（计算机应用技术专业论文）电网调度自动化系统的设计与实现.pdf

电网调度自动化系统的设计与实现 摘要 电力的生产在每个国家的国民经济和社会生活中占据重要的地位，电网调 度自动化系统是保证电网安全、经济、优质运行的重要手段。 随着经济、技术的发展，社会对于电能的需求量的不断增加，对于电力系 统的安全、经济、优质供电提出了更高的要求。为了适应这一要求，郑州市电业 局组织了对于郑州地调s c a d a 系统的升级换代工作，并且为了达到减人增效的 目的，建设了农科、东风、牛砦、卧龙等4 座1 1 0 k v 集控站s c a d a 系统。作者 有幸参加了这些系统的开发工作。本文以地调s c a i ) a 系统为基础，阐述了作者 在开发过程中取得的一些经验和认识。 调度自动化系统主要由主站系统和子站系统两部分组成。主站系统 ( a g c e m s s c a d a ) 通过数据通道接收放置在发电厂、变电站( 子站) 内的r t u 或综合自动化系统采集的当地电气量数据和信息，利用主站系统的s c a d a 、e m s 及a g c 等高级应用功能，对变电站和发电厂进行监视和控制。变电站内的综合自 动化设备，接收来自主站系统的命令，并结合其自身的自动控制功能，对子站的 设备进行控制。 本文主要阐述了郑州地调基于客户n 务器模式的s c a d a 系统，根据郑州电 网的实际情况，系统采用了基于u n i x 环境下的( o r a c l e8 i 作为后台数据库，并 用面向对象的v i s u a lc + + 作为前台开发工具。它涉及电力系统的数据采集、数据 编码传输、数据处理以及各种高级应用功能，为保证电力系统的安全运行提供了 强有力的技术手段。该系统具有较高的安全性和实用性，系统结构清晰、用户界 面友好，在实际的生产运行中取得了很好的实用价值和经济效益。 本文第一章简要介绍了本文介绍了系统产生的原因及其技术背景。第二章对 本系统的结构和功能模块进行了描述。第三章对系统的数据结构和数据组织进行 了阐述。第四章是本论文的重点，对电网调度自动化系统主要部件的分析、设计 和实现做了详细的描述，主要有s c a d a 系统与商用数据库的接口实现、地区电网 无功功率与电压最优控制等。第五章对本系统在安全性方面的措施进行了阐述。 第六章对系统的现状及发展方向进行了分析与研究。第七章致谢。 现在，郑州地调s c a d a 系统已完成了开发任务。目前，正在郑州市电业局试 运行。从运行情况看，该系统达到了设计要求，使用效果良好，能准确地为各级 用户提供信息服务。 关键词：s c a d a 、e m s 、a g c 、r t u 电网调度自动化系统的设计与实现 a b s t r a c t i tp l a y sa l li m p o r t a n tr o l ei nt h en a t i o n a le c o n o m ya n ds o c i a l1 i f ea te v e r yc o u n t r y t op r o d u c te l e c t r i cp o w e t , t h ee m s s y s t e mi sa ni m p o r t a n tm e a n s t oe n s u r et h ep o w e r s y s t e mr u n n i n gs a f e t y , e c o n o m y a n dh i g h q u a l i t y w i t ht h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dt e e h n o l o g y , t h er e q u i r e m e n to fe l e c t r i c p o w e r i sc o n s t a n t l yi n c r e a s e d a n dt h e s er e q u i r ep o w e r s y s t e mr u n n i n gm o r es a f e t y , m o r ee c o n o m ya n dh i g hq u a l i t y i no r d e rt om e c tt h ed e m a n d ，t h ez h e n g z h o ue l e c t t i c p o w e rb u r e a uo r g a n i z e dt h eu p d a t eo fs c a d as y s t e mo fz h e n g z h o ue l e c t r i cp o w e r