1、调度自动化系统基础调度自动化系统基础Super-2000系统的技术特点2调度自动化系统技术讲座提纲v一、概述n二、远动终端设备n三、通信系统n四、调度主站系统SCADAn五、调度主站系统PASn六、调度自动化系统的新发展Super-2000系统的技术特点3一、概述基本术语基本术语：远动远动（teiecontrol）的含义是：利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方运行设备的监视和控制。遥测即远程测量遥测即远程测量（telemetering）：应用远程通信技术，传输被测变量的值。遥信即远程指示；远程信号遥信即远程指示；远程信号（teleindication;telesignalization）：
2、对诸如告警情况、开关位置这样的状态信息的远程监视。遥控即远程命令遥控即远程命令（telecommand）：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调即远程调节遥调即远程调节（teleadjusting）：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。Super-2000系统的技术特点4一、概述基本术语基本术语：电力系统是一个分散的大系统，系统中的设备和运行状态，参数是大量多变的。为了保护电力系统最大可能地安全而经济地运行，必须实时地将各处的大量数据迅速准确地采集起来，并送到各级调度中心去处理。无论哪一级的调度系统，都具有一些最基本的功能，就是监视、控制、数据查询，又称SCADA系统。（
3、Supervisory Control And Data Acquisition）RTU（Remote Terminal Unit），即远方终端处理装置。它是调度自动化系统的基础设备，负责收集电网的各种信息、执行上级命令。调度自动化系统的基本结构调度自动化系统的基本结构调度中心发电厂（遥信、遥测、遥控、遥调）变电站（遥信、遥测、遥控、遥调）变电站（遥信、遥测、遥控、遥调）变电站（遥信、遥测、遥控、遥调）Super-2000系统的技术特点5一、概述调度自动化系统的主要任务调度自动化系统的主要任务：针对电力系统运行的各种状况，电力系统调度控制的基本任务，就是要根据电力系统实时运行状态和相应的目标，
4、正确而且实时地提出调度控制的策略，以满足用户供电需要，提供高质量的电能，保证系统安全运行，同时使发电成本最省。具体而论，电力系统调度的任务包括以下几个方面：保证电力系统运行的安全。安全对于电力系统来说是头等大事，系统一旦发生事故，其危害是难以估量的。因此，努力保证电力系统安全运行，一直处于正常的运行状态，是调度的首要任务。要做到这一点，一方面要增加系统的发电能力，增强系统自身的抗干扰能力，另一方面，要提高电力系统调度自动化的水平，使运行人员具有扎实的技术水平，丰富的实践经验。Super-2000系统的技术特点6一、概述调度自动化系统的主要任务调度自动化系统的主要任务：保证电力质量。反应电能质量
5、的三个参数就是电压、频率、波形。稳定电压的关键是调节系统中的无功功率平衡，稳定频率是调节系统中的有功功率的平衡，另外，谐波会造成正弦波畸变，对电气设备造成不良影响，故对于波形也要引起重视。保证电力运行的经济性。除安全和质量外，电力调度还要尽可能地降低成本，减少损失，使整个电力系统的运行经济性最优。电力系统中有火力发电、水力发电、核力发电，各机组的效率也有差别，线路网络也错综复杂。在这些复杂性情况下，如何调度发电方案，合理安排水火机组的配合，使线损最少，这也是调度好坏的一个重要指标。Super-2000系统的技术特点7一、概述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（
6、SCADA）20世纪70-80年代计算机系统应用（EMS）20世纪80年代计算机系统应用（TMS）21世纪Super-2000系统的技术特点8SCADA/PAS/EMS/DTS的基本概念SCADA 数据采集和监视控制PAS 电力系统（高级）应用软件系统EMS 能量管理系统DTS 调度员培训仿真系统一、概述调度自动化系统的组成Super-2000系统的技术特点9一、概述v1.1 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Super-2000系统的技术特点10一、概述v1.2调度自动化系统的
7、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。Super-2000系统的技术特点11一、概述v1.3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Super-2000系统的技术特点12一、概述v1.4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
8、面通信设备远动终端接口调度中心Super-2000系统的技术特点13一、概述v1.5 调度自动化系统各部分功能1.5.1 现场信息转换与控制机构v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v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v被控对象的执行机构Super-2000系统的技术特点14一、概述v1.5 调度自动化系统各部分功能1.5.2 远动终端RTUv数据采集模拟量（遥测）脉冲量（遥脉）开关量（遥信）v遥控为控制执行机构回路提供继电器节点v遥调为调节执行机构回路输出控制信号v通信Super-2000系统的技术特点15一、概述v1.5 调度自动化系统各
