數(shù)量多、分布地域廣，運(yùn)行狀態(tài)變化頻繁，變化過程快，干擾強(qiáng)，因此要求調(diào)度信息具有高實(shí)時(shí)性和高可靠性。3電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)綜合利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、遠(yuǎn)動(dòng)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化。調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行不可缺少的重要組成部分。3.1電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)3.1.1電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)功能運(yùn)用通信、電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)采集電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)電力網(wǎng)和遠(yuǎn)方發(fā)電廠、變電所的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和控制，即運(yùn)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)完成四遙功能。遠(yuǎn)動(dòng)在歐洲被稱為telecontrol，在北美被稱為scada（supervisory control and dat

8、a acquisition）。3.1.2電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)信息及傳輸模式遠(yuǎn)動(dòng)信息包括遙測(cè)信息、遙信信息、遙控信息和遙調(diào)信息。信息傳輸模式可分為循環(huán)式（cdt）和問答式（pooling）：l 循環(huán)式被控站將采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按約定的規(guī)則循環(huán)不斷地向主站(控制站)傳送；l 問答式控制站要獲得實(shí)時(shí)信息，需先向被控站查詢，然后數(shù)據(jù)才從指定的被控站送往控制站。3.1.3遠(yuǎn)動(dòng)信息編碼采集的遠(yuǎn)動(dòng)信息在傳輸前必需按照有關(guān)規(guī)約的規(guī)定，把遠(yuǎn)動(dòng)信息變換成各種信息字或各種報(bào)文。這種變換工作叫遠(yuǎn)動(dòng)的信息編碼。編碼由數(shù)據(jù)采集裝置完成。我國原電力部頒發(fā)的循環(huán)式傳輸規(guī)約的信息字格式見下圖：功能碼信息碼校驗(yàn)碼8位8位圖2 循環(huán)式傳輸規(guī)約

9、的信息字格式32位循環(huán)式傳輸規(guī)約規(guī)定，任何信息字都由48字節(jié)組成，前8位是功能碼，它有28種取值用來區(qū)分各種不同信息內(nèi)容。最后8位是校驗(yàn)碼，其產(chǎn)生規(guī)則是在40位信息碼的基礎(chǔ)上后面添加8個(gè)零，再模二除以生成多項(xiàng)式g(x)=x8+x2+x+1，將所得余式取非后作為8位校驗(yàn)碼。問答式傳輸規(guī)約中的報(bào)文（message）格式見圖3字節(jié)n-1報(bào)文頭數(shù)據(jù)區(qū)校驗(yàn)碼字節(jié)0圖3 問答式傳輸規(guī)約的報(bào)文格式報(bào)文頭通常有3至4字節(jié)，它指出問答雙方的地址、報(bào)文種類、報(bào)文數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)等。數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容、字節(jié)數(shù)和字節(jié)中各位的含義由報(bào)文頭有關(guān)字節(jié)指出，校驗(yàn)碼按照規(guī)約指定的某種編碼規(guī)則，用報(bào)文頭和數(shù)據(jù)區(qū)的碼字運(yùn)算得到。報(bào)文的長(zhǎng)度

10、按字節(jié)增減。3.1.4檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼的基本概念：數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中受到干擾而造成錯(cuò)碼難以避免。數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)控制的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，提出了如何提高抗干擾能力，有效而可靠地進(jìn)行數(shù)字傳輸?shù)纫?，從而促進(jìn)了編碼理論的發(fā)展，目前糾錯(cuò)編碼已成為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支。要發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸過程中的錯(cuò)誤就必需進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。其基本做法是在發(fā)送信息碼元時(shí)，附加若干冗余碼元，使碼元之間的關(guān)系符合某一確定的規(guī)則，收信端按此規(guī)則進(jìn)行檢查便可知道是否有錯(cuò)碼。數(shù)字信號(hào)序列是分組傳送的，若每組有k個(gè)信息碼元，便有了2k個(gè)組合（碼字）。將這些碼字按確定的規(guī)則變換成n個(gè)碼元的數(shù)字序列相互間應(yīng)有盡可能多的差異，這個(gè)過程叫編碼，此

11、2k個(gè)的組合叫（n, k）分組碼。其中n為碼長(zhǎng)，k為信息碼元數(shù)，n-k為冗余碼元數(shù)，冗余碼元又稱為監(jiān)督碼元、保護(hù)碼元。因?yàn)楸O(jiān)督碼元是根據(jù)信息碼按線性方程式規(guī)則算出來的，故又稱為線性分組碼。k個(gè)信息碼元在前，n-k個(gè)冗余碼元在后的（n, k）碼稱為系統(tǒng)碼，反之稱為非系統(tǒng)碼。碼長(zhǎng)為n共有2n個(gè)碼字，其中2k個(gè)為有效碼字，2n-2k個(gè)為禁用碼字。接收端對(duì)收到的碼元序列按預(yù)定規(guī)則進(jìn)行效驗(yàn)，如屬于有效碼字就認(rèn)為是無錯(cuò)碼，若屬于禁用碼字則肯定出錯(cuò)，這個(gè)過程叫檢錯(cuò)譯碼。進(jìn)一步還可以進(jìn)行糾錯(cuò)。最直觀的是采取最大似然譯碼法，即將收到的碼字與合法碼字進(jìn)行比較看它與哪個(gè)碼字差別最小就譯成該碼字。碼距：在編碼中用碼距

12、來表示兩個(gè)碼字差異的大小。碼字集合中，碼距的最小值稱為最小碼距dmin，又稱漢明距離，它是衡量其糾錯(cuò)/檢錯(cuò)能力的重要指標(biāo)。dmin愈大，糾錯(cuò)檢錯(cuò)能力愈強(qiáng)，它們的關(guān)系如下：（1）一個(gè)（n, k）分組碼要能發(fā)現(xiàn)任意e個(gè)碼元錯(cuò)誤，則其中碼字間的最小距離dmin應(yīng)滿足：dmine+1（2）如果要能糾正t個(gè)碼元錯(cuò)誤，則應(yīng)滿足：dmin2t+1（3）如果要能糾正t個(gè)碼元錯(cuò)誤，又要發(fā)現(xiàn)e個(gè)（et）碼元錯(cuò)誤，則應(yīng)滿足：dmint+e+1。在二進(jìn)制的前提下，一個(gè)碼字中非零元素?cái)?shù)目（即1的個(gè)數(shù)）稱為碼字的漢明重量，簡(jiǎn)稱碼重，用w表示，線性碼的最小碼距等于該碼字集合中的最小碼重。主要檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼有奇偶效驗(yàn)碼、恒比碼