d i s p a t c h i n gc e n t e r ( z z e p d c ) ，i na d d i t i o n ，c o n s t r u c t i n gs c a d as y s t e mo fn o n g k e ， d o n g f e n g ，n i u z h a i ，w o l o n g c e n t e rc o n t r o lm a s t e rs t a t i o n s 1w a s l u c k i l yt ot a k ep a r ti n t h ed e v e l o p m e n tw o r ko f t h e s es y s t e m s t a k i n gt h es c a d a s y s t e mo f z z e p d c a st 1 1 e f o u n d a t i o n ，t h i sp a p e re x p o u n d st h ee x p e r i e n c ea c q u i r e df r o mp a r t i c i p a t i n gi nt h e d e v e l o p i n g w o r k t h ee l e c t i l ep o w e rd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e mi sc o m p o s e do fm a s t e rs t a t i o n a n ds l a v es t a t i o n s i tp r o c e s si st h a tt h r o u g ht h ec o m m u n i c a t i o nc h a n n e l ，t h em a s t e r s t a t i o n f a g c e m s s c a d a ) r e c e i v e 也el o c a ld a t ao ft h es l a v es t a t i o n sa n dp o w e r p l a n t s ，a n dp l a ys u p e r v i s o r ya n dd a t aa c q u i s i t i o nf u n c t i o no f s l a v es t a t i o n s t h er t u o ft h es l a v es t a t i o n sr e c e i v et h ei n s t r u c t i o nf x o mt h em a s t e rs t a t i o n , c o n t r o lt h e e q u i p m e n t o fs l a v es t a t i o n t l l i sp a p e re t a b o m t e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs c a d as v s t e mo fz e p d s t l l a ti sb a s e do nc l i e n t s e r v e rc o m p u t i n g r o o d e l a c c o r d i n g t ot h er e a lc i r c u m s t a n c eo f z h e n g z h o ue l e c t r i cp o w e r n e t w o r k ，t h es y s t e ma d o p t so r a c l e8 i ，w h i c hr u n su n d e ru n i x , a n dv i s u a lc + + w h i c hc a l lo f f e ro b j e c to r i e n t e dm e t h o d ，a sb a c k g r o u n dd a t a b a s ea n d f o r e g r o u n dp r o g r a m m i n g t o o lr e s p e c t i v e l y n 圯s y s t e mi n v o l v e dd a t a a c q u i s i t i o n d a t a c o d i n gt r a n s f e r , d a t am a n a g ea n ds o m ea d v a n c e da p p l i c a t i o n o fe l e c t