電力系統(tǒng)調(diào)度自動化簡介課件

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,EMS-SCADA簡介,Ver20150302v0.1,EMS-SCADA簡介Ver20150302v0.1,1,何為SCADA?,SCADA:Supervisory Control And Data Acquisition,-不是一個全面的控制系統(tǒng),主要是基于管理層面的,-位于硬件頂層的軟件系統(tǒng),通過PLC,RTU等模塊于被控系統(tǒng)聯(lián)系,-廣泛應(yīng)用于工業(yè)的過程控制系統(tǒng)中,-運行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系統(tǒng)之上,-是一種軟實時的控制系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)中它是一個復(fù)雜的計算機群,何為SC

2、ADA?,2,電話調(diào)度：,得到的信息是歷史的，不一致的,做出的判斷和決策是不可靠的,主要由廠站端的運行人員就地完成大部分監(jiān)控功能,廠站端人員不了解系統(tǒng)狀態(tài)，不了解全局,大規(guī)模電力系統(tǒng)的需求SCADA的必要性：,實時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài),迅速、準(zhǔn)確、可靠地將廠站端信息傳送到調(diào)度中心,電話調(diào)度：,3,SCADA的位置,電力系統(tǒng),SCADA,Actual,Fixed,Accurate,simulation,快照,狀態(tài)估計,拷貝,電力系統(tǒng),AGC,AVC,在線閉環(huán)控制,操作控制,在線開環(huán)控制,電力系統(tǒng)調(diào)度計劃、模擬和培訓(xùn),離線分析和規(guī)劃,培訓(xùn)模式,SCADA是調(diào)度的“眼”和“手”,數(shù)據(jù)流分類,控制任務(wù)分

3、類,SCADA系統(tǒng)平臺,SCADA的位置電力系統(tǒng)SCADAActualFixedAc,4,大型調(diào)度自動化系統(tǒng)配置,路由器,調(diào)度員工作站,報表工作站,運方工作站,程序員工作站,維護工作站,網(wǎng)管工作站,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,SCADA服務(wù)器,數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器,WEB服務(wù)器,DTS服務(wù)器,DTS工作站,模擬屏,GPS,GPS,MODEM,SPDnet,安全II區(qū),安全III區(qū),SPTnet,磁盤陣列,終端服務(wù)器,千兆/百兆交換機服務(wù)器,路由器,物理隔離,高級應(yīng)用服務(wù)器,撥號服務(wù)器,認證加密裝置,大型調(diào)度自動化系統(tǒng)配置路由器調(diào)度員工作站報表工作站運方工作站,5,前置系統(tǒng),主要功能：與變電站RTU

4、的數(shù)據(jù)通信,單機系統(tǒng)：11,實際系統(tǒng)：1N,前置系統(tǒng) 實際系統(tǒng)：1N,6,前置系統(tǒng)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)來源,前置系統(tǒng)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)來源,7,遠動通信技術(shù),傳統(tǒng)的遠動通信技術(shù),串行通信,遠動通信技術(shù)傳統(tǒng)的遠動通信技術(shù),8,高級的通信方式網(wǎng)絡(luò)通信,采用光纖聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接距離10-100公里,基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集和遠動,高級的通信方式網(wǎng)絡(luò)通信采用光纖聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接距離10-10,9,傳統(tǒng)的通道切換方式,使用通道切換柜,通道切換柜中插入多塊通道切換板，所有的主備通道接入切換柜。,2N,個輸入,2N,個輸出,傳統(tǒng)的通道切換方式使用通道切換柜通道切換柜中插入多塊通道切換,10,現(xiàn)在的通道切換裝置,使用智能通道板,智能

5、通道板是一種可編程的,MODEM,板。,可以通過程序控制通道板在輸入的主備雙通道之間自動切換。,前置機和通道板之間采用內(nèi)部協(xié)議進行通信，可以在線向通道板發(fā)送控制命令。,現(xiàn)在的通道切換裝置使用智能通道板智能通道板是一種可編程的MO,11,前置系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入技術(shù),RTU采用串行通信，前置系統(tǒng)需要接入大量的串行信號,必須提供某種設(shè)備，使前置機能夠訪問多個RS232串口,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入方式,采用串口擴展設(shè)備,先進的數(shù)據(jù)接入方式,采用通信服務(wù)器,采用通信服務(wù)器接入通信數(shù)據(jù)已成為SCADA系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,前置系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入技術(shù) RTU采用串行通信，前置系統(tǒng)需要接入,12,采用串口擴展設(shè)備接入數(shù)據(jù),串口擴展設(shè)備

