基于电话线电网调度自动化系统设计.doc

基于电话线电网调度自动化系统设计学院：广西大学行健文理学院班级：电气工程及自动化122姓名：黄波学号：1238170234指导教师：祝云老师 2015年1月8号目 录目 录1第一章 绪论21.1 基本概念21.2县级调度自动化系统的基本功能21.3 县级调度自动化系统的发展状况3第二章 通信技术在电力系统的应用3第三章 调度自动化系统的结构53.1调度自动化系统业务流程53.2 数据处理5第四章 通讯系统设计74.1 调度自动化系统设计结构74.2 县级调度自动化系统硬件及支撑软件平台设计8第五章 设备选型与集成95.1 调度自动化主站系统硬件组成95.2 调度自动化遥测功能设计95.3 调度自动化遥信功能设计105.4调度自动化遥控功能设计115.5调度自动化遥调功能设计11第六章 总结12参考文献1213第一章 绪论1.1 基本概念电力调度自动化系统是电力系统的重要组成部分,是确保电力系统安全、优质、经济运行和电力市场运营的基础设施,是提高电力系统运行水平的重要技术手段。随着信息技术的发展,县级电网调度自动化系统配置得到了飞速发展,使县级调度自动化的水平有了极大的提高。调度自动化系统的应用提高了电网运行的经济效率和运行水平,提高了电网的安全控制水平,现在调度自动化系统作为电网运行必不可少的组成部分,已经成为电网监控人员工作开展的重要工具,电网调度自动化系统是在线为各级调度员和电网运行监控人员提供电力系统运行信息、分析决策工具和控制手段的数据处理系统。1.2县级调度自动化系统的基本功能 县级调度自动化系统主要是满足县级调度机构的需要,采用先进的计算机技术、通信技术、网络技术,采用国际和企业标准,满足对电网的数据采集与处理、运行监视及远程控制,并完成基本的倒闸操作功能;完成实时数据库和历史数据库的管理;完成对远方断路器、刀闸、变压器档位的远程操作,事故状态下的紧急拉路;实现数据统计、报警处理、报表打印等;完成对电网的经济调度、变压器的经济运行、电压的合理调整;状态估计、调度员潮流、负荷预测等更高级的应用管理;通过WEB浏览器为各级人员方便的提供技术支撑;实现调度自动化传统的管理功能向更高的决策功能转变。调度主站系统是整个调度自动化监控和管理系统的核心,实现调度自动化的总体监视和控制,分析电网的运行状态,协调各变电站间的潮流分布,有效的管理整个系统网络,确保系统处于最经济、合理运行状态。1.3 县级调度自动化系统的发展状况 电力系统调度刚起步时,主要通信工具是靠电话,通过调度员用电话了解系统运行的有限信息,并根据变电站值班员汇报的运行信息,凭自己个人的运行经验作出判断,从而调度电力系统的检修运行管理。在那个时期,电力系统的监视和控制功能基本上是由发电厂和变电站运行操作人员去监视系统的运行状况,实现变电站和发电厂的倒闹操作。县级调度自动化系统最早起源于远动系统,我国的调度自动化系统基本从远动技术开始,然后随着计算机技术的发展,才逐步开始走入运动和计算机、通信技术的接轨，最终真正实现了自动化。早在20世纪50年代,远动技术由苏联传入我国,1954年在东北安装了 16套遥测装置;1956年在北京实现了第一个遥控变电站,当时电力部门也在积极探索大型数字电子计算机的调试和投运,当时调度自动化技术仍停留在电子管、晶体管阶段，然而日本已经开始研究集成电路。至1959年全国已有29个变电站实现遥控和无人值班。到了 20世纪70、80年代,国内逐步从瑞典、日本等国引进调度自动化一体化系统,在“引进-消化-吸收-创新”的基础上,开始逐步研发自己的调度自动化系统,调度运行单位也逐步将计算机与远动专业合并为自动化专业。90年代,随着计算机技术的发展前景,把Windows系统作为主站操作系统。第2章 通信技术在电力系统的应用可供配网通信系统采用的通信方式很多,按照传统的分类方法,可简单地分为:有线方式和无线方式,其中有线方式包括有:配电线载波、邮电本地网、租用电话线、光纤、有线电视网(以Tv)、现场总线和RS一485、专线等;无线方式包括:一点多址微波、传统无线电通信,如:MA、MF、MP等、无线扩频、卫星通信、无线寻呼、数控电台等。 光纤方式:光纤通信是以光波作为信息载体,以光导纤维作为传输介质的通信手段。具有以下优点: (1)传输频带宽、通信容量大,传输速率高; (2)传输衰耗小,适合于长距离传输; (3)可靠性高,输入输出之间采用光电隔离,抗电磁干扰能力强; (4)可选用自愈环方式,具有比单环方式更高的可靠性; (5)体积小、重量轻,可绕性强,敷设方便,且抗腐蚀性强; (6)光缆防护等级高,地上部分可与电力电缆同杆、沟架设。 