电力调度自动化系统_毕业论文.doc

8 毕 业 设 计（论文） 题 目： 姓 名： 学 号： 平顶山工业职业技术学院 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计（论文） 任 务 书 姓名 专业班级 任 务 下 达 日 期 年 月 日 设计（论文）开始日期 年 月 日 设计（论文）完成日期 年 月 日 设计（论文）题目： 指导教师 系（部）主任 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）评语 第 页 共 页 学生姓名： 专业班级 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日 成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日 毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页0 摘要摘要 电力系统自动化是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置、通过信号 系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监 视、调节和控制,以保证电力系统安全经济地运行和具有合格的电量质量。电力系统自 动化已经成为电力系统最核心内容。而电力系统调度自动化是电力系统自动化的一部 分,分为发电和输电调度自动化(通常称电网调度自动化)和配电网调度自动化(通常称配 网自动化)。 电力调度自动化系统是直接为电网运行服务数据采集与监控的系统，包括此系统 运行的应用软件。是在线为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行信息、 分析决策工具和控制手段的数据处理系统。电力调度自动化系统是保证电网安全和经 济可靠运行的重要支柱手段之一。随着电网不断的发展，电网的运行和管理需求在不 断地变化，要保证电力生产的安全有序进行，作为重要支柱的调度自动化系统要适应 电网需求的发展。调度自动化系统主要是由调度自动化主站系统、变电站自动化系统 和传输通道等相关设备组合而成的。电力调度自动化系统包含安装在发电厂、变电站 中的数据采集和控制装置。电力系统调度自动化，是电力系统中发展速度最快的技术 之一。常见的有：监控控制和数据收集系统、配电管理系统、能量管理系统等调度自 动化主站系统。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页1 目录目录 摘要摘要.1 目录目录.2 第一章第一章 电力系统调度自动化的功能电力系统调度自动化的功能.4 1.1 电力系统监视与控制4 1.2 电力系统安全分析4 1.3 电力系统经济调度4 第二章第二章 电力调度自动化系统国内应用现状电力调度自动化系统国内应用现状.5 2.1 cc-2000 系统.5 2.2 sd-6000 系统.6 2.3 open-2000 系统6 2.4 scada 系统详解7 第三章第三章 电力系统调度自动化技术在国外的开发电力系统调度自动化技术在国外的开发.12 3.1 西门子 spectrum 系统。.12 3.2 cae 系统。12 3.3 valmet 系统。.12 3.4 spider 系统。13 第四章电力调度自动化系统的基本组成及结构第四章电力调度自动化系统的基本组成及结构.13 4.1 电力调度自动化系统的基本组成.13 4.2 电力调度自动化系统结构及组成：.14 参考文献参考文献.16 致致 谢谢.17 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页2 第一章第一章 电力系统调度自动化的功能电力系统调度自动化的功能 1.1 电力系统监视与控制电力系统监视与控制 通过电力系统监视与控制为自动发电控制、经济调度、安全分析等高层次功能提 供实时数据。其中监视主要是对电力系统运行信息的采集、处理、显示、告警和打印, 以及对电力系统异常或事故的自动识别,向调度员反映电力系统实时运行状态和电气参 数。而控制主要是指通过人机联系设备执行对断路器、隔离开关、静电电容器组、变 压器分接头等设备进行远方操作的开环控制。 1.2 电力系统安全分析电力系统安全分析 电力系统安全分析主要内容是利用实时数据对电力系统发生一条线路、或一台发 电机、变压器跳闸的假想事故进行在线模拟计算,以便随时发现每一种假想事故是否可 以造成设备过负荷、以及频率和电压超出允许范围等不安全情况,是一系列以单一设备 故障为目标而进行的在线潮流计算。 