调度自动化系统基础课件

1、调度自动化系统基础1Super-2000系统的技术特点调度自动化系统基础1Super-2000系统的技术特点调度自动化系统技术讲座提纲一、概述二、远动终端设备三、通信系统四、调度主站系统SCADA五、调度主站系统PAS六、调度自动化系统的新发展2Super-2000系统的技术特点调度自动化系统技术讲座提纲一、概述二、远动终端设备三、通信系一、概述基本术语：远动（teiecontrol）的含义是：利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方运行设备的监视和控制。遥测即远程测量（telemetering）：应用远程通信技术，传输被测变量的值。遥信即远程指示；远程信号（teleindication;te

2、lesignalization）：对诸如告警情况、开关位置这样的状态信息的远程监视。遥控即远程命令（telecommand）：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调即远程调节（teleadjusting）：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。3Super-2000系统的技术特点一、概述基本术语：3Super-2000系统的技术特点一、概述基本术语：电力系统是一个分散的大系统，系统中的设备和运行状态，参数是大量多变的。为了保护电力系统最大可能地安全而经济地运行，必须实时地将各处的大量数据迅速准确地采集起来，并送到各级调度中心去处理。无论哪一级的调度系统，都具有一些最基本的功

3、能，就是监视、控制、数据查询，又称SCADA系统。（Supervisory Control And Data Acquisition）RTU（Remote Terminal Unit），即远方终端处理装置。它是调度自动化系统的基础设备，负责收集电网的各种信息、执行上级命令。调度自动化系统的基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系统的技术特点一、概述基本术语：调度中心发电厂（遥信、遥测、遥控、遥调）变一、概述调度自动化系统的主要任务： 针对电力系统运行的各种状况，电力系

4、统调度控制的基本任务，就是要根据电力系统实时运行状态和相应的目标，正确而且实时地提出调度控制的策略，以满足用户供电需要，提供高质量的电能，保证系统安全运行，同时使发电成本最省。具体而论，电力系统调度的任务包括以下几个方面： 保证电力系统运行的安全。安全对于电力系统来说是头等大事，系统一旦发生事故，其危害是难以估量的。因此，努力保证电力系统安全运行，一直处于正常的运行状态，是调度的首要任务。要做到这一点，一方面要增加系统的发电能力，增强系统自身的抗干扰能力，另一方面，要提高电力系统调度自动化的水平，使运行人员具有扎实的技术水平，丰富的实践经验。 5Super-2000系统的技术特点一、概述调度自

5、动化系统的主要任务：5Super-2000系统一、概述调度自动化系统的主要任务： 保证电力质量。反应电能质量的三个参数就是电压、频率、波形。稳定电压的关键是调节系统中的无功功率平衡，稳定频率是调节系统中的有功功率的平衡，另外，谐波会造成正弦波畸变，对电气设备造成不良影响，故对于波形也要引起重视。 保证电力运行的经济性。除安全和质量外，电力调度还要尽可能地降低成本，减少损失，使整个电力系统的运行经济性最优。电力系统中有火力发电、水力发电、核力发电，各机组的效率也有差别，线路网络也错综复杂。在这些复杂性情况下，如何调度发电方案，合理安排水火机组的配合，使线损最少，这也是调度好坏的一个重要指标。 6

6、Super-2000系统的技术特点一、概述调度自动化系统的主要任务：6Super-2000系统一、概述调度自动化系统的发展电话调度远动模拟屏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系统的技术特点一、概述调度自动化系统的发展电话调度远动模拟屏20世纪60年SCADA/PAS/EMS/DTS的基本概念SCADA 数据采集和监视控制PAS 电力系统（高级）应用软件系统EMS 能量管理系统DTS 调度员培训仿真系统一、概述调度自动化系统的组成8Super-2000系统的技术特点SCA

7、DA/PAS/EMS/DTS的基本概念一、概述调度自动一、概述1.1 我国的分层调度模式国家调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系统的技术特点一、概述1.1 我国的分层调度模式国家调度中心大区电网调度中一、概述1.2调度自动化系统的定义 综合利用电子计算机、远动和远程通信技术，对电网运行的一次设备进行监视、控制、调度的自动化系统；以实现电力系统调度管理自动化，有效地帮助调度员完成调度任务。10Super-2000系统的技术特点一、概述1.2调度自动化系统的定义 综合利用电子一、概述

8、1.3调度自动化系统的发展电话调度远动模拟屏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系统的技术特点一、概述1.3调度自动化系统的发展电话调度远动模拟屏20世纪一、概述1.4调度自动化系统的组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系统的技术特点一、概述1.4调度自动化系统的组成信道转发上级调度通信系统远一、概述1.5 调度自