光纤通信有如下缺点: (1)投资相对较大;(2)施工较难,维护量较多,对电网改造适应性差,当线路结构变化时光纤通道也需变动。因此光纤通信适用于数据传输量大,可靠性要求高的场合,常用作DAS的主干通信网,光纤网主要采用星形辐射和单环、多环网络结构的光纤自愈网或光纤以太网,当局部光纤受损时可进行自动光纤网络拓扑重构,保证通道的顺畅。电话线方式，利用电话线传输数据可分为租用电话专线和公用电话网拨号方式。电话线已被电力公司广泛应用于SCADA和继电保护中,长期的实践证明它是一种成熟的通信方式。单从技术角度看,这种方式适合于配电自动化系统,不仅充分利用了现有资源,投资少,使用方便,而且可以达到较高的波特率,容易实现双向通信。但是利用电话线通信存在以下不足:(1)传输速率受限,一般在24O0bits/以内;(2)有的街区从市容角度考虑不允许架线横跨马路,这使得架设电话线困难重重;(3)电力公司无法完全掌握电话线的维护以确保其可靠运行;(4)传输差错率高。(5)电话线难以覆盖到许多区域;而这些区域额外架设专线的费用也是较高的。(6)传输距离受限制,因为对于长距离传输,由于经多路转接,群时延大,信号畸变严重,为此必须对线路采取均衡措施;(7)拨号电话的接续时间长且有时接不通。第3章 调度自动化系统的结构3.1调度自动化系统业务流程 调度自动化系统业务流程图表明,调度主站端从各分站进行采集数据,对采集的数据经前置装置进行处理(包括对遥信、遥测、电度等进行监测、控制、统计等),并将产生的数据转换为熟数据存入实时数据库和历史数据库中;公司各业务部门及运行维护人员可以提出数据需求通过访问实时数据库和历史数据库,对采集到的数据进行访问和统计,需要时可以生成相关数据报表,进行打印。图1 调度自动化系统业务流程图3.2 数据处理 数据流程分析是系统分析阶段的一个重要环节,主要包括对信息的流动、变换、存储等的分析。是通过考查系统的业务分析用数据流动来表示实际系统的处理模式。主要包括对信息的流动、变换、存K:等的分析。数据流程分析的核心特征是“分解”和“抽象”,其目的是要挖掘和处理数据流动中的问题,通过调查尽量的暴露出系统中存在的不足,并提出解决的方法或具体设计方案。一个畅通的数据流程是今后新系统用以实现这个业务处理过程的基础。县级调度自动化系统的数据流程图主要包括实时数据图、历史数据图、报警数据图、控制类数据图等数据流程图,正常情况下上述数据流程是相互联系、相互服务,实时数据流程主要指前置机收到数据一致到后面的处理过程;历史数据流程主要是处理历史数据和数据库参数,同历史数据库进行交换。图2 实时数据流程图图3 历史数据流程图图4 报警数据流程图第4章 通讯系统设计4.1 调度自动化系统设计结构 系统由三部分组成:数据管理层,能量管理层和网络分析层,这些软件可以在实时态和研究态两种方式下运行,其总体组织结构如图。图5 系统设计结构图 数据管理层 实时收集电力系统的数据,监视和控制系统的运行状态。它一方面将量测设备得到的“生数据”提供给网络分析软件,另一方面可以将处理后的“熟数据”返给SCADA的显示系统。 能量管理层 能量管理层主要针对发电控制,它利用运行系统的频率、时差、联络线功率、交换计划、发电计划、负荷预报等实时和计划数据,对运行系统进行调节和控制,实现系统运行的经济性的目标。 网络分析层利用SCADA实时量测数据和伪量测数据,得到电力系统的实时运行状态,在此基础上,对系统运行的安全性和经济性进行分析,通过有效的调节措施,使系统达到安全和经济运行的状态。4.2 县级调度自动化系统硬件及支撑软件平台设计(1) 硬件平台:基于CISC芯片的各种硬件构架,如COMPAQ、IBM、HP等,以及各类PC,系统的硬件平台选择应满足系统设计的功能要求,并保持一定的领先性,满足系统实时性、安全性和可靠性要求。(2) 操作系统内核:WindowsNT/2000(3) 网络环境:遵循ISO-OSI七层网络参考模型的TCP/IP等(4) 语言:VC,VB,java等(5) 数据库:Client/Server体系结构的关系型数据库,如DB2、ORACLE、SYBASE 以及 MS SQL Server等。县级调度自动化系统主要由SCADA系统和PAS系统组成，SCADA系统实现的功能是调度自动化系统的核心功能,主要实现数据采集、监视和控制,遥测、遥信、遥控、遥调功能,并实现向地调的转发和联网。系统不仅为调度员提供实时数据,通过WEB浏览器,还为公司各级管理及生产人员提供数据服务,成为公司生产系统不可缺少的技术支持。第5章 设备选型与集成5.1 调度自动化主站系统硬件组成一般县级电网调度自动化主站系统主要由以下硬件组成:数据采集装置、前置机、SCADA服务器、历史服务器、调度员工作站、PAS服务器、WEB服务器等构成。