13、、循環(huán)碼、bch碼和卷積碼。3.1.5遠(yuǎn)動(dòng)通道：遠(yuǎn)動(dòng)通道是指主站與遠(yuǎn)方終端間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的設(shè)備，也稱信道。通信介質(zhì)包括有線（專用有線通道、復(fù)用電力線載波、光纖）、無線（微波、無線擴(kuò)頻、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信）等。通道質(zhì)量的好壞直接影響信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。為加?qiáng)電力系統(tǒng)的信道建設(shè)，我國現(xiàn)已建成以光纖為主干的國家電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（state power data network, spdnet）和電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（state power telecommunication network，sptnet）構(gòu)成的四級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)，為遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸提供了良好的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鞣绞剑喝p工-可同時(shí)進(jìn)行雙向通信；單工

14、：只能進(jìn)行單向通信；半雙工-雙方交替進(jìn)行發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)傳輸通道類型：傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)通道和網(wǎng)絡(luò)通道。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)通道見下圖。主站通信口調(diào)制解調(diào)器通信設(shè)備txdrxdrtu通信口通信設(shè)備調(diào)制解調(diào)器txdrxd通信線路通信媒體遠(yuǎn)動(dòng)通道txd-發(fā)送數(shù)據(jù)線，rxd-接收數(shù)據(jù)線圖4 遠(yuǎn)動(dòng)通道示意圖3.1.6遠(yuǎn)動(dòng)終端遠(yuǎn)動(dòng)終端（remote terminal unit, rtu）定時(shí)采集包括模擬量、脈沖量及開關(guān)量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，按遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約發(fā)給主站。從主站下發(fā)的命令通過遠(yuǎn)動(dòng)終端接收識(shí)別后輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)或調(diào)節(jié)器。有的廠站遠(yuǎn)動(dòng)終端還可以向當(dāng)?shù)刂蛋嗳藛T提供一般控制屏上所沒有的監(jiān)控信息，如功率總加、越限告警等

15、。如當(dāng)?shù)赜斜O(jiān)控計(jì)算機(jī)，遠(yuǎn)動(dòng)終端僅需要與其接口，而不需要當(dāng)?shù)毓δ?。rtu的功能：采集并向遠(yuǎn)方發(fā)送遙信、遙測(cè)量接收并執(zhí)行遙控、遙調(diào)，合稱“四遙”。此外還有事件順序記錄、數(shù)據(jù)總加、信息轉(zhuǎn)發(fā)、越限告警、與兩個(gè)以上調(diào)度中心通信、接收并執(zhí)行校時(shí)命令、復(fù)歸命令、主備通道自動(dòng)切換等。rtu的分類：rtu、dtu、ftu、ttu、ertu。遠(yuǎn)動(dòng)終端結(jié)構(gòu)見下圖。調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)絡(luò)接口當(dāng)?shù)仫@示/監(jiān)控計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)終端脈沖量模擬量開關(guān)量調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)鐘上行 下行上行 下行圖5 遠(yuǎn)動(dòng)終端結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.1.7遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置的基本模式如圖示。（a） (b) (c)(d) (e)圖6 遠(yuǎn)動(dòng)配置的類型（a）點(diǎn)對(duì)點(diǎn) (b) 多路點(diǎn)

16、對(duì)點(diǎn) (c) 多點(diǎn)星形 (d) 多點(diǎn)共線 (e) 多點(diǎn)環(huán)形遙控命令編碼遙調(diào)命令編碼遙控輸入遙調(diào)輸入調(diào)制信道打印送模擬屏送主計(jì)算機(jī)遙測(cè)遙信顯示解調(diào)譯碼同步返送校核電流變送器電壓變送器功率變送器模擬多路開關(guān)a/d調(diào)制編碼傳感器脈沖計(jì)數(shù)數(shù)字多路開關(guān)傳感器遙控執(zhí)行解調(diào)譯碼遙調(diào)執(zhí)行同步ivp電量輸入非電量輸入脈沖量輸入狀態(tài)量輸入非電量輸入上行信息上行信息下行信息下行信息前置機(jī)部分通道終端裝置部分圖7 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框圖遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)。3.2調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，使電力系統(tǒng)調(diào)度工作進(jìn)入自動(dòng)化階段。當(dāng)運(yùn)動(dòng)裝置從布線邏輯的全硬件發(fā)展到廣泛

17、采用計(jì)算機(jī)技術(shù)后，就出現(xiàn)了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。傳統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被認(rèn)為是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的三大支柱之一（其他兩個(gè)是安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、電力專用通信系統(tǒng)），在電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行中發(fā)揮了并繼續(xù)發(fā)揮著不可替代的作用。3.2.1調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展過程l 20世紀(jì)30年代，電力系統(tǒng)就有了集中式自動(dòng)調(diào)頻和機(jī)電型遠(yuǎn)動(dòng)裝置；l 60年代開始用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)scada、agc/edc功能；l 我國調(diào)度自動(dòng)化始于70年代。70年代基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的scada（supervisory control and data acquisition）系統(tǒng)，如sd 176；l 80年代基于通用計(jì)算機(jī)的ems（energ

18、y management system）系統(tǒng)，如四大網(wǎng)引進(jìn)系統(tǒng)，vax/vms的scada/ems系統(tǒng)；l 90年代基于risc/unix的開放式分布式ems/dms（distribution management system）系統(tǒng)，如：rd 800、open 2000、sd 6000、cc 2000等；l 進(jìn)入21世紀(jì)以來，遵循iec 61970 cim（common information model）/cis(component interface standard)，以采用java、因特網(wǎng)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、綜合考慮電力市場(chǎng)環(huán)境中安全運(yùn)行及商業(yè)化運(yùn)營(yíng)要求等為特征的新一代ems系統(tǒng)，如op

