电力系统自动化知识讲述课件

电力系统自动化简介电力系统自动化简介电力系统和电力网电力系统由各种设施、设备组成的电能生产和消费系统将自然界的一次能源通过发电转化为电能，经过输电和配电将电能供应到用户发电、输电、变电、配电、用户电力网（电网）电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电所组成的统一体输电、变电、配电电力系统和电力网电力系统电力系统一般过程民用配输用能量管理系统配电管理系统

发工业电力系统一般过程民用配输用能量管理系统配电管理系统发工业电力系统的基本组成发电部分发电厂，将化学能（煤炭，燃油），水能，核能，风能等转化为电能火电厂：煤、油（不可再生），空气，水水电厂：水的势能（可再生能源），受气象影响大。核电站：核燃料（比较贵），水抽水蓄能电站：吸发兼备，峰谷调节，快速备用化学能电源：各种电池，燃料电池等，效率高，较贵绿色能源：风能、太阳能、潮汐发电，地热电站，比较贵，易受自然条件影响。电力系统的基本组成发电部分电力系统自动化知识讲述课件电力系统自动化知识讲述课件电力系统自动化知识讲述课件电力系统自动化知识讲述课件电力系统的基本组成输电部分输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心变电站一次设备（变压器、断路器、隔离开关等等）二次设备（测量控制、保护、自动装置等等）常规变送器和微机变送器线路架空、电缆交流、直流、交直流混合电力系统的基本组成输电部分电力系统自动化知识讲述课件电力系统的基本组成配电部分配电网络，从输电网络接受电能并传送至最终用户开闭所（开关站）、环网柜、分支箱一次设备二次设备配电线路架空、电缆分段设备电力系统的基本组成配电部分电力系统的基本组成用电部分电能的最终消费，电能向其它形式能量的转化电灯电暖器空调电热器电视机电动机………电力系统的基本组成用电部分我国电力系统的发展和现状发电装机容量

1980：6587万KW（65869MW）1987：10289.7万KW1993：20000万KW1996：23654万KW2003：38900万KW2004：44000万KW，用电21735亿千瓦时2005年底：50000万KW，用电24220亿千瓦时变电站数量1996年统计：30223个目前每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个我国电力系统的发展和现状发电装机容量电力系统（网络）的特点电力的传输效率高、环境污染小、电源和负荷可放置在适合之处。电能不易大量存储，生产和利用同时完成，协调控制重要。规模巨大，横跨几千公里，事故影响大。发电机同步运转，机、电、磁相互关联，分析复杂。电力系统（网络）的特点电力的传输效率高、环境污染小、电源和负电力传输的特点电能生产的瞬间平衡发电＋输电＋配电＋用电，多环节的连续性电能传输的快速性地域分布广互联大系统电力传输的特点电能生产的瞬间平衡电力系统运行控制目标安全、优质、经济、环保复杂性电力系统的庞大和复杂电力系统的特点（平衡性、瞬时性）电力负荷随时变化、随机性运行控制参与人员广五级调度国、网、省、地、县电力系统运行控制目标电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化大量的自动化装置计算机技术和电子技术在电力系统自动化领域的应用：调度自动化系统SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）EMS（EnergyManagementSystem）变电站自动化系统配网自动化系统电能量计费与管理系统负荷控制与管理系统电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化电力调度自动化发展历史以构造技术分：手工阶段分立元件阶段板级阶段系统机阶段网络分布式阶段以应用广度和深度分：传统阶段（控制理论）EMS阶段（系统理论）商业化阶段（竞争理论）电力调度自动化发展历史以构造技术分：国内调度自动化发展情况起步阶段SCADA实用化阶段现阶段：EMS（PAS）DMS市场化国内调度自动化发展情况起步阶段监控自动化（SCADA）电网监控所涉及的电力系统的主要设备：开关、刀闸：控制电网的联接状态（电网的运行方式），隔离需检修或出现故障的设备。线路、变压器：进行电能的传输，线路实现同电压等级的电能远程传输，变压器实现不同电压等级的电能传输发电机：将其他能源转化为电能负荷：消耗电能，将电能转化位机械能、热能、化学能等PT、CT：PT（电压互感器）将高压电压降低为100V的低压电压，供数据采集和控制使用；CT（电流互感器）将高压电流降低为0～5A的低压电流，供数据采集和控制使用。RTU（远程分站终端）：主要完成电网运行状态信号和数据的采集和控制监控自动化（SCADA）电网监控所涉及的电力系统的主要设备：监控自动化（SCADA）电力监控的基本组成分站系统：主要由分布在发电厂和变电站的数据采集和控制设备单元组成，主要是RTU（远程终端单元），完成安装地点的电网运行状态和数据的采集以及设备的远程控制功能主站系统：安装在调度中心的自动化机房，是由多台计算机组成的一个网络系统，主要完成分站采集的状态和数据的显示、存储以及电网的自动监控和自动控制等功能。通信系统：由各种通信通道和通信设备组成，主要完成分站和主站系统的远程通信功能。监控自动化（SCADA）电力监控的基本组成监控自动化（SCADA）监控系统的基本功能运行数据和运行状态监视遥测、遥信基本的数据统计和存储功能基本的控制功能遥控、遥调监控自动化（SCADA）监控系统的基本功能能量管理系统（EMS）网络计算分析状态估计、潮流计算、最优潮流自动监视安全分析、事故预警负荷计划负荷预报、日开停机计划、日发电计划电网自动优化控制自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、

