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1、目录电网调度自动化系统基础介绍高纪湘3.1.7远动系统63.2调度自动化系统73.2.1调度自动化系统的发展过程83.2.2调度自动化系统组成83.2.3调度自动化系统功能93.2.4调度自动化系统分层93.2.5分层实例103.2.6调度自动化系统主站结构123.2.7调度自动化系统主站功能143.2.8调度自动化系统主站性能指标204 配电自动化214.1配网自动化系统与地/县级电网调度自动化系统的异同224.2配电自动化的意义及难点234.3配电自动化功能234.4配电自动化的实施方式265 展望261我国电网调度分层结构电能的特点之一是不能储存。电能从分散在广大地域上的发电厂发出，经高
2、压变电站升压，经高压输电线、降压变电站、配电网直到用户。用户配电网高压变电站输电线发电厂配电管理系统（DMS）能量管理系统（EMS）配电SCADA需方管理调度自动化AGC 图1 EMS和DMS在电力系统中的关系1.1电力系统组织和结构分层调度中心是对发电厂、变电所、线路等进行调度控制的中心，由于电力系统是一个庞大复杂的跨地区系统，必须实行分层管理。我国电网实行的统一调度分层管理：设有国家电力调度通信中心（国调）、网调、省调、地调、配调/县调。随着西电东送、全国联网的推进，国调的作用将发生改变。调度管理的主要任务是：充分利用发供电设备和调节手段向用户提供合格的电能；在不发生超过设计规定的条件下，
3、使电力系统安全运行和对用户不间断供电；合理使用燃料、水力等资源使电力系统在安全稳定运行的前提下达到最大的经济性和减少对环境的污染。调度管理的主要内容是：（1）电力系统运行计划的编制；（2）电力系统运行控制；（3）电力系统运行分析；（4）继电保护、通信和调度自动化等设备的运行管理；（5）有关规程的编制和人员培训等专业管理。1.2电力系统调度的分层控制世界各国电力系统都采用分层调度控制。全系统的调度控制任务分属于不同层次，下级调度除完成本层的调度控制任务外，还要接受上层调度的命令并向其传达有关信息。采用分层控制的优点主要是：（1）与组织结构相适应：（2）系统可靠性提高；（3）系统响应改善。我国调度
4、任务的分层大体是：大型发电厂、500KV及以上变电所由网调管理，中小型电厂、220KV变电所由省调调度，110KV及以下变电所和配电网由地调调度。调度任务可分为系统监视、系统控制操作、调度计划、运行记录及其它调度管理业务。2电网调度信息电力系统运行时，各级调度中心及发电厂、变电所相互间传递的反映运行状态和进行控制调节的信息以及与系统运行有关的其它信息。2.1分类可按功能要求、信息流向、信息制式等分类：功能要求实时信息（Real Time Information）：反映电力系统运行状态和进行设备控制调节的信息，如：遥信（Telesignaling/YX）-反映各断路器、隔离开关的分合状态、变压器
5、分接头位置以及保护自动装置动作状态等；遥测（Telemetering/YC）-反映线路、变压器、发电机、母线、负荷等的有功功率、无功功率、电流、电压、频率以及电量等；遥控（Telecommand/YK）-向管辖范围内的电气设备发送的断路器分/合闸、发电机起/停、电容器以及保护和其它自动装置的投入、切除；遥调（Teleadjusting/YT）- 向管辖范围内的发电机发送的调节有功功率、无功功率和电压、变压器分接头位置等的调节命令。批次信息（Batch Information）-为管理服务的数据、报表以及对电力系统安全、经济运行进行情况进行运算分析得到的一些数据；水情信息（Information
6、 of Regimen）- 反映电力系统有关地区内的水情、气象信息。信息流向：上行信息和下行信息；信息制式模拟量 随时间变化的连续量开关量 又称状态量，只有两种状态；数字量 一次仪表以数字量输出的量，如频率、水位；脉冲量 一次仪表以脉冲量输出的量，如电度。2.2特点数量多、分布地域广，运行状态变化频繁，变化过程快，干扰强，因此要求调度信息具有高实时性和高可靠性。3电力系统远动及调度自动化系统综合利用电子计算机技术、远动和远程通信技术，实现电力系统调度自动化。调度自动化系统是现代电力系统运行不可缺少的重要组成部分。3.1电力系统远动3.1.1电力系统远动功能运用通信、电子和计算机技术采集电力系统
7、实时数据，对电力网和远方发电厂、变电所的运行进行监视和控制，即运用远程通信技术完成四遥功能。远动在欧洲被称为Telecontrol，在北美被称为SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）。3.1.2电力系统远动信息及传输模式远动信息包括遥测信息、遥信信息、遥控信息和遥调信息。信息传输模式可分为循环式（CDT）和问答式（Pooling）：循环式被控站将采集的实时数据按约定的规则循环不断地向主站(控制站)传送；问答式控制站要获得实时信息，需先向被控站查询，然后数据才从指定的被控站送往控制站。3.1.3远动信息编码采集的远动信息在传输前必需按照有关