19、en 2000e、th21000等。3.2.2調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成一般調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖示。rtu發(fā)電廠rtu發(fā)電廠rtu變電所rtu變電所通道前置機(jī)下級(jí)主站上級(jí)主站數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行主站主計(jì)算機(jī)顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)模擬屏圖8 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)圖3.2.3調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能可分為數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)監(jiān)控以及能量管理兩大部分。scada：完成信息采集、傳輸、監(jiān)視和控制，通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的在線安全監(jiān)視，并有越限告警、記錄、打印制表、事故追憶、系統(tǒng)自身監(jiān)視等；對(duì)系統(tǒng)中的重要開關(guān)進(jìn)行遙控、對(duì)有載調(diào)壓變壓器、調(diào)相機(jī)、電容器等設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)或投切，并完成記

20、錄、統(tǒng)計(jì)、制表等日常工作；隨著調(diào)度自動(dòng)化的發(fā)展，把原來獨(dú)立的頻率及有功自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及自動(dòng)發(fā)電控制（automatic generation control, agc）和經(jīng)濟(jì)調(diào)度（economic dispatching）包括進(jìn)來，擴(kuò)展成agc/ed功能。ems：隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大和接線更加復(fù)雜，僅僅監(jiān)視運(yùn)行工況是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，近年來在網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的支持下發(fā)展成包括scada、agc/ed、pas、dts的能量管理系統(tǒng)（ems）。隨著電網(wǎng)互聯(lián)和電力改革的步伐的加快，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度和控制的要求提出了許多更新更高的要求。傳統(tǒng)的ems的概念、結(jié)構(gòu)和功能都將發(fā)生很大的變化。3.2.4調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)分層

21、與調(diào)度管理體制相適應(yīng)，我國實(shí)行五級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，不同系統(tǒng)承擔(dān)不同功能。l 國調(diào)ems：通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信與各大區(qū)電網(wǎng)控制中心相聯(lián)，協(xié)調(diào)、確定大區(qū)間的聯(lián)絡(luò)線潮流和運(yùn)行方式，監(jiān)視統(tǒng)計(jì)和分析全國電網(wǎng)運(yùn)行情況： 采集各大區(qū)網(wǎng)和有關(guān)省網(wǎng)信息，監(jiān)視大區(qū)電網(wǎng)的重要測(cè)點(diǎn)工況及全國電網(wǎng)運(yùn)行概況，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析； 進(jìn)行電力互聯(lián)系統(tǒng)的潮流、穩(wěn)定、短路電流及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算，校核計(jì)算的正確性，并通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)向下傳達(dá)； 處理所采集的有關(guān)信息，作長(zhǎng)期安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，并提出對(duì)策。l 大區(qū)網(wǎng)調(diào)ems：按統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理原則，負(fù)責(zé)超高壓電網(wǎng)的安全運(yùn)行，并按規(guī)定的發(fā)電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平： 數(shù)

22、據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析； 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，制定開停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃、閉環(huán)或開環(huán)agc； 省（市）間和有關(guān)大區(qū)網(wǎng)的供受電量計(jì)劃編制和分析； 進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算的正確性，并上報(bào)和下傳。l 省調(diào)ems：負(fù)責(zé)省網(wǎng)的安全運(yùn)行，并按規(guī)定的發(fā)電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和運(yùn)行水平。獨(dú)立省網(wǎng)和大區(qū)網(wǎng)內(nèi)作為一個(gè)獨(dú)立的控制區(qū)域，與相鄰的省網(wǎng)實(shí)行聯(lián)絡(luò)線控制的省級(jí)調(diào)度： 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及有實(shí)用效益的安全分析； 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，制定開停機(jī)計(jì)劃和水火電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日分配計(jì)劃、閉環(huán)或開環(huán)agc； 地

23、區(qū)間和有關(guān)省網(wǎng)的供受電量計(jì)劃編制和分析； 進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流及離線或在線的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析計(jì)算，通過計(jì)算機(jī)通信校核各種分析計(jì)算的正確性，并上報(bào)和下傳，并提供給運(yùn)行方式部門作為計(jì)劃編制的依據(jù)。l 地調(diào)：一般是scada系統(tǒng)加部分pas、dts功能，不包括agc： 實(shí)現(xiàn)所轄地區(qū)的安全監(jiān)控； 對(duì)所轄有關(guān)站點(diǎn)（直接站點(diǎn)和集控站點(diǎn)）開關(guān)的遠(yuǎn)方操作，變壓器分接頭的調(diào)節(jié)和電力電容器的投切； 用電負(fù)荷管理和自動(dòng)投切。l 縣調(diào)/配調(diào)：隨著農(nóng)村電氣化和城鄉(xiāng)配電自動(dòng)化而發(fā)展起來，基本功能包括基本數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控和擴(kuò)展的據(jù)采集和監(jiān)控，pas、dts大多是選項(xiàng)，對(duì)于配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析具有不同于輸電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分析功能，有的雖然

24、名稱相同，但算法不同。此外配調(diào)還需考慮和gis接口。3.2.5分層實(shí)例合理確定分層數(shù)和各層的調(diào)度分工是非常重要的。主要采取兩層和三層控制。如日本的電力調(diào)度控制系統(tǒng)分中央、中間和集中三層控制所。中央控制所（總局）負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)可靠性運(yùn)行及有效利用設(shè)備，包括負(fù)荷頻率控制、主干系統(tǒng)電壓控制、系統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃等。中間控制所（分局）負(fù)擔(dān)主干系統(tǒng)以下地區(qū)系統(tǒng)的調(diào)度工作，包括地方系統(tǒng)安全監(jiān)控、調(diào)度操作、地方電廠調(diào)度、信息采集和向中央控制所傳送信息。集中控制所主要管理向負(fù)荷供電的變電所群進(jìn)行遠(yuǎn)方控制和變電所設(shè)備維修。計(jì)算中心中央控制所主干系統(tǒng)變電站火電廠、核電廠、抽水蓄能水電站等中間控制所一次變電站地方火電廠、大型

25、水電站等集中控制所一般變電站一般水電站總局分局大用戶10101001030300圖9 日本電力系統(tǒng)調(diào)度三層控制系統(tǒng)模型（圖中數(shù)字為一般數(shù)量）pspsrccrccdccdccdccdccdccrccmcc-主調(diào)度中心；rcc-區(qū)域調(diào)度中心；dcc-地區(qū)調(diào)度中心；ps-發(fā)電廠； -變電所、被控站mcc圖10 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)典型分層結(jié)構(gòu)（iec 870-1-1）3.2.6調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站結(jié)構(gòu)專用安全隔離裝置數(shù)據(jù)服務(wù)器scada/agc服務(wù)器pas服務(wù)器工作站數(shù)據(jù)采集與通訊子系統(tǒng)串行通訊設(shè)備路由器安全區(qū)web子系統(tǒng)dts子系統(tǒng)安全區(qū)安全區(qū)防火墻圖11 一個(gè)典型的能量管理系統(tǒng)基本配置圖從硬件結(jié)構(gòu)來看