r i c p o w e r n e t w o r k ，i to f f e rap o w e rt e c h n o l o g ym e a n st oa s s u r et h es a f e t yo fe l e c t r i ep o w e r n e t w o r k i th a s h i g hs e c u r i t ya n dp m c t i e a b i l i t y , t h e s t r u c t u r ei sc l e a r , t h eu s e ri n t e r f a c e i sf r i e n d lv w bo b t a i nb e t t e rp r a c t i c a la n de c o n o m y p r o f i ti nu s i n g 雠s y s t e m f i r s t t h ep a p e ri n t r o d u c e st h er e a s o nt od e v e l o pt h es c a d a s y s t e mo f z e p d sa n d i t st e c h n i c a lb a c k g r o u n do f b r i n g i n g t h e n , i n t h es e c o n dc h a p t e r , t h e p a p e r d i s c u s s e s s t r u c t u r ea n df u n c t i o nm o d u l e so ft h e s y s t e m i n t h et h i r d c h a p t e r , t l l ep a d e r i n t r o d u c e sd a t as t r u c t u r eo ft h es y s t e m t h ea n a l y s i s , d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h es c a d as v s t e mo fz e p d sa r ed i s c u s s e di nt h ef o u r t ha st h em o s ti m p o r t a n tp a r t o ft l l i sp 蚰e r i nt h ef i f t h sc h a p t e r , t h ep a p e ri n t r o d u c e st h es a f em e a n st a k ei nt h e s y s t e m i n 也ee n d t h ea u t h o ra n a l y z e st h ee x i s t e n c ea n d f u t u r eo f t h i ss y s t e m n o w , t h es c a d as y s t e mo f z e p d s h a sa c c o m p l i s h e dt h e d e v e l o p i n ga s s i g n m e n t i th a sb e e n p u t t i n g i n t ot e s t r u n n i n gi nz h e n g z h o u e l e c t r i cp o w e r d i s p a t c h i n g c e n t e r f r o mt h er e s u l to f t e s t _ r u n n i n g ，t h i ss y s t e mh a sa t t a c h e dt h eg o a lo fd e s i g n i n g ，t h e u s i n gr e s u l ti sg o o d ，i tc a l ls e r v e ra l lu s e r sm o r eq u i c l d y a n dm o r e a c c u r a t e l y k e y w o r d ：s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ，e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ， a u t o m a t i c g e n e r a t i o nc o n t r o l ，r e m o t e t e r m i n a lu n i t 2 电网调度自动化系统的设计与实现 注1 注明国际十进分类法u d c ) ) 的类号 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，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 为获得电子科技大学或其它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 确的说明并表示谢意。 