1.3 电力系统经济调度电力系统经济调度 电力系统经济调度是在满足安全、电能质量和备用容量要求的前提下,基于系统有 功功率平衡的约束条件和考虑网络损失的影响,以最低的发电(运行)成本或燃料费用,达 到机组间发电负荷经济分配且保证对用户可靠供电的一种调度方法。在调度过程中按 照电力系统安全可靠运行的约束条件,在给定的电力系统运行方式中,在保证系统频率质 量的条件下,以全系统的运行成本最低为原则,将系统的有功负荷分配到各可控的发电机 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页3 组。经济调度一般只按静态优化来考虑,不计算其动态过程。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页4 第二章第二章 电力调度自动化系统国内应用现状电力调度自动化系统国内应用现状 目前我国投运的系统主要有 cc-2000，sd-6000.open-2000。这些系统都采用 risc 工作站和国际公认标准:操作系统接口用 posix:数据库接口用 sql 结构化访问语 言；人机界面用 osf/moyif，x-windows；网络通信用 tcp/ip，x.25。应用表明 这些系统基本功能均达到国内外同类系统的水平，且各有特点。 2.1 cc-2000 系统系统 采用开放式系统结构设计，采用面向对象的技术，利用事件驱动和封装的思想为 应用软件提供了透明的接口。采用面向对象技术，并引进了一个大对象的概念，以适 应封装性、继承性以及事件驱动的要求。支撑系统专用性和通用性的有机结合。既适 应电力系统的需要，又兼顾其它行业实时应用的要求。按照软件工程的规律进行开发， 达到软件工程产品化。技术鉴定认为，按照开放式系统设计和采用面向对象等技术， 都属于国际先进或领先范畴.现结合东北电网，由电科院、电自院、清华大学、东北电 力集团公司、北京科东公司在统一协调下，共同在 cc-2000 支持系统平台上开发电网 应用软件，从而实现完整的 ems 系统。 2.2 sd-6000 系统系统 sd-6000 系统是电力部重点项目，由电自院南瑞系统控制公司和淄博电业局联合 开发的具有统一平台的开放式分布式能量管理系统，1994 年投运，1996 年通过测试和 鉴定。该系统集成了超大规模的调度投影屏、调度电话自动拨号、气象卫星云图等新 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页5 技术。该系统特点是:具有开放式和分布式的支撑系统平台。具有面向对象的人机界面 管理系统。其中较突出的是厂站单线图、电网元件模型、电网拓扑结构、数据库同期 生成技术。ems 支撑软件与管理系统的商用数据库采用 sql 标准接口.便于用户自行 开发和由第三方开发应用软件。有较高的稳定性和可靠性，前置机应用软件设计合理， 实用。 2.3 open-2000 系统系统 open-2000 系统是江苏省立项的重大科技项目，是由电自院南瑞电网控制公司开 发的新一代 ems 系统。open-2000 系统是南瑞公司于 1998 年开发成功的一套集 scada、agc、pas、dts、dms、dmis 于一体，适用于网、省调和大中型地调的 新一代能量管理系统。是国内外发展速度快、适用面广、性能完善、成熟性好、可靠 性高的能量管理系统，是国内首套将 iec870-6 系列 tase.2 协议集成于软件平台的系 统。 open-2000 系统采用 100m 平衡负荷的双网机制，流量更大。可靠性更 高。完全基于商用数据库开发的、具有客户/服务器模式的全新的能量管理系统。采用 面向对象技术，以电力设备为对象建立数据存取模式和电力系统模型，软件设计全部 采用面向对象方法和面向对象语言。 2.4 scada 系统详解系统详解 scada（supervisory control and data acquisition）系统即数据采集和监控系统， 它是电网调度自动化系统的基础和核心，负责采集和处理电力系统运行中的各种实时 和非实时数据，是电网调度中心各种应用软件主要的数据来源。scada 系统包括实时 数据采集、数据通信、scada 系统支撑平台、前置子系统、后台子系统等。 数据采 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页6 集包括反映物理过程特征的数据的产生，数据发送、接收和数据处理；监视控制不仅 包括对物理过程的直接控制，还包括管理性控制，只下发调控指令，由厂站端或下级 调度人工调控。