1-调度自动化系统基础

1、调度自动化系统基础1Super-2000系统的技术特点调度自动动化系统统技术讲讲座提纲纲一、概述述二、远动动终端设设备三、通信信系统四、调度度主站系系统SCADA五、调度度主站系系统PAS六、调度度自动化化系统的的新发展展2Super-2000系统的的技术特特点一、概述述基本术语语：远动（teiecontrol）的含义义是：利利用远程程通信技技术进行行信息传传输，实实现对远远方运行行设备的的监视和和控制。遥测即远远程测量量（telemetering）：应用用远程通通信技术术，传输输被测变变量的值值。遥信即远远程指示示；远程程信号（teleindication;telesignalization

2、）：对诸诸如告警警情况、开关位位置这样样的状态态信息的的远程监监视。遥控即远远程命令令（telecommand）：应用用远程通通信技术术，使运运行设备备的状态态产生变变化。遥调即远远程调节节（teleadjusting）：对具具有两个个以上状状态的运运行设备备进行控控制的远远程命令令。3Super-2000系统的的技术特特点一、概述述基本术语语：电力系统统是一个个分散的的大系统统，系统统中的设设备和运运行状态态，参数数是大量多变的的。为了了保护电电力系统统最大可可能地安安全而经经济地运运行，必必须实时时地将各处的的大量数数据迅速速准确地地采集起起来，并并送到各各级调度度中心去去处理。无论哪一级

3、级的调度度系统，都具有有一些最最基本的的功能，就是监监视、控控制、数数据查询，又又称SCADA系统。（SupervisoryControl AndData Acquisition）RTU（RemoteTerminalUnit），即远远方终端端处理装装置。它它是调度度自动化系统的的基础设设备，负负责收集集电网的的各种信信息、执执行上级级命令。调度自动动化系统统的基本本结构调度中心发电厂（遥信、遥测、遥控、遥调）变电站（遥信、遥测、遥控、遥调）变电站（遥信、遥测、遥控、遥调）变电站（遥信、遥测、遥控、遥调）4Super-2000系统的的技术特特点一、概述述调度自动动化系统统的主要要任务：针对电力力

4、系统运运行的各各种状况况，电力力系统调调度控制制的基本本任务，就是要要根据电电力系统统实时运运行状态态和相应应的目标标，正确确而且实实时地提提出调度度控制的的策略，以满足足用户供供电需要要，提供供高质量量的电能能，保证证系统安安全运行行，同时时使发电电成本最最省。具具体而论论，电力力系统调调度的任任务包括括以下几几个方面面：保证电力力系统运运行的安安全。安安全对于于电力系系统来说说是头等等大事，系统一一旦发生生事故，其危害害是难以以估量的的。因此此，努力力保证电电力系统统安全运运行，一一直处于于正常的的运行状状态，是是调度的的首要任任务。要要做到这这一点，一方面面要增加加系统的的发电能能力，增

5、增强系统统自身的的抗干扰扰能力，另一方方面，要要提高电电力系统统调度自自动化的的水平，使运行行人员具具有扎实实的技术术水平，丰富的的实践经经验。5Super-2000系统的的技术特特点一、概述述调度自动动化系统统的主要要任务：保证电力力质量。反应电电能质量量的三个个参数就就是电压压、频率率、波形形。稳定定电压的的关键是是调节系系统中的的无功功功率平衡衡，稳定定频率是是调节系系统中的的有功功功率的平平衡，另另外，谐谐波会造造成正弦弦波畸变变，对电电气设备备造成不不良影响响，故对对于波形形也要引引起重视视。保证电力力运行的的经济性性。除安安全和质质量外，电力调调度还要要尽可能能地降低低成本，减少损

