牵引供电系统SCADA系统.ppt

牵引供电系统SCADA系统 余秋志 主讲人 30号 高速工程101 牵引供电系统SCADA系统 1SCADA系统概述2SCADA系统发展历程3SCADA系统发展瞻望 简介 在电力系统中 SCADA系统应用最为广泛 技术发展也最为成熟 它在远动系统中占重要地位 可以对现场的运行设备进行监视和控制 以实现数据采集 设备控制 测量 参数调节以及各类信号报警等各项功能 即我们所知的 四遥 功能 RTU 远程终端单元 FTU 馈线终端单元 是它的重要组成部分 在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用 SCADA系统组成 SCADA SupervisoryControlAndDataAcquisition 系统 即数据采集与监视控制系统 SCADA系统的应用领域很广 它可以应用于电力系统 给水系统 石油 化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域 在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统 牵引供电设备的一体化监控管理由SCADA系统完成 SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统 它可以对现场的运行设备进行监视和控制 以实现数据采集 设备控制 测量 参数调节以及各类信号报警等各项功能 由于各个应用领域对SCADA的要求不同 所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同 在铁路牵引供电系统中使用的SCADA系统常称为远动系统 SCADA系统是以计算机和现代通信技术为基础将操作命令 数据和信息编成电码 再将电码经过调制 成为适合传输的电信号 通过通道送到终端 经过调解还原成电码 再经过译码去执行或显示 该系统一般由调度端 被控站及信道等组成 1 调度端 调度端设在电力调度所内完成远动对象的监控 数据统计及管理功能等 高速铁路中主机均为网络化设备 2 被控站 各牵引变电所 亭 受调度端监视的站称为被控站 RemoteTerminalUnit 简称RTU 被控站完成远动系统的数据采集 预处理 发送 接收及输出执行等功能 被控站内的信息和数据包括开关的位置信号 事故信号 预告信号 何种保护动作 动作时间 自动重合闸是否动作等 以及电度表 电压 电流 和故障点的测量数据等 高速铁路中被控站的远动系统由综合自动化系统完成 牵引变电所综合自动化系统除具备常规远动终端RTU的四遥和事件记录远传等全部功能外 还包括微机保护定时 远方监视 修改 录波 测距数据远传以及其他数据通信功能 接收调度端远动装置发来的查询 遥控命令 经译码确认后执行 将被控站内的数据和信息编码发送给调度端 3 信道 远动信息传输的介质 通路 称为信道 调度端与被控站是通过通道联系起来的 通道形式有有线 无线 光缆等多种 在高速电气化铁路中 信道主要采用光缆 音频信号或电码可直接送到通信站 经调制成光信号传输到执行站附近车站 经光端机解调还原成音频或电码送往执行站 我国高速铁路SCADA系统是集通信 信号 牵引供电 电力远程监控一体化设计 采用分层分布式系统结构 控制中心采用独立的监控网络及设备 通过网络安全隔离措施与其他系统进行接口 牵引供电SCADA系统通过一个或多个相互连接的通道 将牵引供电系统综合调度系统的主控中心 维修中心 被控站构成一个广域网系统 调度端通过通道与被控站连接成一个1 N系统 对远方处于分散状态的牵引变电所 亭进行集中监测 集中控制和集中管理 以实现远程控制 远程信号 远程测量 远程调节等各项功能 牵引供电系统采用调度所远方控制 所内集中控制 设备本体控制三级控制方式 正常运行时采用调度所远方控制 当设备维修时采用所内集中控制或设备本体控制 三种控制方式相互闭锁 以达到安全控制的目的 SCADA系统概述 SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统 它可以对现场的运行设备进行监视和控制 以实现数据采集 设备控制 测量 参数调节以及各类信号报警等各项功能 由于各个应用领域对SCADA的要求不同 所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同 在电力系统中 SCADA系统应用最为广泛 技术发展也最为成熟 它作为能量管理系统 EMS系统 的一个最主要的子系统 有着信息完整 提高效率 正确掌握系统运行状态 加快决策 能帮助快速诊断出系统故障状态等优势 现已经成为电力调度不可缺少的工具 它对提高电网运行的可靠性 安全性与经济效益 减轻调度员的负担 实现电力调度自动化与现代化 提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用 SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早 在保证电气化铁路的安全可靠供电 提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用 在铁道电气化SCADA系统的发展过程中 随着计算机的发展 