26、，整個(gè)系統(tǒng)分布在三個(gè)安全區(qū)中，分別為安全區(qū)、安全區(qū)和安全區(qū)，主系統(tǒng)位于安全區(qū)，dts子系統(tǒng)位于安全區(qū)，web子系統(tǒng)位于安全區(qū)，安全區(qū)與安全區(qū)使用防火墻，安全區(qū)與安全區(qū)之間設(shè)置正向與反向電力專用隔離裝置隔離。主系統(tǒng)包括雙冗余局域網(wǎng)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與通訊子系統(tǒng)、各種應(yīng)用服務(wù)器與工作站。1.局域網(wǎng)子系統(tǒng)系統(tǒng)采用冗余的雙交換式局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，大型用戶可采用具備三層交換功能的企業(yè)級(jí)或部門級(jí)交換機(jī)，重要的服務(wù)器還可采用1000m速率接入，普通用戶可采用中檔交換機(jī)，構(gòu)成功能分布的開放系統(tǒng)。2.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器通過兩塊網(wǎng)卡分別聯(lián)到主干網(wǎng)，網(wǎng)上傳輸?shù)臑榻?jīng)過數(shù)據(jù)采集服務(wù)器處理的、向scada應(yīng)用服務(wù)器

27、傳輸或接收的數(shù)據(jù)報(bào)文，以及各工作站間進(jìn)行交換的報(bào)文；它還通過第三、四塊網(wǎng)卡與數(shù)據(jù)采集專用網(wǎng)段相聯(lián)。采用主網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)段分離的最大優(yōu)點(diǎn)是能減輕主網(wǎng)負(fù)荷，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性及可靠性。連接在第三、四網(wǎng)段的有數(shù)據(jù)采集前置設(shè)備和有雙重化冗余配置的交換式路由器、終端服務(wù)器、調(diào)制解調(diào)器/數(shù)字隔離板以及監(jiān)視切換設(shè)備等。每套前置系統(tǒng)具有對(duì)多個(gè)廠站進(jìn)行通信的能力，且每路具有獨(dú)立的端口。串口通信速率能在300bd和11500bd之間可選，并能適應(yīng)同步、異步和模擬以及數(shù)字通信方式，也可接入網(wǎng)絡(luò)rtu。支持cdt，polling及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等能文字描述的通信規(guī)約，系統(tǒng)一般應(yīng)提供規(guī)約庫或通用的國標(biāo)庫，還應(yīng)提供針對(duì)某些變

28、種協(xié)議的人機(jī)界面定義描述，提供標(biāo)準(zhǔn)接口供今后擴(kuò)展之用，獲得授權(quán)的用戶可以方便地在規(guī)約庫中增加新規(guī)約。此外系統(tǒng)還應(yīng)提供完善的軟硬件仿真、測(cè)試手段。3.scada/agc子系統(tǒng)scada子系統(tǒng)完成遙信、遙測(cè)量的處理、越限判斷、計(jì)算等電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，agc子系統(tǒng)完成自動(dòng)發(fā)電控制功能，這兩個(gè)子系統(tǒng)配置在同一組物理服務(wù)器上，采用兩臺(tái)服務(wù)器以熱備用方式運(yùn)行。4.歷史數(shù)據(jù)服務(wù)子系統(tǒng)該子系統(tǒng)主要完成歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理。系統(tǒng)按指定周期將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到該服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存檔。歷史數(shù)據(jù)管理的所有功能都基于關(guān)系型商用數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)一般采用兩套risc服務(wù)器及磁盤陣列作為系統(tǒng)管理及歷史

29、數(shù)據(jù)服務(wù)器。兩臺(tái)服務(wù)器按熱備用方式運(yùn)行，雙服務(wù)器直接接入系統(tǒng)雙lan上。 歷史數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)取自scada 處理后的數(shù)據(jù)。scada平臺(tái)發(fā)生切換時(shí)，不會(huì)造成歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)庫損壞。5.pas應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)該子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的發(fā)電計(jì)劃和網(wǎng)絡(luò)分析功能。可配置兩套risc 服務(wù)器，兩臺(tái)服務(wù)器安裝相同的操作系統(tǒng)、電力應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)分析軟件，同時(shí)運(yùn)行（或單獨(dú)運(yùn)行），自動(dòng)均衡負(fù)載和自動(dòng)平衡請(qǐng)求任務(wù)以完成各種應(yīng)用功能。服務(wù)器接在系統(tǒng)雙lan上，lan網(wǎng)絡(luò)上的各種切換不會(huì)影響服務(wù)器功能和數(shù)據(jù)丟失。6.調(diào)度員培訓(xùn)模擬子系統(tǒng)dts系統(tǒng)自成一個(gè)局域網(wǎng)，用于對(duì)調(diào)度人員和ems系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行各種操作技

30、能和應(yīng)用技能的培訓(xùn)。配置1臺(tái)電網(wǎng)仿真服務(wù)器、1臺(tái)學(xué)員工作站、1臺(tái)教員工作站。該子系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立于ems系統(tǒng)，其局域網(wǎng)通過一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備與ems主局域網(wǎng)相連接。同時(shí)具備與大屏幕投影儀的接口。7.安全web子系統(tǒng)遵照有關(guān)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)文件的要求，將web子系統(tǒng)與主系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立， web服務(wù)器可配置一到兩臺(tái)。在安全區(qū)與安全區(qū)之間布置正向與反向?qū)Ｓ秒娏Ｓ酶綦x裝置，正向隔離用于從內(nèi)向外的通訊，傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及圖形文件等，反向隔離用于從外向內(nèi)的通訊，傳送計(jì)劃值等。在安全區(qū)與安全區(qū)之間布置經(jīng)過有關(guān)部門認(rèn)可的國產(chǎn)硬件防火墻。8.人機(jī)界面子系統(tǒng)工作站一般配置unix工作站，也可配置高檔pc圖形

