（电气工程专业论文）鞍山岫岩集控中心电网调度自动化系统的设计与研究.pdf

华北电力人学i ：样硕十专业学何沦文摘要 摘要 本文针对调度自动化及供电公司变电站发展现状，在理论分析及实际需求分析 的基础上对鞍山岫岩集控中心电网调度自动化系统进行了总体设计。首先介绍了电 网调度自动化意义、集控站发展现状以及建设岫岩集控站的必要性，接着介绍了电 网调度自动化功能和特点，以及集控中心调度自动化模式，并对电网调度自动化新 技术进行了研究分析。接下来结合实际项目鞍山供电公司岫岩集控中心项目，从 整体结构设计和各功能模块设计两方面出发进行论述，并阐述了系统的关键技术的 实现及其原理。文章的最后，对s c a d a e m s 系统和其他系统连网进行数据交换、以 防病毒防黑客为目的的网络安全隔离、以及系统的双机容错系统等问题进行了分析 讨论，并提出了具体实现方案。 关键词：调度自动化，集控站，s c a d a e m s ，c o r b a 中间件，双机容错 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n ts t a t u so fd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o na n dt h es u b s t a t i o n so f p o w e rs u p p l yc o m p a n i e s ，t h i sp a p e rm a d ea no v e r a l ld e s i g nf o r t h ep o w e rd i s p a t c h i n g a u t o m a t i o ns y s t e mo fc e n t r a l i z e dc o n t r o lc e n t e ri nx i u y a n ，a n s h a no nt h eb a s i so f t h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ld e m a n da n a l y s i s t h ep a p e rs t a r t e dw i t ha ni n t r o d u c t i o no ft h e s i g n i f i c a n c eo fp o w e rd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n ts t a t u so fc e n t r a l i z e dc o n t r o l s t a t i o n ，a n dt h en e c e s s i t yt oc o n s t r u c tt h ec e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o no fx i u y a n i tt h e n d e s c r i b e dt h ef u n c t i o na n dc h a r a c t e ro fp o w e rd i s p a t c h i n gs t m i o na sw e l la st h ed i s p a t c h i n g a u t o m a t i o nm o d eo fc e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o n i nc o m b i n a t i o nw i t hap r a c t i c a lp r o j e c 卜 p r o j e c tw i t hx i u y a nc e n t r a l i z e dc e n t e ro f a n s h a np o w e rs u p p l yc o m p a n y ，t h ep a p e r d i s c u s s e d t h eo v e r a l ls t r u c t u r ed e s i g na n df u n c t i o nm o d u l ed e s i g n a d d i t i o n a l l y , r e a l i z a t i o na n dt h e o r y o fk e yt e c h n o l o g i e sa r ep r o v i d e d i nt h ev e r yl a s tp a r t ，t h r o u g ht h ea n a l y s i sa n dt h e d i s c u s s i o n o ft h ep r o b l e m ss u c ha sd a t ae x c h a n g eb e t w e e nt h en e t w o r ko fs c a d a e m sa n do t h e r s y s t e m s ，t h en e t w o r ks a f e t yi s o l a t i o nt of i g h ta g a i n s tv i r u sa n dh a c k e r s ，t h