第三章-第二节-SCADA系统的功能

第三章配电网数据采集与监控系统

（SCADA）

第二节配电网SCADA系统的功能

主讲人：周英华QQ:1055455616常州机电职业技术学院一、数据采集功能SCADA系统的数据采集可以来自变电站、开关站、环网柜、柱上开关、变压器、输电线路等的实时数据，也可以手工输入。数据采集类型有：（1）模拟量（2）数字量（3）脉冲量（已较少应用）（4）标准GPS时钟（基准）（5）保护信息（手工输入）（6）事件顺序记录(SOE)第二节

配电网SCADA系统的功能2024/3/3第2页第二节

配电网SCADA系统的功能2024/3/3第3页数据采集：就是通过遥测、遥信，依据RTU等采集信息，在屏幕上以图形、列表等方式显示电网运行工况。RTU1CT1PT1RTU2PT2CT2SCADA系统1.模拟量电压、电流、频率、有功等2.数字量开关分合、分接头位置、运行状态3.累计量电度表、避雷器和开关等动作次数4.时钟、保护参数设定值等2024/3/3第4页2024/3/3中国矿业大学智能电器与微机保护研究室SCADA采集信息显示例子－厂站单线图模拟量数据处理状态量数据处理累积量数据处理积分累积量处理计算量的处理统计分析功能报表生成、数据整理。趋势曲线的生成。异常情况和操作记录等提示告警、打印。历史文档归档保存、整理。二、数据处理功能2024/3/3第5页第二节

配电网SCADA系统的功能2024/3/3第6页1.模拟量数据处理1）合理性检查2）工程量转换3）更新数据库4）多级限值检查5）变化速率检查6）功率与电量累加等2.状态量数据处理1）合理性检查2）逻辑检查与手工输入状态3）更新数据库4）遥信信号统计分析等具体的数据计算与处理示例3.累积量数据处理1）合理性检查2）增量计算与检查3）分时段处理4）运行时间统计5）日供电量等2024/3/3第7页2024/3/3SCADA采集信息显示例子－棒图适合显示设备参数，如电压、电流、功率等数据。2024/3/3第8页共享缓冲区采集系统参数库采集管理应用程序定时采集进程数据库访问服务中间件（内存数据库部分）数据库访问服务中间件（关系数据库部分）数据库访问服务中间件内存数据库ORACLE数据库MESSAGE客户端WEB层数据库服务器B/S监控工作站WEB服务器设备对象库通信规约库记录日志进程定时统计进程定时采集进程TCP/IP应用服务器配电系统部件：变压器、计量单元、开关柜、测量单元等应用控制器数据采集数据处理TCP/IP二、数据处理功能（在系统中的位置）2024/3/3第9页功能描述建立数据对象。每个变量以对象的方式存储。每个对象包含一定的属性及方法。数据对象有开关型、数值型、字符型。开关型数据对象是记录开关信号（0或1）的数据对象，对应于开关量的输入/输出。数值型数据对象是记录具体数值的数据对象，对应于模拟量的输入/输出。数据对象属性中包括过程归档及报警属性设置等。设备对象库、通信规约库的管理。输入对象基础信息，设备、通信规约参数信息等。处理对象基础信息，设备、通信规约参数信息进行数据的关系的添加、编辑、删除至数据库。输出存储于数据库，I/O口控制信息二、数据处理功能（输入输出及功能定义）功能描述：将处理后需要输出执行的数据通过I/O输出至执行控制器，完成控制功能,具体功能如下：（1）实时对断路器和某些开关进行操作。（2）投切有载变压器分接头。（3）电容器投切；电抗器投切。（4）向控制设备发出任何控制指令三、控制功能2024/3/3第10页第二节