31、工作站。由于系統(tǒng)采用了c/s結(jié)構(gòu)，主要任務(wù)都在服務(wù)器上處理，所以工作站的配置可以相對(duì)低一些。3.2.7調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站功能1.支持平臺(tái) (1) 實(shí)時(shí)與商用數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)目前，廣泛采用商用數(shù)據(jù)庫已成為工業(yè)界數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的潮流，有了商用數(shù)據(jù)庫的管理，才能方便地實(shí)現(xiàn)信息的共享，現(xiàn)有的商用軟件才可直接使用，與其它系統(tǒng)的互連才能按標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行，系統(tǒng)才真正具有完全意義上的開放性。但如果全部直接使用商用數(shù)據(jù)庫，又難以滿足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的時(shí)候，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相結(jié)合的方法。商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建模，歷史數(shù)據(jù)存貯，告警信

32、息的登錄、設(shè)備信息的存貯，管理信息和其他信息的保存，以及整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性的檢查，一致性和完整性的保證等。一般實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是自行開發(fā)的具有client/server模式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有很快的響應(yīng)時(shí)間，能很好地滿足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，同時(shí)它還是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它可以管理分布于網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的所有分布式數(shù)據(jù)庫，這就為系統(tǒng)的靈活配置和功能的隨意組合提供了技術(shù)基礎(chǔ)。兩種數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)中的有機(jī)結(jié)合，協(xié)調(diào)同步是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，必需采用先進(jìn)的管理機(jī)制，對(duì)兩種數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理，向用戶提供統(tǒng)一的訪問接口和人機(jī)界面，用戶訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)，只要指出要訪問的對(duì)象，就可檢索到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而無

33、須指明所需訪問的數(shù)據(jù)是在實(shí)時(shí)庫中還是在商用庫中，是在本地機(jī)器上還是在異地機(jī)器上，兩種數(shù)據(jù)庫對(duì)用戶完全透明，這就為用戶的訪問提供了極大的方便，減少了很多不必要的繁瑣細(xì)節(jié)。數(shù)據(jù)庫應(yīng)支持實(shí)時(shí)方式及多種研究方式，以保證不同的計(jì)算和不同應(yīng)用的要求，并支持多種應(yīng)用功能，不僅支持scada、pas、dts、agc/edc，而且還支持dms等。(2) 圖形系統(tǒng)圖形系統(tǒng)一般是基于osf/motif或opengl采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)開發(fā)的全圖形、全漢化系統(tǒng)。其基本功能有：l 應(yīng)提供一功能強(qiáng)大、操作方便的圖形編輯器、圖元編輯器；l 圖形顯示功能應(yīng)靈活、多樣、可放大、縮小、滾動(dòng)、漫游、分層分平面顯示，并提供導(dǎo)航圖、如果

34、是多顯示屏的話，圖形的導(dǎo)航圖可分在兩個(gè)屏幕中，便于檢索和漫游；l 圖形具有多種形式，如接線路、潮流圖、地理圖、曲線、棒圖、餅圖、表盤圖、刻度尺等，支持多屏顯示；l 應(yīng)具有地理信息圖的顯示，支持圖形信息的統(tǒng)計(jì)和檢索；l 具有動(dòng)態(tài)著色功能，可根據(jù)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，自動(dòng)判斷和推理，直觀用顏色區(qū)分電網(wǎng)的電壓等級(jí)和運(yùn)行狀態(tài)(如：正常、停電、接地等)；l 操作功能應(yīng)能配置靈活，所有操作控制菜單可在線定義，控制執(zhí)行模塊功能單一，正確可靠；l 采用圖形制導(dǎo)技術(shù)，作圖的同時(shí)可以在圖形界面上錄入數(shù)據(jù)庫，使作圖和錄入數(shù)據(jù)一次完成，自動(dòng)建立圖形上的設(shè)備和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所見即所得，快速生成系統(tǒng)。利用圖模庫一

35、體化技術(shù)根據(jù)接線圖上的連接關(guān)系自動(dòng)建立整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸關(guān)系，大大減少了ems系統(tǒng)的工程化的復(fù)雜性和維護(hù)工作量，保證維護(hù)工作的正確性，避免人為錯(cuò)誤，保證圖形、電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)庫的一致性，減少建模和建庫時(shí)間。 (3) 前置機(jī)系統(tǒng)前置機(jī)采用高性能的服務(wù)器（sun、alpha、ibm等均可）作為硬件平臺(tái)，多任務(wù)多線程的unix操作系統(tǒng)作為軟件環(huán)境，可以接入與處理多個(gè)廠站的信息，系統(tǒng)配置靈活，裁剪方便。其主要功能應(yīng)包括：l 不僅能采用終端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)分布式串口接入，還能接入網(wǎng)絡(luò)通道l 多種通信介質(zhì)、多種通信規(guī)約、多種通信方式互為熱備用l 高可靠性設(shè)計(jì)，配置靈活、擴(kuò)充方便、適應(yīng)性強(qiáng)l 統(tǒng)一軟件支持平臺(tái)、人

36、性化界面l 基于構(gòu)件方式的通訊規(guī)約庫l 遠(yuǎn)程診斷（4）信息分層處理及責(zé)任區(qū)域管理調(diào)度中心/控制中心的調(diào)度員/值班員一般都會(huì)根據(jù)不同崗位有不同的職責(zé)范圍，針對(duì)這一情況，ems系統(tǒng)應(yīng)具有責(zé)任區(qū)域管理和信息分層處理功能。針對(duì)不同的信息，根據(jù)責(zé)任區(qū)域、操作權(quán)限按級(jí)別分層次處理，每個(gè)工作站只處理責(zé)任范圍內(nèi)需要處理的信息，且只能監(jiān)視、操作、控制責(zé)任區(qū)域內(nèi)的相關(guān)設(shè)備和信息，其他無關(guān)設(shè)備的信息將被屏蔽，不僅起到各個(gè)工作站節(jié)點(diǎn)之間信息分層和安全有效隔離的作用，而且在對(duì)信息進(jìn)行了有效的分流和分層處理之后，網(wǎng)上的報(bào)文流量大大減輕，響應(yīng)速度得到相應(yīng)的提高，從而整個(gè)系統(tǒng)的性能和信息吞吐量也得到了提高。（5）安全管理依據(jù)

