自動化-培訓(xùn)教案

1調(diào)度自動化系統(tǒng)葛亮

2014年06月2調(diào)度自動化系統(tǒng)講座提綱一、概述二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA四、調(diào)度主站系統(tǒng)-PAS3一、概述1.1電力系統(tǒng)的簡介

電力系統(tǒng)是一個分布面廣、設(shè)備量大、信息參數(shù)多的系統(tǒng)，發(fā)電廠發(fā)出電能供給用戶，必須經(jīng)幾級變壓器變壓才能傳輸。各級電壓通過輸電線路向用戶供電，電壓從低到高，再從高到低，以利于能量的傳送。電壓的變換，形成不同的電壓級別，形成一個個不同電壓級別的變電站，變電站之間是輸電線，因而形成了復(fù)雜的電力網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。電網(wǎng)調(diào)度正是按照電網(wǎng)的這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行管理和調(diào)度的。4一、概述1.2電力系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)

①盡量維持電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，安全是電力系統(tǒng)的頭等大事，系統(tǒng)一旦發(fā)生事故，其危害是難以估計的，因此，努力維持電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行是首要任務(wù)；

②為用戶提供高質(zhì)量的電能，反映電能質(zhì)量的三個參數(shù)就是電壓、頻率和波形。這三個參數(shù)必須在規(guī)定范圍內(nèi)，才能保證電能的質(zhì)量。穩(wěn)定電壓的關(guān)鍵是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中無功功率的平衡，頻率的變化，是整個系統(tǒng)有功功率的平衡問題，波形是由發(fā)電機(jī)決定的；

③保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，使發(fā)電成本最經(jīng)濟(jì)。

5一、概述1.3我國的分層調(diào)度模式國家調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心調(diào)頻、調(diào)峰電廠主網(wǎng)樞紐變電站省調(diào)度中心中型電廠省調(diào)變電站地區(qū)調(diào)度所地方電廠一般變電站縣級調(diào)度所縣級變電站

6一、概述1.4調(diào)度自動化系統(tǒng)的定義綜合利用電子計算機(jī)、遠(yuǎn)動和遠(yuǎn)程通信技術(shù)，對電網(wǎng)運(yùn)行的一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制、調(diào)度的自動化系統(tǒng)；以實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度管理自動化，有效地幫助調(diào)度員完成調(diào)度任務(wù)。7一、概述1.5調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展電話調(diào)度遠(yuǎn)動模擬屏20世紀(jì)60年代計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用（SCADA）20世紀(jì)70-80年代計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用（EMS）20世紀(jì)80年代

8一、概述1.5調(diào)度自動化系統(tǒng)的發(fā)展SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，它是EMS的基礎(chǔ)模塊，主要完成數(shù)據(jù)的收集、處理解釋、存儲和顯示，并把這些實時信息傳遞給其它應(yīng)用模塊。主要功能：信息處理控制、報警與處理、事件順序記錄(SOE)、事故追憶反演(PDR)。能量管理系統(tǒng)(EMS-EnergyManagementSystem)，是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代電力綜合自動化系統(tǒng)，主要用于大區(qū)級電網(wǎng)和省、市級電網(wǎng)調(diào)度中心，主要為電網(wǎng)調(diào)度管理人員提供電網(wǎng)各種實時的信息（包括頻率、發(fā)電機(jī)功率、線路功率、母線電壓等），并對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度決策管理和控制，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，提高電網(wǎng)質(zhì)量和改善電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。9一、概述1.6調(diào)度自動化系統(tǒng)的組成信道轉(zhuǎn)發(fā)上級調(diào)度通信系統(tǒng)遠(yuǎn)動終端遠(yuǎn)動系統(tǒng)調(diào)度主站系統(tǒng)信息轉(zhuǎn)換與控制機(jī)構(gòu)電力設(shè)備自動裝置運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令RTU調(diào)制解調(diào)器通信設(shè)備廠站調(diào)制解調(diào)器調(diào)度計算機(jī)人機(jī)界面通信設(shè)備遠(yuǎn)動終端接口調(diào)度中心10一、概述1.7調(diào)度自動化系統(tǒng)各部分功能1.7.1現(xiàn)場信息轉(zhuǎn)換與控制機(jī)構(gòu)電信號物理量的變換（電量變送器）電流、電壓、功率、電度開關(guān)狀態(tài)量非電量信號的變換（非電量變送器）變壓器油溫直流控制母線電壓被控對象的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