ed u a lf a u l t - t o l e r a n t s y s t e ma n ds oo n ，t h ep a p e rf i n a l l yp r o v i d e ds o m ec o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o ns c h e m e k e y w o r d s ：d i s p a t c h i n g a u t o m a t i o n ，c e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o n ，s c a d a e m s ，c o r b am i d d l e w a r e ，d u a lf a u l t t o l e r a n c e t t a n x i a o ( i n d u s t r ye n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yv i c ep r o f il i uq ih u i 华北电力人学i - 仔ii 硕十专业学何沦文摘要 摘要 本文针对调度自动化及供电公司变电站发展现状，在理论分析及实际需求分析 的基础上对鞍山岫岩集控中心电网调度自动化系统进行了总体设计。首先介绍了电 网调度自动化意义、集控站发展现状以及建设岫岩集控站的必要性，接着介绍了电 网调度自动化功能和特点，以及集控中心调度自动化模式，并对电网调度自动化新 技术进行了研究分析。接下来结合实际项目鞍山供电公司岫岩集控中心项目，从 整体结构设计和各功能模块设计两方面出发进行论述，并阐述了系统的关键技术的 实现及其原理。文章的最后，对s c a d a e m s 系统和其他系统连网进行数据交换、以 防病毒防黑客为目的的网络安全隔离、以及系统的双机容错系统等问题进行了分析 讨论，并提出了具体实现方案。 关键词：调度自动化，集控站，s c a d a e m s ，c o r b a 中间件，双机容错 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n ts t a t u so fd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o na n dt h es u b s t a t i o n so f p o w e rs u p p l yc o m p a n i e s ，t h i sp a p e rm a d ea no v e r a l ld e s i g n f o rt h ep o w e rd i s p a t c h i n g a u t o m a t i o ns y s t e mo fc e n t r a l i z e dc o n t r o lc e n t e ri nx i u y a n ，a n s h a no nt h eb a s i so f t h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ld e m a n da n a l y s i s t h ep a p e rs t a r t e dw i t ha ni n t r o d u c t i o no ft h e s i g n i f i c a n c eo fp o w e rd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n ts t a t u so fc e n t r a l i z e dc o n t r o l s t a t i o n a n dt h en e c e s s i t yt oc o n s t r u c tt h ec e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o no fx i u y a n i tt h e n d e s c r i b e dt h ef u n c t i o na n dc h a r a c t e ro fp o w e rd i s p a t c h i n gs t m i o na sw e l la st h ed i s p a t c h i n g a u t o m a t i o nm o d eo fc e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o n i nc o m b i n a t i o nw i t hap r a c t i c a lp r o j e c t _ 一 p r o j e c tw i t hx i u y a nc e n t r a l i z e dc e n t e ro f a n s h a np o w e rs u p p l yc o m p a n y ，t h ep a p e rd i s c u s s e d t h eo v e r a l ls t r u c t u r ed e s i g na n df u n c t i o nm