37、國家經(jīng)貿(mào)委2002第30號(hào)令電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)的規(guī)定的要求和全國電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案（第7稿）的規(guī)定，采取必要的安全措施，以保證系統(tǒng)的安全性。安全管理一般應(yīng)包括系統(tǒng)安全防護(hù)和內(nèi)部安全管理兩部分。系統(tǒng)應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)邊界的安全防護(hù)方面除采取了上述防火墻和電力專用隔離裝置實(shí)現(xiàn)不同安全區(qū)間的可靠隔離外，還統(tǒng)一部署了入侵檢測(cè)系統(tǒng)（ids）。對(duì)于安全區(qū)i與ii，部署一套ids管理系統(tǒng)，其ids探頭主要部署在安全區(qū)i與ii的邊界點(diǎn)、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（spdnet）的接入點(diǎn)以及安全區(qū)i與ii內(nèi)的關(guān)鍵應(yīng)用網(wǎng)段。其它的安全措施包括對(duì)系統(tǒng)的撥號(hào)訪問服務(wù)采取認(rèn)證、加密、訪問控制等安全防護(hù)

38、措施；當(dāng)條件具備時(shí)，安全區(qū)、接入spdnet及對(duì)于一些重要業(yè)務(wù)也將采用認(rèn)證加密機(jī)制。此外，還采取了多種措施（安全配置、安全補(bǔ)丁及主機(jī)加固等）以加強(qiáng)各主機(jī)自身的安全防護(hù)。在內(nèi)部安全管理方面，應(yīng)通過用戶管理、責(zé)任區(qū)、日志等方式，加強(qiáng)管理，堵塞安全漏洞。（6）web子系統(tǒng)遵循電網(wǎng)調(diào)度信息披露實(shí)施細(xì)則的規(guī)定，open2000通過web服務(wù)器對(duì)外進(jìn)行信息發(fā)布，允許非本系統(tǒng)用戶根據(jù)不同授權(quán)級(jí)別通過web服務(wù)器采用桌面pc機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器觀看ems系統(tǒng)信息。為保證web的安全，采用經(jīng)國家有關(guān)部門認(rèn)證的專用、可靠的電力安全隔離設(shè)施等，在web 服務(wù)器和ems網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)安全隔離。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、圖形自動(dòng)同步

39、更新正向隔離we b 客戶端硬件防火墻web服務(wù)器scada系統(tǒng) 反向隔離計(jì)劃值等更新圖12 open-2000 web解決方案web服務(wù)器應(yīng)具有下列功能：l 為不同用戶設(shè)置不同級(jí)別的訪問權(quán)限，提供不同的數(shù)據(jù)、頁面、圖形和功能；l 用戶可瀏覽電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、畫面、報(bào)表、曲線、圖表等，如： 日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào) 各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和曲線所有事件分類列表 （包括遙信變位、rtu和廠站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行情況、操作信息等）事件順序記錄重要參數(shù)越限ems系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)l 可完成scada系統(tǒng)的所有瀏覽操作，即瀏覽主接線圖、廠站接線圖、潮流圖、地理圖、設(shè)備參數(shù)、遙測(cè)遙信參數(shù)、歷史事項(xiàng)、歷史曲線、準(zhǔn)

40、實(shí)時(shí)曲線等；l 系統(tǒng)管理人員可通過web頁面監(jiān)視ems系統(tǒng)運(yùn)行；l web服務(wù)器配置能夠?qū)υL問連接用戶進(jìn)行監(jiān)視和管理；l 客戶端完全免維護(hù)；l 提供編程接口。（7）與上下級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信接口tase.2協(xié)議（遠(yuǎn)動(dòng)應(yīng)用服務(wù)元素協(xié)議，亦稱控制中心間通信協(xié)議iccp）的基本目的是將多個(gè)控制中心聯(lián)為廣域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在各個(gè)控制中心間資源共享。tase.2已被國際電工委員會(huì)（iec）定為電力自動(dòng)化系統(tǒng)之間信息共享的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，目前已被推薦用于我國國家標(biāo)準(zhǔn)等效采用的工作計(jì)劃中。dl476-92電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議是我國的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一般采用這兩種協(xié)議實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)之間的遙信和遙測(cè)的相互傳送。交換信息由

41、電力系統(tǒng)監(jiān)控用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)組成，包括測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)劃數(shù)據(jù)、電能量結(jié)算數(shù)據(jù)以及操作信息等。在兩個(gè)系統(tǒng)間的遙控操作方面應(yīng)提供了授權(quán)機(jī)制，從而使系統(tǒng)的安全性得到進(jìn)一步的提高。2. scada功能1） 數(shù)據(jù)采集：采集模擬量、狀態(tài)量、脈沖量、數(shù)字量。除能采集各種rtu（包括網(wǎng)絡(luò)rtu）信息外，還能采集保護(hù)、綜合自動(dòng)化及其它自動(dòng)化系統(tǒng)的信息；2） 數(shù)據(jù)處理：對(duì)上述采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理并存入數(shù)據(jù)庫；3） 計(jì)算功能：提供各種統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能，如：總加計(jì)算、限值計(jì)算、平衡率計(jì)算、累加計(jì)算、功率因數(shù)計(jì)算等，并提供用戶自定義計(jì)算公式的手段；4） 遙控和遙調(diào)：在具有高分辨率全漢化的人機(jī)界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)、直觀的

42、操作，操作內(nèi)容包括開關(guān)分閘/合閘、有載調(diào)壓變壓器分接頭的升/降、電容器/電抗器的遠(yuǎn)方投切等。此外，還提供各種標(biāo)志牌的設(shè)置和管理；5） 事件順序記錄及事故追憶；6） 報(bào)表的生成、修改及打??；7） 告警等。3. 自動(dòng)發(fā)電控制（agc）1） 負(fù)荷頻率控制2） 在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度3） 包括cps在內(nèi)的各項(xiàng)性能指標(biāo)監(jiān)視4） 備用監(jiān)視5） 機(jī)組計(jì)劃6） 交易功率計(jì)劃7） 系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報(bào)8） 機(jī)組響應(yīng)測(cè)試4. 電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件（pas）1） 網(wǎng)絡(luò)建模及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?） 狀態(tài)估計(jì)3） 調(diào)度員潮流4） 電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報(bào)5） 最優(yōu)潮流6） 電壓/無功優(yōu)化7） 靜態(tài)安全分析8） 電力系統(tǒng)靜態(tài)等值9） 故障計(jì)算10) pas運(yùn)行

