配電主站自動化

1、9.1 9.1 配電調(diào)度主站配電調(diào)度主站9.2 9.2 配電調(diào)度主站的支持軟件配電調(diào)度主站的支持軟件9.3 9.3 主站系統(tǒng)的應(yīng)用軟件主站系統(tǒng)的應(yīng)用軟件9.4 9.4 配電調(diào)度系統(tǒng)主要功能配電調(diào)度系統(tǒng)主要功能9.1.1 配電調(diào)度主站組成 配電調(diào)度主站完成配電系統(tǒng)的運行的監(jiān)視和控制，是整個配電系統(tǒng)生產(chǎn)指揮協(xié)調(diào)中心。配電調(diào)度主站，是一個由計算機、通信網(wǎng)絡(luò)、計算機軟件構(gòu)成的集成系統(tǒng)?；竟δ転镾CADA(Supervisory Control And Data Acquisition)功能，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制功能。通過SCADA功能，實現(xiàn)配電系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)的采集和控制，即“四遙”功能。作為一個配電調(diào)

2、度自動化系統(tǒng)核心，僅有SCADA功能，不能滿足配電網(wǎng)的優(yōu)化運行控制、異常事故處理等要求。配電調(diào)度主站分為以下幾個子系統(tǒng)： (1) SCADA子系統(tǒng) (2) 應(yīng)用計算子系統(tǒng) (3) 系統(tǒng)維護子系統(tǒng) (4) Web發(fā)布子系統(tǒng) (5) 調(diào)度員培訓(xùn)子系統(tǒng) (6)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng) 9.1.2 配電調(diào)度主站的硬件配電調(diào)度主站配置的硬件設(shè)備分為四類：(1) 計算機設(shè)備 通信前置機、數(shù)據(jù)處理/存儲服務(wù)器、GIS服務(wù)器、調(diào)度員工作站、維護工作站、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作站等。(2) 局域網(wǎng)系統(tǒng) 以太網(wǎng)交換機設(shè)備，組成單或雙以太局域網(wǎng)。(3) 通信接入設(shè)備 配電調(diào)度主站，作為配電自動化通信專網(wǎng)的信息匯總接入點

3、，配置的各類通信接入設(shè)備。(4) 其它 安全隔離設(shè)備，GPS時鐘，調(diào)度投影大屏，語音指揮電話交換機，UPS電源等。單機單網(wǎng)調(diào)度主站典型結(jié)構(gòu)雙機雙網(wǎng)的配電調(diào)度主站典型結(jié)構(gòu) 1.前置機部分 每組前置機由單或雙計算機組成，前置計算機配置單網(wǎng)卡或雙網(wǎng)卡接入調(diào)度的計算機局域網(wǎng)。配電子站或變電站接入調(diào)度中心分為 RS232通道和以太網(wǎng)通道兩種方式。 (1) RS232方式接入配電調(diào)度主站通道切換裝置原理 串口服務(wù)的連接方式 串口服務(wù)器和計算機以太網(wǎng)口直連 串口服務(wù)器連接到以太網(wǎng) 串口服務(wù)器實物 (2) 采用以太網(wǎng)通道接入 以太網(wǎng)形式接入配電調(diào)度主站 2. 各類服務(wù)器 配電調(diào)度主站根據(jù)服務(wù)功能應(yīng)配置五種服務(wù)

4、器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，系統(tǒng)配置/歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、高級應(yīng)用計算服務(wù)器、GIS服務(wù)器和Web服務(wù)器。 3. 人機界面工作站 配電調(diào)度主站中的人機界面工作站就是為了實現(xiàn)人機對話而設(shè)置的，它是配電調(diào)度自動化系統(tǒng)中操作人員和計算機之間交換信息的輸入和輸出設(shè)備。4.轉(zhuǎn)發(fā)工作站 完成配電主站系統(tǒng)和上級調(diào)度或同級其他自動化系統(tǒng)進行通信任務(wù)。轉(zhuǎn)發(fā)工作站，其性能指標沒有特殊的要求。5. 調(diào)度大屏 先進的配電自動化管理中心，設(shè)置有調(diào)度大屏。大屏分為投影式和顯示器式兩種。先進的調(diào)度大屏可將任意一臺工作站或多臺工作站的信息完整的顯示在大屏上。最簡單的大屏的信號來自一臺調(diào)度員工作站。 6. 安全隔離裝置 7. UPS電源9