6、损失，使使整个电电力系统统的运行行经济性性最优。电力系系统中有有火力发发电、水水力发电电、核力力发电，各机组组的效率率也有差差别，线线路网络络也错综综复杂。在这些些复杂性性情况下下，如何何调度发发电方案案，合理理安排水水火机组组的配合合，使线线损最少少，这也也是调度度好坏的的一个重重要指标标。6Super-2000系统的的技术特特点一、概述述调度自动动化系统统的发展展电话调度度远动模拟屏20世纪60年代计算机系统应用（SCADA）20世纪70-80年代计算机系统应用（EMS）20世纪80年代计算机系统应用（TMS）21世纪7Super-2000系统的的技术特特点SCADA/PAS/EMS/DT

7、S的基基本概念念SCADA数据采集集和监视视控制PAS电力系统统（高级级）应用用软件系系统EMS能量管理理系统DTS调度员培培训仿真真系统一、概述述调度自动动化系统统的组成成8Super-2000系统的的技术特特点一、概述述1.1我我国的的分层调调度模式式国家调度度中心大区电网调度中心调频、调峰电厂主网枢纽变电站省调度中心中型电厂省调变电站地区调度所地方电厂一般变电站县级调度所县级变电站9Super-2000系统的的技术特特点一、概述述1.2调调度自动动化系统统的定义义综合利用用电子计计算机、远动和和远程通通信技术术，对电电网运行行的一次次设备进进行监视视、控制制、调度度的自动动化系统统；以实

8、现电电力系统统调度管管理自动动化，有有效地帮帮助调度度员完成成调度任任务。10Super-2000系统的的技术特特点一、概述述1.3调调度自动动化系统统的发展展电话调度度远动模拟屏20世纪60年代计算机系统应用（SCADA）20世纪70-80年代计算机系统应用（EMS）20世纪80年代11Super-2000系统的的技术特特点一、概述述1.4调调度自动动化系统统的组成成信道转发上级调度通信系统远动终端远动系统调度主站系统信息转换与控制机构电力设备自动装置运行状态和参数控制和调节命令RTU调制解调器通信设备厂站调制解调器调度计算机人机界面通信设备远动终端接口调度中心12Super-2000系统的

9、的技术特特点一、概述述1.5调调度自自动化系系统各部部分功能能1.5.1现场信息息转换与与控制机机构电信号物物理量的的变换（电量变变送器）电流、电电压、功功率、电电度开关状态态量非电量信信号的变变换（非非电量变变送器）变压器油油温直流控制制母线电电压被控对象象的执行行机构13Super-2000系统的的技术特特点一、概述述1.5调调度自自动化系系统各部部分功能能1.5.2远动终端端RTU数据采集集模拟量（遥测）脉冲量（遥脉）开关量（遥信）遥控为控制执执行机构构回路提提供继电电器节点点遥调为调节执执行机构构回路输输出控制制信号通信14Super-2000系统的的技术特特点一、概述述1.5调调度自

10、自动化系系统各部部分功能能1.5.3通信系统统为远动系系统中调调度端与与各终端端RTU之间的的传输远远动数提提供通信信信道1.5.4调度主站站系统接受各厂厂站RTU数据数据处理理运行监视视控制命令令下发15Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.1RTU的基本本分类2.1.1按装装置构成成分类集中式（由一个个CPU来管理理其他模模块，实实现所有有的系统统功能）单CPU并行总线线集中组屏屏分布式（由多个个CPU协调工工作实现现系统功功能）多CPU串行总线线可分散布布置16Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.1RTU的基本本分类2

11、.1.2按体体系结构构分类集中式集中组屏屏测量信息息集中连连接到RTU分散式分散的测测控装置置，可装装设到设设备间隔隔通过现场场总线与与总控单单元连接接总控单元元与远方方或者后后台通信信17Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.2RTU的基本本结构CPUROMRAM接口接口接口接口接口接口外设MODEM信道A/D模拟量输入数字量输入数字量输出D/A模拟量输出AIDIDOAO集中式18Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.1状态态量采集集(遥信信)通过接口口电路（光电隔隔离）采采集状态态量状态量包包括