6、原理串口擴展卡,采用串口擴展設(shè)備接入數(shù)據(jù),采用串口擴展設(shè)備接入數(shù)據(jù)串口擴展設(shè)備原理串口擴展卡采用串,13,采用通信服務(wù)器接入數(shù)據(jù),通信服務(wù)器 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將串行設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，,管理員給通信服務(wù)器分配一個IP地址，通信服務(wù)器自動為每個串口分配一個端口號。,訪問串口訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，socket接口,對每個串口，通信服務(wù)器提供高達230.4Kbps通信速率,采用通信服務(wù)器接入數(shù)據(jù)通信服務(wù)器,14,前置數(shù)據(jù)采集子網(wǎng),在前置工作站上安裝第三塊網(wǎng)卡。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)上連接前置工作站和通信服務(wù)器組,前置數(shù)據(jù)采集子網(wǎng)在前置工作站上安裝第三塊網(wǎng)卡。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)上連,15,主流的服務(wù)器平臺

7、,PC服務(wù)器,Unix服務(wù)器,Sun/HP,主流的服務(wù)器操作系統(tǒng),Unix,Windows 2000 Server,Linux,主流的數(shù)據(jù)庫,MS SQL Server,Oracle,Sybase,服務(wù)器系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲中心,主流的服務(wù)器平臺服務(wù)器系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲中心,16,調(diào)度員工作站W(wǎng)indow 2000/XP,調(diào)度員工作站W(wǎng)indow 2000/XP,17,其他人機工作站維護、PAS分析等,其他人機工作站維護、PAS分析等,18,WEB發(fā)布服務(wù)器,PC服務(wù)器,Window 2000 Server,IIS服務(wù),WEB發(fā)布服務(wù)器,19,操作系統(tǒng)(UNIX/LINUX,Windows NT)和商用數(shù)據(jù)

8、庫,軟件結(jié)構(gòu),實時數(shù)據(jù)庫,人機交互系統(tǒng),軟總線(事件/通信服務(wù)),API,模型建立,WEB瀏覽,系統(tǒng)安全與用戶管理,拓撲分析及動態(tài)著色,無功電壓控制,模擬操作,統(tǒng)計,計算,告,警,歷史數(shù)據(jù)保存及查詢,事故追憶,遙控、遙調(diào)、對時,數(shù)據(jù)采集,系統(tǒng)軟件,支持軟件,應(yīng)用軟件,報,表,AGC,操作系統(tǒng)(UNIX/LINUX,Windows NT)和商用,20,SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖,SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖,21,實時數(shù)據(jù)庫,以關(guān)系庫為模板的、簡化了的、基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫,實時數(shù)據(jù)庫以關(guān)系庫為模板的、簡化了的、基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫,22,SCADA的基本功能（一）,數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition),

9、遙控和遙調(diào)操作(Tele-control,Tele-adjust),告警(Alarm),記錄(Logging),事故追憶（PDR,Post Disturbance Review）,事件順序記錄（SOE,Sequence of Event Recording）,統(tǒng)計、計算（Statistics,Calculation）,SCADA的基本功能（一）數(shù)據(jù)采集(Data Acquisi,23,SCADA的基本功能（二）,雙機切換(Failover),人機會話(Man Machine Interface),報表(Report),網(wǎng)絡(luò)拓撲與動態(tài)著色(Network Topology,Dynamic Col

10、oring),歷史數(shù)據(jù)存儲,WEB瀏覽,模擬盤驅(qū)動(Mimic Up Data),系統(tǒng)模型的建立工具,SCADA的基本功能（二）雙機切換(Failover),24,SCADA的基本功能數(shù)據(jù)預(yù)處理,遙測量合理性校驗,遙測值變化率合理性校驗,遙測值的平滑濾波,開關(guān)變位可信性校驗,SCADA的基本功能數(shù)據(jù)預(yù)處理遙測量合理性校驗,25,SCADA的基本功能信息顯示和報警,質(zhì)量監(jiān)視,安全限制監(jiān)視,開關(guān)狀態(tài),停電監(jiān)視,計劃值執(zhí)行情況,設(shè)備狀態(tài),保護和自動裝置的動作狀態(tài),SCADA的基本功能信息顯示和報警質(zhì)量監(jiān)視,26,基于圖形界面的智能化支撐環(huán)境,基于圖形界面的智能化支撐環(huán)境,27,UNIX下Motif界

11、面,UNIX下Motif界面,28,面向設(shè)備的圖形化、一體化建模,面向設(shè)備的圖形化、一體化建模,29,歷史數(shù)據(jù)查詢,歷史數(shù)據(jù)查詢,30,SCADA信息顯示的例子棒圖,適合顯示機組出力，電壓等數(shù)據(jù),SCADA信息顯示的例子棒圖適合顯示機組出力，電壓等數(shù)據(jù),31,SCADA信息顯示的例子餅圖,適合顯示份額數(shù)據(jù)，如水電占總出力的份額，某機組出力占總出力的份額，等,SCADA信息顯示的例子餅圖適合顯示份額數(shù)據(jù)，如水電占總出,32,SCADA信息顯示的例子曲線,適合顯示某個量的變化趨勢，如系統(tǒng)負荷，頻率，電壓等。,SCADA信息顯示的例子曲線適合顯示某個量的變化趨勢，如系,33,SCADA的基本功能遙控

