配電SCADA系統(tǒng)組織

1、 配電SCADA系統(tǒng) 配電SCADA系統(tǒng)的內(nèi)容1 配電配電SCADA的功能的功能2 配電配電SCADA的基本組織模式的基本組織模式3 配電配電SCADA的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)4 配電配電SCADA的軟件系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)5 配電配電SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約系統(tǒng)通信規(guī)約6 配網(wǎng)配網(wǎng)SCADA與與AM/FM/GIS系統(tǒng)的集系統(tǒng)的集成成 1 配電SCADA系統(tǒng)的功能配電配電SCADASCADA系統(tǒng)既應(yīng)該包括面向數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)既應(yīng)該包括面向數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的模型和方法，也需要包括面向電力系統(tǒng)連接即網(wǎng)絡(luò)拓模型和方法，也需要包括面向電力系統(tǒng)連接即網(wǎng)絡(luò)拓撲的模型和方法，為撲的模型和方法，為DMSDMS應(yīng)

2、用軟件應(yīng)用軟件提供一致的、完整的、提供一致的、完整的、可直接使用的電力系統(tǒng)模型可直接使用的電力系統(tǒng)模型。 常規(guī)功能常規(guī)功能包括包括“數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集( (遙測、遙信遙測、遙信) )、報警、狀態(tài)、報警、狀態(tài)監(jiān)視、遙控、遙調(diào)、事件順序記錄、統(tǒng)計計算、趨勢監(jiān)視、遙控、遙調(diào)、事件順序記錄、統(tǒng)計計算、趨勢曲線、事故追憶、歷史數(shù)據(jù)的存儲和制表打印曲線、事故追憶、歷史數(shù)據(jù)的存儲和制表打印” 非常規(guī)非常規(guī)( (可選可選) )功能功能包括包括“支持無人值班變電站的接口、支持無人值班變電站的接口、實現(xiàn)饋線保護的遠方投切，定值遠方切換、線路動態(tài)實現(xiàn)饋線保護的遠方投切，定值遠方切換、線路動態(tài)著色、地理接線圖與信息集成

3、著色、地理接線圖與信息集成”。 2 配電SCADA系統(tǒng)的基本組織模式1) 配網(wǎng)配網(wǎng)SCADA的的基本監(jiān)控對象基本監(jiān)控對象監(jiān)視向配電網(wǎng)供電的變電站監(jiān)視向配電網(wǎng)供電的變電站1010kVkV出線出線 1010kVkV線路的監(jiān)控線路的監(jiān)控 1010kVkV開閉所、配電變電所的監(jiān)控。開閉所、配電變電所的監(jiān)控。 監(jiān)測有功功率、無功功率、監(jiān)測有功功率、無功功率、三相電流、三相電流、三相電壓、功率因數(shù)三相電壓、功率因數(shù)、分接頭位置等、分接頭位置等 。 控制內(nèi)容主要是負荷開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)控制內(nèi)容主要是負荷開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)的遙控操作。的遙控操作。 2）配電）配電SCADA系統(tǒng)的分層組織方式系統(tǒng)的分層組織方式配電配電S

4、CADASCADA系統(tǒng)由于存在系統(tǒng)由于存在大量分散大量分散的數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集點，點，一對一（點對點，一對一（點對點，P2PP2P）的組織方式的組織方式就需就需要有大量的通信通道，在主站端也需要有與之要有大量的通信通道，在主站端也需要有與之規(guī)模相應(yīng)的通信端口，這種組織方式實際上是規(guī)模相應(yīng)的通信端口，這種組織方式實際上是不可能實現(xiàn)的。不可能實現(xiàn)的。配電配電SCADASCADA一般采用一般采用分層分層組織組織測控單元的方式，測控單元的方式，把分散的把分散的RTURTU組織成若干個組織成若干個通信區(qū)域通信區(qū)域( (子站子站) )，監(jiān)控信息首先在通信區(qū)域內(nèi)集中，然后再上傳監(jiān)控信息首先在通信區(qū)域內(nèi)集中，

5、然后再上傳到到配電管理中心配電管理中心( (主站主站) )。一個主站可以對應(yīng)多。一個主站可以對應(yīng)多個子站。若分散的測控單元數(shù)量巨大，還可以個子站。若分散的測控單元數(shù)量巨大，還可以進一步分層，子站有二級直至多級子站。進一步分層，子站有二級直至多級子站。 配電配電SCADA系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)3）通信方式有：）通信方式有： 多點共線方式；多點環(huán)形方式；多點共線方式；多點環(huán)形方式；RTU/FTU主從主從結(jié)構(gòu)方式結(jié)構(gòu)方式 4）配電SCADA主站、子站的設(shè)置配電配電SCADA主站主站的設(shè)置：的設(shè)置：在一個城市的配電管理中心需要設(shè)置配電自動在一個城市的配電管理中心需要設(shè)置配電自動化的主站系