9、动化系统各部分功能1.5.1 现场信息转换与控制机构电信号物理量的变换（电量变送器）电流、电压、功率、电度开关状态量非电量信号的变换（非电量变送器）变压器油温直流控制母线电压被控对象的执行机构13Super-2000系统的技术特点一、概述1.5 调度自动化系统各部分功能13Super-20一、概述1.5 调度自动化系统各部分功能1.5.2 远动终端RTU数据采集模拟量（遥测）脉冲量（遥脉）开关量（遥信）遥控为控制执行机构回路提供继电器节点遥调为调节执行机构回路输出控制信号通信14Super-2000系统的技术特点一、概述1.5 调度自动化系统各部分功能14Super-20一、概述1.5 调度自

10、动化系统各部分功能1.5.3 通信系统为远动系统中调度端与各终端RTU之间的传输远动数提供通信信道1.5.4 调度主站系统接受各厂站RTU数据数据处理运行监视控制命令下发15Super-2000系统的技术特点一、概述1.5 调度自动化系统各部分功能15Super-20二、远动终端设备(RTU)2.1 RTU的基本分类2.1.1按装置构成分类集中式（由一个CPU来管理其他模块，实现所有的系统功能）单CPU并行总线集中组屏分布式（由多个CPU协调工作实现系统功能）多CPU串行总线可分散布置16Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.1 RTU的基本分类16Sup二、远动终端

11、设备(RTU)2.1 RTU的基本分类2.1.2按体系结构分类集中式集中组屏测量信息集中连接到RTU分散式分散的测控装置，可装设到设备间隔通过现场总线与总控单元连接总控单元与远方或者后台通信17Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.1 RTU的基本分类17Sup二、远动终端设备(RTU)2.2 RTU的基本结构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系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.2 RTU的基本结构CPURO二、远动终端设备(RTU)2.

12、3 RTU的基本功能2.3.1状态量采集(遥信)通过接口电路（光电隔离）采集状态量状态量包括开关位置、闸刀位置、保护信号等所有能提供空接点的位置信号19Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能19Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能2.3.2模拟量采集(遥测)交流采样有功、无功、线电压、相电压、电流、工频频率、功率因素、基波及高次谐波分量等变送器采样直流变送器，主变油温、直流控制母线电压等其他变送器遥测越死区传送20Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能20Sup二、远动终端设备(RT

13、U)2.3 RTU的基本功能2.3.3脉冲量采集和处理(遥脉)采集脉冲电度表脉冲输出累计脉冲电度量21Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能21Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能2.3.4执行控制命令 (遥控)接收调度端遥控指令遥控选择遥控执行22Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能22Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能2.3.5 事件顺序记录（SOE）当某个开关量发生变位后，记录测量对象编号、变位时刻、变位后的状态SOE精确记录测控对象发生事故时各设备及包

14、含的精确动作时序，辅助调度员进行运行决策和事故分析站内SOE分辨率小于5ms，站间小于10ms23Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能23Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能2.3.6 通信功能与远方调度端进行通信按一定的规约组织传输报文，向主站端发送按一定的规约接受主站端的控制或者问答命令与本地监控系统进行通信通过串口接入站内智能通信设备智能电度表直流屏五防微机保护通过MODEM进行远程维护24Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能24Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RT

15、U的基本功能2.3.7 对时功能采用全球定位系统GPS在RTU装设处安装GPS，通过RS232接口与RTU进行通信采用软件对时某些规约提供了软件对时功能，但要考虑通道时延进行修正25Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能25Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能2.3.8 自恢复与自检测事故情况下当RTU可以自动恢复运行为了维护方便，要求RTU含有自检程序26Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能26Sup二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能2.3.9 人机界面测量信息当

16、地显示参数查询报文监视运行方式设置27Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.3 RTU的基本功能27Sup二、远动终端设备(RTU)2.4 RTU 实例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-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.4 RTU 实例DEP-100二、远动终端设备(RTU)2.4 RTU实例DEP-1000的主要功能遥测遥脉遥控通信人机界面29Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.4 RTU实例29Super-二、远动终端设备(RTU)2.4