12、开关关位置、闸刀位位置、保保护信号号等所有有能提供供空接点点的位置置信号19Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.2模拟拟量采集集(遥测测)交流采样样有功、无无功、线线电压、相电压压、电流流、工频频频率、功率因因素、基基波及高高次谐波波分量等等变送器采采样直流变送送器，主主变油温温、直流流控制母母线电压压等其他变送送器遥测越死死区传送送20Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.3脉冲冲量采集集和处理理(遥脉脉)采集脉冲冲电度表表脉冲输输出累计脉冲冲电度量量21Super-

13、2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.4执行行控制命命令(遥控)接收调度度端遥控控指令遥控选择择遥控执行行22Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.5事事件顺序序记录（SOE）当某个开开关量发发生变位位后，记记录测量量对象编编号、变变位时刻刻、变位位后的状状态SOE精精确记录录测控对对象发生生事故时时各设备备及包含含的精确确动作时时序，辅辅助调度度员进行行运行决决策和事事故分析析站内SOE分辨辨率小于于5ms，站间间小于10ms23Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端

14、设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.6通通信功能能与远方调调度端进进行通信信按一定的的规约组组织传输输报文，向主站站端发送送按一定的的规约接接受主站站端的控控制或者者问答命命令与本地监监控系统统进行通通信通过串口口接入站站内智能能通信设设备智能电度度表直流屏五防微机保护护通过MODEM进行远远程维护护24Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.7对对时功能能采用全球球定位系系统GPS在RTU装设处处安装GPS，通过RS232接口口与RTU进行行通信采用软件件对时某些规约约提供了了软件对对时功能能，但要要考虑通通道时延延进行

15、修修正25Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.8自自恢复与与自检测测事故情况况下当RTU可可以自动动恢复运运行为了维护护方便，要求RTU含含有自检检程序26Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.3RTU的基本本功能2.3.9人人机界面面测量信息息当地显显示参数查询询报文监视视运行方式式设置27Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.4RTU 实例例DEP-1000 RTUDEP-168测量接口装置DEP-100总控装置DEP-180遥控遥调装置28Super-200

16、0系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.4RTU实例DEP-1000的主主要功能能遥测遥脉遥控通信人机界面面29Super-2000系统的的技术特特点二、远动动终端设设备(RTU)2.4RTU实例DEP-1000的主主要特点点标准4U插箱为为一层，每层完完成各自自功能，结构明明了、紧紧凑，组组屏方便便多CPU分布式式结构每周波32点同同步采样样，极高高的遥测测精度完整的通通信规约约库支持各种种数据传传送通道道（电话话拨号、以太网网）远方修改改装置内内部工作作参数，远程维维护连接站内内各种智智能设备备通过LONWORK与与分散失失测控装装置通信信可串接多多级RTU30Super-2

17、000系统的的技术特特点三、通信信系统3.1电电力系系统主要要的通信信模式3.1.1有线线通信音频电缆缆（电话话线）RS-232接接口，调调制解调调电力线载载波RS-232接接口，载载波机，高频调调整解调调光纤多种接口口（RS-232/485/以太网网)，光光端机，光电转转换31Super-2000系统的的技术特特点三、通信信系统3.1电电力系系统主要要的通信信模式3.1.2无线线通信微波终端站，中继站站以微波为为传输媒媒介进行行调制解解调卫星租用卫星星通道利用同步步卫星作作为中继继站无线扩频频扩频无线线调制解解调32Super-2000系统的的技术特特点三、通信信系统3.2远远动通通信系统统

18、的结构构点对点RS232点对点RS232多点共线RS485多点共线环形结构RS485多主一从RS232网络结构Ethernet33Super-2000系统的的技术特特点三、通信信系统3.3远远动通通信规约约3.3.1问答答式规约约(Polling)特点RTU有有问必答答RTU无无问不答答优点多台RTU共线线变化信息息传送，压缩数数据块长长度，提提高速度度全双工/半双工工通道点对点/一点多多址/环环形结构构，通道道适应性性强缺点响应慢对通道要要求高整帧校验验主站RTURTURTU常见的Polling规约如如SC1801，U4F34Super-2000系统的的技术特特点三、通信信系统3.3远远动通