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一、概述1.7調(diào)度自動化系統(tǒng)各部分功能1.7.2遠(yuǎn)動終端RTU數(shù)據(jù)采集模擬量（遙測）脈沖量（遙脈）開關(guān)量（遙信）遙控為控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路提供繼電器節(jié)點遙調(diào)為調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)回路輸出控制信號通信12一、概述1.7調(diào)度自動化系統(tǒng)各部分功能1.7.3通信系統(tǒng)為遠(yuǎn)動系統(tǒng)中調(diào)度端與各終端RTU之間的傳輸遠(yuǎn)動數(shù)提供通信信道1.7.4調(diào)度主站系統(tǒng)接受各廠站RTU數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理運(yùn)行監(jiān)視控制命令下發(fā)

13二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.1遠(yuǎn)動終端的概念

遠(yuǎn)動終端（RTU）就是電網(wǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠(yuǎn)動裝置，它負(fù)責(zé)采集所在發(fā)電廠或變電站電力運(yùn)行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向調(diào)度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量，執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)往所在發(fā)電廠或變電站的控制和調(diào)度命令。

14二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.2RTU的基本結(jié)構(gòu)CPUROMRAM接口接口接口接口接口接口外設(shè)MODEM信道A/D模擬量輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出D/A模擬量輸出AIDIDOAO集中式

15二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.1狀態(tài)量采集(遙信)通過接口電路（光電隔離）采集狀態(tài)量狀態(tài)量包括開關(guān)位置、刀閘位置、保護(hù)信號等所有能提供空接點的位置信號

16二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.2模擬量采集(遙測)交流采樣有功、無功、線電壓、相電壓、電流、工頻頻率、功率因素、基波及高次諧波分量等變送器采樣直流變送器，主變油溫、直流控制母線電壓等其他變送器遙測越死區(qū)傳送

17二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.3脈沖量采集和處理(遙脈)采集脈沖電度表脈沖輸出累計脈沖電度量。

18二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.4執(zhí)行控制命令(遙控)接收調(diào)度端遙控指令遙控選擇遙控執(zhí)行

19二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.5事件順序記錄（SOE）當(dāng)某個開關(guān)量發(fā)生變位后，記錄測量對象編號、變位時刻、變位后的狀態(tài)SOE精確記錄測控對象發(fā)生事故時各設(shè)備及包含的精確動作時序，輔助調(diào)度員進(jìn)行運(yùn)行決策和事故分析站內(nèi)SOE分辨率小于5ms，站間小于10ms

20二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.6通信功能與遠(yuǎn)方調(diào)度端進(jìn)行通信按一定的規(guī)約組織傳輸報文，向主站端發(fā)送按一定的規(guī)約接受主站端的控制或者問答命令與本地監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信通過串口接入站內(nèi)智能通信設(shè)備智能電度表直流屏五防微機(jī)保護(hù)通過MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)

21二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.7對時功能采用全球定位系統(tǒng)GPS在RTU裝設(shè)處安裝GPS，通過RS232接口與RTU進(jìn)行通信采用軟件對時某些規(guī)約提供了軟件對時功能，但要考慮通道時延進(jìn)行修正

22二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.8自恢復(fù)與自檢測當(dāng)RTU事故情況下可以自動恢復(fù)運(yùn)行為了維護(hù)方便，要求RTU含有自檢程序

23二、遠(yuǎn)動終端設(shè)備(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.9人機(jī)界面測量信息當(dāng)?shù)仫@示參數(shù)查詢報文監(jiān)視運(yùn)行方式設(shè)置

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三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.1概述3.1.1調(diào)度SCADA系統(tǒng)的發(fā)展過程單機(jī)->網(wǎng)絡(luò)文件存儲->數(shù)據(jù)庫文字->圖形硬件前置->軟件前置冗余結(jié)構(gòu)->客戶服務(wù)器數(shù)據(jù)交換->WEB監(jiān)視控制->系統(tǒng)管理遠(yuǎn)動模型->電網(wǎng)模型SCADA->EMS

25三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.1概述3.1.2國內(nèi)調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀省級電網(wǎng)調(diào)度中心SCADA、AGC、PAS、DTS地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心SCADA、PAS、DTS縣級電網(wǎng)調(diào)度中心SCADA