17、RTU实例DEP-1000的主要特点标准4U插箱为一层，每层完成各自功能，结构明了、紧凑，组屏方便多CPU分布式结构每周波32点同步采样，极高的遥测精度完整的通信规约库支持各种数据传送通道（电话拨号、以太网）远方修改装置内部工作参数，远程维护连接站内各种智能设备通过LONWORK与分散失测控装置通信可串接多级RTU30Super-2000系统的技术特点二、远动终端设备(RTU)2.4 RTU实例30Super-三、通信系统3.1 电力系统主要的通信模式3.1.1有线通信音频电缆（电话线）RS-232接口，调制解调电力线载波RS-232接口，载波机，高频调整解调光纤多种接口（RS-232/485

18、/以太网)，光端机，光电转换31Super-2000系统的技术特点三、通信系统3.1 电力系统主要的通信模式31Super-2三、通信系统3.1 电力系统主要的通信模式3.1.2无线通信微波终端站，中继站以微波为传输媒介进行调制解调卫星租用卫星通道利用同步卫星作为中继站无线扩频扩频无线调制解调32Super-2000系统的技术特点三、通信系统3.1 电力系统主要的通信模式32Super-2三、通信系统3.2 远动通信系统的结构点对点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系统的技术特点三、通信系统3

19、.2 远动通信系统的结构点对点RS232点对点三、通信系统3.3 远动通信规约3.3.1问答式规约(Polling)特点RTU有问必答RTU无问不答优点多台RTU共线变化信息传送，压缩数据块长度，提高速度全双工/半双工通道点对点/一点多址/环形结构，通道适应性强缺点响应慢对通道要求高整帧校验主站RTURTURTU常见的Polling规约 如 SC1801，U4F34Super-2000系统的技术特点三、通信系统3.3 远动通信规约主站RTURTURTU常见的三、通信系统3.3 远动通信规约3.3.2循环式规约特点RTU不断地循环上报现场数据，主站被动接收以帧为传输单位，帧长度可变，可有不同优先

20、级优点对通道要求不高信息字校验，大大提高数据利用率遥信变位优先传送容量大多个子站和多个主站同时通信缺点只能用点对点方式连接一般遥测量变化相应慢常见的循环式规约 如 CDT35Super-2000系统的技术特点三、通信系统3.3 远动通信规约常见的循环式规约 如 CDT三、通信系统3.3 远动通信规约3.3.3 对等方式规约特点支持ISO 7层网络协议模型的子集（物理层、数据链路层、传输层、应用层等）支持点对点、一点多址、多点多址、对等通信方式支持问答式和自动上报数据传输方式支持通信冲突碰撞避免/检测支持带时标的量规约实例DNP3.0IEC-60870-5-10136Super-2000系统的技

21、术特点三、通信系统3.3 远动通信规约36Super-2000系统三、通信系统3.3 远动通信规约3.3.4 网络通信规约特点支持TCP/IP协议可基于局域网/广域网进行通信一般是对等通信协议的网络化封装规约实例TASE2IEC-60870-5-10437Super-2000系统的技术特点三、通信系统3.3 远动通信规约37Super-2000系统四、调度主站系统-SCADA4.1 概述4.1.1 调度SCADA系统的发展过程单机-网络文件存储-数据库文字-图形硬件前置-软件前置冗余结构-客户服务器数据交换-WEB监视控制-系统管理远动模型-电网模型SCADA -EMS38Super-2000

22、系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.1 概述38Super-20四、调度主站系统-SCADA4.1 概述4.1.2 国内调度自动化系统的应用现状省级电网调度中心SCADA、AGC、PAS、DTS地区电网调度中心SCADA、PAS、DTS县级电网调度中心SCADA39Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.1 概述39Super-20四、调度主站系统-SCADA4.2 系统硬件结构以太网WEB服务器通讯服务器数据服务器数据服务器调度工作站维护工作站PAS工作站MIS系统图形服务器MODEM调度工作站DTS工作站远程工作站站公用电话网电量采集装置路由器大屏幕投影

23、系统网络打印机通道柜（双机切换、MODEM池）RTUFTU公用电话网40Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.2 系统硬件结构以太网四、调度主站系统-SCADA4.3 系统软件结构历史数据库客户端应用WEB服务器实时数据库实时数据库管理系统数据服务告警服务控制服务服务器网络服务接口客户端网络服务接口客户端应用浏览器ODBC/ADO数据库应用实时服务器实时客户机前置网络服务接口通信管理采样服务实时前置机网络接口（TCP/IP）规约处理41Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.3 系统软件结构历史数据库客四、调度主站系统-SCADA4.4 运