签名：! ! 垒丝日期：沙哆年元月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：1 2 垒遮导师签名 电网调度自动化系统的设计与实现 第一章引言 1 1 计算机在电力系统中的应用 电力的生产在每个国家的国民经济和社会生活中占据重要的地位，正是由 于其重要性，电力生产的安全显得尤为重要，这主要由于电力生产和运行出现安 全事故对社会的影响和对电力系统本身的危害都特别巨大。因此，在电力系统的 生产和运行过程中，安全具有压倒一切的重要性。我们对电力系统的要求，首先 也是要能够连续不断地为用户安全、优质供电，然后取得最佳的经济效益。 在电力系统从小到大的发展过程中，电力系统自动化设备在其中扮演了重要 的角色，为电力系统的安全运行发挥了极其重要的作用，自动化设备的水平也随 着需求变化以及工业控制技术、计算机及网络技术和通信技术的发展有有了质的 飞跃。从当初简单的继电器自动装置以及电网调度中心通过电话了解、调度各个 发电厂、变电站的设备，发展为现在的在各个发电厂、变电站( 子站) 采用以计 算机技术为主的综合自动化设备监控变电站内的电力设备，子站向电力调度中心 ( 主站) 发送遥测、遥信等信息，主站向子站发送遥控、遥调命令。增加防火、 防盗以及遥视等功能后，实现了变电站真正的无人值班，产生了巨大的经济效益。 1 2 电网调度自动化系统开发的背景和意义 电网调度自动化系统是计算机在电力系统中的一个非常重要的一个应用。 它主要由两部分组成，即由放置在各个变电站、发电厂内的监控系统及r t u 等分站设备和电调度中心的主站设备组成。主站系统( e m s s c a d a ) 通过数据 通道接收放置在发电厂、变电站( 子站) 内的r t u ( r e m o t et e r m i n a lu n i t ) 或综合自动化系统采集的当地电气量数据和信息，利用主站系统的s c a d a 、p a s ( 网络建模、网络拓扑、状态估计、调度员潮流、电压无功优化) 等高级应用 功能，对变电站和发电厂进行监视和控制。变电站内的综合自动化设备，接收 来自主站系统的命令，并结合其自身的自动控制功能，对子站的设备进行控制。 本人主要参加了本单位主站系统的设计与集成，重点完成了主站系统中地区电 网无功功率与电压最优控制软件、s c a d a 系统与商用数据库接口的设计等。本 软件开发完成后，在国内的电网调度自动化系统中具有领先地位，在国际上保 持了先进的水平。 电网调度自动化系统的设计与实现 1 2 1 社会背景 随着社会的发展和科学技术的进步，整个社会对电力的依赖越来越大。电 力现在已属于社会的基础能源，社会的生产、服务很大一部分依赖电力部门的安 全、优质服务。而电网调度自动化系统正是为这一目的服务的。电网调度自动化 系统使调度人员有了“千里眼、顺风耳”，能够对所辖电网有一个全面的、实时 的认识，保证安全、优质供电。使电力企业的管理人员掌握电网运行的第一手资 料，在保证安全、优质供电的基础上创造最大的经济效益。 1 2 2 技术背景 现在的电网调度自动化系统，是在经历了一个多世纪的发展而来的。在电 力系统发展的初期，由予并未真正形成电网，一个发电厂带上一些用户就构成了 一个电力系统，电力系统的安全性和经济性主要是指单个发电厂的安全性和经济 性。在单个电厂的安全保护设施中，有一些单项的保护装置，如发电机的过电压 保护、过电流保护、接地保护、功率方向保护和差动保护等，是用继电器自动装 置承担这些单项的电气自动保护。此外，还有气轮机的超速危机保护和锅炉的气 压越限安全阀门等机械式自动装置。而有些参数，如气温、气压、水位、燃烧情 况等需由值班员定期监视。随着用电负荷的不断增长，供电范围的逐渐扩大，单 台发电机容量的增大，就发展为多个电厂联合供电的电力系统，原来使用的简单 的自动装置难以满足复杂电网的需要。在1 9 6 5 年纽约大停电事故中，由于自动 化设备的缺陷，主要由于电网调度信息采集系统及人机联系系统的不完善，造成 了范围从加拿大的多伦多地区到纽约州附近5 个州的大片地区停电，时间长达 1 3 5 小时，使人们认识到电的重要性，认识到了电网调度自动化系统的重要性， 从此大力加强电网调度自动化系统的建设。 