19、通信规约约3.3.2循环环式规约约特点RTU不不断地循循环上报报现场数数据，主主站被动动接收以帧为传传输单位位，帧长长度可变变，可有有不同优优先级优点对通道要要求不高高信息字校校验，大大大提高高数据利利用率遥信变位位优先传传送容量大多个子站站和多个个主站同同时通信信缺点只能用点点对点方方式连接接一般遥测测量变化化相应慢慢常见的循循环式规规约如如CDT35Super-2000系统的的技术特特点三、通信信系统3.3远远动通通信规约约3.3.3对对等方式式规约特点支持ISO7层网络络协议模模型的子子集（物物理层、数据链链路层、传输层层、应用用层等）支持点对对点、一一点多址址、多点点多址、对等通通信方

20、式式支持问答答式和自自动上报报数据传传输方式式支持通信信冲突碰碰撞避免免/检测测支持带时时标的量量规约实例例DNP3.0IEC-60870-5-10136Super-2000系统的的技术特特点三、通信信系统3.3远远动通通信规约约3.3.4网网络通信信规约特点支持TCP/IP协议议可基于局局域网/广域网网进行通通信一般是对对等通信信协议的的网络化化封装规约实例例TASE2IEC-60870-5-10437Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.1概概述4.1.1调调度SCADA系统的的发展过过程单机-网络文件存储储-数数据库文字-图形硬件前置置-软软件前置置冗

21、余结构构-客客户服务务器数据交换换-WEB监视控制制-系系统管理理远动模型型-电电网模型型SCADA-EMS38Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.1概概述4.1.2国国内调度度自动化化系统的的应用现现状省级电网网调度中中心SCADA、AGC、PAS、DTS地区电网网调度中中心SCADA、PAS、DTS县级电网网调度中中心SCADA39Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.2系系统硬硬件结构构以太网WEB服服务器通讯服务务器数据服务务器数据服务务器调度工作作站维护工作作站PAS工工作站MIS系系统图形服务务器MODEM调

22、度工作作站DTS工工作站远程工作作站站公用电话话网电量采集集装置路由器大屏幕投投影系统统网络打印印机通道柜（双机切切换、MODEM池）RTUFTU公用电话话网40Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.3系系统软软件结构构历史数据据库客户端应应用WEB服务器实时数据据库实时数据据库管理理系统数据服务务告警服务务控制服务务服务器网网络服务务接口客户端网网络服务务接口客户端应应用浏览器ODBC/ADO数据库应应用实时服务务器实时客户户机前置网络络服务接接口通信管理采样服务务实时前置置机网络接口口（TCP/IP）规约处理41Super-2000系统的的技术特特点四、

23、调度度主站系系统-SCADA4.4运运行平平台Unix可靠性高高投资大开发、维维护、使使用困难难Windows可靠性比比Unix系统统低投资小开发、维维护、使使用容易易混合平台台服务器端端用Unix客户端用用Windows42Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.5数数据库库系统4.5.1商用用数据库库和实时时数据库库实时数据库数据文件件文件模式式内存磁盘商用关系系型数据库库数据库模模式实时数据库历史数据据保存在在商用关关系型数数据库中中实时刷新新的数据据保存在在实时数数据库中中43Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.5

24、数数据库库系统4.5.2常见见的商用用关系型型数据系系统Oracle（Oracle公司）Sybase（Sybase公司）DB2（IBM公司）SQLServer（微软软公司）44Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.6体体系结结构冗余结构，每个节点都有实时数据库各实时库通过广播进行数据同步客户服务器结构，只有服务器上有实时数据库客户端通过实时数据库接口向服务器访问实时数据45Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.7前前置通通信终端服务器MODEM池交换机前置工作站RTU1RTUn硬件结构服务器SC1801CDTU4F通信管理