o d u l ed e s i g n a d d i t i o n a l l y , r e a l i z a t i o na n dt h e o r y o fk e y t e c h n o l o g i e sa r ep r o v i d e d i nt h ev e r yl a s tp a r t ，t h r o u g ht h ea n a l y s i sa n dt h ed i s c u s s i o n o ft h ep r o b l e m ss u c ha sd a t ae x c h a n g eb e t w e e nt h en e t w o r ko fs c a d a e m sa n do t h e r s y s t e m s ，t h en e t w o r ks a f e t yi s o l a t i o nt of i g h ta g a i n s tv i r u sa n dh a c k e r s ，t h ed u a lf a u l t - t o l e r a n t s y s t e ma n ds oo n ，t h ep a p e rf i n a l l yp r o v i d e ds o m e c o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o ns c h e m e k e y w o r d s ：d i s p a t c h i n g a u t o m a t i o n ，c e n t r a l i z e dc o n t r o ls t a t i o n ，s c a d a e m s ，c o r b am i d d l e w a r e ，d u a lf a u l t t o l e r a n c e t t a n x i a o ( i n d u s t r ye n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yv i c ep r o f l i uq ih u i 声 n 口n ) - j尸 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文鞍山岫岩集控中心电网调度自动化系 统的设计与研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研 究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：翌! ! 富日期：壹鱼! 壁：皇墨：d 6 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 导师签名： 日期： 华北电力人学i ：科硕十专业学何论文 1 1 选题背景及其意义 第一章绪论 现代电力系统是由各区域系统组成的联系紧密、既相互支持、又相互制约的大 系统。近年来，随着我国经济高速发展，电压等级和电网复杂程度也大大提高。 对电网调度自动化系统可靠性、安全性、经济性和可用性提出了越来越高的要求。 随着人民生活水平的提高和高速信息技术的迅速发展，办公自动化，设备自动化和 家庭自动化( 0 a ，f a ，h a ) 迅速进入了人们的日常生活和工作。这意味着人们对电能的 需求和依赖程度日益提高，从而对电力系统可靠性和所提供的电能质量也提出了更 高的要求。国家电力公司为规范电力公司的运作，对电能质量提出了较高的要求， 尤其对供电可靠性制定了明文规定：一般城市地区为9 9 9 6 ，使每户平均停电时间 不大于3 5 小时年；重要城市中心区供电可靠率应达9 9 9 9 ，每户平均停电时间不 大于5 3 分钟年。要实现这一目标，能否建设合理、完整、高效的电网调度自动化 系统是关键。 近年来，为了提高劳动生产率，减人增效，减少人为事故的发生，不断提高电 力系统运行可靠性，电力系统在全国范围内加快了变电站无人值班化建设，取得了 很大成效，但通过无人值班改造和建设也带来了一些新问题，比如：s c a d a 系统采集 的变电站信息大量增加，误发信息出现比原来频繁，给正常运行监控带来很大麻烦： 变电站无人值守后电网的调度，要求安全性、可靠性更高，对于异常信号处理要更 准确及时，特别需要强大的告警功能和完善的监视功能：另外，无人值守变电站新 的管理模式，对调度自动化s c a d a 系统功能提出了新的要求。为保证电网及无人值 班变电站的有效运行，国家颁布了关于建立集控站的文件，建议在电网调度的层次 之下建立多个集控站，以保证电网及无人值班变电站的有效运行。集控站的设置， 使得原来站内值班人员所作的工作可由远方来完成。在发达国家中，无人值班变电 站已被广泛采用，在集控站对其进行管理，是国际上j 下被普遍采用的一个先进管理 模式。在我国，集控站概念的出现只是在最近几年，在一些地方试行也取得了一定 的效果，但其功能很不完善，从目前的趋势来看，无人值班变电站的迅猛发展将会 使集控站成为电网运行管理系统中一个非常重要的组成部分。 国电公司于一九九六年颁布了关于建立集控站的文件，建议在电网调度的层次 之下建立多个集控站，以保汪电网及无人值班变电站的有效运行。