经济调度（EDC）、电力市场交易系统调度员培训仿真系统（DTS）从经验型调度到分析型调度能量管理系统（EMS）网络计算分析从经验型调度到分析型调度调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能，前置机CCM：提供数据采集、规约解释、规约转换等通信服务管理机ADM（服务器）：提供数据存储，访问服务MMI（人机交互）：提供系统监控和维护计算分析服务器：提供电网计算分析和优化控制调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能主站系统的基本功能模块前置通讯接收（规约处理）数据处理数据库系统人机界面数据发布报表处理系统互联（与其他系统接口）等主站系统的基本功能模块前置通讯接收（规约处理）主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包括YC、YX信号，通过规约解释，得到信号的数值或状态。通过图形或表格显示电网的运行状态，供调度人员监视电网的运行。通过YK，YT下发控制指令，供调度人员调控电网的运行。进行采集数据的存储，计算等，提供基本的统计和报表。与下级和上级调度系统进行互联，完成数据的交换和远程控制。进行电网的计算分析和优化控制，提供电网的自动监控和优化控制。主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）信号采集（YC、YX）控制功能（YK、YT）遥测数据采样方式（DC、AC）变电站自动化系统的部分功能从传统的RTU向微机保护发展变电站综合自动化调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）配网自动化系统针对配电线路（馈线）的自动化基本功能SCADA监控FA自动隔离故障与恢复供电地理信息系统（GIS）应用配电工作管理配网自动化系统针对配电线路（馈线）的自动化国际标准发展动向企业应用集成电力系统公共信息模型（CIM）互联互通、互操作能量管理系统（EMS）IEC61970配电管理系统（DMS）IEC61968变电站自动化系统IEC61850国际标准发展动向企业应用集成&AnswerQuestion&AnswerQuestion电网调度主站产品

技术介绍电网调度主站产品

技术介绍两大类主站产品调度自动化主站系统（EMS）配网自动化主站系统（DMS)两大类主站产品调度自动化主站系统（EMS）主要技术计算机系统集成面向对象的设计与实现中间件技术多媒体技术互联网技术网络通信技术主要技术计算机系统集成主站系统数据流向一次设备RTU控制机构变换装置通讯服务器测量量、状态量、电度量YCYXDD控制量YK、YT采集控制数据处理服务器通讯通道软总线人机界面MMI接收、处理（还原实际值）其它数据、信号控制对象软总线主站系统数据流向一R控制机构变换装置通测量量、状态量、电度量体系结构演变单机/终端服务器/多机对等模式网络分布式客户/服务器模式（Client/Server）分层分布式体系结构演变单机/终端服务器/多机对等模式Intel/AMD