通常数据采集装置和控制装置安放在厂站端，与主站端监控系统并不 在一起，所以要实现数据采集和直接控制功能需要双向数据通信，一般认为数据采集 是信号上行的通信，而直接控制是信号下行的通信。 一个 scada 系统通常由一个主 站和多个子站（远方终端装置 rtu 或变电站综合自动化系统）组成。主站通常在调度 控制中心（主站端） ，子站安装在变电站或发电厂（厂站端） ，主站通过远动通道或广 域网实现与子站的通信，完成数据采集和监视控制。我国分为五级调度，主站除接收 子站信息，还以数据通信方式接受从下级调度控制中心主站转发来的信息，又向上级 调度控制中心主站转发本站的信息。 厂站端是 scada 系统的实时数据源，又是进行 控制的目的地。scada 所采集的数据包括模拟量测量（又称为“遥测” ） ，状态测点 （又称为“遥信” ）和脉冲累加量（又称为“遥脉” ） 。 scada 系统的主站分为前置子 系统和后台子系统，二者通过局域网相联相互进行通信。前置子系统主要完成与厂站 端及其它调度控制中心的通信，并将获得的数据发送给后台子系统。后台子系统进行 数据处理。scada 把这些最近扫描的已经处理的反映被监视系统状态的数据存储在数 据库中。画面联结数据库，因而画面就直观地给出该系统状态的正确景象。scada 为 每一个量测量赋予一个状态和记录数值的变化趋势，当设备处于不正常状态或运行限 值已被超过时通知调度员。通过提供电力系统的当前状态及过去状态，调度员可对电 力系统进行监视。调度员能对电力系统设备和 scada 系统本身进行控制，这使得调 度员能使 scada 系统适合于当前电网工况。调度员能够用人工值去替换远动数据， 也可以发出命令给电力系统控制装置 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页7 因此电网调度自动化是一个总称，由于各级调度中心的任务不同，调度自动化系 统的规模也不同，但无论哪一级调度自动化系统，都具有一种最基本的功能，就是监 视控制和数据收集系统，又称 scada 系统功能（supervisory control and data acquisition ） 。下图即为北京供电局 scada 图。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页8 2-1 北京供电局实用信息系统网络描述图 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页9 scada 主要包括以下一些功能： （1）数据采集； （2）信息显示； （3）监视控制； （4）报警处理； （5）信息存储及报告 （6）事件顺序记录； （7）数据计算； （8）具有 rtu（远端终端单元）处理功能； （9）事件追忆功能。 自动发电控制功能 agc agc 系统主要要求达到对发电机发电多少不是由电厂直接控制，而是由电厂上级 的调度中心根据全局优化的原则来进行控制。 经济调度控制功能 edc（economic dispatch control） edc 的目的是控制电力系统中各发电机的出力分配，使电网运行成本最小，edc 常包含在 agc 中。 安全分析功能 sa（security analyze） sa 功能是电网调度为了做到“防患于未然”而配备的功能。它通过计算机对当前电 网运行状态的分析，估计出可能出现的故障，预先采取措施，避免事故发生。如果电 网调度自动化系统具有了 scada+agc/edc+sa 功能，就称为能量管理系统 ems（energy management system） 。 数字传输技术和光纤通信技术的提高，使得电网调度自动化也进入了网络化，目 前电网调度中的计算机配置大多采用了开发分布式计算机系统。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页10 随着我国国民经济的发展，我国现在也进入了大电网、大机组、超高压输电的时 代。完全可以相信，随着我国新建电网自动化系统的发展，我国电网调度自动化水平 会进一步地提高，达到世界先进水平。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页11 第三章第三章 电力系统调度自动化技术在国外的开发电力系统调度自动化技术在国外的开发 国外的电力系统调度自动化系统均是采用了 risc 工作者,unix 操作系统和国际公 认的标准,主要有以下几种: 3.1 西门子西门子 spectrum 系统。