集控中心是实现 变电站无人值班的一种运行管理模式，负责各受控站的远方运行监视、倒闸操作、 事故异常处理、设备的巡视与维护以及文明生产等全面运行管理工作。集控站的没 华北电力人。学l ：袢硕+ 专、。簟何沦文 立，大大改善了对无人值班变电站的运行管理和维护，并改善了系统的结构，实现 了变电站管理的分层、分级管理，其产生的综合效益卜分明显。本课题束源于辽宁 鞍山岫岩集控站电网调度自动化系统的升级改造，岫岩供电分公司隶属于鞍山供电 公司管辖，是集送、变、配、营销等诸多专业为一体的综合型企业，重点担负岫岩 地区工农业生产和城乡居民生活的供电任务。重点担负岫岩地区城乡的工农业生产 和居民生活用电的保障工作。辖区内有2 2 0 千伏线路4 条，线路亘长8 0 公里；2 2 0 千伏变电所2 座，主变压器总容量为3 8 0 兆伏安。6 6 千伏线路9 条，亘长1 5 4 公罩； 1 0 千伏线路7 条，亘长9 3 公罩。6 6 千伏变电所四座，主变压器总容量为1 5 6 兆伏 安。6 6 千伏变电塔一座，主变压器容量为1 8 兆伏安。配电变压器2 3 0 台，箱式变 电站5 1 座，柱上开关5 9 台。在岫岩一次变电站建立集控中心对岫岩各变电所设备 进行监视和执行设备操作具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 电网调度自动化系统对电力系统的安全经济运行起着不可或缺的作用。到目前 为止，电网调度自动化系统的发展已经历了4 代。第1 代系统为2 0 世纪7 0 年代基 于专用机和专用操作系统的监控与数据采集( s c a d a ) 系统，全部功能在单机上实现。 8 0 年代，出现了调度主机双机热备用系统，即第2 代系统，特点是基于通用计算机和 集中式的s c a d a f l 邕量管理系统( e m s ) ，部分e m s 应用软件开始实用化。9 0 年代，基于 精简指令集计算机( r i s c ) u n i x 的开放分稚式e m s 属于第3 代产品，采用商用关系型 数据库和先进的图形显示技术，e m s 应用软件更加丰富和完善，其主要特征是基于 r i s c 图形工作站的统一支持平台的功能分布式系统。目前已开发出第4 代电网调度 自动化系统，它是一套支持e m s 、配电网管理系统( d m s ) 、广域监测预警系统( w a m s ) 和公共信息平台等应用的电网调度集成系统，为调度自动化提供了一揽子的集成方 案。第4 代系统满足安全分区和安全防护的要求，按照基于公共对象请求代理体系 结构( c o r b a ) 开放分布式的设计思想，遵循i e c6 1 9 7 0 的公共信息模型( c i m ) 组件接 口规范( c i s ) 和可缩放矢量图形( s v g ) 标准瞳1 ，面向电力市场进行了应用软件功能的 扩展，并满足e m s 网上浏览、操作和远程维护要求，为电力市场环境下的网省级e m s 用户和其他自动化系统提供了一套先进、开放、可扩展、稳定可靠、面向对象的电 力企业自动化系统支撑平台和丰富的电网分析应用软件运行平台比。3 3 。 文 1 0 论述为辽宁省沈阳供电公司实现电网调度自动化的过程中，s c a d a 功能 及其扩展功能的实现，文章在分析现有系统s c a d a 功能的基础上，结合现在运行的 s c a d a 系统存在的问题和沈阳电网调度实际需要，扩展调度自动化系统新的s c a d a 功能，对s c a d a 系统软件设计进行了研究，详细的分析了系统的数据采集和数据库 管理部分，并进行了软件的设讣与调试。从而不断满足调度、运行监控人员的要求， 华北i 乜力人学j ：稃硕十专业! 学何论文 为保证电网安全稳定运行发挥最大作用。文 1 1 则进一步针对当前电力各应用系 统运行工况进行集中统一监控的要求同益迫切，提出建：立开放、标准、通用、满足 电力二次系统安全防护要求的电测调度自动化综合监控系统：文 6 ，8 ，9 ，1 2 ，1 3 详细分析了电网调度自动化中的网络及多媒体技术问题，并提出了相应的综合措 施，为系统开发提供技术支持。文 1 4 ，1 5 ，1 6 ，1 7 在相关文献基础上，论述了 电网调度自动化相关理论及存在的问题和挑战，为下一步研究指明了方向。 随着中国经济的不断发展，电网技术也在不断进步，中国电网将形成跨区域、 远距离传输的超特高压交直流混合输电系统，如何保证该系统的安全稳定运行是 一个重大而迫切的研究课题h 。5 1 。从调度自动化监控和分析的角度来看，现代电网是 多层次、多尺度、多对象的复杂统一体，对调度自动化系统提出了以下需求： l 、大容量表现在以下4 个方面：( 1 ) 随着电网规模的快速扩充和电网互联 的增强，对电网大模型的统一分析越来越成为需要：( 2 ) 传统e m s 中只需要处理一 次系统的信息，但未来调度自动化系统需要实现一、二次系统的同步建模、采集与 分析：( 3 ) 传统e m s 是电网稳态水平上的监控分析，未来需要扩展到静态、动态、 暂态三位一体的信息处理与分析：( 4 ) 未来调度自动化系统需要综合处理电网、市 场和电量信息。 2 、高实时性为了实现闭环控制，高密度采集的相量测量单元( p m u ) 对高速实 时通信提出了更高的要求，对分析和决策软件的实时性要求也更为苛刻。 3 、统一性未来的电力系统需要加强监控和分析的统一性。