x86WindowsNT/2003IBMPOWERSUNSPARCHPALPHAAIXUNIXSolarisTRU64UNIX应用平台操作系统硬件平台应用软件跨平台的分布式系统开发和运行中间件平台面向对象的数据库中间件平台WEB服务应用集成报表管理报警服务图形界面数采通信DTSPASAGCSCADA主站系统体系结构Intel/AMDWindowsNT/2003IBMS配网主站系统体系结构应用层中间层平台配电系统图形监视控制故障分析带电分析故障恢复拓扑查询负荷管理设备管理维护抽图GIS绘图绘图填库数据库管理数据库数据处理服务器事项服务器通讯服务器混合平台软总线SBMix操作系统(Unix/Windows2000)，TCP\IP通讯协议配网主站系统体系结构应用层中间层平台配电系统图形监控故带故拓调度自动化主站系统组成调度自动化主站系统组成计算机集群技术应用主要应用数据库服务器数据库并行服务系统存储的高度可靠性要求镜像冗余计算机集群技术应用主要应用网络通信技术应用光电信号转换与隔离远程网络的连接网桥路由器网络间的隔离与安全防护防火墙物理隔离装置网络通信技术应用光电信号转换与隔离跨平台设计实现跨平台的软总线设计中间类库（QT）的应用数据库访问标准（SQL）中间件技术应用一套代码，不同编译跨平台设计实现跨平台的软总线设计软总线（SoftBus）分布式即插即用的设计功能模块独立、即装即用功能扩展灵活，对系统影响小软件模块灵活分布，伸缩容易实现技术TCP/IP协议、Socket编程跨平台实现，QT类库动态链接库（提供应用接口）多线程管理与维护软总线（SoftBus）分布式即插即用的设计一体化设计实现图模库一体化SCADA/PAS/DTS一体化一体化设计实现图模库一体化图模库一体化整个拓扑单元统一、自动置入域信息。而且提供与其它拓扑单元的内、外接口。图模库一体化整个拓扑单元统一、自动置入域信息。而且提供与其它自定义构造开关域自定义构造开关域录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数SCADA/PAS/DTS的一体化基于图库一体化的网络建模，实现了数据录入的一体化。所有的应用都基于同一模型，具有统一的支撑数据平台。SCADA/PAS/DTS的一体化基于图库一体化的网络建模SCADA/PAS/DTS的一体化使用相同的人机界面，统一的操作方式和图形显示。MMI只需要加入不同的组，就可以实现不同的数据应用。面向对象的电网模型通信中间件MMISCADAAGCPAS数据库中间件DTSSCADA/PAS/DTS的一体化使用相同的人机界面，统一SCADA/PAS/DTS的一体化开发接口的一体化 开发接口统一，更加快速有效的开发相关应用，代码重用率高。维护的一体化当电网模型变化时，用户只需要维护一幅画面，一套数据库，所有的数据和应用具有良好的一致性，减少了用户的工作量和出错的可能性。SCADA/PAS/DTS的一体化开发接口的一体化前置通信数据处理分层结构设计通讯收发处理层规约解释处理层数据交换处理层实现技术串口通信、Sokcet网络通信终端服务器控制操作多数据源等的设计处理前置通信数据处理分层结构设计实时数据处理面向对象设计实现电网对象模型内存实时数据库C/C++模板应用递归处理C/C++技巧应用独立于商用数据库之外运行的设计考虑实时数据处理面向对象设计实现人机交互界面图形、多媒体技术应用图形、动画、语音的任意嵌入网络拓扑与动态着色局部数据刷新人机交互界面图形、多媒体技术应用界面设计－多样化图标用户可自行设计图标可以插入任何需要的图片可以插入音效、动画等多媒体效果界面设计－多样化图标用户可自行设计图标界面设计－灵活随意组合界面设计－灵活随意组合WEB发布系统（JAVA）客户端Web服务器Http请求Html文档