6、統(tǒng)化的主站系統(tǒng) 。另一種方案是配電管理中心和電力調(diào)度中心合另一種方案是配電管理中心和電力調(diào)度中心合二為一。二為一。 配電配電SCADASCADA子站子站的設(shè)置的設(shè)置：通常設(shè)置在變電站內(nèi)通常設(shè)置在變電站內(nèi)配電自動化子站的功能配電自動化子站的功能基本功能為：基本功能為： (1) (1)收集饋線遠方終端故障電流或故障電壓信息，完成收集饋線遠方終端故障電流或故障電壓信息，完成故障識別；故障識別； (2) (2)向饋線遠方終端發(fā)遙控命令，實現(xiàn)故障向饋線遠方終端發(fā)遙控命令，實現(xiàn)故障隔離隔離和和恢復(fù)恢復(fù)供電的功能；供電的功能； (3) (3)采集變電站內(nèi)的并收集饋線遠方終端的狀態(tài)量，狀采集變電站內(nèi)的并收集饋

7、線遠方終端的狀態(tài)量，狀態(tài)量態(tài)量變位變位優(yōu)先向上級主站傳送；優(yōu)先向上級主站傳送； (4) (4)實現(xiàn)對變電站電壓、電流、有功功率、無功功率、實現(xiàn)對變電站電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率或者諧波值測量、直流量采集并向上功率因數(shù)、頻率或者諧波值測量、直流量采集并向上級主站傳送；級主站傳送；(5)(5)接收并執(zhí)行上級主站的遙控命令或者電容器投切及返接收并執(zhí)行上級主站的遙控命令或者電容器投切及返送校核；送校核；(6)(6)采集事件順序記錄并向上級主站傳送；采集事件順序記錄并向上級主站傳送；(7)(7)采集脈沖量并向上級主站傳送；采集脈沖量并向上級主站傳送；(8)(8)接收并執(zhí)行對時命令接收

8、并執(zhí)行對時命令( (或者或者GPSGPS對時對時) )；(9)(9)具有具有程序自恢復(fù)程序自恢復(fù)功能；功能；(10)(10)具有設(shè)備自具有設(shè)備自診斷診斷或者遠方診斷功能；或者遠方診斷功能；(11)(11)具有通道監(jiān)視的功能；具有通道監(jiān)視的功能；(12)(12)具有具有后備電源后備電源，并可在主電源失電時自動投入，并可在主電源失電時自動投入 。(1)變電站自動化變電站自動化( (SA)SA)系統(tǒng)兼作配電系統(tǒng)兼作配電SCADASCADA子子站站。變電站內(nèi)饋線開關(guān)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控由站內(nèi)變電站內(nèi)饋線開關(guān)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控由站內(nèi)RTURTU來完成。來完成。線路上各環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站的數(shù)線路上各

9、環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，由安裝在環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開據(jù)采集和監(jiān)視控制，由安裝在環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站內(nèi)的饋線遠方終端關(guān)、街道配電站內(nèi)的饋線遠方終端( (FTUFTU) )來完成來完成. .該方式該方式不適用不適用于已經(jīng)實現(xiàn)變電站自動化的情況。于已經(jīng)實現(xiàn)變電站自動化的情況。(2)(2)配電配電SCADASCADA子站獨立于變電站自動化子站獨立于變電站自動化( (SA)SA)系統(tǒng)系統(tǒng)SCADASCADA子站和安裝在環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道子站和安裝在環(huán)網(wǎng)開關(guān)、負荷開關(guān)、街道配電站內(nèi)的饋線遠方終端配電站內(nèi)的饋線遠方終端( (FTUFTU) )通信，完成線路通信，完成線