数据采集装置包括调制解调器、交换机、切换箱、通讯服务器。调制解调器负责把厂站传上来的信号解调成标准RS-232数字信号;切换箱负责信号隔离和执行切换功能;通讯服务器负责汇集数字信号,通过交换机送到前置机,通过前置系统程序和规约解析,供系统分析使用。系统的软件功能是严格按照模块进行划分的,每个功能都单独是一个程序模块,各程序模块可以在同一个节点上运行,也可以根据需要分布在不同的节点上运行,根据每台机器所运行的程序和承担的功能不同,对系统内的机器定义如下:机器的配置根据系统的需要进行,对于数据采集和SCADA程序处理可以共用一台机器,我们把提供数据处理功能的机器叫做数据采集服务器;对于对SCADA数据进行处理的机器叫做SCADA服务器;对于安装数据库程序,提供数据存储的服务器叫做历史服务器;对于调度员直接进行操作的机器叫做调度员工作站;对于专用维护人员工作的机器叫做维护工作站;对于安装高级应用软件服务的机器叫做PAS服务器;对于提供WEB服务的机器叫做WEB服务器。5.2 调度自动化遥测功能设计(1)支持多种采集方式。可支持常规RTU采集方式,网络RTU采集方式。(2)工程量转换。采集量必须设置工程量转换相关参数:用来实现主站和子站之间遥测值数据倍数的转换。(3)标准计算功能。非采集遥测量须指定其“计算量标志”为1,支持功率因数、视在功率的标准计算,此类计算量可在“计算方式”域指定正确的计算方式。(4)电压合格率计算。根据其“电压限值”域设定的合格范围,设定存盘数据的正确存盘标志(如“越不合格上限”、“越不合格下限”等)。(5)跳变滤波处理。遥测跳变滤波处理。遥测本倾变化(当前点的值与上一点的差)大于此限值的遥测将被弃舍。如连续8秒重复出现大于同侧跳变限值的数值时,则釆用此值。(6)越限处理。限值设定:对须处理越限的遥测量,根据需要选择“事项处理”为适当的方式。同时设置其“上限”、“下限”、“上上限”、“下下限”。(7)零漂处理。某些类型的遥测,当其值小于一定范围时被认为是变送器残差,应将其归零处理。(8)多源数据处理。对同一个物理量,支持多个数据来源,并根据一定的规则,选用其中正确的或较合理的作为该物理量的值,赋予遥测参数表中的特定遥测记录。(9)非法值过滤。对任何遥测,根据需要均可设置其可能的取值范围。超出该范围的值将被舍弃。(10)实时统计功能。遥测参数表的所有遥测量,SCADA软件均自动实时统计其円最大、最小、平均值,及最大、最小值发生时间。5.3 调度自动化遥信功能设计(1)支持多种采集方式。可支持常规RTU采集方式,网络RTU采集方式。(2)支持双位遥信。支持两个遥信点釆集同一开关(或刀闸)状态,通常现场的这两个遥信的接线方式极性相反:分别为常开方式、常闭方式。设置参数时,只须一条遥信记录:“双遥信标志”域置1,“YX号”域填入正极性遥信的点号,“次YX号”域填入反极性遥信的点号,“取反标志”域置0(3)事项屏蔽。须永久性屏蔽变位事项的遥信,置“不生成事项”域为1。(4)变位处理。慢遥信功能(主站端防抖动)需要由主站端进行防抖动处理的遥信量,置“慢遥信标志”为1。(5) 关事故判别:对于 关遥控操作产生的开关变分事项不判事故,对开关类型遥信进行事故判别。“判事故方式”域有五种方式可供选择:事故总、事故总与保护信号、事故总或保护信号、事故总与遥测归零、逻辑过程判断。(6)变位次数、事故次数超限告警。若须使用上述功能,须在遥信参数表的“变位次数限”、“事故限值”域填入0的值,=0则取消该项功能。变位次数、事故次数的基值可由调度员界面置入。(7)告警语句自定义。变位事项、SOE事项的事项描述语句可由用户自定义,分别对应域“事项句”、“SOE句”,注意不要填错,如“事项句”填的是SOE告警语句等。(8)挂牌后的变位事项处理。开关挂检修牌后,是否屏蔽变位事项。5.4调度自动化遥控功能设计 遥信参数表中可遥控的遥信点,应置“可否遥控”域为1,“遥控号”域填入正确的遥控点号,并设置“遥控返校时间限”、“遥控发令时间限”、“遥控执行时间限”域为适当的值。(1)安全级控制。每个遥控点可设置“遥控安全级”,为了使调度员能在某主机上遥控特定的遥控对象,首先保证节点权限表中有该调度员在该主机上进行遥控操作的权限,然后设置“点类n”的值为1,表示调度员有操作安全级为n的遥信点的权利(n为“遥控安全级”域指定的安全级)。(2)双操作员监督。须由双操作员互相监督操作的重要遥控点,应设“双机监督”域为1。操作时,具有遥控该遥控点权限的调度员A发遥控预置命令,返校正确后,由同样具有权限的调度员B核对后发确认命令,然后由调度员A下发遥控执行命令。(3)防误闭锁功能。状态控制条件表描述了可遥控点的闭锁条件。每个“控制对象”的每一种“控制类型