在时间尺度上，需 要静态、动态、暂态相结合：在空间尺度上，需要各级调度的统一协调：从对象维上 讲，既要考虑输电网与配电网相结合，又要考虑经济稳定性( 电力市场的影响) 与物 理稳定性的交织作用。 4 、综合性未来调度自动化系统将不再是e m s ，w a m s 等具备单一功能的系统， 而是综合型平台化的复合大系统。 国外的电网调度自动化研究和应用起步于5 0 年代，发展于6 0 年代，7 0 年代成 熟，8 0 年代盛况空前，全世界大约有4 0 0 5 0 0 套比较重要的e m s 系统在运行。国外 的e m s 系统的硬件配置档次都比较高，网络功能很强，大多组成计算机网络，相互 传达数据。系统的软件功能很强，特别是电力系统高级应用软件，用得很广泛，有 深度。目前在s c a d a 安全监视系统和e m s 能量管理系统的基础上，已发展成集成管 理系统( i m s ) 1 。 华北电力人学i ：科硕十专业学位论文 1 3 课题研究内容 集控站是随着无人值班变电站的大量出现而逐渐形成的一种电网运行管理模 式。集控站值班人员可对其所属的多个无人值班变电站进行远方监视和控制。集控 站的设立大大改善了对无人值班变电站的运行管理和维护，并改善了系统的结构， 其产生的综合效益十分明显。本文主要工作：设计和实现一套基于分级控制模式下 并符合第四代调度自动化系统技术标准的集控中心系统。其主要内容如下： 1 、文章首先对电网调度自动化的主要功能和系统模式进行了探讨，并分析了 集控站电网调度自动化模式，确定系统是分级管理模式下具有良好互联功能的调度 自动化系统； 2 、对电网调度自动化的新技术及其功能特点进行了研究探讨，分析各种技术 优缺点，确定系统设计所采用各种技术； 3 、对鞍山岫岩集控中心电网调度自动系统化进行了具体设计。首先在理论结 合实际调研基础上确定集控站调度自动化系统设计总体要求，然后从系统组成、软 硬件结构、数据流程、网络结构、应用平台、s c a d a 、e m s 等软件功能模块等方面进 行具体设计； 4 、对系统实现的关键技术如系统接口及系统中间件的实现及其原理进行了设 计和研究； 5 、最后论述了调度自动化系统的网络安全和双机容错的解决方案。其中系统 网络安全采用防病毒物理隔离装置，双机容错采用双机磁盘阵列，配以群集软件， 用以解决双机数据备份和数据同步问题。 4 华北电力人学i ：秆 硕十专业学位论文 第二章电网调度自动化作用功能及模式 2 1 电网调度自动化系统概念及作用 2 1 1 电网调度自动化概念 电网调度自动化系统又称作能量管理系统( e m s e n e r g ym a n a g e m e n t s y s t e m ) ， 是以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统，它以数据采集和监控系统 ( ( s c a d a ) 为基础，包括自动发电控制( a g c ) 和经济调度运行( e d c ) 、电网静态安全 分析( ( s a ) 、调度员培训仿真( d t s ) 以及配电网自动化( d a ) 等几部分在内的能源管 理系统( e m s ) 。调度自动化系统主要功能是收集、处理电网运行实时信息，通过人 机联系对电网运行状况集中而有选择地显示出来进行监控，并完成经济调度和安全 分析等功能。主要作用是对电力系统进行安全监控、提高系统的运行水平、经济运 行参数的辅助计算、报表自动打印等1 2 j 。 s c a d a 系统在电网调度自动化系统中应用最为广泛，技术发展也最为成熟，现 已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效 益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平等 各方面有着不可替代的作用。在电力系统领域， s c a d a 系统之上增加电力系统高级 应用软件( p a s ) 功能，即构成e m s 系统。所以完整的电网调度自动化系统实际上应 该指e m s 系统，包括s c a d a 系统和电力系统高级应用软件( p a s ) 两大部分。在电 力系统自动化领域，s c a d a 系统又称远动系统。远动系统的概念，强调了厂站( 现 场) 自动化装置( r t u ) 和远动通信通道的重要作用，完整的s c a d a 系统应该是厂 站( 现场) 自动化装置( r t u ) 、远动通信通道和位于电网调度中心( 主站端) 的计 算机系统三大部分的总合。 2 1 2 电网调度自动化系统的作用 电网调度自动化已成为调度现代电网的重要手段，其作用主要有以下三个方 面： 1 、对电网安全运行状态实现监控 电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电压、潮流、负荷与 出力：主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标，使之符合规定，保证电能 质量和用户计划用电、用水和用汽的要求。 2 、对电网运行实现经济调度 华北电力人学l ：样顶十专业学位论文 在对电网实现安全监控的基础上；通过调度自动化的手段实现电网的经济调 度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。 