43、指標(biāo)統(tǒng)計(jì)5.調(diào)度員培訓(xùn)仿真（dts）1） 電網(wǎng)仿真：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真、電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)全過程仿真、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置仿真；2） 控制中心仿真：數(shù)據(jù)采集仿真、控制中心及scada功能仿真等；3） 教員控制功能：培訓(xùn)前的準(zhǔn)備、培訓(xùn)過程中的控制和操作、培訓(xùn)后的處理等。6. 多種網(wǎng)絡(luò)互連功能1) 提供多種接入方式，既包括符合標(biāo)準(zhǔn)的接入方式：基于iec 61970的組件接口方式、基于iec 61970 cim/xml接口方式，也包括非標(biāo)準(zhǔn)接入方式：基于數(shù)據(jù)庫的接口方式、基于文件的接口方式和基于專用通信協(xié)議的接口方式；2） 提供web服務(wù)，非ems系統(tǒng)用戶可以通過瀏覽器瀏覽本系統(tǒng)內(nèi)圖形、報(bào)表與運(yùn)行工況等靜

44、態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)客戶端免維護(hù)；3） 基于可靠的安全措施，在確保本系統(tǒng)安全的前提下，實(shí)現(xiàn)與上、下級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、同級(jí)其它自動(dòng)化系統(tǒng)的互連，實(shí)現(xiàn)信息共享；4） 支持多種通道（可以是不同速度的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，也可以是模擬或數(shù)字串口），多種通信規(guī)約（可以是tase.2、也可以是dl476-92、或是101、104等），在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連。7. 與大屏幕投影顯示器及模擬屏的連接可與多種流行的大屏幕投影顯示器及模擬屏進(jìn)行連接。3.2.8調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站性能指標(biāo)1. 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間a) 狀態(tài)量變位傳輸?shù)街髡緯r(shí)間： 3 s；b) 遙測(cè)量超越定值變化（越閾值）傳輸?shù)街髡緯r(shí)間，或在循環(huán)

45、傳送方式下，重要遙測(cè)量更新時(shí)間： 3 s；c) 遙控命令選擇、執(zhí)行或撤消傳輸時(shí)間： 3 s；d) 遙調(diào)命令傳輸時(shí)間： 3 s；e) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面在人機(jī)界面屏幕整幅調(diào)出響應(yīng)時(shí)間： 畫面的85%：3 s， 其余畫面：5 s；f) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面在電子型模擬屏整幅調(diào)出響應(yīng)時(shí)間： 畫面的85%：5 s， 其余畫面： 10s；g) 畫面數(shù)據(jù)刷新周期：5 s 10 s（可調(diào)）h) 主備用機(jī)自動(dòng)切換時(shí)間： 30 s2. 主要性能指標(biāo)a) 模擬量遙測(cè)綜合誤差： 1.5%（包括變送器誤差1.0%）b) 廠站間事件順序記錄的時(shí)間分辨率： 20 msc) 電網(wǎng)正常情況下scada主要節(jié)點(diǎn)cpu負(fù)載： 30%（1 mi

46、n平均值）d) 電網(wǎng)事故情況下scada主要節(jié)點(diǎn)cpu負(fù)載 70%（10 s平均值）e) 電網(wǎng)正常情況下局域網(wǎng)負(fù)載： 20%f) 遠(yuǎn)方終端裝置主要性能指標(biāo)：符合gb/t 13729、dl/t 630規(guī)定3. 系統(tǒng)規(guī)模系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可擴(kuò)展性，能滿足一定時(shí)間內(nèi)（如，到設(shè)計(jì)水平年、遠(yuǎn)景年等）系統(tǒng)擴(kuò)展要求。4 配電自動(dòng)化1 幾個(gè)名詞l 配電自動(dòng)化（da）、配電網(wǎng)自動(dòng)化使配電企業(yè)能在遠(yuǎn)方以實(shí)時(shí)方式監(jiān)視、協(xié)調(diào)和操作配電設(shè)備的功能。l 饋線自動(dòng)化（fa）即配電線路自動(dòng)化，主要指饋線故障自動(dòng)定位、自動(dòng)隔離和非故障區(qū)自動(dòng)恢復(fù)供電。l 配電自動(dòng)化系統(tǒng)（das）使配電企業(yè)能在遠(yuǎn)方以實(shí)時(shí)方式監(jiān)視、協(xié)調(diào)和操作配電設(shè)備

47、的自動(dòng)化系統(tǒng)。包括：配電scada、gis、dsm等。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的功能見附錄。l 配電管理系統(tǒng)（dms）包括：配電scada、gis、dsm、wms、dts等，配電自動(dòng)化系統(tǒng)和配電管理系統(tǒng)的涵蓋關(guān)系見下表。進(jìn)線監(jiān)視 10kv開閉所、變電站自動(dòng)化配電scada系統(tǒng) 饋線自動(dòng)化 變壓器巡檢與無功補(bǔ)償 配電自動(dòng)化 地理信息系統(tǒng) 負(fù)荷監(jiān)控及管理 需方管理 dms 遠(yuǎn)方抄表與計(jì)費(fèi)自動(dòng)化 網(wǎng)絡(luò)分析和優(yōu)化工作管理系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)4.1配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與地/縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的異同l 相同 都是為電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行服務(wù)的計(jì)算機(jī)監(jiān)視、控制和輔助管理的系統(tǒng)； 需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理

48、（包括靜態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）； 兩者的發(fā)展均建立在scada基礎(chǔ)上，并隨著電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，向著“開放”和“集成”的方向不斷發(fā)展的。l 不同序號(hào)內(nèi)容emsdms1發(fā)展過程scadaagc高級(jí)應(yīng)用軟件向縱深發(fā)展fascada負(fù)荷管理、am/fm/gis、電量計(jì)費(fèi)等橫向發(fā)展2系統(tǒng)規(guī)模10，000100，000500，00010，000，0003系統(tǒng)集成主要是內(nèi)部系統(tǒng)集成大量是系統(tǒng)間集成4數(shù)據(jù)源較少外部數(shù)據(jù)源大量外部數(shù)據(jù)源5遙測(cè)、遙控對(duì)象%大少6饋線的處理負(fù)荷從變電站到用戶的詳細(xì)模型7電網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，開環(huán)運(yùn)行8電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化不常變化經(jīng)常變化9是否三相平衡三相平衡三相不平衡