9、部分功能1.5.3 通信系统v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1.5.4 调度主站系统v接受各厂站RTU数据v数据处理v运行监视v控制命令下发Super-2000系统的技术特点16二、远动终端设备(RTU)v2.1 RTU的基本分类2.1.1按装置构成分类v集中式（由一个CPU来管理其他模块，实现所有的系统功能）单CPU并行总线集中组屏v分布式（由多个CPU协调工作实现系统功能）多CPU串行总线可分散布置Super-2000系统的技术特点17二、远动终端设备(RTU)v2.1 RTU的基本分类2.1.2按体系结构分类v集中式集中组屏测量信息集中连接到RTUv分散式分
10、散的测控装置，可装设到设备间隔通过现场总线与总控单元连接总控单元与远方或者后台通信Super-2000系统的技术特点18二、远动终端设备(RTU)v2.2 RTU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Super-2000系统的技术特点19二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.1状态量采集(遥信)v通过接口电路（光电隔离）采集状态量v状态量包括开关位置、闸刀位置、保护信号等所有能提供空接点的位置信号Super-2000系统的技术特点20二、远动终端设备(RTU)v2.3
11、 RTU的基本功能2.3.2模拟量采集(遥测)v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v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v遥测越死区传送Super-2000系统的技术特点21二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.3脉冲量采集和处理(遥脉)v采集脉冲电度表脉冲输出v累计脉冲电度量Super-2000系统的技术特点22二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.4执行控制命令(遥控)v接收调度端遥控指令v遥控选择v遥控执行Super-2000系统的技术特点23二、远动终端设备(RTU)v2
12、.3 RTU的基本功能2.3.5 事件顺序记录（SOE）v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vSOE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v站内SOE分辨率小于5ms，站间小于10msSuper-2000系统的技术特点24二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.6 通信功能v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v与本地监控系统进行通信v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v通过MODEM进行远程维护Super-200
13、0系统的技术特点25二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.7 对时功能v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v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Super-2000系统的技术特点26二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.8 自恢复与自检测v事故情况下当RTU可以自动恢复运行v为了维护方便，要求RTU含有自检程序Super-2000系统的技术特点27二、远动终端设备(RTU)v2.3 RTU的基本功能2.3.9 人机界面v测量信息当地显示v参数查询v报文监视v运行方式设置Sup
14、er-2000系统的技术特点28二、远动终端设备(RTU)v2.4 RTU 实例DEP-1000 DEP-1000 RTURTUDEP-168测量接口装置DEP-100总控装置DEP-180遥控遥调装置Super-2000系统的技术特点29二、远动终端设备(RTU)v2.4 RTU实例DEP-1000的主要功能v遥测v遥脉v遥控v通信v人机界面Super-2000系统的技术特点30二、远动终端设备(RTU)v2.4 RTU实例DEP-1000的主要特点v标准4U插箱为一层，每层完成各自功能，结构明了、紧凑，组屏方便v多CPU分布式结构v每周波32点同步采样，极高的遥测精度v完整的通信规约库v支
15、持各种数据传送通道（电话拨号、以太网）v远方修改装置内部工作参数，远程维护v连接站内各种智能设备v通过LONWORK与分散失测控装置通信v可串接多级RTUSuper-2000系统的技术特点31三、通信系统v3.1 电力系统主要的通信模式3.1.1有线通信v音频电缆（电话线）RS-232接口，调制解调v电力线载波RS-232接口，载波机，高频调整解调v光纤多种接口（RS-232/485/以太网)，光端机，光电转换Super-2000系统的技术特点32三、通信系统v3.1 电力系统主要的通信模式3.1.2无线通信v微波终端站，中继站以微波为传输媒介进行调制解调v卫星租用卫星通道利用同步卫星作为中继
16、站v无线扩频扩频无线调制解调Super-2000系统的技术特点33三、通信系统v3.2 远动通信系统的结构点对点RS232点对点RS232多点共线RS485多点共线环形结构RS485多主一从RS232网络结构EthernetSuper-2000系统的技术特点34三、通信系统v3.3 远动通信规约3.3.1问答式规约(Polling)v特点RTU有问必答RTU无问不答v优点多台RTU共线变化信息传送，压缩数据块长度，提高速度全双工/半双工通道点对点/一点多址/环形结构，通道适应性强v缺点响应慢对通道要求高整帧校验主站RTURTURTU常见的Polling规约 如 SC1801，U4FSuper-