配电网SCADA系统的功能2024/3/3第11页控制功能（遥调、遥控）示例1.模拟量控制1）连续有载变压器调节2）电力电子式无功补偿调节3）温度控制等2.数字量控制1）分接头有载变压器调节2）电容式无功补偿调节3）断路器等开关投切等（1）与负荷监控系统的数据交换（2）与配电地理信息（GIS）系统、（3）与DMS系统的数据交换和传输。（4）与用电营业管理系统的数据交换（5）与故障报修系统的数据交换（6）与RTU、FTU、TTU的数据通信四、数据的交换与传输功能2024/3/3第12页GIS数据

DMS、SCADA、GIS系统之间的数据交换GISDMSSCADA实时数据GIS数据计算结果实时数据计算结果2024/3/3第13页数据交换通信系统构成2024/3/3第14页通信模型配电系统部件：开关站、变电站、计量站等应用控制器SCADA系统服务器将采集设备变量转为逻辑数据对象，在内存共享区建立数据对象结构体并周期放置客户机将采集设备变量转为逻辑数据对象，在内存共享区建立数据对象结构体并周期处理并存储APPLICATION协议驱动通信功能定义2024/3/3第15页功能对项目所使用的变量和通讯设备通道进行管理。主要是建立数据对象。每个变量以对象方式存储。每个对象包含一定的属性及方法。数据对象有开关型、数值型、字符型。开关型数据对象是记录开关信号（0或1）的数据对象，对应于开关量的输入/输出。数值型数据对象是记录具体数值的数据对象，对应于模拟量的输入/输出。字符型数据对象是存放文字信息的单元，用于描述外部对象的状态特征。如描述系统得运行状态是正常还是报警、系统运行时间等。数据对象属性中包括过程归档及报警属性设置等。运行方式

安装于通信管理模块中人机界面功能：①变电站一次接线图及配网逻辑图实时数据刷新显示，接线图可输出到打印机；②设备参数显示、查询；③具有任意模拟量的曲线趋势图④实现在线数据查询、拷贝和打印历史文档功能；⑤具有通道运行监视、报警和统计功能；⑥采用多窗口风格，不同的窗口可显示不同的画面；⑦支持图形的放大、缩小功能，支持图形的层、面设置与显示和自动切换。提供图形导航功能；⑧图形的线路动态着色功能和潮流方向标志功能⑨在线配电网设备的检修与线路检修的挂牌功能；五、人机界面功能(工况监视功能)2024/3/3第16页2024/3/3第17页沈阳工程学院SCADA采集信息显示例子－曲线适合显示某个量的变化趋势，如系统负荷、频率、电压等。①系统实时运行工况；②各子系统运行情况；③系统配置图及其运行情况；④RTU、FTU、TTU配置图及其运行情况；⑤主机运行监视和故障自动切换；⑥网络运行状态监视及网络数据传输监视；⑦各节点系统运行进程状态监视和在线编辑。五、人机界面功能（设备管理、监视功能）2024/3/3第18页变电站参数监视示例2024/3/3第19页功能：通过系统提供的绘图功能实现图形的在线编辑。在一

个有权限的机器上编辑的图形可实时的更新到全系统，

并可存储到数据库中；内容：1、字体、图形的颜色、大小、方向、格式等2、图元的定义、复制、移动、删除、读入、储存等3、各种链接：动态链接、离散链接、模拟链接、变色链接、图元调用链接等六、图形编辑功能2024/3/3第20页报警处理分两种方式：

（1）事故报警，（2）预告报警。报警的内容一般有：（1）越限报警；（2）开关量的状态变化报警；（3）设备、配网终端及通道故障报警；（4）综合自动化保护事件报警；（5）SOE信息报警。七、报警处理2024/3/3第21页第二节

配电网SCADA系统的功能2024/3/3第22页报警（Alarm）示例：设备过负荷、越限、断路器事故跳闸时发出警报（预警、告警）。0.95UN<U<1.05UN；正常电压（35kV）UNU<0.93UN;U>1.07UN;红色报警、断闸