3 、对电网运行实现安全分析和事故处理 导致电网发生故障或异常运行的凶素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时 预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃， 造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。为此，必须增强调度自动化毛段，实 现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便 及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。 2 2 电网调度自动化系统功能 1 、数据采集与数据处理 ( 1 ) 、数据采集 变电站的数据采集有状态量、模拟量、数字量和脉冲量。系统能实时采集模拟 量( 遥测) 、状态量( 遥信) ，脉冲量( 电量) 以及保护信息。 ( 2 ) 、数据处理 能满足相关调度中心，电网规划，变电站运行管理，继电保护专业各部门的要 求，任意定义各种表达式并实时求出计算量的值，自动滤除遥测扰动及遥信抖动， 数据存贮至历史数据库。其主要功能如下： a ) 、统计计算：实时计算负荷的r 最大、最小、平均值及相应的时间，主变压 器的功率总和，主变压器负荷分析、多等母线电压定时记录，并统计同最大、最小、 平均值及相应时间，计算多条母线的r 、月、年电压合格率，并统计月最大、最小、 平均电压及相应时间。 b ) 、可靠性检查：检验数据是否可靠，辨别故障复位和遥控动作。 c ) 、越限检查：当数据超过正常区间之外时，发出越限报警信息。 此外还有状态取反、变化率检验等数据处理功能。 2 、安全监控与操作闭锁 安全监控具有信息显示、监视控制、报警处理、事故记录等功能，实时显示图 示画面除了显示变电站主接线、开关、刀闸状态，运行参数等外、在c r t 上显示设 备的检修状态及接地装备等，以及相关的测量值，主变负荷曲线等趋势图，开关正 常变比操作显示，开关事故跳闸显示、事故顺序记录、报警画面及提示信息等。 3 、事件记录处理 6 华北电力人学i ：样硕 ：专业学位论文 包括遥测类事项、遥信类事项、周波类事项、通道类事项、操作类事项等。电 网运行变化和调度操作等事件连同时标信息被系统记录下来，保存到历史数据库 中；如变电站事件顺序记录日j 。按事件性质分级：一级为变电站发生事故时的事件记 录，如断路器变位，继电保护动作，备用电源自投装置动作，主变瓦斯保护动作等。 二级为变电站的主变异常运行的事件记录。如主变轻瓦斯保护，有载调压开关瓦斯 保护，油温过高、压力释放阀动作及油色谱分析告警，小电流接地系统单相接地或 消弧线圈动作等。三级为变电站除变压器异常运行外的预告信号，如断路器控制线 路断线，操作机构故障，u p s 故障等。 4 、报警处理与事故报告 ( 1 ) 、报警处理 报警包含声音报警，话音报警，打印报警，主画面报警等，可单独使用，也可 组合使用。可在调度工作站实现，也可在其他工作站实现，并可根据工作站的职责 范围有选择性地报警。报警的类型有：变位告警、越限告警、事故告警、工况告警、 事故逆忆等。 ( 2 ) 、事故报告 当有事故发生时，能自动记录事故发生前与事故相关联的数据点的采样值，具 有事故逆忆、事故重演功能，当启动事故逆忆功能时，记录的逆忆数据可以曲线或 表格的形式显示出来，便于调度员观察事故过程中相关设备的运行情况。 5 、人机联系与r t u 功能 ( 1 ) 、人机联系 人机联机画面能显示各类型的中文表格、系统图形、运行参数、其显示直观、 操作方便，并可任意定义。 ( 2 ) 、r t u 功能 在常规远动功能基础上扩充功能，在实时“四遥”的基础上增加远方修改保护 套定值，采集并向远方发送状态量，遥信变位优先传送，采集并向远方发送数字量、 模拟量，脉冲量并具有转发功能，设备程序可自恢复、自调、自诊断；并有当地越 限报警，与调度端对时功能、统一系统时钟等功能；采集电力系统的运行结构和运 行参数等信息是由r t u 完成，然后由远动系统的通信系统将r t u 采集的信息送到调 度中心的远动终端接口，再到调度计算机进行处理。 华j 匕电力人学i ：稃硕十专业学何论文 2 3 电力系统的分层( 多级) 调度控制 1 、分层( 多级) 调度控制的优点 电力系统调度控制可分为集中调度控制和分层调度控制。集中调度控制就是电 力系统内所有发电厂和变电站的信息都集中到一个中央调度控制中心，由中央调度 中心统一来完成整个电力系统调度控制的任务。在电力工业发展的初期阶段，集中 调度控制曾经发挥了它的重要作用。但是随着电力系统规模的不断扩大，集中调度 控制暴露出了许多不足，如运行不经济、技术难度大及可靠性不高等，这种调度机制 已不能够满足现代电力系统的发展需要。 为了解决集中调度控制的缺点和不足，现代大型电力系统普遍采用了分层调度 控制。国际电工委员会标准( i e c 8 7 0 - 1 1 ) 提出的典型分层结构将电力系统调度中 心分为主调度中心( m c c ) 、区域调度中心( r c c ) 、地区调度中心( d c c ) 。