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1、配电SCADA系统,第六讲,配电SCADA系统的内容,1 配电SCADA的功能2 配电SCADA的基本组织模式3 配电SCADA的硬件系统4 配电SCADA的软件系统5 配电SCADA系统通信规约6 配网SCADA与AM/FM/GIS系统的集成,1 配电SCADA系统的功能,配电SCADA系统既应该包括面向数据采集和监控系统的模型和方法，也需要包括面向电力系统连接即网络拓扑的模型和方法，为DMS应用软件提供一致的、完整的、可直接使用的电力系统模型。常规功能包括“数据采集(遥测、遥信)、报警、状态监视、遥控、遥调、事件顺序记录、统计计算、趋势曲线、事故追忆、历史数据的存储和制表打印”非常规功能包
2、括“支持无人值班变电站的接口、实现馈线保护的远方投切，定值远方切换、线路动态着色、地理接线图与信息集成”。,2 配电SCADA系统的基本组织模式,1)配网SCADA的基本监控对象监视向配电网供电的变电站10kV出线 10kV线路的监控 10kV开闭所、配电变电所的监控。有功功率、无功功率、三相电流、三相电压、功率因数、分接头位置等。控制内容主要是负荷开关、联络开关的遥控操作,2）配电SCADA系统的分层组织方式,配电SCADA系统由于存在大量分散的数据采集点，一对一的组织方式就需要有大量的通信通道，在主站端也需要有与之规模相应的通信端口，这种组织方式实际上是不可能实现的。配电SCADA一般采用
3、分层组织测控单元的方式，把分散的RTU组织成若干个通信区域(子站)，监控信息首先在通信区域内集中，然后再上传到配电管理中心(主站)。一个主站可以对应多个子站。若分散的测控单元数量巨大，还可以进一步分层，子站有二级直至多级子站,配电SCADA系统的分层体系结构,3）通信方式有：多点共线方式；多点环形方式；RTU/FTU主从结构方式,4）配电SCADA主站、子站的设置,配电SCADA主站的设置：在一个城市的配电管理中心需要设置配电自动化的主站系统 另一种方案是配电管理中心和电力调度中心合而为一 配电SCADA子站的设置：通常设置在变电站内,配电自动化子站的功能,基本功能为：(1)收集馈线远方终端故
4、障电流或故障电压信息，完成故障识别；(2)向馈线远方终端发遥控命令，实现故障隔离和恢复供电的功能；(3)采集变电站内的并收集馈线远方终端的状态量，状态量变位优先向上级主站传送；(4)实现对变电站电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率或者谐波值的测量、采集直流量并向上级主站传送；,(5)接收并执行上级主站的遥控命令或者电容器投切及返送校核；(6)采集事件顺序记录并向上级主站传送；(7)采集脉冲量并向上级主站传送；(8)接收并执行对时命令(或者GPS对时)；(9)具有程序自恢复功能；(10)具有设备自诊断或者远方诊断功能；(11)具有通道监视的功能；(12)具有后备电源，并可在主电源失电时
5、自动投入,(1)变电站自动化(SA)系统兼作配电SCADA子站。变电站内馈线开关的数据采集和监控由站内RTU来完成。线路上各环网开关、负荷开关、街道配电站的数据采集和监视控制，由安装在环网开关、负荷开关、街道配电站内的馈线远方终端(FTU)来完成。该方式不适用于已经实现变电站自动化的情况。,(2)配电SCADA子站独立于变电站自动化(SA)系统SCADA子站和安装在环网开关、负荷开关、街道配电站内的馈线远方终端(FTU)通信，完成线路设备的监控。子站不包括变电站监控功能，变电站自动化系统或RTU数据直接送上级主站。如果要在子站系统完成故障识别、故障隔离和供电恢复功能，则必须有变电站出线开关的配
6、合，它要和变电站自动化(SA)系统或者RTU通信，或通过与上级主站通信取得变电站出线开关的有关信息，对它实现监控。该方式适用于已经实现变电站自动化的情况。,3 配电SCADA系统的硬件系统,配网SCADA的计算机后台系统由SCADA服务器、操作工作站、打印输出设备、图形数字化仪以及计算机网络设备等几个部分组成。1）配网自动化系统子站，如果用变电站综合自动化的后台系统兼作配网SCADA子站，这时服务器、操作工作站以及前置机都由同一台计算机担任。系统的可靠性要求，配两台计算机互为热备用，并通过局域网互联。,配电SCADA主站系统,配电管理中心的SCADA主站系统除了必须具备变电站SCADA子站系统