8、规约的规定，把远动信息变换成各种信息字或各种报文。这种变换工作叫远动的信息编码。编码由数据采集装置完成。我国原电力部颁发的循环式传输规约的信息字格式见下图：功能码信息码校验码8位8位图2 循环式传输规约的信息字格式32位循环式传输规约规定，任何信息字都由48字节组成，前8位是功能码，它有28种取值用来区分各种不同信息内容。最后8位是校验码，其产生规则是在40位信息码的基础上后面添加8个零，再模二除以生成多项式g(x)=x8+x2+x+1，将所得余式取非后作为8位校验码。问答式传输规约中的报文（Message）格式见图3字节N-1报文头数据区校验码字节0图3 问答式传输规约的报文格式报文头通常有
9、3至4字节，它指出问答双方的地址、报文种类、报文数据区的字节数等。数据区的内容、字节数和字节中各位的含义由报文头有关字节指出，校验码按照规约指定的某种编码规则，用报文头和数据区的码字运算得到。报文的长度按字节增减。3.1.4检错纠错编码的基本概念：数字信号在传输过程中受到干扰而造成错码难以避免。数据通信、计算机及自动控制的发展和广泛应用，提出了如何提高抗干扰能力，有效而可靠地进行数字传输等要求，从而促进了编码理论的发展，目前纠错编码已成为应用数学的一个分支。要发现或纠正传输过程中的错误就必需进行检错和纠错。其基本做法是在发送信息码元时，附加若干冗余码元，使码元之间的关系符合某一确定的规则，收信
10、端按此规则进行检查便可知道是否有错码。数字信号序列是分组传送的，若每组有k个信息码元，便有了2k个组合（码字）。将这些码字按确定的规则变换成n个码元的数字序列相互间应有尽可能多的差异，这个过程叫编码，此2k个的组合叫（n, k）分组码。其中n为码长，k为信息码元数，n-k为冗余码元数，冗余码元又称为监督码元、保护码元。因为监督码元是根据信息码按线性方程式规则算出来的，故又称为线性分组码。k个信息码元在前，n-k个冗余码元在后的（n, k）码称为系统码，反之称为非系统码。码长为n共有2n个码字，其中2k个为有效码字，2n-2k个为禁用码字。接收端对收到的码元序列按预定规则进行效验，如属于有效码字
11、就认为是无错码，若属于禁用码字则肯定出错，这个过程叫检错译码。进一步还可以进行纠错。最直观的是采取最大似然译码法，即将收到的码字与合法码字进行比较看它与哪个码字差别最小就译成该码字。码距：在编码中用码距来表示两个码字差异的大小。码字集合中，码距的最小值称为最小码距dmin，又称汉明距离，它是衡量其纠错/检错能力的重要指标。dmin愈大，纠错检错能力愈强，它们的关系如下：（1）一个（n, k）分组码要能发现任意e个码元错误，则其中码字间的最小距离dmin应满足：dmine+1（2）如果要能纠正t个码元错误，则应满足：dmin2t+1（3）如果要能纠正t个码元错误，又要发现e个（et）码元错误，则
12、应满足：dmint+e+1。在二进制的前提下，一个码字中非零元素数目（即1的个数）称为码字的汉明重量，简称码重，用w表示，线性码的最小码距等于该码字集合中的最小码重。主要检错纠错编码有奇偶效验码、恒比码、循环码、BCH码和卷积码。3.1.5远动通道：远动通道是指主站与远方终端间进行数据通信的设备，也称信道。通信介质包括有线（专用有线通道、复用电力线载波、光纤）、无线（微波、无线扩频、移动通信、卫星通信）等。通道质量的好坏直接影响信号传输的可靠性。为加强电力系统的信道建设，我国现已建成以光纤为主干的国家电力调度数据网络（State Power Data network, SPDnet）和电力数据
13、通信网络（State Power Telecommunication network，SPTnet）构成的四级数据网，为远动信息传输提供了良好的基础。数据传输的工作方式：全双工-可同时进行双向通信；单工：只能进行单向通信；半双工-双方交替进行发送和接收。数据传输通道类型：传统的远动通道和网络通道。传统的远动通道见下图。主站通信口调制解调器通信设备TXDRXDRTU通信口通信设备调制解调器TXDRXD通信线路通信媒体远动通道TXD-发送数据线，RXD-接收数据线图4 远动通道示意图3.1.6远动终端远动终端（Remote Terminal Unit, RTU）定时采集包括模拟量、脉冲量及开关量等
14、实时数据并进行数据处理，按远动通信规约发给主站。从主站下发的命令通过远动终端接收识别后输出至执行机构或调节器。有的厂站远动终端还可以向当地值班人员提供一般控制屏上所没有的监控信息，如功率总加、越限告警等。如当地有监控计算机，远动终端仅需要与其接口，而不需要当地功能。RTU的功能：采集并向远方发送遥信、遥测量接收并执行遥控、遥调，合称“四遥”。此外还有事件顺序记录、数据总加、信息转发、越限告警、与两个以上调度中心通信、接收并执行校时命令、复归命令、主备通道自动切换等。RTU的分类：RTU、DTU、FTU、TTU、ERTU。远动终端结构见下图。调制解调器网络接口当地显示/监控计算机远动终端脉冲量模拟量开关量调节器执行机构时钟上行 下行上行 下行图5 远动终端结构简图3.1.7远动系统远动系统配置的基本模式如图示。（a） (b) (c)(d) (e)图6 远动配置的类型（a）点对点 (b) 多路点对点 (c) 多点星形 (d) 多点共线 (e) 多点环形遥控命令编码遥调命令编码遥控输入遥调输入调制信道打印送模拟屏送主计算机遥测遥信显示解调译码同步返送校核电流变送器电压变送器功率变送器模拟多路开关A/D调制编码传感器脉冲计数数字多路开关传感器遥控执行解调译码遥调执行同步ivp电量输入非电量输入脉冲量输入状态量输入