5、.2.1 操作系統(tǒng) Windows操作系統(tǒng)，其最大的特點，是采用統(tǒng)一的圖形窗口界面和操作方法，通過鼠標即可操作，支持多任務(wù)多窗口，具有豐富的應(yīng)用程序和開發(fā)軟件，內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)和通信功能，支持多媒體技術(shù)，并且采用了更多的技術(shù)創(chuàng)新。 而Unix操作系統(tǒng)是第一種現(xiàn)代意義的操作系統(tǒng)，它的最大特點是結(jié)構(gòu)簡煉、性能穩(wěn)定，安全性高，便于移植，但免費的應(yīng)用軟件，基礎(chǔ)應(yīng)用庫組件較少，其應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程花費較大。UNIX的主要特點如下：(1) 多用戶的分時操作系統(tǒng)(2) 可移植性好(3) 可靠性強 (4) 開放式系統(tǒng)(5) 它向用戶提供了兩種友好的用戶界面 (6) 具有可裝卸的樹型分層結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)(7) 將所有外部設(shè)

6、備都當作文件看待9.2.2關(guān)系式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 配電調(diào)度系統(tǒng)擁有大量的各種配置信息、以及海量的歷史數(shù)據(jù)需要存儲。存儲方式均選用成熟的商用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 現(xiàn)有的各種商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，均采用關(guān)系式數(shù)據(jù)模型。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫，是建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯(lián)系均用關(guān)系模型來表示。標準數(shù)據(jù)查詢語言SQL(Structured Query Language)是一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的語言，這種語言執(zhí)行對關(guān)系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的檢索和操作。關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合、關(guān)系完整性約束三部分組成。(1) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫和表 (2

7、) SQL查詢語言 (3) ODBC接口 9.3.1 前置機軟件1. 前置機軟件的架構(gòu)(1) 通道之間沒有耦合 (2) 不同通道建立連接的方式不同 系統(tǒng)中物理通道分為兩種，一類為RS232通道, 另一種為以太網(wǎng)絡(luò)通道 。(3) 邏輯通道捆綁規(guī)約 (4) 處理數(shù)據(jù)的過程一致2. 前置機軟件的運行 系統(tǒng)啟動時，涉及的配置信息分為兩類。一類為現(xiàn)場各類智能單元、通道的信息，這些信息來源于調(diào)度系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)庫；另一類為前置機軟件自身的配置信息，來源于當?shù)氐呐渲眯畔⒈怼?. 前置機系統(tǒng)的對象模型 系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計如下的一些類，規(guī)約虛基類，規(guī)約類，通道類，串行通道類，網(wǎng)絡(luò)通道類，循環(huán)隊列類，數(shù)據(jù)顯示界面類，界面

8、數(shù)據(jù)接口類，界面顯示類，系統(tǒng)調(diào)度類，測試界面類，系統(tǒng)配置類，系統(tǒng)配置信息接口類。數(shù)據(jù)庫接口類。 一種前置機系統(tǒng)靜態(tài)對象模型 9.3.2 人機界面軟件 人機界面的核心組件為界面圖形模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)通信模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢模塊以及配置模塊、GIS交互?？臁⒐芾砟K等。人機界面組件構(gòu)成示意圖 9.3.3 支持軟件1.圖形界面編輯工具 可以劃分為圖元編輯模塊、圖形編輯模塊、圖形界面實時顯示模塊這三個模塊。圖形界面編輯模塊中，能夠嵌入曲線組件，在曲線組件中，實現(xiàn)曲線格式,即曲線屬性的編輯，基本框架如圖所示。界面編輯組件的基本架構(gòu)示意圖 2.配置數(shù)據(jù)、及歷史數(shù)據(jù)管理 配電模塊中按照配電設(shè)備層次結(jié)構(gòu)，以及二次設(shè)

9、備層次結(jié)構(gòu)形成樹形菜單，以樹形層次菜單為索引，對各類數(shù)據(jù)進行編輯，即實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)配置數(shù)據(jù)庫中的信息的增、刪、查、改。 圖形顯示動態(tài)庫ODBCMMI通用圖形編輯器應(yīng)用軟件格式文件圖元庫9.3.4 服務(wù)軟件 實時數(shù)據(jù)庫管理是配電調(diào)度主站支撐平臺乃至整個系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織、集成方案以及實時性、開放性、安全性和分布性等性能指標很大程度上取決于實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。服務(wù)軟件系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容9.3.5 配電GIS（地理信息系統(tǒng)）子系統(tǒng)(1) GIS系統(tǒng)功能 具有一般地理信息系統(tǒng)的基本功能，對地圖的分層管理、對地圖的操作(無級縮放、平滑漫游)、提供多種選擇方式(單選、矩形選、圓形選、多邊型選)