7、的功能之外，还要完成其他的SCADA功能和配电高级应用软件(DPAS)功能。,配电SCADA主站系统总体结构图,配电管理中心的主站系统还包括GIS工作站、图形编辑生产管理工作站以及Web服务器等,配电SCADA主站系统各模块功能,(1)主服务器和备服务器：存放实时数据和历史数据，且两台服务器互为备用；(2)SDE服务器：GIS系统的服务器，存放GIS系统所有的电子地图、设备属性数据、用户资料等数据；(3)GIS工作站：显示以地图为背景的实时系统运行工况图；(4)调度员工作站：显示系统单线图和实时数据；(5)图形编辑生产管理工作站：GIS系统维护和日常的生产管理；(6)高级应用软件工作站：高级应
8、用软件计算，分析；(7)维护工作站：对整个网络进行监视，维护；(8)数据采集(通信)工作站：相当于前置机功能，用来和子站进行通信中，由于采用了网络终端服务器，数据采集工作站(前置机)被省略。,几个基本概念,前置机的概念：SCADA系统的前置机负责规约转换和数据预处理。早先，由于计算机的处理能力有限，为了减轻主机(服务器)的CPU负担，一般都要配备专门的计算机来运行前置数据处理程序，这就是SCADA系统的前置机。实际上，前置机只是一个逻辑概念，如果主机(服务器)的处理能力足够强，前置数据处理程序可以直接运行在主机(服务器)上，让主机(服务器)兼作SCADA系统的前置机。双机切换问题：单通道单MO
9、DEM和单通道双MODEM,4 配电SCADA系统的软件系统,1)SCADA系统的软件层次模型 SCADA系统的软件可以分为三个层次操作系统、支撑软件、应用软件。操作系统位于系统的最底层,2）配电SCADA系统的软件逻辑构成,SCADA系统是人(调度员以及运行管理人员)和监控对象(变配电站的开关和线路等设备)的一个中介，因此SCADA系统除了其核心部分，还应包括系统和监控对象的接口、系统和人(使用者)的接口。基于这么一个认识，SCADA系统在逻辑上可以分为三个部分：数据处理系统、前置机系统和人机联系工作站,2）配电SCADA系统的软件逻辑构成,数据处理系统是SCADA系统的核心部分。它包括SC
10、ADA数据库和数据库维护的功能前置机系统和现场的RTUFTU打交道，完成系统和监控对象的接口。前置机软件包括串行口通信功能、规约转换功能、数据预处理功能以及和数据处理系统通信的功能 人机联系工作站负责提供用户界面，如图形、表格甚至声音、动画等等。此外，人机联系工作站还为用户提供向RTUFTU发控制命令(如遥控)的手段,6）配电SCADA系统的Client/Server网络模型,7)配电SCADA系统软件结构,8）配电SCADA数据库系统,配电SCADA系统核心软件模块,数据处理系统告警处理系统 用户安全管理系统数据采样和历史数据管理系统SCADA图形软件SCADA报表软件 SCADA前置机软件
11、,5 配电SCADA系统通信规约,1）通信方式和功能（1）配网SCADA系统和FTU之间的通信组织方式，不管是采用多点共线还是多点环质是一种共线挂灯笼的方式（2）FTU除了采集正常数据以外，还需要采集故障电流电压数据。，（3）在馈线自动化中必须快速识别故障、隔离故障、恢复供电，这就要求故障发生时要优先快速传输故障状态信息,2）配电SCADA系统控制程序对FTU的轮询过程,3）配电SCADA系统通信规约和报文,(1)物理层。DNP 30是一种基于串行通信口物理介质可以是专线电缆、光纤、无线或者卫星等等。目前有一种通过以太网实现规约的发展趋势。(2)数据链路层。数据链路层管理数据收发双方之间的逻辑
12、链路，并负责查找数据在物理通道传输中的错误检测。(3)应用层。应用层表示的是最后接收到的完整的数据报文，或者是在传输层前被传递的数据报文,数据链路层应用层报文格式,其中：,6 配电SCADA系统与AM/FM/GIS系统的集成,两种集成方式 SCADA和AMFMGIS之间的数据交换SCADA向AMFMGIS提供数据 AMFMGIS通过SCADA发遥控命令 配电SCADA系统AM-Automation Mapping，自动成图；FM-Facility Management，设施管理；GIS-Geographic Information System，地理信息系统,H市区配电自动化系统的组织,H市区配电网的特点：分布比较集中，因此比较便于采用分层集结的策略进行配电自动化系统组织。H市配电SCADA系统的区域规划方案如下图所示：,Y市区配电自动化系统的组织,Y市城区配电网的特点：网络主要集中于2km-3km的地理范围内，因而有可能采取一些特殊的方法，以较低的代价构成有效且可靠的通讯网络和电源供应策略。Y市城区配电SCADA系统的体系结构如下图所示：,Y市城区配电SCADA系统主干信道的通信设备,Motorola公司的MOSCAD配电SCADA系统,Motorola公司的MOSCAD配电SCADA系统,Motorola公司的MOSCAD配电SCADA系统,