12、和遙調(diào)操作,避免誤操作,返訊校驗,畫面提示操作信息,操作結(jié)果顯示,智能化防誤操作,調(diào)度錄音電話,SCADA的基本功能遙控和遙調(diào)操作避免誤操作,34,SCADA的基本功能 PDR，SOE,記錄系統(tǒng)發(fā)生異常情況和事故發(fā)生的順序,作用：事故后分析事故,PDR：記錄事故前后一段時間間隔的重要實時數(shù)據(jù)。,SOE：對事故時各種開關(guān)、繼電保護、自動裝置的狀態(tài)變化信號按時間順序排隊。要求精確的時鐘同步。,SCADA的基本功能 PDR，SOE記錄系統(tǒng)發(fā)生異常情況和,35,EMS應(yīng)用軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖,拓撲分析,可觀測性分析,網(wǎng)絡(luò)通信,SCADA,DB,遙信,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),母線模型,SE結(jié)果,實時狀態(tài)估計,遙測,歷史

13、斷面,歷史斷面保存,超短期,負荷預(yù)測,預(yù)測數(shù)據(jù),外網(wǎng),等值,在線,潮流,潮流結(jié)果,靜態(tài)安全評定,自動故障選擇,最優(yōu)潮流,校正對策分析,在線故障計算,智能化,網(wǎng)絡(luò)建模,靈敏度分析,經(jīng)濟評估分析,量測系統(tǒng)分析維護,短路容量掃描,靜態(tài)電壓穩(wěn)定,暫態(tài)穩(wěn)定分析,短期負,荷預(yù)測,開停機,計劃,水火電,發(fā)電計劃,EMS應(yīng)用軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖 拓撲分析可觀測性分析網(wǎng)絡(luò)通信S,36,原有系統(tǒng)的問題,1、信息模型私有，無標(biāo)準(zhǔn)；,2、訪問接口私有，可移植性差；,3、協(xié)議私有，互操作性差。,因此，如果要實現(xiàn)信息的集成和共享，則各信息孤島兩兩之間都需要開發(fā)專用的接口結(jié)果導(dǎo)致：,1、不同供應(yīng)商的軟件系統(tǒng)間集成困難；,2、

14、不同地區(qū)的電力部門間數(shù)據(jù)交換困難；,3、隨著信息系統(tǒng)規(guī)模的增大，甚至同一供應(yīng)商的不同軟件系統(tǒng)間集成也越來越困難。,原有系統(tǒng)的問題 1、信息模型私有，無標(biāo)準(zhǔn)；,37,怎么辦？,如何表達？,如何交互？,IEC 61970-CIM,IEC 61970-CIS,圖形交換草案(Scalable Vector Graphics Based,),怎么辦？如何表達？如何交互？IEC 61970-CIMIEC,38,國外研究進展,在1990年，美國電力科學(xué)研究院（EPRI）確立了CCAPI（控制中心應(yīng)用程序接口）項目，EPRI CCAPI項目的目標(biāo)是：,1、主要目標(biāo)是形成一套導(dǎo)則或規(guī)范，以最小代價和無任何代碼改

15、動就可以將一個新應(yīng)用軟件安裝在正在運行之中的EMS系統(tǒng)中，就象在臺式機上安裝軟件包，或者在計算機中加塊內(nèi)存，實現(xiàn)EMS應(yīng)用軟件的“即插式”應(yīng)用。,2、最低目標(biāo)是探討一種方法，以減少目前需要在EMS系統(tǒng)中安裝第三方軟件的工作量。,國外研究進展在1990年，美國電力科學(xué)研究院（EPRI）確,39,2000年12月，在美國Orlando，ABB、SIEMENS、ESCA、GE Harris等國際大公司基于IEC61970的公共信息模型（CIM）進行了第一次互操作試驗獲得成功；2001年5月，在美國的Las Vegas，ABB、SIEMENS、ESCA、GE Harris等國際大公司基于IEC6197

16、0的公共信息模型（CIM）進行了第二次互操作試驗獲得成功；2002年6月在美國進行了第三次互操作實驗，進行了XML文檔的合并，進行了潮流計算。,2000年12月，在美國Orlando，ABB、SIEMEN,40,2001年基于CIM的第二次互操作試驗圖示,2001年基于CIM的第二次互操作試驗圖示,41,國內(nèi)研究情況,2004年9月142004年9月16日在北京國調(diào)中心舉行了基于CIS GDA接口的國內(nèi)第五次互操作試驗。,基本實現(xiàn)了基于XML CIM模型的交換、合并、拆分,基于CIS的GDA接口的測試,國內(nèi)研究情況2004年9月142004年9月16日在北京國,42,IEC61970標(biāo)準(zhǔn)簡介,IEC 61970-1：導(dǎo)則和一般要求,IEC 61970-2：術(shù)語表,IEC 61970-301：公用信息模型（CIM）基本部分）,IEC 61970-302：（CIM）財務(wù)、能量計劃和預(yù)定部分,IEC 61970-303：（CIM）SCADA部分,IEC 61970-401：組件接口規(guī)范（CIS）框架部分,IEC 61970-402：（CIS）公用數(shù)據(jù)接口工具部分,IEC 61970-403：