10、路設(shè)備的監(jiān)控。設(shè)備的監(jiān)控。子站不包括變電站監(jiān)控功能，變電站自動化系統(tǒng)子站不包括變電站監(jiān)控功能，變電站自動化系統(tǒng)或或RTURTU數(shù)據(jù)直接送上級主站（數(shù)據(jù)直接送上級主站（參見圖參見圖4-134-13）。）。如果要在子站系統(tǒng)完成故障識別、故障隔離和供如果要在子站系統(tǒng)完成故障識別、故障隔離和供電恢復(fù)功能，則必須有變電站出線開關(guān)的配合，電恢復(fù)功能，則必須有變電站出線開關(guān)的配合，它要和變電站自動化它要和變電站自動化( (SA)SA)系統(tǒng)或者系統(tǒng)或者RTURTU通信，或通信，或通過與上級主站通信取得變電站出線開關(guān)的有關(guān)通過與上級主站通信取得變電站出線開關(guān)的有關(guān)信息，對它實現(xiàn)監(jiān)控。信息，對它實現(xiàn)監(jiān)控。該方式該

11、方式適用適用于已經(jīng)實現(xiàn)變電站自動化的情況。于已經(jīng)實現(xiàn)變電站自動化的情況。3 配電配電SCADA系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng) 配網(wǎng)配網(wǎng)SCADASCADA的計算機后臺系統(tǒng)由的計算機后臺系統(tǒng)由SCADASCADA服務(wù)器、操作工作站、打印輸服務(wù)器、操作工作站、打印輸出設(shè)備、圖形數(shù)字化儀出設(shè)備、圖形數(shù)字化儀以及以及計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等幾個部分組成。等幾個部分組成。1 1）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)子站）配網(wǎng)自動化系統(tǒng)子站，如果用變電站綜合自動化的后臺系統(tǒng)兼，如果用變電站綜合自動化的后臺系統(tǒng)兼作配網(wǎng)作配網(wǎng)SCADASCADA子站，這時服務(wù)器、操作工作站以及前置機都由同一子站，這時服務(wù)器、操作工作站以及前置

12、機都由同一臺計算機擔(dān)任。系統(tǒng)的可靠性要求配兩臺計算機互為臺計算機擔(dān)任。系統(tǒng)的可靠性要求配兩臺計算機互為熱備用熱備用，并通，并通過局域網(wǎng)互聯(lián)。過局域網(wǎng)互聯(lián)。 配電配電SCADA主站系統(tǒng)主站系統(tǒng)配電管理中心的配電管理中心的SCADASCADA主站系統(tǒng)除了必須具備變電站主站系統(tǒng)除了必須具備變電站SCADASCADA子站系統(tǒng)的功能之外，還要完成其他的子站系統(tǒng)的功能之外，還要完成其他的SCADASCADA功功能和配電高級應(yīng)用軟件能和配電高級應(yīng)用軟件( (DPAS)DPAS)功能。功能。 配電配電SCADA主站系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖主站系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖配電管理中心的主站系統(tǒng)還包括配電管理中心的主站系統(tǒng)還包括GISG

13、IS工作站（工作站（虛線框內(nèi)虛線框內(nèi)）、圖形編輯生產(chǎn)管理工作站圖形編輯生產(chǎn)管理工作站以及以及WebWeb服務(wù)器等服務(wù)器等 配電配電SCADA主站系統(tǒng)各模塊功能主站系統(tǒng)各模塊功能(1)(1)主服務(wù)器和備服務(wù)器主服務(wù)器和備服務(wù)器：存放實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，且：存放實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，且兩臺服務(wù)器互為備用；兩臺服務(wù)器互為備用；(2)(2)SDESDE服務(wù)器服務(wù)器：GISGIS系統(tǒng)的服務(wù)器，存放系統(tǒng)的服務(wù)器，存放GISGIS系統(tǒng)所有的系統(tǒng)所有的電子地圖、設(shè)備屬性數(shù)據(jù)、用戶資料等電子地圖、設(shè)備屬性數(shù)據(jù)、用戶資料等數(shù)據(jù)（庫）數(shù)據(jù)（庫）；(3)(3)GISGIS工作站工作站：顯示以地圖為背景的實時系統(tǒng)運行工況

14、：顯示以地圖為背景的實時系統(tǒng)運行工況圖；圖；(4)(4)調(diào)度員工作站調(diào)度員工作站：顯示系統(tǒng)單線圖和實時數(shù)據(jù)；：顯示系統(tǒng)單線圖和實時數(shù)據(jù)；(5)(5)圖形編輯生產(chǎn)管理工作站圖形編輯生產(chǎn)管理工作站：GISGIS系統(tǒng)維護和日常的系統(tǒng)維護和日常的生產(chǎn)管理；生產(chǎn)管理；(6)(6)高級應(yīng)用軟件工作站高級應(yīng)用軟件工作站：高級應(yīng)用軟件計算，分析；：高級應(yīng)用軟件計算，分析；(7)(7)維護工作站維護工作站：對整個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)視，維護；：對整個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)視，維護；(8)(8)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集( (通信通信) )工作站工作站：相當(dāng)于前置機功能，用來和：相當(dāng)于前置機功能，用來和子站進行通信中，由于采用了網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器，