系统。 该系统是由德国西门子公司基于 32 比特 sun 点的 space 或 ibmmrs6000 工作 站硬件平台,引入软总线概念,服务器之间及内部各进程与实用程序问的信息交换实现标 准化开发的。采用了分布式组件、面向对象等技术,广泛应用于配电公司、城市电力公 司和工业用户。 3.2 cae 系统。系统。 该系统采用 64 比特 alphai 作站、客户 i 服务器体系结构和双以太网构成的 ems 硬件平台,选用分布式应用环境开发研制的,集 dac、sys、ui、app、com 于一 体。该系统功能分布于各节点,能有效地减少网络数据流,防止通信瓶颈问题。 3.3 valmet 系统。系统。 该系统适用于多种硬件平台,可连接 sun、ibm、pha 工作站。该系统包括实时数 据、历史数据和应用软件三个服务器。 3.4 spider 系统。系统。 该系统是由 abb 公司开发的,采用分布式数据库和模块化结构,可根据用户实际需求配 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页12 置系统。它具有双位的遥信处理功能,使状态信号稳定性好,并有一套完整的维护工具。 第四章电力调度自动化系统的基本组成及结构第四章电力调度自动化系统的基本组成及结构 4.1 电力调度自动化系统的基本组成电力调度自动化系统的基本组成 电网调度自动化系统由调度主站（调度中心） 、厂站端、通信三大部分组成，但按 其功能可分为： 1、 数据与信息的采集系统： 前置机、远动终端、调制解调器、变送器。 2、 数据与信息的处理系统： 主控计算机、外存储器、输入输出设备、计算机信道接口。 3、 数据与信息的传输系统： 主站与厂站通信：有线、载波、光纤、短波、微波及卫星地面站。 主站与主站通信：有线、光纤、微波及卫星地面站。 4、 人机联系系统： 彩色屏幕显示器、打印机、拷贝机、记录仪表、绘图机、调度模拟屏、调度台。 5、 监控对象的相关系统： 发电机组的成组自动操作与功率自动调节装置、机炉协调控制器、带负荷调压变压器 分接头、电压与电流互感器、断路器的控制与信号回路、继电保护与按全自动装置的 出口信号回路。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页13 6、 不停电电源系统： 交直流整流器、直交流逆变器、配套的直流蓄电池组。 7、 安全环保系统： 防雷与接地、防火与灭火、防电磁干扰与防静电干扰、防噪声与防震、空调与净化、 防盗与防鼠。 按主次分： 电网调度自动化系统由四个子系统组成（如图）：信息采集和控制执行子系统； 信息传输子系统； 信息处理子系统； 人机联系子系统。 4-1 电力调度自动化系统主要子系统图 4.2 电力调度自动化系统结构及组成：电力调度自动化系统结构及组成： 1. 主/备前置通讯机 通讯前置机负责数据采集、规约解释、数据处理以及接收并处理系统的控制命令。 2. 主/备服务器 服务器存放整个系统的实时数据、历史数据及应用数据，为主/备前置通讯机、调度员 工作站、后台工作站提供数据库服务，充当应用服务器。服务器另外对各工作站的工 作状态进行监控,管理计算机网络设备和 scada 系统终端设备(如打印机、显示器、投 影仪等),监控系统的任务进程，提供事件/事故报警，监视网络通讯等。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页14 参考文献参考文献 1何岩，吴发旺。svg 在电力调度自动化中的应用分析j.黑龙江电力。 2008.（3） 。 2薛宏伟。电力调度中心办公自动化系统的开发与应用j.宁夏电力。2006.（3） 。 3何景斌。管理信息系统在电力调度管理自动化中的应用j.建材与装饰。 2007.（12） 。 4马红。电力调度自动化系统实用化应用j.现代电子技术。2004.（16） 。 5张锋。浅谈电力调度自动化及其发展方向.广东科技。2008.（4） 。 6王诤。电力调度自动化系统应用现状与发展趋势.中国高新技术企业。 2008.（23） 。 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）说明书 第 页15 致致 谢谢 在于建军老师的悉心的指导下，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的 毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不