U<0.95UN;U>1.05UN；黄色报警

I<Imax

显示正常电流（35kV）INI>2.5Imax红色报警、持续3秒、断闸

2.5Imax>I>Imax黄色报警、持续10秒、断闸

报警记录编辑器2024/3/3第23页功能报警记录定义显示何种报警、报警的内容、报警时间。主要可对报警信息进行组态，以便将其以期望的形式显示在运行系统中。可对各数据对象进行组态报警。运行方式

：安装于监控操作台PC中。历史记录的类型主要有：（1）测量数据（2）状态数据（3）累计数据（4）数字数据（5）报警数据（6）事件顺序记录数据（7）继电保护数据（8）安全装置数据（9）事故追忆记录等。历史数据库管理系统可以根据实时数据的存储周期定时将实时数据转存到历史数据库中。八、历史数据处理功能（数据库）2024/3/3第24页数据库2024/3/3第25页功能描述建立数据库的管理。可进行事务处里、分

析查询输入数据对象信息，自动采集和人工输入两大类。处理数据操纵（DATAMANIPULATION），数据

定义（DATADEFINE）。输出存储于数据库电力系统发生故障时，往往是多个继电保护和断路器先后动作。把这些带有毫秒级时间标记的遥信动作顺序记录下来的功能，称为SOE。记录的内容有：

时间、事件、事件前设备状态、事件后设备状态

输出：将事件数据输入数据库、事件报警、自动打印、

采用相应动作九、事件顺序记录2024/3/3第26页记录日志2024/3/3第27页功能描述主要进行逻辑处理后写入日志的应用后台进程。主要有三类数据实时处理：高采样数据：顺序记录实时数据按照采集周期进行存储。高采样故障数据：当设备发生故障时，记录故障数据。包括故障前3分钟和后2分钟内的所有数据。事件数据：设备事件、SCADA系统内部定义的事件。事件主要是故障及事故的报警等输入实时监视信号结果。处理与信号预制数据参数配置进行逻辑处理后，插入至数据库。输出存储于数据库事故追忆功能是在开关变位时将变位前后若干时间段内系统中的主要参数记录下来，供事后分析使用。（一）事故追忆启动

记录事件发生前后系统的实时运行情况（二）事故重演调度可根据需要重现事故的过程，可以设定事故发生的事件、速度等，实际就是事件仿真模拟。（三）事故分析可根据事件发生前后时的状态参数，进行分析出事故发生的原因及后果。十、事故追忆功能2024/3/3第28页SCADA系统对自身发生的故障具有自检和修复的功能。通讯超时处理；通讯校验错处理；通讯封锁与解锁处理；遥控上锁与解锁处理；遥控二级确认处理；分母为零，非法值(无穷大、无穷小等)处理十一、容错措施（系统自检功能,最难）2024/3/3第29页SCADA系统有根据标准时间对系统时间进行标定的功能，即校时功能系统由GPS全球定位时钟提供标准时间，同时向全系统发对钟命令，包括主站系统的各个节点的机器、RTU、FTU、TTU等。系统由以太网时钟提供标准时间，同时向全系统发对钟命令，包括主站系统的各个节点的机器、RTU、FTU、TTU等。十二、系统的时间统一2024/3/3第30页功能：自动生成操作票及对操作票进行模拟操作，该系统的两种运行模式：（1）正常模式：操作票系统和监控系统一起在线运行，并且操作票系统和监控系统的设备状态将一致（2）培训模式：操作票系统只是在启动时从监控系统中取得各个设备当前状态，在运行过程中，设备状态的变位并不反映到操作票系统，在该状态下，可以进行操作票快速模拟，即将操作票专家系统当前设备的状态改成执行了操作票后的状态。即操作票进程仿真。十三、智能操作票功能2024/3/3第31页系统以任务为单位进行授权和权限控制操作权限可分以下四个级别：（1）值班类：可浏览监视接线图，报表，曲线；（2）调度员：增加遥控权限，可手动切换主、备机；（3）系统维护员：可进行图形编辑，数据库生成，修改，报表，曲线的生成，修改，历史数据存贮周期设定；（4）系统管理员：计算机系统的组网，节点功能配置。对所有控制操作实