15、數(shù)據(jù)子站進行通信中，由于采用了網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集工作站采集工作站( (前置機前置機) )被省略。被省略。幾個基本概念幾個基本概念前置機的概念前置機的概念：SCADASCADA系統(tǒng)的系統(tǒng)的前置機前置機負責(zé)規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)負責(zé)規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理。據(jù)預(yù)處理。早先，由于計算機的處理能力有限，為了早先，由于計算機的處理能力有限，為了減輕主機減輕主機( (服務(wù)器服務(wù)器) )的的CPUCPU負擔(dān)，一般都要配備專門的計負擔(dān)，一般都要配備專門的計算機來運行算機來運行前置數(shù)據(jù)處理前置數(shù)據(jù)處理程序，這就是程序，這就是SCADASCADA系統(tǒng)的前系統(tǒng)的前置機。實際上，前置機只是一個置機。實際上，前置機只是一個邏輯

16、概念邏輯概念，如果主機，如果主機( (服務(wù)器服務(wù)器) )的處理能力足夠強，前置數(shù)據(jù)處理程序可以的處理能力足夠強，前置數(shù)據(jù)處理程序可以直接運行在主機直接運行在主機( (服務(wù)器服務(wù)器) )上，讓主機上，讓主機( (服務(wù)器服務(wù)器) )兼作兼作SCADASCADA系統(tǒng)的前置機。系統(tǒng)的前置機。雙機切換問題：單通道單雙機切換問題：單通道單MODEMMODEM和單通道雙和單通道雙MODEMMODEM4 配電SCADA系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)1) SCADA系統(tǒng)的軟件層次模型系統(tǒng)的軟件層次模型 SCADA系統(tǒng)的軟件可以分為系統(tǒng)的軟件可以分為三三個層次操作系個層次操作系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟件。操統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟件。操

17、作系統(tǒng)位于系統(tǒng)作系統(tǒng)位于系統(tǒng)的最的最底底層層 。 2）配電）配電SCADA系統(tǒng)的軟件邏輯構(gòu)成系統(tǒng)的軟件邏輯構(gòu)成SCADASCADA系統(tǒng)是人系統(tǒng)是人( (調(diào)度員以及運行管理人員調(diào)度員以及運行管理人員) )和監(jiān)控對象和監(jiān)控對象( (變配電站的開關(guān)和線路等設(shè)備變配電站的開關(guān)和線路等設(shè)備) )的一個中介，因此的一個中介，因此SCADASCADA系統(tǒng)除了其核心部分，還應(yīng)包括系統(tǒng)和監(jiān)控對象系統(tǒng)除了其核心部分，還應(yīng)包括系統(tǒng)和監(jiān)控對象的接口、系統(tǒng)和人的接口、系統(tǒng)和人( (使用者使用者) )的的接口接口。 基于這么一個認識，基于這么一個認識，SCADASCADA系統(tǒng)在邏輯上可以分為三系統(tǒng)在邏輯上可以分為三部分：

18、部分：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、前置機系統(tǒng)前置機系統(tǒng)和和人機聯(lián)系工作站人機聯(lián)系工作站 2）配電）配電SCADA系統(tǒng)的軟件邏輯構(gòu)成系統(tǒng)的軟件邏輯構(gòu)成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是SCADASCADA系統(tǒng)的系統(tǒng)的核心核心部分。它包括部分。它包括SCADASCADA數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫和數(shù)據(jù)庫維護的和數(shù)據(jù)庫維護的功能功能前置機系統(tǒng)和現(xiàn)場的前置機系統(tǒng)和現(xiàn)場的RTURTUFTUFTU打交道，完成系統(tǒng)和監(jiān)控打交道，完成系統(tǒng)和監(jiān)控對象的接口。前置機軟件包括串行口通信功能、規(guī)約轉(zhuǎn)對象的接口。前置機軟件包括串行口通信功能、規(guī)約轉(zhuǎn)換功能、數(shù)據(jù)預(yù)處理功能以及和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通信的功換功能、數(shù)據(jù)預(yù)處理功能以及和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通信的