24、行平台Unix可靠性高投资大开发、维护、使用困难Windows可靠性比Unix系统低投资小开发、维护、使用容易混合平台服务器端用Unix客户端用Windows42Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.4 运行平台42Super-四、调度主站系统-SCADA4.5 数据库系统4.5.1商用数据库和实时数据库实时数据库数据文件文件模式内存磁盘商用关系型数据库数据库模式实时数据库历史数据保存在商用关系型数据库中实时刷新的数据保存在实时数据库中43Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.5 数据库系统实时数据文件文四、调度主站系统-SCADA4.5

25、 数据库系统4.5.2常见的商用关系型数据系统Oracle（Oracle公司）Sybase（Sybase公司）DB2（IBM公司）SQL Server（微软公司）44Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.5 数据库系统44Super四、调度主站系统-SCADA4.6 体系结构冗余结构，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系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.6 体系结构冗余结构，每个节四、调度主站系统-SCADA4.7 前置通信终端服务器

26、MODEM池交换机前置工作站RTU1RTUn硬件结构服务器SC1801CDTU4F通信管理RTU1RTUn软件结构46Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.7 前置通信终端服务器MOD四、调度主站系统-SCADA4.7 前置通信GPSMODEM池及双通道切换装置终端服务器交换机47Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.7 前置通信GPSMODEM四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.1数据库管理实时数据库装载实时数据库备份实时数据维护实时数据浏览实时数据编辑（新建、删除、修改）实时数据库访问接口48Super-2000系统的

27、技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能48Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.2 前置通信管理规约配置通信端口配置通信报文查看通信报文记录和规约处理程序交换数据和服务器交换数据49Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能49Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.3 数据处理数据采样计算量处理生数据处理限值处理统计量处理积分量处理50Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能50Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.4 图形系统设

28、备图元制作画面制作实时画面显示画面浏览显示遥控、挂牌、人工置数、变位确认等51Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能51Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.5 告警系统越限定义系统告警文本图形音响打印事件记录与查询52Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能52Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.6 历史与计划数据管理历史采样数据查询计划数据编辑历史数据编辑历史数据处理53Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能53Supe

29、r-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.7 报表管理报表制作报表生成报表打印报表查询统计54Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能54Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.8 保护管理远方调定值远方复归远方设定值55Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能55Super-四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能4.8.9 用户管理用户权限管理56Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能56Super-四、调度主站系统-SCADA4.8

30、 系统功能4.8.10 WEB系统实时画面显示报表查询统计事件查询统计历史数据查询统计计划数据录入WEB用户权限管理57Super-2000系统的技术特点四、调度主站系统-SCADA4.8 系统功能57Super-五、调度主站系统-PAS5.1 概述5.1.1 PAS系统和SCADA系统的关系SCADA系统面向远动模型PAS系统面向电网模型PAS系统需要SCADA系统中的实时数据SCADA系统完成数据采集与初步处理PAS系统在网络模型上进行高级分析PAS和SCADA系统构成EMS系统58Super-2000系统的技术特点五、调度主站系统-PAS5.1 概述58Super-2000五、调度主站系

31、统-PAS5.1 概述5.1.2 PAS系统的主要功能建立电网模型网络实时拓扑分析状态估计获得网络实时运行方式调度员潮流计算负荷预测无功电压优化其他网络分析功能59Super-2000系统的技术特点五、调度主站系统-PAS5.1 概述59Super-2000五、调度主站系统-PAS5.2 网络建模网络设备参数模型网络设备拓扑模型网络设备测量模型60Super-2000系统的技术特点五、调度主站系统-PAS5.2 网络建模60Super-20五、调度主站系统-PAS5.3 拓扑分析电气岛分析合并零阻抗支路由设备关联模型生成母线支路模型61Super-2000系统的技术特点五、调度主站系统-PAS

32、5.3 拓扑分析61Super-20五、调度主站系统-PAS5.4 状态估计实施状态估计的原因测量系统存在误差数据不可能完全采集到状态估计的主要原理利用冗余测量与网络运行方程联合求解，目标为测量误差最小状态估计的结果获得每一节点的电压和相角获得全网的潮流分布62Super-2000系统的技术特点五、调度主站系统-PAS5.4 状态估计62Super-20五、调度主站系统-PAS5.5 调度员潮流实施调度员潮流的原因改变运行方式是否安全调度员潮流计算的主要原理获取状态估计实时断面假设操作前后系统负荷不变改变运行方式进行潮流计算，观察模拟操作后的网络运行是否安全调度员潮流计算的结果模拟操作后全网的潮流分布63Super-2000系统的技术特点五、调度主站系统-PAS5.5 调度员潮流63Super-2六、调度自动化系统的新发展6.1 通信与系统互连三级数据网建成后，地调与县调，地调与省调，厂站RTU与主站通过网络协议通信，而不是传统的串