10、、具有圖形顯示“鷹眼”功能、查看圖元信息、自動標注圖元信息、測算距離、顯示地圖坐標等功能；提供多種圖形數(shù)據(jù)接口、多種數(shù)據(jù)庫接口。(2) 信息管理 系統(tǒng)能對配電網(wǎng)信息(線路、變壓器、臺區(qū)、開關(guān)、桿塔、變電站等)進行編輯、查詢、統(tǒng)計等。具體查詢方式為單選、矩形選、圓形選、多邊形選，以及以點或區(qū)域查詢變電站、線路各種設(shè)備信息，并在地圖上進行定位。查詢結(jié)果以統(tǒng)計表或圖表的形式從不同層面進行展現(xiàn)，便于用戶輔助決策。(3) SCADA功能 與SCADA系統(tǒng)共享信息，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)進行實時監(jiān)測，顯示變電站、配電饋線開關(guān)處、變壓器處的電氣量及開關(guān)狀態(tài)信息，便于用戶在電子地圖上直觀查看、檢測配電網(wǎng)的運行狀態(tài)。(4

11、) 故障定位和供電區(qū)域分析 在實時態(tài)，當配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或遙信變位時，系統(tǒng)能夠及時準確的定位出故障范圍、停電區(qū)域，并能夠統(tǒng)計出詳細的受影響設(shè)備信息以及用戶信息。9.3.6 計算分析軟件1. 狀態(tài)估計模塊 狀態(tài)估計的原理 一個可控、可觀測的系統(tǒng)，用狀態(tài)方程表示其狀態(tài)，一個系統(tǒng)的變量往往較多，表示系統(tǒng)狀態(tài)的n個獨立的變量稱為狀態(tài)空間。一個系統(tǒng)的狀態(tài)變量的選取，有多種方法，多種組合。 一個系統(tǒng)的m個變量稱為量測變量(mn), m個量測變量可以通過狀態(tài)方程計算來得到： 式中，為系統(tǒng)的n個狀態(tài)變量組成的向量，為m個量測量組成的向量。 所謂狀態(tài)估計，上式所列寫的方程在實際應(yīng)用時，測量所得量測值會有誤差，上

12、式變?yōu)?目標函數(shù)為： J最小的狀態(tài)變量就是狀態(tài)估計值。 ( )yh x( )yh xr( )ryh x( ) ( )TTJr ryh xyh x2. 拓撲分析 配電調(diào)度系統(tǒng)中，拓撲分析是其它計算分析的基礎(chǔ)模塊。實現(xiàn)配電網(wǎng)的設(shè)備連接關(guān)系的表示，以及形成配電網(wǎng)的等值電路的連接關(guān)系的表示。下面給出IEC61970 -301公共信息模型CIM(Common Information Mode)給出的電網(wǎng)的拓撲表示方法。電氣連接圖CIM靜態(tài)拓撲連接圖3. 配電網(wǎng)故障分析與恢復(fù)方案4. 在線潮流計算5. 配電網(wǎng)在線無功優(yōu)化 1) 以電壓調(diào)整為主，同時實現(xiàn)節(jié)能降損 2) 電壓自下而上判斷，自上而下調(diào)整 3)

13、無功自上而下判斷，自下而上調(diào)整6. 配電網(wǎng)的重構(gòu) 故障運行狀態(tài)下，通過改變配電網(wǎng)中的開關(guān)開合狀態(tài)，改變配電網(wǎng)的運行結(jié)構(gòu)的行為稱為配電網(wǎng)的重構(gòu)。正常運行條件下，配電調(diào)度員周期性地進行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，目的是平衡負荷，消除過載，提高供電電壓質(zhì)量;另一方面降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。在故障情況下，配電網(wǎng)路的重構(gòu)，實現(xiàn)隔離故障，同時打開一些常合刀閘，使系統(tǒng)保持開環(huán)運行狀態(tài)，把故障支路的負荷全部或部分的轉(zhuǎn)移到另一條饋線或同一條饋線的另一條支路上。目的是盡快隔離故障，恢復(fù)健全區(qū)域供電，減少停電范圍。7. Web軟件 Web軟件為運行在Web服務(wù)器上的軟件，其客戶端為辦公網(wǎng)上的各種計算機的瀏覽器。瀏覽器運行時，從服務(wù)器上下載實時數(shù)據(jù)顯示組件。Web軟件和實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)通信得到各種實時數(shù)據(jù)，按照客戶端