可以包含JavaApplet、JavaScript、VBScript等调用Html文档数据库CGI或

其它程序系统实时数据库WEB发布系统（JAVA）客户端Web服务器Http请求HtWEB发布系统（SVG）通用标准图形格式SVGJSP应用跨平台设计考虑XML应用对SVG图形的控制WEB发布系统（SVG）通用标准图形格式SVG报表设计实现EXCEL编程VBA、宏电网数据访问QT编程仿EXCEL界面跨平台实现（QT）EXCEL、HTML格式转换报表设计实现EXCEL编程图文并茂的报表图文并茂的报表电网分析计算服务矩阵计算的计算机语言实现稀疏矩阵技术应用电力应用算法的计算机实现电网分析计算服务矩阵计算的计算机语言实现互联互操作应用的技术电力系统自动化领域互联互操作的国际标准IEC61970、61968、61850分布式组件技术应用：CORBACOM、DCOMJavaBeanWebService应用：松耦合互联互操作应用的技术电力系统自动化领域互联互操作的国际标准&AnswerQuestion&AnswerQuestion谢谢！谢谢！电力系统自动化简介电力系统自动化简介电力系统和电力网电力系统由各种设施、设备组成的电能生产和消费系统将自然界的一次能源通过发电转化为电能，经过输电和配电将电能供应到用户发电、输电、变电、配电、用户电力网（电网）电力系统中，各级电压的电力线路及其联系的变电所组成的统一体输电、变电、配电电力系统和电力网电力系统电力系统一般过程民用配输用能量管理系统配电管理系统

发工业电力系统一般过程民用配输用能量管理系统配电管理系统发工业电力系统的基本组成发电部分发电厂，将化学能（煤炭，燃油），水能，核能，风能等转化为电能火电厂：煤、油（不可再生），空气，水水电厂：水的势能（可再生能源），受气象影响大。核电站：核燃料（比较贵），水抽水蓄能电站：吸发兼备，峰谷调节，快速备用化学能电源：各种电池，燃料电池等，效率高，较贵绿色能源：风能、太阳能、潮汐发电，地热电站，比较贵，易受自然条件影响。电力系统的基本组成发电部分电力系统自动化知识讲述课件电力系统自动化知识讲述课件电力系统自动化知识讲述课件电力系统自动化知识讲述课件电力系统的基本组成输电部分输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心变电站一次设备（变压器、断路器、隔离开关等等）二次设备（测量控制、保护、自动装置等等）常规变送器和微机变送器线路架空、电缆交流、直流、交直流混合电力系统的基本组成输电部分电力系统自动化知识讲述课件电力系统的基本组成配电部分配电网络，从输电网络接受电能并传送至最终用户开闭所（开关站）、环网柜、分支箱一次设备二次设备配电线路架空、电缆分段设备电力系统的基本组成配电部分电力系统的基本组成用电部分电能的最终消费，电能向其它形式能量的转化电灯电暖器空调电热器电视机电动机………电力系统的基本组成用电部分我国电力系统的发展和现状发电装机容量