26三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)WEB服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)器調(diào)度工作站維護(hù)工作站PAS工作站DMIS系統(tǒng)圖形服務(wù)器MODEM調(diào)度工作站DTS工作站遠(yuǎn)程工作站站路由器大屏幕投影系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)公用電話網(wǎng)．．．交換機(jī)RTUFTU．．．27三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)歷史數(shù)據(jù)庫客戶端應(yīng)用WEB服務(wù)器…實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)告警服務(wù)控制服務(wù)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口客戶端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口客戶端應(yīng)用瀏覽器ODBC/ADO數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實時服務(wù)器實時客戶機(jī)前置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口通信管理采樣服務(wù)實時前置機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口（TCP/IP）規(guī)約處理28三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.4運(yùn)行平臺Unix可靠性高投資大開發(fā)、維護(hù)、使用困難Windows可靠性比Unix系統(tǒng)低投資小開發(fā)、維護(hù)、使用容易混合平臺服務(wù)器端用Unix客戶端用Windows

29三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.5.1商用數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件文件模式內(nèi)存磁盤商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫模式實時數(shù)據(jù)庫歷史數(shù)據(jù)保存在商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中實時刷新的數(shù)據(jù)保存在實時數(shù)據(jù)庫中

30三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.5.2常見的商用關(guān)系型數(shù)據(jù)系統(tǒng)Oracle（Oracle公司）Sybase（Sybase公司）DB2（IBM公司）SQLServer（微軟公司）

31三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.6體系結(jié)構(gòu)冗余結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點都有實時數(shù)據(jù)庫各實時庫通過廣播進(jìn)行數(shù)據(jù)同步客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)，只有服務(wù)器上有實時數(shù)據(jù)庫客戶端通過實時數(shù)據(jù)庫接口向服務(wù)器訪問實時數(shù)據(jù)

32三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.7前置通信終端服務(wù)器MODEM交換機(jī)前置服務(wù)器RTU1RTUn硬件結(jié)構(gòu)服務(wù)器SC1801CDTU4F通信管理…RTU1RTUn…軟件結(jié)構(gòu)…33三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.1數(shù)據(jù)庫管理實時數(shù)據(jù)庫裝載實時數(shù)據(jù)庫備份實時數(shù)據(jù)維護(hù)實時數(shù)據(jù)瀏覽實時數(shù)據(jù)編輯（新建、刪除、修改）實時數(shù)據(jù)庫訪問接口

34三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.2前置通信管理規(guī)約配置通信端口配置通信報文查看通信報文記錄和規(guī)約處理程序交換數(shù)據(jù)和服務(wù)器交換數(shù)據(jù)

35三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.3數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采樣計算量處理生數(shù)據(jù)處理限值處理統(tǒng)計量處理積分量處理

36三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.4圖形系統(tǒng)設(shè)備圖元制作畫面制作實時畫面顯示畫面瀏覽顯示遙控、掛牌、人工置數(shù)、變位確認(rèn)等

37三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.5告警系統(tǒng)越限定義系統(tǒng)告警文本圖形音響打印事件記錄與查詢

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三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.6歷史與計劃數(shù)據(jù)管理歷史采樣數(shù)據(jù)查詢計劃數(shù)據(jù)編輯歷史數(shù)據(jù)編輯歷史數(shù)據(jù)處理39

三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.7報表管理報表制作報表生成報表打印報表查詢統(tǒng)計40三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.8保護(hù)管理遠(yuǎn)方調(diào)定值遠(yuǎn)方復(fù)歸遠(yuǎn)方設(shè)定值

41三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.9用戶管理用戶權(quán)限管理

42三、調(diào)度主站系統(tǒng)-SCADA3.8系統(tǒng)功能3.8.10WEB系統(tǒng)實時畫面顯示報表查詢統(tǒng)計事件查詢統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計計劃數(shù)據(jù)錄入WEB用戶權(quán)限管理43

四、調(diào)度主站系統(tǒng)-PAS4.1概述4.1.1PAS系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)的關(guān)系SCADA系統(tǒng)面向遠(yuǎn)動模型PAS系統(tǒng)面向電網(wǎng)模型PAS系統(tǒng)需要SCADA系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)SCADA系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集與初步處理PAS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)模型上進(jìn)行高級分析PAS和SCADA系統(tǒng)構(gòu)成EMS系統(tǒng)44

四、調(diào)度主站系統(tǒng)-PAS4.1概述4.1.2PAS系統(tǒng)的主要作用

隨著電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨擴(kuò)大和復(fù)雜，為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，要求調(diào)度運(yùn)行人員能夠迅速、準(zhǔn)確、全面地掌握電力系統(tǒng)的實際運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測和分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行趨勢，對電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生的各種問題