分层调度 控制将整个电力系统的监控任务分配给属于不同层次的调度中心，较低级别的调度 中心负责采集实时数据并控制当地设备，只有涉及到全网性的信息才向上一级调度 中心传送，上级调度中心作出的决策以控制命令的形式下发给下级调度中心。与集 中调度控制相比，主要有以下儿方面的优点晦1 ： ( 1 ) 、便于协调调度控制；( 2 ) 、提高系统可靠性；( 3 ) 、改善系统响应。 2 、我国电力系统的分级多层调度控制 根据我国电力系统的实际情况和电力工业体制，电网调度指挥系统分为国家级 总调度( 简称国调) 、大区级调度( 简称网调) 、省级调度( 简称省调) 和地区级调度( 简 称地调) 四级。近年来随着乡镇企业和农村经济的蓬勃发展，广大农村地区用电负荷 急剧增长，己有数百个由大电网延伸供电的县级电力网主变总容量达到或接近5 0 一- 2 0 0 m w 。现在国家已经明确规定增加县级调度，形成了五级调度分工协调进行指挥控 制的电力系统运行体制。 2 4 集控站电网调度自动化模式介绍 随着无人值班变电站的增加，常规调度自动化系统处理的信息中又增添了另一 种信息类型，即变电站内部信息过程。它们虽与电网运行无关，但也必须传至调度 中心，由s c a d a 系统提供给调度人员，这就是说调度员除了监视电网运行参数外， 必须替代变电站原值班人员承担起监视变电站本体的设备运行状况，如各开关机构 状态、交直流系统状念、各个刀闸的状态、主变油温、控制室安全状况、各种保护 操作及管理信息等，这样不但大大增加了调度人员的工作负担，而且可能造成信息 的混乱、操作错误等问题。针对传统调度自动化系统的弊端，在调度与二次变电站 华i ll i x 力人学i ：样硕十专业学位论文 ( 一般为无人值班站) 之间加设集控站，可解决上述问题。集控中心所监视的信息量 应当比较全面，信息量非常巨大：操作功能多，且操作的防误一陀要求高。集控站的 核心技术是对所辖变电站的“凹遥”技术，操作人员在集控站完成对变电站设备的 遥控，监视采集上来的实时信息，对异常信息及时处理。 国内集控站自动化的模式主要分为分级管理和集中控制两种模式。 l 、分级管理模式 在上行信息中，变电站向集控中心传送全部监控信息，集控中心则向调度端系 统转发其所需信息：在下行信息中，调度员进行遥控和遥调操作命令时，调度端系 统的网络前置模块将操作命令通过规约下发到集控中心端系统的网络前置模块，再 由集控中心系统代理对变电站进行遥控和遥调操作。调度主站端作为整个系统核 心，与主要一次变电站和集控中心直接通讯集控系统作为若干二次变电站信息汇集 点与二次变直接通讯。这样，系统中各个部分的功能和职责非常明确，集控中心处 理区域电网运行参数和相关变电站全部信息，应该能够监视绝大部分有入值班所能 反映的信息。集控中心所辖变电站的通道改道接入各集控中心自动化系统，调度中 心和集控中心之间的数据共享通过与信息转发类似的方式实现。在此模式中，集控 中心作为独立系统具有数据采集实时数据库、历史数据库和操作工作站，其特点是： 各级自动化系统的局域网上信息流量适中，信息类型比较规范，系统各个部分的功 能和职责非常明确，系统可靠性高。此种模式虽然投资比较大，但是由于它高可靠 性、易管理性等特点，已被广泛的采用。 2 、集中控制模式 集中控制模式是在调度自动化系统的局域网上加装集控站工作站。变电站的上 行信息直接送调度端系统，调度员的遥控、遥调命令则由调度员直接送变电站。这 种模式主要是针对调度系统规模不大、通道容量允许的情况下，在巡检站加设几台 计算机与系统联网，根据从调度端得到相关信息，操作人员使用远程工作站可完成 所有需要的操作，完成集控中心的功能。这种情况下，集控中心自动化系统由于配 置精炼而使本方案造价稍低，但由于集控中心自动化系统与调度自动化系统通过网 络连接，共用历史服务器和实时库服务器，而集控中心需要的变电站本体信息非常 庞大，造成网络非常拥挤，并且由于信息类型的多样性，造成系统处理更加复杂， 使系统的可靠性和易维护性降低，不能有效的保证集控中心自动化系统和调度自动 化系统稳定运行。其特点为：自动化系统的局域网上信息流量较大，信息类型比较 繁杂，系统中各个部分的功能和职责不够明确，系统可靠性有所下降。随着加入调 度系统的集控中心个数和无人值班站改造后需要监视的信息量的迅速增加，集中控 制模式的集控中心方案显示出很多的弊病：造成调度系统过于庞杂、维护工作鼍迅 9 华北电力人学i ：样硕十专业学何论文 速增大、系统的可靠性降低等等。有鉴于此，本系统使用分级管理模式。 l o 华北电力人学l ：群硕十专、i k 学何论文 第三章电网调度自动化系统技术探讨 随着电力系统规模的不断扩大，电网管理自动化水平的不断提高，电网能量管 理系统的实用化应用水平不断深入，电网调度自动化系统( e m s ) 已从传统的 s c a d a a g c 实用化提高到电网能量管理系统的负荷预测、状态估计、调度员潮流、 安全分析、电压无功优化、最优潮流等电力应用软件的实用化。特别是近年来，随 着电力企业由集中“管制( r e g u l a t i o n ) ”走向“取消管制( d e r e g u l a t i o n ) ”的电 力市场化进程的不断加快，电力企业越来越面临着这样的问题，原有的电网能量管 理系统是否能够适应电力市场交易以及安全调度的需要，如何改造爿。能适应电力市 场化进程的需求? 