19、功能能 人機聯(lián)系工作站負責(zé)提供用戶界面，如圖形、表格甚至人機聯(lián)系工作站負責(zé)提供用戶界面，如圖形、表格甚至聲音、動畫等等。此外，人機聯(lián)系工作站還為用戶提供聲音、動畫等等。此外，人機聯(lián)系工作站還為用戶提供向向RTURTUFTUFTU發(fā)控制命令發(fā)控制命令( (如遙控如遙控) )的手段的手段 6）配電）配電SCADA系統(tǒng)的系統(tǒng)的Client/Server網(wǎng)絡(luò)模網(wǎng)絡(luò)模型型 7) 配電配電SCADA系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 8）配電）配電SCADA數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 配電配電SCADA系統(tǒng)核心軟件模塊系統(tǒng)核心軟件模塊數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)告警處理系統(tǒng)告警處理系統(tǒng) 用戶安全管理系統(tǒng)用戶安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采

20、樣和歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣和歷史數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)SCADASCADA圖形軟件圖形軟件SCADASCADA報表軟件報表軟件 SCADASCADA前置機軟件前置機軟件 5 配電配電SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約系統(tǒng)通信規(guī)約1 1）通信方式和功能）通信方式和功能（1 1）配網(wǎng)配網(wǎng)SCADASCADA系統(tǒng)和系統(tǒng)和FTUFTU之間的通信組織方式，采用之間的通信組織方式，采用多點共線多點共線或或多點環(huán)線多點環(huán)線方式方式. .（2 2）FTUFTU除了采集正常數(shù)據(jù)以外，還需要采集故障電流、電壓數(shù)除了采集正常數(shù)據(jù)以外，還需要采集故障電流、電壓數(shù)據(jù)據(jù). . （3 3）在饋線自動化中必須快速識別故障、隔離故障、恢復(fù)供電，）

21、在饋線自動化中必須快速識別故障、隔離故障、恢復(fù)供電，這就要求故障發(fā)生時要優(yōu)先快速傳輸故障狀態(tài)信息這就要求故障發(fā)生時要優(yōu)先快速傳輸故障狀態(tài)信息. . 2） 配電配電SCADA系統(tǒng)控制程序?qū)ο到y(tǒng)控制程序?qū)TU的輪詢過程的輪詢過程 3）配電SCADA系統(tǒng)通信規(guī)約和報文(1)(1)物理層。物理層。DNP 3.0DNP 3.0是一種基于是一種基于串行串行通信口物理介質(zhì)，通信口物理介質(zhì)，可以是專線電纜、光纖、無線或者衛(wèi)星等等。目前有可以是專線電纜、光纖、無線或者衛(wèi)星等等。目前有一種通過一種通過以太網(wǎng)以太網(wǎng)實現(xiàn)規(guī)約的發(fā)展趨勢。實現(xiàn)規(guī)約的發(fā)展趨勢。 (2)(2)數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層管理數(shù)據(jù)收發(fā)雙方之間的數(shù)

22、據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層管理數(shù)據(jù)收發(fā)雙方之間的邏輯鏈路，并負責(zé)查找數(shù)據(jù)在物理通道傳輸中的錯誤邏輯鏈路，并負責(zé)查找數(shù)據(jù)在物理通道傳輸中的錯誤檢測。檢測。(3)(3)應(yīng)用層。應(yīng)用層表示的是最后接收到的完整的數(shù)據(jù)應(yīng)用層。應(yīng)用層表示的是最后接收到的完整的數(shù)據(jù)報文，或者是在傳輸層前被傳遞的數(shù)據(jù)報文報文，或者是在傳輸層前被傳遞的數(shù)據(jù)報文 數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層報文格式 Request Header 請求報頭 ObjectHeader對象標(biāo)題 Data數(shù)據(jù) ObjectHeader對象標(biāo)題 Data數(shù)據(jù)Response Header 響應(yīng)報頭 ObjectHeader對象標(biāo)題 Data數(shù)據(jù) ObjectHeader對象標(biāo)題 Data數(shù)據(jù)其中：起始字0 x05起始字0 x64長度鏈路層控制字目的地址源地址CRC校驗碼用戶數(shù)據(jù)CRC校驗碼DIRFRMFCBFCV功能碼 6 配電配電SCADA系統(tǒng)與系統(tǒng)與AM/FM/GIS系統(tǒng)的集成系統(tǒng)的集成 兩種集成方式兩種