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1、电力调度自动化系统基础第一部分EMS简介第一章 电力调度自动化系统的构成本章介绍调度自动化系统的构成。通过差不多结构形式介绍和差 不多功能介绍，熟悉调度自动化系统的结构及其设备，把握电力调度 自动化系统的差不多功能。一、电力调度自动化系统的结构以运算机为核心的电力调度自动化系统的框架结构如图1-1所示。调度自动化主站系统图1-1电力调度自动化系统的框架结构图1-1中能够看到，调度自动化系统采取的是闭环操纵，由于电 力系统本身的复杂性，还必须有人（调度人员）的参与，从而构成了 完整、复杂、紧密耦合的人一机一环境系统。（一）子系统构成 电力调度自动化系统按其功能能够分成如下四个子系统:1、信息采集
2、命令执行子系统 该子系统是指设置茬发电厂和变电站中的子站设备、遥控执行 屏等。子站设备能够实现“四遥”功能，包括：采集并传送电 力系统运行的实时参数及事故追忆报告；采集并传送电力系统 继电爱护的动作信息、断路器的状态信息及事件顺序报告 (SOE)；同意并执行调度员从主站发送的命令，完成对断路器的 分闸或合闸操作；同意并执行调度员或主站运算机发送的遥调 命令，调整发电机功率。除了完成上述“四遥”的有关差不多 功能外，还有一些其他功能，如系统统一对时、当地监控等。2、信息传输子系统该子系统完成主站和子站设备之间的信息交换及各个调度中心 之间的信息交换。信息传输子系统是一个重要的子系统，信号 传输质
3、量往往直截了当阻碍整个调度自动化系统的质量。3、信息的收集、处理与操纵子系统该系统由两部分组成，即发电厂和变电站内的监控系统，收集 分散的面向对象的RTU(RemoteTerminal Unit)的信息，完成管 辖范畴内的操纵，同时将通过处理的信息发往调度中心，或同 意操纵命令并下发RTU执行。调度中心收集分散在各个发电厂 和变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，结果显示 给调度员或产生输出命令对对象进行操纵。4、人机联系子系统从电力系统收集到的信息，通过运算机加工处理后，通过各种 显示装置反馈给运行人员。运行人员依照这些信息，作出各类 决策后，再通过键盘、鼠标等操作手段，对电力系统进行
4、操纵。(二) 电力调度自动化主站SCADA/EMS系统的子系统划分1. 支撑平台子系统支撑平台是整个系统的最重要基础，有一个好的支撑平台，才能 真正地实现全系统统一平台，数据共享。支撑平台子系统包括数据库 治理、网络治理、图形治理、报表治理、系统运行治理等。2. SCADA子系统SCADA( Supervisory Control and Data Acquisition)子 系统包 括数据采集、数据传输及处理、运算与操纵、人机界面及告警处理等。3. AGC/EDC子系统自动发电操纵和在线经济调度(Automatic Generation Control/Economic Dispatch C
5、ontrol, AGC/EDC)是对发电机出力的 闭环自动操纵系统，不仅能够保证系统频率合格，还能保证系统间联 络线的功率符合合同规定范畴，同时，还能使全系统发电成本最低。4. 高级应用软件PAS子系统PAS (PO-Ner system Application Software)子系统包括网络 建模、网络拓扑、状态估量、调度员潮流、静态安全分析、无功优化 及短期负荷预报等一系列高级应用软件。5. 调度员仿真培训系统DTS子系统DTS (Dispatcher Training Simulator)子系统包括电网仿真、 SCADA/EMS系统仿真和教员操纵机三部分。调度员仿真培训(DTS)与 实