电网调度自动化系统包含工业控制技术、计算机及网络技术、通信技术等。 工业控制技术是自动化技术应用的一个方面，分开环控制系统和闭环控制 系统两种，在电网调度自动化中，这两种控制技术同时采用。在子站内的自动化 设备，多采用闭环控制的方式，如继电保护设备；主站对子站的监控，现在采用 开环控制方式。 在早先的主站系统中，采用中央主机模式，主机的负担较重，现在在主站， 采用以以太网为基础的c s 三层网络模式，适应了电网调度自动化多种应用的需 要，扩展性好。在子站设备中，采用工业现场总线技术，在一条线路上既传输数 据信号又提供电源，能够适应了发电厂、变电站内的强电、强磁环境。 2 电网调度自动化系统的设计与实现 在电网调度自动化中，监控中心和各子站之间的通信，最早采用的是电力 载波及明线传输，随着通信技术的发展，逐步采用微波、特高频等通信手段。在 本系统中，以光纤环网作为主，以载波、微波为辅的通信手段，大大提高了数据 传输的质量和速度，为电网调度自动化的许多应用提供了坚实的物质基础。 1 2 3 社会意义 本系统开发完成后获得巨大的社会经济效益。主要表现在： 1 、使调度人员对电网中的设备进行实时监控、统计，制定合理的检修计划 保证安全、优质供电。 2 、可以对用电负荷进行正确的预测，合理安排发电计划，实现电网的经济 调度。 3 、利用系统的综合无功、电压控制功能，改善了整个系统的无功和电压质 量，为用户提供了良好的电压质量。 4 、当发生事故时，能够确定事故原因及事故点，及时切断故障点，保证电 网的安全。 1 3 国外电网调度自动化系统发展的现状和趋势 现代电网和电厂都配备计算机系统，以便对电能的生产、输送和分配进行 监视、控制和管理。这种计算机系统的功能包括安全监视( s c a d a ) 、自动发电控 制( a g c ) 、网络分析( n a ) 和计划、调度员培训模拟( d t s ) 、及配电自动化( d a ) 等几个部分。包括以上全部功能的系统称为能量管理系统( e n e r g ym a n a g e m e n t s y s t e m ) ，简称e m s 。 由于计算机技术的飞跃发展和用户对e m s 的需求不断提高，e m s 在国际上 正面临着新的转折关头，各种新兴技术和标准层出不穷，我认为在e m s 系统的发 展上有以下几个特点。 1 3 1 开放式系统标准 当前用户对开放式系统的要求集中在应用软件的可移植性以及系统的可互 换性以适应发展的要求和保护原有的投资，因此要求e m s 实现标准化，特别是在 计算机、软件、数据以及用户交互方式的接口的标准化。例如要求e m s 建立在统 一的u n i x 操作系统之上，要求e m s 支持包括o s i 和t c p i p 通信、s o l 数据库访 电网调度自动化系统的设计与实现 问、i e e ep o s i x 可移植性操作系统标准、x - w i n d o w s 、c ”编程、m o t i f 图形用户 接口等一系列标准。 i 3 2 分布式系统 用符合现代开放式系统标准的可扩充分布式体系结构来取代传统的集中式 系统。这样做可使结构灵活，能够根据发展的需要很方便地进行扩充。这种e m s 系统的体系结构包括一个作为系统核心的数据服务器以及根据c s 原理构成的 分布式子系统。服务器与子系统之间是标准的接口界面。e m s 系统核心将公用的 服务如数据库、告警处理、事件记录和数据存档提供给分布式的各个子系统。这 些子系统包括全图形窗口用户接口、数据采集、s c a d a 以及与电网运行有关的各 种应用。 i 3 3 统一的商用关系型数据库 将全功能的数据库管理系统与面向对象的实时s c a d a 数据库结合为一体。 数据定义、数据存档、记录及非遥测值等均匀存在数据库管理系统的主要数据存 储库中，而实时性要求高的数值则存放在单独的存储器内的结构中，而后者也是 由统一的关系型数据库管理系统初始化时生成的。 关系型数据库通过使用简单的、自然形式的二维表提供通用的数据存储和 检索手段。数据是存储在行和列的结构中，由各列和关键字访问。使用工业标准 的结构查询语言( s q l ) 对所需地址寻址以便能灵活地检索和更新数据，并可与 当前流行的商用数据库交换数据。 数据库的分布方式支持影子数据库，它是通过数据及处理过程的拷贝来实 现的，能够保持各拷贝库间的一致性。一个有全部影子的数据库被用作高可靠结 构的热备用。主数据库一部分内容的拷贝形成一个个不同的复制体，这种分布方 式可以在地理上离散的卫星式系统之间分散地进行。 此项技术也是本论文研究的一个重点。 