自动化网络的监视和控制.

1、自动化网络的监视和控制自动化网络的监视和控制 0 引言 随着计算机信息技术的进步和通信网络的发展，电力公司可以进行信息处理并建立复杂网络基础设施的监控系统，加上日益迫切的关于能源供给标准的需求，导致了管理工具集成化水平的提高。用以监控的配电线和变电站系统与先进的信息通讯技术的结合是其中的一个关键。 在中欧和东欧，由于缩小了国家对经济的干预范围，放宽了限制，能源市场逐渐形成。其中，信息及其处理是至关重要的。能源贸易要求电力工业的许多方面进行风险经营，具有决策制定和技术支持作用的工具将产生越来越大的帮助，而网络公司更需要计算机的支持。如同监控系统一样，计算机的辅助作用得益于更进一步的技术上和功能上

2、的综合。 微型计算机技术的发展和传播以及电力工业转向市场定向的机制为上述功能奠定了基础。在所有电压等级中引入自动监控系统也是必要的，包括配电线和变电站。现阶段该方案的成本在降低，而对电网公司而言完全可以看作是合理花费，因为能源供给和用户服务方面的需求在增长。本文涉及了在自动监控系统的发展及其集成为电网公司的常规职能中的一些焦点问题，同时讨论了通用的技术体制问题，包括在国家电力工业应用中的潜力。 1 电网系统的自动化电网系统的自动化 在中欧和东欧的国家中，大胆地保存了许多自然垄断经济传统成分的市场经济在能源系统的效率上发挥着日益重要的影响。电网系统的自动化是使能源管理快速有效地获得效率的一种方法

3、；在电网基础设施中，先进的监控系统的应用为电力输配电公司获得良好的经济效益提供了极大的支持；它可以使这些公司在减少资金和操作成本的同时获得更高的电能供应的安全性和灵活性。综合监控系统的不断延伸暗示了这样的系统无论是在电力工业或非电力工业的网络公司中都将得到广泛的应用。 这种先进的监控系统的一大特征是其功能上和硬件上集成程度的不断提高。监控系统为电网公司提供了以下的服务：系统控制和数据采集（SCADA）操作员监督由能量管理系统（EMS）提供高层的决策和最优化功能（如成本最小化）一个系统通常包含了下列子系统和流程：自动控制、遥测和远端自动化数字和模拟数据传输数据采集、处理及其可视化 2 电网公司中

4、的综合监控系统电网公司中的综合监控系统 过去，电力公司的许多管理和运行控制层使用了信息技术（IT），但是借助于计算机的帮助而执行的单独功能只是在很小程度上的补充和结合。不过在三个独立领域的应用也许是杰出的，它们多年来共同应用着先进的计算机技术而毫无问题：利用计算机辅助设计（CAD）、仿真及运算最优化进行技术性分析的计算用于完成行政管理和经济财务上的任务含有SCDAD/EMS的计算机监控系统 由这些独立的计算机子系统完成的许多功能，现在成为了整个复杂的技术系统进行计划、设计和操作的综合工具的一部分。不久后，系统监控同技术性和商业性的客户服务以及电力公司许多其它的职能任务一样都将通过这样的IT工具

5、实现。在电网和配电公司中进行的IT工具应用变革的趋势导致了综合计算机工具公共性能的联合，例如，利用数据库和地理信息系统（GIS）技术联系起许多已存在的技术子系统的平台。 由于监控系统的发展，在能源分布层可以拥有众多功能，其中最重要的如下所示：负荷分配和需求控制变电站的自动控制（高，中，低压侧）用户端电表的读取电压和无功负荷分布的监控电站负载断路器和隔离开关的远程控制利用全球定位系统（GPS）和GIS在系统中进行现场定位（如故障识别） 在电力工业中已经发展起来的监控系统有一个显著的特点，即其技术和计算机系统的集成度在不断提高。这种集成包括了纵向集成纵向集成（从多层系统的高层控制到向用户供给能量的