17、2000系统的技术特点35三、通信系统v3.3 远动通信规约3.3.2循环式规约v特点RTU不断地循环上报现场数据，主站被动接收以帧为传输单位，帧长度可变，可有不同优先级v优点对通道要求不高信息字校验，大大提高数据利用率遥信变位优先传送容量大多个子站和多个主站同时通信v缺点只能用点对点方式连接一般遥测量变化相应慢常见的循环式规约 如 CDTSuper-2000系统的技术特点36三、通信系统v3.3 远动通信规约3.3.3 对等方式规约v特点支持ISO 7层网络协议模型的子集（物理层、数据链路层、传输层、应用层等）支持点对点、一点多址、多点多址、对等通信方式支持问答式和自动上报数据传输方式支持通
18、信冲突碰撞避免/检测支持带时标的量v规约实例DNP3.0IEC-60870-5-101Super-2000系统的技术特点37三、通信系统v3.3 远动通信规约3.3.4 网络通信规约v特点支持TCP/IP协议可基于局域网/广域网进行通信一般是对等通信协议的网络化封装v规约实例TASE2IEC-60870-5-104Super-2000系统的技术特点38四、调度主站系统-SCADAv4.1 概述4.1.1 调度SCADA系统的发展过程v单机-网络v文件存储-数据库v文字-图形v硬件前置-软件前置v冗余结构-客户服务器v数据交换-WEBv监视控制-系统管理v远动模型-电网模型vSCADA-EMSS
19、uper-2000系统的技术特点39四、调度主站系统-SCADAv4.1 概述4.1.2 国内调度自动化系统的应用现状v省级电网调度中心SCADA、AGC、PAS、DTSv地区电网调度中心SCADA、PAS、DTSv县级电网调度中心SCADASuper-2000系统的技术特点40四、调度主站系统-SCADAv4.2 系统硬件结构以太网 WEB 服务器 通讯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MIS系统图 形 服 务器MODEM调度工作站DTS工作站远程工作站站公用电话网电量采集装置路 由器大屏幕投影系统网络打印机通道柜（双机切换、MODEM池）RTUFTU公用电话网Sup
20、er-2000系统的技术特点41四、调度主站系统-SCADAv4.3 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Super-2000系统的技术特点42四、调度主站系统-SCADAv4.4 运行平台Unixv可靠性高v投资大v开发、维护、使用困难Windowsv可靠性比Unix系统低v投资小v开发、维护、使用容易混合平台v服务器端用Unixv客户端用WindowsSuper
21、-2000系统的技术特点43四、调度主站系统-SCADAv4.5 数据库系统4.5.1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Super-2000系统的技术特点44四、调度主站系统-SCADAv4.5 数据库系统4.5.2常见的商用关系型数据系统Oracle（Oracle公司）Sybase（Sybase公司）DB2（IBM公司）SQL Server（微软公司）Super-2000系统的技术特点45四、调度主站系统-SCADAv4.6 体系结构冗余结构，每个节点都有实时数据库各实时
22、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Super-2000系统的技术特点46四、调度主站系统-SCADAv4.7 前置通信终端服务器MODEM池交换机前置工作站RTU1RTUn硬件结构服务器SC1801CDTU4F通信管理通信管理RTU1RTUn软件结构Super-2000系统的技术特点47四、调度主站系统-SCADAv4.7 前置通信GPSMODEM池及双通道切换装置终端服务器交换机Super-2000系统的技术特点48四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.1数据库管理v实时数据库装载v实时数据库备份v实时数
23、据维护实时数据浏览实时数据编辑（新建、删除、修改）v实时数据库访问接口Super-2000系统的技术特点49四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.2 前置通信管理v规约配置v通信端口配置v通信报文查看v通信报文记录v和规约处理程序交换数据v和服务器交换数据Super-2000系统的技术特点50四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.3 数据处理v数据采样v计算量处理v生数据处理v限值处理v统计量处理v积分量处理Super-2000系统的技术特点51四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.4 图形系统v设备图元制作v画面制作v实时画面显示v画面浏览显示
24、v遥控、挂牌、人工置数、变位确认等Super-2000系统的技术特点52四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.5 告警系统v越限定义v系统告警文本图形音响打印v事件记录与查询Super-2000系统的技术特点53四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.6 历史与计划数据管理v历史采样数据查询v计划数据编辑v历史数据编辑v历史数据处理Super-2000系统的技术特点54四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.7 报表管理v报表制作v报表生成v报表打印v报表查询统计Super-2000系统的技术特点55四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.