1 3 4 先进的图形显示技术 e m s 通过图形用户接口( g u i ) 可提供现代的全图形窗口式工作站环境，运 行在分布式环境的单屏或多屏工作站上。由于性e m s 系统全图形功能已列为必备 功能，因此传统的半图形加点可寻址通道的显示器已逐渐淘汰。这一点在国外的 配电自动化工程中更为迫切，如a m f m ( 自动图形设备管理) 功能就要求把地 理接线图( 甚至街道走线图) 及各种参数集中在一张图上显示出来，并可分层显 电网调度自动化系统的设计与实现 示信息，需要时可显示细节( 可显示4 0 0 v 走线图) 。国外新e m s 系统已无例外地 使用了全图形工作站。图形用户接口( g u i ) 或者人机系统( 删i ) 采用的标准有 p h i g s ( 三维) 、g k s ( 二维) 、x w i n d o w s 、m o t i f ( 窗口管理系统) 、x g l ( s u n 标准) 等等。用向量表示的图形及字符可实现无级缩放，画面的内部结构可分为 若干级，每级下面可分为多层。工作站能支持双以太网和多显示器，调用画面的 响应时间在1 2 秒内。 1 3 5r i s c 技术 精简指令集计算机( r i s c ) 的出现，将计算机系统的性能价格比推进到了 新的水平。传统的c i s c ( 复杂指令集计算机) 技术由于设计的复杂性和指令级 的并行度这两个因素的限制，很难再大幅度提高其性能价格比，而这两点正好是 r i s c 的长处。因此r i s c 计算机在新一代e m s 系统中有着广阔的应用。 1 3 6 多媒体技术 计算机技术和多媒体技术的发展将使计算机与多媒体统一为不可分割的整 体。今后的计算机离不开多媒体，多媒体也离不开计算机。多媒体计算机突破了 一般计算机只能处理字符的限制，而具有处理音频和视频信号的能力，并具有交 互性能。这种集字符、图象及声、光技术为一体的多媒体计算机不但能“说”， 而且能“看”能“听”，并具有某种“感觉”。多媒体技术在调度自动化系统中的 应用具有广阔的前景。传统的音响报警将被语言报警所取代；鼠标或键盘命令对 菜单的调用被触摸式的点屏和语音所代替。多媒体技术的应用将促进电网调度自 动化技术的发展。 1 3 7 网络分析应用软件 用于电网安全监控的计算机系统已经从初级的s c a d a 系统发展到中级的 s c a d a a g c 系统并进一步提高到包括网络分析( n a ) 和计划软件、调度员培训模 拟系统( d t s ) 、电能量及电费结算等商业化运营功能在内的能量管理系统。在国 外，有不少电力系统已经实现了e m s 的部分或全部功能。 电弱调发垂动纯蓉统的设计与实现 2 ，1 凝述 第五章系统结构与功麓模块 本系统怒一个通过计算机随络技术、通信技术、工业自渤化控制技术等对电 力系缆的发电、输电、变电、配魄和用电等过程进行监视、控制昶管理的系统。 它作为一个集成的信息系统，软件在其中起着非常重骚的作用，所以，应按照软 终工稳豹鼹点分摄葶羹组织蓉绞，靼按照撼蒙襄穰患隐藏、模块佳露鼹罄纯粒原则 来设计和实现。电网调度自动化的主要功能模块有安全监视( s c a d a ) 、自动发电 控裁( a g c ) 、疆络分辑( 激) 器计裁、谓发受臻调攘攒( d t s ) 及鬣溉自动纯( 醴) 蒋几个部分。包括以上全部功能的系统称为能嫩管理系统( e n e r g ym a n a g e m e n t s y s t e m ) ，简称e m s 。在电力系统中采取按电骶等级分级管理和调度的模斌。我 们研制的属予她区魄网调度皇动化系统，具有豹主要功能鸯安全监视( s c a d a ) 、 网络建模、网络拓扑、状态估计、调度员潮流、电压无功优化和调度员培训模拟 ( d t s ) 等，势菲暴餐完整浆e 弱功能。本掌圭要讨谂电网调度鑫凌诧系统载系 统结构、硬件组成、软件功能模块等。 2 2 系统结掏 零器绞耄r t u 或交邀蛄整控系统襄瞧嬲调度孛心嚣部分缝成。各拿交邀蛄、 发电厂内的r t u 或【l 茳控系统负责收集当地电气设备的各种电气信息，如缚条线 貉、交基器静遣漉、毫压、功率和保护、位置信意等，并上传至奄网调瘦中心。 电网调度中心将接收到的信息经过s c a d a 系统处理，缀调度人员判断后下发各种 控制命令，戳实现对所辖蘩个电两的控稍。 2 2 。 蠢鑫端群醛戆绻痰聂王捧滚穰 原来静老嶷电辩帮采焉r t u 豹形式，淹着授零静发震，授稍臻在的新建交亳 站全部采用综仓自动化的形式采集现场傣息。其它辅助设备商u p s 电源、g p s 时 钟等。 