新建的电网能量管理系统怎样才能以最小的投资跟上迅速发展 的计算机软硬件水平更新换代的步伐，适应电力企业自动化系统( 电网能量管理系 统e m s 、电力市场技术支持系统一一一t m s 、电能量计量系统t m r 、配 电管理系统- - d m s 、水库电力调度自动化系统r d s 、仿真系统等) 集成总线 ( u t i l i t y i n t e g r a t e d b u s 一u i b ) 建设的需要，同时能够满足不同时期建设、 不同厂商开发的各个应用系统之问的系统互连、信息共享、软件互操作的要求? 面 对i n t e r n e t 飞速发展的步伐，新一代电网能量管理系统的建设应该如何应对才能 满足移动环境的需要? 3 1 电网调度自动化技术发展 能量管理系统( e m s ) 是一套为电力系统控制中心提供数据采集、监视、控制 和优化，以及为电力市场提供交易计划安全分析服务的计算机软硬件系统的总称， 它包括为上层电力应用提供服务的支撑软件平台和为发电和输电设备安全监视和 控制、经济运行提供支持的电力应用软件，其目的是用最小成本保证电网的供电安 全性。现在电网调度自动化系统已发展到第四代。近年来，随着计算机通信技术、 网络技术、数据库技术、面向对象技术、i n t e r n e t 技术以及软件标准化技术的飞速 发展，电网调度自动化系统作为电力生产、输送、分配、消费一体化监视、控制的 系统，其更高的开放性、可移植性、可扩展性以及可靠性要求有了技术上的保证。 此外，在电力系统内部，随着电力系统新技术的发展和以安全为主的一体化经营的 电力生产、输送、分配和消费过程，逐步走向以安全和经济为同等目标的开放电力 市场的要求，第四代基于i n t e r n e t 技术、面向对象技术、通信中间件和数据库中 间件技术、i n t e r n e t 技术的考虑能量管理系统、电力市场技术支持系统、电能量计 量系统需求的e m s t m r t m s 一体化平台建设的基础条件已经成熟。 华北l 乜力人学f ：稃硕十专业。学何论文 3 2 电力企业应用系统互连现状 电力企业应用系统互连、数据共享、软件互操作是开放性系统发展和建设的趋 势。随着计算机软硬件技术的飞速发展和电力企业自动化需求的不断提高，电力企 业自动化系统产品的不断更新和换代，目前的电力企业自动化水平有了显著的提 高，大多数电力企业或多或少的配备或j 下在建设以下实时或非实时系统( r n r ) ， 如e m s 系统( r n r ) 、t m r 系统( r n r ) 、t m s 系统( r n r ) 、d m s 系统( r n r ) 、企业 资源规划( e r p ) 系统( n r ) 、a m f m g i s 系统( n r ) 、m i s 系统( n r ) 等，这些系统 分别承担着电力企业的输配电网运行和控制、维护、管理、规划、用户服务、计划 编制等任务，根据建设的时间和服务的领域不同，目前这些系统具有以下共同的异 构特征： l 、多种计算机硬件平台，包括s u n 、c o m p a q 、i b m 、h p 等公司的u n i x 服务器、 u n i x 工作站和一系列的p c 机等； 2 、多种操作系统平台，包括s o l a r i s u n i x 、t r u 6 4 u n i x 、a i x u n i x 、n t 、l i n u x 等； 3 、多种商用数据库平台，包括o r a c l e 、s y b a s e 、d b 2 、i n f o r m i x 、s o l s e r v e r 等： 4 、多种构件技术，包括公用对象请求代理体系结构( c o r - b a ) 技术、分布式 公用对象管理( d c o m ) 技术、企业j a v a b e a n ( e j b ) 技术； 5 、大型主机模式、客户n 务器( c s ) 模式、w e b 浏览器服务器( b s ) 模式； 6 、多种开发语言，如c 、c + + 、j a v a 、p o w e r b u i l d e r 等。 为了使不同厂家、不同时期建设的电力企业自动化应用系统能够做到数据共 享、软件互连，目前国内系统通常的做法是： 跨部门收集各个应用系统的数据；根据需要开发点对点的系统接口。以上 方法缺点是缺乏一种标准的数据库访问接口，同时新建的系统虽然暂时避免了成为 “自动化系统的孤岛”，但是不会建立一种企业自动化系统共享的、高效的分布式 数据平台，其结果是给未来的电力市场或数据仓库的建立，创建了更多的“自动化 孤岛”。 9 0 年代初，美国电科院( e p r i ) 在电力企业的能量管理系统和配电自动化领域 开展了称为c c a p i ( 控制中心应用程序接口) 的数据通讯和数据抽取工程，并建立 了公用信息模型( c i m ) ，该模型是电力企业e m s 系统中建立的一套全面的数据类型 的描述。c c a p i 专业组的目标是开发一套框架，以便电力企业运行环境墨的应用软 1 2 华北电力人学i ? 科硕十专业学位论文 件达到“即插即用( p l u g a n d p l a y ) ”。i e c 技术委员会第1 3 和第1 4 工作组( w g l 3 和w g l 4 ) j - e 积极地从事于使电力工业的全部电嘲一侧的数据结构和应用程序的接口 ( a p i ) 标准化