25、8.8 保护管理v远方调定值v远方复归v远方设定值Super-2000系统的技术特点56四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.9 用户管理v用户权限管理Super-2000系统的技术特点57四、调度主站系统-SCADAv4.8 系统功能4.8.10 WEB系统v实时画面显示v报表查询统计v事件查询统计v历史数据查询统计v计划数据录入vWEB用户权限管理Super-2000系统的技术特点58五、调度主站系统-PASv5.1 概述5.1.1 PAS系统和SCADA系统的关系vSCADA系统面向远动模型vPAS系统面向电网模型vPAS系统需要SCADA系统中的实时数据vSCADA系统
26、完成数据采集与初步处理vPAS系统在网络模型上进行高级分析vPAS和SCADA系统构成EMS系统Super-2000系统的技术特点59五、调度主站系统-PASv5.1 概述5.1.2 PAS系统的主要功能v建立电网模型v网络实时拓扑分析v状态估计获得网络实时运行方式v调度员潮流计算v负荷预测v无功电压优化v其他网络分析功能Super-2000系统的技术特点60五、调度主站系统-PASv5.2 网络建模网络设备参数模型网络设备拓扑模型网络设备测量模型Super-2000系统的技术特点61五、调度主站系统-PASv5.3 拓扑分析电气岛分析合并零阻抗支路由设备关联模型生成母线支路模型Super-2
27、000系统的技术特点62五、调度主站系统-PASv5.4 状态估计实施状态估计的原因v测量系统存在误差v数据不可能完全采集到状态估计的主要原理v利用冗余测量与网络运行方程联合求解，目标为测量误差最小状态估计的结果v获得每一节点的电压和相角v获得全网的潮流分布Super-2000系统的技术特点63五、调度主站系统-PASv5.5 调度员潮流实施调度员潮流的原因v改变运行方式是否安全调度员潮流计算的主要原理v获取状态估计实时断面v假设操作前后系统负荷不变v改变运行方式进行潮流计算，观察模拟操作后的网络运行是否安全调度员潮流计算的结果v模拟操作后全网的潮流分布Super-2000系统的技术特点64六
28、、调度自动化系统的新发展v6.1 通信与系统互连三级数据网建成后，地调与县调，地调与省调，厂站RTU与主站通过网络协议通信，而不是传统的串行通信模式。Super-2000系统的技术特点65六、调度自动化系统的新发展v6.2统一平台调度自动化、电能量记费、配网自动化、继电保护信息管理系统等其他实时/准实时的系统在统一实时组态平台下实现。Super-2000系统的技术特点66六、调度自动化系统的新发展v6.3统一电网信息模型面向电力系统设备对象建模，传统的远动模型作为电力系统设备对象模型的一个属性，比如遥信、遥测等作为变压器或者开关设备的测量属性，当然，传统的信息表仍然可以存在。用户面对的是满足业
29、务逻辑的电力系统对象集合，比如厂站、RTU、母线、线路等等，而不是单纯的数据库模型国际标准IEC-61790规范，CIM（公共信息模型）就定义了电力系统的对象集合以及对象间的关系、对象的行为等。Super-2000系统的技术特点67六、调度自动化系统的新发展v6.4图、模、库一体化技术SCADA/EMS一体化实现图形对象、网络设备模型与其在数据库中的存储相一致用户的所有维护通过图形以可视的方式完成Super-2000系统的技术特点68六、调度自动化系统的新发展v6.5 开放图形格式XML，SVG技术的应用Super-2000系统的技术特点69六、调度自动化系统的新发展v6.6 安全防护病毒问题
30、基本的解决思路v硬件隔离，国家经贸委30号令以太网WEB服务器通讯服务器数据服务器数据服务器调度工作站调度工作站通道柜（双机切换、MODEM池）MIS系统内网SCADA系统外网MIS系统物理隔离设备TCP/IPSuper-2000系统的技术特点70六、调度自动化系统的新发展v6.7 系统对开放性的更高需求开发商的责任v提供开放的系统v提供服务用户利用开放平台不断扩充新功能只有开放的系统才会拥有强大的生命力Super-2000系统的技术特点71六、调度自动化系统的新发展v6.8 系统的维护模式用户的升级需求v是完全更换还是系统升级厂商的项目组织管理模式v按工程组织v按版本组织系统应该提供良好的升级手段