6、时SCAD/EMS系统共处于一个局域网上，DTS-般由服务器、工作站 及一些外设组成。6. 调度治理信息子系统OMSOMS (Operater Management System)属于办公自动化的一种业务 治理系统，不属于SCADA/EMS系统的范畴。它与具体电力公司的生产 过程、工作方式、治理模式有专门紧密的联系，因此总是与某一特定 的电力公司合作开发，为其服务。因此，其中的设计思路和实现手段 应当是共同的。二、调度自动化主站系统的设备调度自动化主站系统的设备包括主站系统和相关硬件。(一)主站系统1双机系统双机系统共有三种工作方式。(1) 主一备工作方式。通常采纳完全相同的两台主机及各自的内
7、、 外储备器及输入/输出设备。承担在线运行功能的运算机，称值班机； 处于热备用状态的运算机，称为备用机。当值班机发生故障，监视设 备赶忙自动把备用机在最短的时刻内投入在线运行。采纳这种工作方 式时，备用机必须保持与值班机相同的数据库，便于软件的爱护和开 发、运行人员的模拟培训及离线运算等。(2) 主一副工作方式。通常采纳一台运算机为主，担负在线运行 的要紧功能；另一台为副，担负较次要的在线运行功能和辅助的或离 线的功能。在主机发生故障时，自动使副运算机承担起主运算机的功 能。(3) 完全平行工作方式。通常采纳两台运算机同时承担在线运行 功能，这种方式不存在主一备机或主一副机切换问题。为了保证可
8、靠性，在双机系统中，前置机通常也采纳双机方式。2.分布式系统分布式系统是把系统的各项功能分散到多台运算机中去，各台运 算机之间用局域网相连并通过局域网高速交换数据。人机联系的处理 机也以工作站方式接在局域网上.每台运算机承担特定的任务，如前 置机、监控处理机、人机联系、历史文件处理机、电网分析处理机等。 对某些重要的实时功能，设置双重化的运算机，如双前置机、双后台 机、双网络等。分布式系统结构优点在于资源共享和并行运算，局域 网（LAN）通信灵活、数据传输方便。在系统扩充功能时，只需增加新 的处理器，无须改造整个系统。分布式系统采纳标准的接口和介质， 把整个系统按功能分解分布在网络节点上，形成
9、异种机兼容，能相互 连接和移植，数据实现冗余分布，组成开放式的分布式系统。目前，调度自动化系统调度端运算机系统采纳基于冗余的开放式 分布应用环境，整个软硬件体系结构满足冗余性和模块化是当前电力 系统对调度自动化系统技术进展的客观要求。（二）人机联系设备调度自动化主站系统中的人机联系设备确实是为了实现人机对话 而设立的，是调度自动化中操作人员和运算机之间交换信息的输入和 输出设备。这类设备分为通用和专用两种。通用的人机联系设备是指 供运算机系统治理和爱护人员、软件开发和运算机操作人员所使用的 操纵台、打印机、操纵台终端、程序员终端等。专用的人机联系设备 是指专门供电力系统调度人员用以监视和操纵电
10、力系统运行的人机 联系设备，其中有交互型的调度员操纵台、远方操作台和调度职员作 站，非交互型的调度模拟屏和运算机驱动的各类记录设备及其他设备 等。人机联系系统的要紧功能如下：（1）监视电力系统。1）在屏幕上以单线图的形式显示电力系统的运行状态。2）以表格的方式显示电力系统的运行参数以及定时打印、记录。3）显示趋势曲线、条形图、棒图、饼图等。4）在某些指定画面上进行某些操作。（2）监视操纵系统。1）监视运算机系统的运行状态。2）监视子站设备、通道的运行状态。3）监视操作系统运行状态。（3）爱护系统。1）在线爱护和生成画面。2）爱护和生成数据库。3）执行和开发应用软件。（三）前置机调度自动化主站系
11、统的数据采集与处理子系统，常称为前置机系 统。前置机系统包括从调制解调器到前置机的软、硬件。前置机系统 是各厂站远动信息进入主站系统的关口。前置机的要紧功能是接收多个子站信息，其通信口能够绑定不同 的规约。前置机的要紧功能如下：(1) 接收数据的预处理。遥测量的预处理工作要紧包括遥测值的 滤波处理、越限检查和遥测归零处理，状态量变位判别，变位次数统 计等。发生事故变位时，对相关遥测量进行事故追忆。(2) 向后台机传送信息。前置机预处理后的数据要向后台机传送， 由后台机作进一步处理。能够采纳有开关变位或遥测值的变化超过设 定的死区时再向后台机送数的处理方法，以便减轻后台机的处理负 担。(3) 下