1980：6587万KW（65869MW）1987：10289.7万KW1993：20000万KW1996：23654万KW2003：38900万KW2004：44000万KW，用电21735亿千瓦时2005年底：50000万KW，用电24220亿千瓦时变电站数量1996年统计：30223个目前每年新增变电站约4000个，改造老变电站约2000个我国电力系统的发展和现状发电装机容量电力系统（网络）的特点电力的传输效率高、环境污染小、电源和负荷可放置在适合之处。电能不易大量存储，生产和利用同时完成，协调控制重要。规模巨大，横跨几千公里，事故影响大。发电机同步运转，机、电、磁相互关联，分析复杂。电力系统（网络）的特点电力的传输效率高、环境污染小、电源和负电力传输的特点电能生产的瞬间平衡发电＋输电＋配电＋用电，多环节的连续性电能传输的快速性地域分布广互联大系统电力传输的特点电能生产的瞬间平衡电力系统运行控制目标安全、优质、经济、环保复杂性电力系统的庞大和复杂电力系统的特点（平衡性、瞬时性）电力负荷随时变化、随机性运行控制参与人员广五级调度国、网、省、地、县电力系统运行控制目标电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化大量的自动化装置计算机技术和电子技术在电力系统自动化领域的应用：调度自动化系统SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）EMS（EnergyManagementSystem）变电站自动化系统配网自动化系统电能量计费与管理系统负荷控制与管理系统电力系统自动化电力系统的运行控制需要自动化电力调度自动化发展历史以构造技术分：手工阶段分立元件阶段板级阶段系统机阶段网络分布式阶段以应用广度和深度分：传统阶段（控制理论）EMS阶段（系统理论）商业化阶段（竞争理论）电力调度自动化发展历史以构造技术分：国内调度自动化发展情况起步阶段SCADA实用化阶段现阶段：EMS（PAS）DMS市场化国内调度自动化发展情况起步阶段监控自动化（SCADA）电网监控所涉及的电力系统的主要设备：开关、刀闸：控制电网的联接状态（电网的运行方式），隔离需检修或出现故障的设备。线路、变压器：进行电能的传输，线路实现同电压等级的电能远程传输，变压器实现不同电压等级的电能传输发电机：将其他能源转化为电能负荷：消耗电能，将电能转化位机械能、热能、化学能等PT、CT：PT（电压互感器）将高压电压降低为100V的低压电压，供数据采集和控制使用；CT（电流互感器）将高压电流降低为0～5A的低压电流，供数据采集和控制使用。RTU（远程分站终端）：主要完成电网运行状态信号和数据的采集和控制监控自动化（SCADA）电网监控所涉及的电力系统的主要设备：监控自动化（SCADA）电力监控的基本组成分站系统：主要由分布在发电厂和变电站的数据采集和控制设备单元组成，主要是RTU（远程终端单元），完成安装地点的电网运行状态和数据的采集以及设备的远程控制功能主站系统：安装在调度中心的自动化机房，是由多台计算机组成的一个网络系统，主要完成分站采集的状态和数据的显示、存储以及电网的自动监控和自动控制等功能。通信系统：由各种通信通道和通信设备组成，主要完成分站和主站系统的远程通信功能。监控自动化（SCADA）电力监控的基本组成监控自动化（SCADA）监控系统的基本功能运行数据和运行状态监视遥测、遥信基本的数据统计和存储功能基本的控制功能遥控、遥调监控自动化（SCADA）监控系统的基本功能能量管理系统（EMS）网络计算分析状态估计、潮流计算、最优潮流自动监视安全分析、事故预警负荷计划负荷预报、日开停机计划、日发电计划电网自动优化控制自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、

经济调度（EDC）、电力市场交易系统调度员培训仿真系统（DTS）从经验型调度到分析型调度能量管理系统（EMS）网络计算分析从经验型调度到分析型调度调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能，前置机CCM：提供数据采集、规约解释、规约转换等通信服务管理机ADM（服务器）：提供数据存储，访问服务MMI（人机交互）：提供系统监控和维护计算分析服务器：提供电网计算分析和优化控制调度自动化主站系统基本组成通道柜：主要完成分站信号的接入功能主站系统的基本功能模块前置通讯接收（规约处理）数据处理数据库系统人机界面数据发布报表处理系统互联（与其他系统接口）等主站系统的基本功能模块前置通讯接收（规约处理）主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包括YC、YX信号，通过规约解释，得到信号的数值或状态。通过图形或表格显示电网的运行状态，供调度人员监视电网的运行。通过YK，YT下发控制指令，供调度人员调控电网的运行。进行采集数据的存储，计算等，提供基本的统计和报表。与下级和上级调度系统进行互联，完成数据的交换和远程控制。进行电网的计算分析和优化控制，提供电网的自动监控和优化控制。主站系统的基本功能接受RTU或其他自动设备传送的信号，主要包调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）信号采集（YC、YX）控制功能（YK、YT）遥测数据采样方式（DC、AC）变电站自动化系统的部分功能从传统的RTU向微机保护发展变电站综合自动化调度自动化系统分站远程终端单元（RTU）配网自动化系统针对配电线路（馈线）的自动化基本功能SCADA监控FA自动隔离故障与恢复供电地理信息系统（GIS）应用配电工作管理配网自动化系统针对配电线路（馈线）的自动化国际标准发展动向企业应用集成电力系统公共信息模型（CIM）互联互通、互操作能量管理系统（EMS）IEC61970配电管理系统（DMS）IEC61968变电站自动化系统IEC61850国际标准发展动向企业应用集成&AnswerQuestion&AnswerQuestion电网调度主站产品