6、过程）和横向集成横向集成（同一水平层上，如同一变电站中）。图1给出了这种集成化的示意图. 3 特征和职能特征和职能 配电层的监控系统是以高层已经应用多年的一个标准SCADA/EMS系统为基础的，但是这里仍然存在差别，配电层中进行模拟/数字信息的采样、处理并执行远端监控系统命令的分布节点明显更多，同时，这样的系统的复杂度较小。在低能量的配电层获得的数据总数也许是惊人的，但这些数据并不需要能够描述出独立系统的运行状态以及像传输网络层一样精确详细的条目。 电力工业中计算机系统的不断集成化，与具有重要意义的用以监控的技术系统的分布操作是一致的，这种集成化需要用大批相互联系并且相互协作的辅助计算机网络组

7、成的多网络体系结构。这种结构的一个例子如图2所示。 目前电网系统监控的先进方案通常是设计成分分布开放式结构布开放式结构，可以对技术基础设施进行描绘并确定参数。系统的每个独立层包括了控制和每个独立层包括了控制和监测、程序联合、操作监视等部分，这些都靠监测、程序联合、操作监视等部分，这些都靠经典的客户经典的客户服务结构互相联结。服务结构互相联结。对于一个采用模块化可扩展的硬件和软件系统采用模块化可扩展的硬件和软件系统来说，最显著的特征就是其对大、中、小规模来说，最显著的特征就是其对大、中、小规模集成化的可适应性。集成化的可适应性。具有遥感勘测、自动控制以及通信能力的系统是可以以任何方式相互联结的。

8、不过这种联结是通过标准的数据传输程标准的数据传输程序序来实现的（如IEC 870-5/101），在特殊的电力工业中使用的是由IEC 870-5/103推荐的数字保护联结。 在分散的技术系统中，经济而又可靠的数据传输是工业监控系统成功的关键。随着通讯技术的飞快发展，可行的传输通道迅速增加，通信通信可以是单方或双方的，模拟或数字的。可以是单方或双方的，模拟或数字的。目前，所有可能的传输服务方法都用来协助监控系统完成遥测和遥控的任务，以及从分散的系统（网络基础设施）中采集数据。这些传输传输服务包括了固定方式联系、电话和无线电联系服务包括了固定方式联系、电话和无线电联系以及移动电话建立起来的联系。以及

9、移动电话建立起来的联系。局域传输网络连接到各种各样的地区传输网络中，环形结构或广域网（WAN）中冗余的传输系统保证了传输的安全性。在这样的系统中，存在着所有系统目前应用实际操作的通信协议的转化器通信协议的转化器。远端遥测系统和自动控制的集成装置由不同的厂家生产，它们的无故障操作是一种标准。 结构的自由参数化使得模拟和衡量一个系统变得方便，并能从控制室中直接修改其属性。通过这种方法，主控制系统可以对一台设备进行参数匹配。在任何结构的逻辑层中，可以描述、拷贝和删除系统中电厂的独立回路和项目。作为硬件平台，工作站(包括基于RISC处理器的)和高效的计算机系统是最常用到的。系统软件通常是广泛应用图形用

10、户界面（GUI）的Windows NT，UNIX或OS/2。仅用来执行一种功能的特殊计算机可以被结合在监控系统上，如用来运行数据库管理系统（DBMS）或仿真、训练和最优化任务的计算机。 通过路由选择器，许多局域网可以连接到数据传输发生点，从而实现分布式系统的功能。通过这种方式，主系统就可以完成使外部数据库和监控系统之间进行数据交换的工作。远程自我诊断和集成回路通常是系统的一个基本功能。实际上，除了不计其数的控制和操作端可以通过局域网与主监控系统相连，办公计算机和独立的工作站也可以通过适当的通信手段和系统相连接。对于由于控制功能和操作职责而嵌入系统中某一层的独立计算机，一个授权用户可以通过权限码将其与系统相连。监控系统一个简单而普遍的例子如图3所示： 由系统监督的技术操作过程中所有信息信息的可视化的可视化通常是通过自由生成的全屏图解表格来