擞擐完戏凌能蕊不同，嶷电辩r t u 或综合鑫动证系统胃分烫售爨| | 雯集秘撬霉亍 子系统、信息传输予系统、信息处理子系统和人机联系子系统，如图2 1 所示： 6 电网调度自动化系统的设计与实现 图2 1 变电站r t u 及监控系统功能模块 信息收集和执行予系统的作用是收集各种反映电力系统运行状态的实时信 息，并根据运行需要将有关信息通过远动装置传遴到主站戚调度中心。这些信息 既包括反映系统遂行状态的各种电气蓬，如频率、电压、功率等，也包括某些与 系统送行有关的电气羹，如反映周围环境的温度、湿度等。这些信息既可以是由 远动装置所在变电站直接收集的，也可以是来自下一级控制中心的有关信息。所 传送的既可以是鸯接采集的原始信息，也可以是经r t u 加工处理过的信息。 信息收集和执行子系统同时接收来自主站和上一级调度中心根据运行需要 而发出的揉作、调节和控制命令。并将该命令按一定规律转发给相应装置的操作 或调节机构。 由信息收集和执行子系统收集到的信息通过信息传输子系统传送给生站或 上级调度中心。 信息处理子系统是整个监控系统的核心，它所完成的主要工作有状态估计、 运行状态分析计算等。 人机联系子系统的作用是将经加上处理的信息通过各融傣息输出设餐提供 给运行人员，运行人员对控制设备进行操作或发出命令，来实现对电力系统的控 制。 r t u 工作流程如下阔： 7 电网调度自动化系统的设计与实现 2 2 。2 淮两i w 度孛，工作流程 图2 ，2r t u 工作流稔 电阿调魔中心献体系缔构上来分析，主要有两种：集中冗余式控制系统和分 东式控制系绕。我们采用黝是每式控制系统。集中冗余式控铡系统慝然具有丰富 的运行经验，并且衣实际嫩产中发挥了很大的作用，但由于集中冗余式控制系统 艨霪翥瓣特瞧，造成计算攘受鼗较蹇、凌敖薄辩控裂系统双税切换对嚣阕豹要求 严格、瓶颈效应随着信息擞的增加而逐步突出、系统扩展困难等缺点，因此它已 逐步遥密电掰调度螽动佬系统，被分布筑控割系统所欷代。 暾网调度中心设备有s c a d a 处理系统、地调( 配调) 处理系统、电力系统窝 级应用系统、调度员培训模拟系统、程序员工作站、数据记录管理系统、通信处 理工嚣炼、下行凌挨柜、懿萋撬、g p s 瓣镑等。越楚g p s 嚣镑提供蓉统黯辩功麓。 其各个功能模块之间的关系及数据流向如下图： 电网调度自动化系统的设计与实现 图2 3s c a d a 数据流向示意图 电网调度中，6 , 7 - 作流程如下图 电网调度自动化系统的设计与实现 图2 4 电网调度中心工作流程 1 0 电网调度自动化系统的设计与实现 第三章数据结构与数据组织 在本系统中的数据糖类较多，主要嬲数据鸯实对数据、历史数据、未来数 据和通道数据等。本睾主要讨论这些数掇的特点、缝橡、组织积获取等。 3 1 实时数据 在本系统中最耋要的数据是实孵数据。实时数握是掺熊歪磺、及时她反映 当时电力系统运行状态霉日运行参数的数擐。我们采熙对数据嚣分优先级，优先级 离的数据插入传送以及改善通道质量，提毫传送速搴等芋段以滋足实对性的要 求。 3 ，2 历史数据 历史数据是反映了过去电力系统运行状态和运蟹参数蛇数掇。这些历史数 据是根据不同要求从实时数援中提取出来的。 3 3 未来数摄 寒米数擐亦琢嫂划数据或预擐数据，毯是搓述寒来菜黪射刻蕺莱豪运行方 式的电力系统的数据。我们以历史数据为基磁，遴过受饕预测技术嚣获褥豁。 3 。4 人工置入数据 人工爨入数握是出操作者本人竣入熬数据，是以弥毒 实对数攒，掰史数据秘 未来数据的不足，或纠正其认为不当的数握。 3 。5 数据类型 在本系统中的数据类型包括以下几种 整型 浮点型 布尔型 字符串型 复数塑 逻辑型 旦絮型 时间型 电网调瘫是动他鬟绕的设诗与实现 3 。6 邋道数据及传蝓协议 本系统中电溺谲度中心窝予站设备通过载波、徽渡、逛缆、光纾等通信介 质来传输和交换数据，数据可分为上行和下行两部分。上行数据怒指子站向电 网调度中心发送的实时信怠，下行数据怒指调度中心向子站发送的控制、调节命 令。在电网调度自动化系统中主要采用鼹静基本的通俊规约，循环戏远动煺约和 问答式远动规约。 矮琢式远动鬟终适合于煮瓣点熬邀麓逶遂结稳( 帮重辍结构) 及戳循环字 节同步方式传送远动信息的远动设备与系统。富在地区电网调度自动化系统中被 广泛采用。 问答式远动撬约援定了电魁数据采集帮黢视控制系统( s e 矗d a ) 中主戆彝予 站( 远动终端) 之间以问答方式进行数攒传输。它适用于网络拓扑结构为点对点、 多令点对蠢、多点笑线、多点嚣澎帮多杰星形溺终配嚣豹运动系统中。 在本系统中，内于我局光钎环网尚来完全建成，变电站与调度中心还是采 沼点对点的通信方式。除了一个炱电站采用的怒西门予特殊的通信舰约，其它各 个变电站终端设冬邋信援约全部聚用c d t 方式与调度孛心透信。困照，下嚣主要 对c d t 通信规约加以介绍。 3 6 。 