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技术介绍两大类主站产品调度自动化主站系统（EMS）配网自动化主站系统（DMS)两大类主站产品调度自动化主站系统（EMS）主要技术计算机系统集成面向对象的设计与实现中间件技术多媒体技术互联网技术网络通信技术主要技术计算机系统集成主站系统数据流向一次设备RTU控制机构变换装置通讯服务器测量量、状态量、电度量YCYXDD控制量YK、YT采集控制数据处理服务器通讯通道软总线人机界面MMI接收、处理（还原实际值）其它数据、信号控制对象软总线主站系统数据流向一R控制机构变换装置通测量量、状态量、电度量体系结构演变单机/终端服务器/多机对等模式网络分布式客户/服务器模式（Client/Server）分层分布式体系结构演变单机/终端服务器/多机对等模式Intel/AMD

x86WindowsNT/2003IBMPOWERSUNSPARCHPALPHAAIXUNIXSolarisTRU64UNIX应用平台操作系统硬件平台应用软件跨平台的分布式系统开发和运行中间件平台面向对象的数据库中间件平台WEB服务应用集成报表管理报警服务图形界面数采通信DTSPASAGCSCADA主站系统体系结构Intel/AMDWindowsNT/2003IBMS配网主站系统体系结构应用层中间层平台配电系统图形监视控制故障分析带电分析故障恢复拓扑查询负荷管理设备管理维护抽图GIS绘图绘图填库数据库管理数据库数据处理服务器事项服务器通讯服务器混合平台软总线SBMix操作系统(Unix/Windows2000)，TCP\IP通讯协议配网主站系统体系结构应用层中间层平台配电系统图形监控故带故拓调度自动化主站系统组成调度自动化主站系统组成计算机集群技术应用主要应用数据库服务器数据库并行服务系统存储的高度可靠性要求镜像冗余计算机集群技术应用主要应用网络通信技术应用光电信号转换与隔离远程网络的连接网桥路由器网络间的隔离与安全防护防火墙物理隔离装置网络通信技术应用光电信号转换与隔离跨平台设计实现跨平台的软总线设计中间类库（QT）的应用数据库访问标准（SQL）中间件技术应用一套代码，不同编译跨平台设计实现跨平台的软总线设计软总线（SoftBus）分布式即插即用的设计功能模块独立、即装即用功能扩展灵活，对系统影响小软件模块灵活分布，伸缩容易实现技术TCP/IP协议、Socket编程跨平台实现，QT类库动态链接库（提供应用接口）多线程管理与维护软总线（SoftBus）分布式即插即用的设计一体化设计实现图模库一体化SCADA/PAS/DTS一体化一体化设计实现图模库一体化图模库一体化整个拓扑单元统一、自动置入域信息。而且提供与其它拓扑单元的内、外接口。图模库一体化整个拓扑单元统一、自动置入域信息。而且提供与其它自定义构造开关域自定义构造开关域录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数录入设备的铭牌参数SCADA/PAS/DTS的一体化基于图库一体化的网络建模，实现了数据录入的一体化。所有的应用都基于同一模型，具有统一的支撑数据平台。SCADA/PAS/DTS的一