49、10與gis關(guān)系不密切十分密切11通信較簡(jiǎn)單多種通信方式12主要應(yīng)用包括：scada、agc、pf、se、sa、opf等fa、scada、am/fm/gis、dwm、lm等13電源易難14環(huán)境要求一般高4.2配電自動(dòng)化的意義及難點(diǎn)2 配電自動(dòng)化的意義l 正常情況下，通過監(jiān)視配網(wǎng)運(yùn)行情況，優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行方式；l 故障或異常時(shí)，迅速查出故障位置、原因，隔離故障，盡快恢復(fù)非故障區(qū)供電；l 合理控制無功負(fù)荷及電壓水平，提高電能質(zhì)量；l 合理控制用電負(fù)荷，提高配電設(shè)備利用率；l 采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行配電管理、自動(dòng)抄表等大量費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。3 配電自動(dòng)化的難點(diǎn)l 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象數(shù)量多、種

50、類繁雜、地域上分散性強(qiáng)；l 工作條件嚴(yán)酷；l 站端設(shè)備數(shù)量大，大大增加了通信系統(tǒng)建設(shè)的復(fù)雜性；l 控制電源和工作電源獲得困難；l 配電自動(dòng)化必須建立在配電網(wǎng)接線及一次設(shè)備改造完成的基礎(chǔ)上，而配電網(wǎng)的改造需投入大量人力、物力和資金。4.3配電自動(dòng)化功能l 配電scada配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控功能與輸電系統(tǒng)大體相同，除了具有數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、事件順序記錄、事故追憶、遙控、遙調(diào)、計(jì)算、趨勢(shì)曲線、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和打印等傳統(tǒng)功能外，還支持無人值班變電站接口，實(shí)現(xiàn)饋線保護(hù)的遠(yuǎn)方投切，定值的遠(yuǎn)方設(shè)置和修改，多種動(dòng)態(tài)著色，地理接線和gis集成等功能。當(dāng)前scada功能覆蓋了高、中壓的配電網(wǎng)，并正在向低壓發(fā)展，其范

51、圍也隨著試點(diǎn)范圍的擴(kuò)大在不斷擴(kuò)大。配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控有如下特點(diǎn)： 所采集的數(shù)據(jù)和監(jiān)控對(duì)象很大； 它們來自分布在廣大地域的配電線路、一次設(shè)備以及配電終端，它們大多運(yùn)行在溫度變化劇烈、環(huán)境污染、電磁干擾、存在外力破壞可能性的惡劣的環(huán)境中，要求它們及連接它們的通信系統(tǒng)具有很高的可靠性； 包括scada在內(nèi)的所有配電自動(dòng)化功能一般應(yīng)在gis的支持下實(shí)現(xiàn)。l 故障定位、故障隔離和非故障區(qū)恢復(fù)供電（fa）針對(duì)我國10kv饋線，故障處理的具體形式存在著多種分類，主要認(rèn)為可分為分布智能模式和集中智能模式兩種。 分布智能模式是指現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)設(shè)備（重合器、分段器等）具備自動(dòng)故障判斷、隔離及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的能力，不需要

52、通信與主站系統(tǒng)參與。這種模式主要有電壓時(shí)間型和電流計(jì)數(shù)型兩種。其顯著優(yōu)點(diǎn)是成本低，不依賴于通信系統(tǒng)。這種方法適用于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不具備通信條件或通信條件不完善的場(chǎng)合，配電自動(dòng)化的早期使用較多。 集中智能模式是指現(xiàn)場(chǎng)的ftu將檢測(cè)到的故障信息送至主站，由主站根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照一定算法進(jìn)行故障定位，下達(dá)跳閘命令給相關(guān)ftu，跳開與故障區(qū)域相鄰的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障隔離。此后，主站根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況，通過分析計(jì)算，考慮網(wǎng)損、過負(fù)荷等因素確定最佳恢復(fù)供電方案，命令相關(guān)ftu執(zhí)行，完成非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。這種方法的優(yōu)點(diǎn)十分顯著，其缺點(diǎn)是對(duì)通信系統(tǒng)的可靠性和通信速率要求很高。但是，隨著投

53、資力度加大及配電自動(dòng)化的逐步展開，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信條件得到很大改善，通信的可靠性和速率是能有保證的。l am/fm/gis配電地理信息系統(tǒng)又稱配電圖資系統(tǒng)，是自動(dòng)繪圖（am）、設(shè)備管理（fm）和地理信息系統(tǒng)(gis)的總稱。配電自動(dòng)化系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)一般由不同廠商分別開發(fā)、獨(dú)立發(fā)展，并為不同部門和人員使用。不僅數(shù)據(jù)不能共享，數(shù)據(jù)的完整性和一致性也很難保證。隨著配電自動(dòng)化的發(fā)展，出現(xiàn)了配電自動(dòng)化和各種商用gis（arcgis、smallworld、mapinfo、mapobject、grow等）集成的趨勢(shì)。配電自動(dòng)化和gis集成可采用幾種方案： 保持原有配電自動(dòng)化和gis不變，開發(fā)一個(gè)接口

54、，實(shí)現(xiàn)信息交互； 在現(xiàn)有g(shù)is平臺(tái)上開發(fā)或移植scada功能； 保持原有配電自動(dòng)化功能，增加地理信息，開發(fā)電力系統(tǒng)實(shí)用的gis功能； 重新規(guī)劃，開發(fā)scada和gis一體化的新系統(tǒng)。這幾種方案在我國均有采用，各有優(yōu)缺點(diǎn)，開發(fā)的工作量相差不小。l 配電管理：gis在配電網(wǎng)中的應(yīng)用包括： 配電工作管理和設(shè)備管理包括設(shè)備檔案管理、運(yùn)行工況、設(shè)備缺陷、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、檢修（計(jì)劃?rùn)z修、故障檢修）、預(yù)試、兩票管理等。 用電營(yíng)業(yè)管理包括用戶信息查詢、申請(qǐng)報(bào)裝接電、電費(fèi)/電價(jià)、負(fù)荷管理等業(yè)務(wù)營(yíng)運(yùn)工作，借助于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通道資源接收自動(dòng)抄表信息等。 停電管理（om）包括計(jì)劃停電、故障停電管理、故障投訴及停電信息發(fā)布等。l 高級(jí)應(yīng)