自动化-培训教案

1调度自动化系统葛亮

2014年06月2调度自动化系统讲座提纲一、概述二、远动终端设备三、调度主站系统-SCADA四、调度主站系统-PAS3一、概述1.1电力系统的简介

电力系统是一个分布面广、设备量大、信息参数多的系统，发电厂发出电能供给用户，必须经几级变压器变压才能传输。各级电压通过输电线路向用户供电，电压从低到高，再从高到低，以利于能量的传送。电压的变换，形成不同的电压级别，形成一个个不同电压级别的变电站，变电站之间是输电线，因而形成了复杂的电力网拓扑结构。电网调度正是按照电网的这种拓扑结构进行管理和调度的。4一、概述1.2电力系统调度的任务

①尽量维持电力系统的正常运行，安全是电力系统的头等大事，系统一旦发生事故，其危害是难以估计的，因此，努力维持电力系统的正常运行是首要任务；

②为用户提供高质量的电能，反映电能质量的三个参数就是电压、频率和波形。这三个参数必须在规定范围内，才能保证电能的质量。稳定电压的关键是调节系统中无功功率的平衡，频率的变化，是整个系统有功功率的平衡问题，波形是由发电机决定的；

③保证电力系统运行的经济性，使发电成本最经济。

5一、概述1.3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

6一、概述1.4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。7一、概述1.5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

8一、概述1.5调度自动化系统的发展SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)即数据采集与监视控制系统，它是EMS的基础模块，主要完成数据的收集、处理解释、存储和显示，并把这些实时信息传递给其它应用模块。主要功能：信息处理控制、报警与处理、事件顺序记录(SOE)、事故追忆反演(PDR)。能量管理系统(EMS-EnergyManagementSystem)，是以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统，主要用于大区级电网和省、市级电网调度中心，主要为电网调度管理人员提供电网各种实时的信息（包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等），并对电网进行调度决策管理和控制，保证电网安全运行，提高电网质量和改善电网运行的经济性。9一、概述1.6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10一、概述1.7调度自动化系统各部分功能1.7.1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

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一、概述1.7调度自动化系统各部分功能1.7.2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12一、概述1.7调度自动化系统各部分功能1.7.3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1.7.4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

13二、远动终端设备(RTU)2.1远动终端的概念

远动终端（RTU）就是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，它负责采集所在发电厂或变电站电力运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制和调度命令。

14二、远动终端设备(RTU)2.2RTU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

15二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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、刀闸位置、保护信号等所有能提供空接点的位置信号

16二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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

17二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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。

18二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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

19二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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10ms

20二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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

21二、远动终端设备(RTU)2.3RTU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

22二、远动终端设备(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.8自恢复与自检测当RTU事故情况下可以自动恢复运行为了维护方便，要求RTU含有自检程序

23二、远动终端设备(RTU)2.3RTU的基本功能2.3.9人机界面测量信息当地显示参数查询报文监视运行方式设置

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三、调度主站系统-SCADA3.1概述3.1.1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->EMS

25三、调度主站系统-SCADA3.1概述3.1.2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SCADA

26三、调度主站系统-SCADA3.2系统硬件结构以太网WEB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DMIS系统图形服务器MODEM调度工作站DTS工作站远程工作站站路由器大屏幕投影系统网络打印机公用电话网．．．交换机RTUFTU．．．27三、调度主站系统-SCADA3.3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28三、调度主站系统-SCADA3.4运行平台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Windows

29三、调度主站系统-SCADA3.5数据库系统3.5.1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

30三、调度主站系统-SCADA3.5数据库系统3.5.2常见的商用关系型数据系统Oracle（Oracle公司）Sybase（Sybase公司）DB2（IBM公司）SQLServer（微软公司）

31三、调度主站系统-SCADA3.6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

32三、调度主站系统-SCADA3.7前置通信终端服务器MODEM交换机前置服务器RTU1RTUn硬件结构服务器SC1801CDTU4F通信管理…RTU1RTUn…软件结构…33三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.1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

34三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.2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

35三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.3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

36三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.4图形系统设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

37三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.5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

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三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.6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39

三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.7报表管理报表制作报表生成报表打印报表查询统计40三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.8保护管理远方调定值远方复归远方设定值

41三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.9用户管理用户权限管理

42三、调度主站系统-SCADA3.8系统功能3.8.10WEB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43

四、调度主站系统-PAS4.1概述4.1.1PAS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44

四、调度主站系统-PAS4.1概述4.1.2PAS系统的主要作用

随着电力系统的结构日趋扩大和复杂，为保证电力系统运行的安全性和经济性，要求调度运行人员能够迅速、准确、全面地掌握电力系统的实际运行状态，预测和分析电力系统的运行趋势，对电力系统运行中发生的各种问题