12、发命令。接收后台机的遥控、遥调命令，并通过下行通道 向子站发送。向下发送电能量冻结命令。接收标准时钟(如天文钟、 卫星钟等)或主机时钟，并以此为标准向子站发送校时命令，实现系 统时钟的统一。(4) 向调度模拟屏传送实时数据。通过串行口向模拟屏的操纵主 机、智能操纵箱传送数据。(5 )转发功能。从实时数据库中，选择出上级调度主站需要的信 息，按规定的转发规约对信息重新进行组帧，向上级调度主站发送。(6)，通道监视。监视各个通道是否有信号正常传送，统计信道 的误码率。(四) 运算机软件系统运算机软件系统包括系统软件、支持软件和应用软件。系统软件 包括操作系统、语言编译和其他服务程序，是运算机制造厂
13、为便于用 户使用运算机而提供的治理和服务性软件。支持软件要紧有数据库治 理、网络通信、人机联系治理、备用运算机切换等各类服务性软件。 应用软件是实现调度自动化各种功能的软件，如SCADA软件、自动发 电操纵和经济运行、安全分析、状态估量和计策、优化潮流、网络建 模、拓扑分析、负荷预报等一系列电力应用软件等。调度自动化的运算机软件需满足开放式分布系统的应用环境，遵 守开放式标准，支持多厂家硬件平台，为应用系统提供面向对象的开 发环境，支持应用层的开放。(五) 图形系统图形是直观地显示电力系统运行状况的重要手段。SCADA系统软 件模块中的图形系统，能绘制出电力系统运行状况的各种图形。(1) 网络
14、潮流图：用来表示电网的潮流分布。(2) 厂站主接线图：由代表各种电气设备的图形符号和连接线组 成，实时、直观地反映出电网的接线方式。(3) 曲线图：历史曲线图或实时动态曲线图。历史曲线图用曲线 显示遥测量在某一历史时刻内的变化情形。实时动态曲线图是对某一 遥测量按规定的时刻间隔采样，显示从过去某一时刻到当前时刻的曲 线。(4) 扇形图：以扇形图的大小显示出若干个相关的遥测量数据大 小的比例关系，一样用百分比表示。(5) 棒图：将数据显示成棒的形式，并以棒的长短显示遥测值的 大小。（6）地理接线图：用来表示厂、站和线路的地理位置和走向。（六）数据库系统调度自动化系统的数据库分为实时数据库和历史数
15、据库。实时数 据库要紧用于实时数据的储存，由于其对实时性要求较高，一样采纳 专用的数据库。历史数据库要紧用于对历史数据的储存，一样采纳商 用数据库，如Oracle、Sybase等。三、电力调度自动化系统的差不多功能电力系统调度自动化按功能划分为电力调度自动化和配电自动 化两类。（一）电力调度自动化1.数据采集和监视操纵（SCADA）数据采集与监视操纵是调度自动化系统最差不多的功能，实现对 电力系统实时数据的采集和运行状态的监控。监视指对电力系统运行 信息的采集、处理、显示、告警和打印，以及对电力系统专门或事故 的自动识别；操纵则是通过人机联系设备对断路器、隔离开关等设备 进行远方操作的开环性操纵。SCADA系统的要紧功能如下：（1）数据采集（遥测、遥信）。数据采集的要紧任务是和各子站设 备交换信息。SCADA系统进行数据采集的过程为：子站设备扫描并快 速更新子站设备内部数据；调度主站周期查询子站设备；子站设备向 调度主站运算机传送所要求的数据；调度主站运算机进行数据校验、 检错、纠错；将数据转换成标准形式并送入主机数据库。（2）数据预处理。由信息传输系统直截了当送来的信息被存入数 据库往常，必须对这些数据进行合理性检查和可信性校验及处理等。（3）信息显示（监视器或动态模拟屏）和越限报警。将系统运行 的动态参数和设备状态进行显示，以供调度员监视系统的运行状态。 当运行参数越限