不同时期有不同的产品 同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备 这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展 SCADA系统发展历程 SCADA SupervisoryControlandDataAcquisition 系统 全名为数据采集与监视控制系统 SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关 SCADA系统发展到今天已经经历了三代 第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统 如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H 80M系统 这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代 第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统 在第二代中 广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站 操作系统一般是通用的UNIX操作系统 在这一阶段 SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析 自动发电控制 AGC 以及网络分析结合到一起构成了EMS系统 能量管理系统 第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统 并且系统不具有开放性 因而系统维护 升级以及与其它联网构成很大困难 90年代按照开放的原则 基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS SCADA系统称为第三代 这一阶段是我国SCADA EMS系统发展最快的阶段 各种最新的计算机技术都汇集进SCADA EMS系统中 这一阶段也是我国对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期 国家计划未来三年内投资2700亿元改造城乡电网可见国家对电力系统自动化以及电网建设的重视程度 第四代SCADA EMS系统的基础条件已经或即将具备 预计将与21世纪初诞生 该系统的主要特征是采用Internet技术 面向对象技术 神经网络技术以及JAVA技术等技术 继续扩大SCADA EMS系统与其它系统的集成 综合安全经济运行以及商业化运营的需要 SCADA系统在电气化铁道远动系统的应用技术上已经取得突破性进展 应用上也有迅猛的发展 由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点 在SCADA系统的发展上与电力系统的道路并不完全一样 在电气化铁道远动系统上已经成熟的产品有由我所自行研制开发的HY200微机远动系统以及由西南交通大学开发的DWY微机远动系统等 这些系统性能可靠 功能强大 在保证电气化铁道供电安全 提高供电质量上起到了重要的作用 对SCADA系统在铁道电气化上的应用功不可没 所谓远动系统的一般定义为 用电气化手段通过一个或多个相互连接 或非连接 的通道 对远方处于分散状态的生产过程的集中监测 控制和集中管理 牵引供电远动系统即是远动系统在铁道电气化方面的 个最典型的应用 远动系统中采用的远动技术已作为一门独立学科 它是建立在自动控制理论 计算机技术 现代通信理论和技术之上发展起来的一个交叉学科 并随着这些技术的日益发展而迅速发展 牵引供电系统中使用的SCADA系统主要监控牵引供电系统沿线各变电所 分区所 开闭所的设备运行状态 完成遥控 遥测 遥信 遥调 遥视 保护及调度管理 辅助完成事故分析及处理等功能 牵引供电系统中SCADA系统有着信息完整 提高效率 正确掌握系统运行状态 加快决策 能帮助快速诊断出系统故障状态等优势 现已经成为牵引电力调度不可缺少的工具 它在保证牵引供电设备安全稳定运行 减轻调度员的负担 实现电力调度自动化与现代化 提高调度的效率和水平等方面起着重要的作用 三 SCADA系统发展瞻望 SCADA系统在不断完善 不断发展 其技术进步一刻也没有停止过 当今 随着电力系统以及铁道电气化系统对SCADA系统需求的提高以及计算机技术的发展 为SCADA系统提出新的要求 概括地说 有以下几点 1 SCADA EMS系统与其它系统的广泛集成SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源 为EMS系统提供大量的实时数据 同时在模拟培训系统 MIS系统等系统中都需要用到电网实时数据 而没有这个电网实时数据信息 所有其它系统都成为 无源之水 所以在这今十年来 SCADA系统如何与其它非实时系统的连接成为SCADA研究的重要课题 现在在SCADA系统已经成功地实现与DTS 调度员模拟培训系统 企业MIS系统的连接 SCADA系统与电能量计量系统 地理信息系统 水调度自动化系统 调度生产自动化系统以及办公自动化系统的集成成为SCADA系统的一个发展方向 2 变电所综合自动化以RTU 微机保护装置为核心 将变电