25、RTU1RTUn软件结构46Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.7前前置通通信GPSMODEM池及双通通道切换换装置终端服务务器交换机47Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.1数据据库管理理实时数据据库装载载实时数据据库备份份实时数据据维护实时数据据浏览实时数据据编辑（新建、删除、修改）实时数据据库访问问接口48Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.2前前置通信信管理规约配置置通信端口口配置通信报文文查看通信报文文记录和规约处处理程序序交换

26、数数据和服务器器交换数数据49Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.3数数据处理理数据采样样计算量处处理生数据处处理限值处理理统计量处处理积分量处处理50Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.4图图形系统统设备图元元制作画面制作作实时画面面显示画面浏览览显示遥控、挂挂牌、人人工置数数、变位位确认等等51Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.5告告警系统统越限定义义系统告警警文本图形音响打印事件记录录与查询询52Super-

27、2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.6历历史与计计划数据据管理历史采样样数据查查询计划数据据编辑历史数据据编辑历史数据据处理53Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.7报报表管理理报表制作作报表生成成报表打印印报表查询询统计54Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.8保保护管理理远方调定定值远方复归归远方设定定值55Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.9用用户管理理用户权限

28、限管理56Super-2000系统的的技术特特点四、调度度主站系系统-SCADA4.8系系统功功能4.8.10WEB系统实时画面面显示报表查询询统计事件查询询统计历史数据据查询统统计计划数据据录入WEB用用户权限限管理57Super-2000系统的的技术特特点五、调度度主站系系统-PAS5.1概概述5.1.1PAS系系统和SCADA系统统的关系系SCADA系统统面向远远动模型型PAS系系统面向向电网模模型PAS系系统需要要SCADA系系统中的的实时数数据SCADA系统统完成数数据采集集与初步步处理PAS系系统在网网络模型型上进行行高级分分析PAS和和SCADA系系统构成成EMS系统58Supe

29、r-2000系统的的技术特特点五、调度度主站系系统-PAS5.1概概述5.1.2PAS系系统的主主要功能能建立电网网模型网络实时时拓扑分分析状态估计计获得网网络实时时运行方方式调度员潮潮流计算算负荷预测测无功电压压优化其他网络络分析功功能59Super-2000系统的的技术特特点五、调度度主站系系统-PAS5.2网网络建建模网络设备备参数模模型网络设备备拓扑模模型网络设备备测量模模型60Super-2000系统的的技术特特点五、调度度主站系系统-PAS5.3拓拓扑分分析电气岛分分析合并零阻阻抗支路路由设备关关联模型型生成母母线支路路模型61Super-2000系统的的技术特特点五、调度度主站系

30、系统-PAS5.4状状态估估计实施状态态估计的的原因测量系统统存在误误差数据不可可能完全全采集到到状态估计计的主要要原理利用冗余余测量与与网络运运行方程程联合求求解，目目标为测测量误差差最小状态估计计的结果果获得每一一节点的的电压和和相角获得全网网的潮流流分布62Super-2000系统的的技术特特点五、调度度主站系系统-PAS5.5调调度员员潮流实施调度度员潮流流的原因因改变运行行方式是是否安全全调度员潮潮流计算算的主要要原理获取状态态估计实实时断面面假设操作作前后系系统负荷荷不变改变运行行方式进进行潮流流计算，观察模模拟操作作后的网网络运行行是否安安全调度员潮潮流计算算的结果果模拟操作作后全网网的潮流流分布63Super-2000系统的的技术特特点六、调度度自动化化系统的的新发展展6.1通通信与与系统互互连三级数据据网建成成后，地地调与县县调，地地调与省省调，厂厂站RTU与主主站通过过网络协协议通信信，而不不是传统统的串行行