糖丽式滋动蕊约 1 ) 一簸技术要求 本规约采用可交帧长度、多釉帧类别循环传送，变位邋信优先传送，重要 遥测量疑新循环时间较短，医分循环薰、随机量和插入精采用不同形式传送信息， 默满足瞧网调度安全监控系绞对遴动羡惑实融拣亵霹嚣蛙懿要求。臻定主嬷与子 站间进行以下信息的传送： a 遥信； b 。遥测； c 事件顺序记录( s o e ) ； d 电能称冲计数德： e 。遥控命令； f 设定命令： g 升降命令； h 对时； 1 2 电鄹调度鱼动化系统的设计与实蜒 i 。广攘会令； j 复归命令； k 子站工作状态。 傣息按冀重要憾有不圈鲍优先级积蠖珏辩闽，以便实现国家据准羧区邀圈 数据采集与监控系统通用技术条件和远动终端通用技术条件所规定的要求 窝指标。 ( 2 ) 帧结构 其中，同步宇按通道传送顺序分为3 组e b 9 0 h ，即1 1 1 0 、i 0 1 1 、1 0 0 1 、 0 0 0 0 ，。 程控制字中，商控制字节、帧类别、信息字数、源站业、目的站址、校验鼹 等字节。 冀中售怒字熬搀式磐下( 以遥测售爨字穗蕊受铡) ： 图3 1 遥测信息字格式 电刚调度自动化系统的设计与实现 每个信息字传送两路遥测爨，其中b l 卜b 0 传送路模拟量，以二进制表示。 b 1 i = 0 时为正数，b l i = i 时为负数，以2 的补码表示负数。b 1 4 = 1 表示溢出，b 1 5 = 1 表示数无效。 3 6 2i e 0 8 7 0 - 5 1 0 1 规约 i e c 8 7 0 5 - 1 0 t 规约是钎对i e c 8 7 0 - 5 纂本标准中的f t i 2 异步式字节传输 ( a s y n c h r o n o u sb y t et r a n s m i s s i o n ) 桢格式，对物理层、链路层、应用层、用 户遂程作昊体静巍定稻定义。它规定了s a c d a 系统中主站和子辩之澜以问答方式 进行数据转输翡犊格式、镀路鬃静传输规羹l j 、服务潦语、应孺数据结构、盛用数 据缡羁、应鼹功能鞠擐文格式。它遥瘸子鼷络拓脊维梅为煮黠点、多个点对点、 对点共线、多点繇形窝对点星形网终配蠢静运动系绫中。遥遭可以怒颓工或半双 工。 f t l 2 异步式字节传输稹格式分两种，冤下图 圈3 2f t l 2 可变帧长帧格式 电网调度自动化系统的设计与实现 图3 3f t l 2 固定帧长格式 其服务原语如下： r e q ：请求原语( r e q u e s tp r i m i t 工v e ) 由用户发出在链路层启动一次传输过程。 c o n ：确认原语( c o n f i r mp r i m i t i v e ) 由链路层发出以结束原已启动的传输过程。 i n d ：指示原语( i n d i c a t i o np r i m i t i v e ) 由链路层向用户发出通知，希望传输数据给服务用户，或者触发某些 服务用户进程 r e s p ：响应原语( r e s p o n dp r i m i t i v e ) 由用户发出，以数据响应来完成一个已启动的传输过程。 典型的服务原语的内容为：参数、条件和用户数据。 服务原语的内容如下： 用户数据 否定肯定认可或响应原语 数据流控制 访问控制 重传次数 链路层状态( 重新启动条件) 传输服务原语( 功能码如s e n d c o n f i r m ) 服务原语和传输过程之间的关系如下图： 1 6 电网调度自动化系统的设计与实现 第四章主要部l 牛的设计与实现 4 1 s c a d a 系统与商用数据库的接口实现 在第一章中，本人提到将全功能的数据库管理系统与顾向对象的实时s c a d a 鼗据露结合为一俸是s c f i d a 系统静一个发震方囱。隧着裔爝数据痒的发展、诗算 机硬件水平的提高，在实时s c a d a 系统中应用商用数据库，已能爨本满足s c a d a 系统的要求，因此，本人将s a c a d 系统与商用数据漳的接翻实现，作为囱己的一 个研究重点。 我们采用v i s u a lc + 十语言编写的d b s c a d a 程序应用程序，可掇供多种数据席 访瓣羧日： 1 使用o l ed b 访问数据库； 2 使用o d b c 访问数据库； d b s c a d a 程序可蕊支持大部分裔鬻数据津，是连缓s c a d a 系统与商蔫数据库瀚 桥梁。并可部署在s c a d a g 统中镊一台工作上或服务器上。 选用v is u a fc + + m f c 类库原因： v e 瓣a p p w i z a r d 戆生成全功楚豹数撰痒懿溺菱器，因s c a d a 系统采黑c 语言编 写，原访 司s c a d a 系统数据的代码可以方便的移植到此程序。 选用o l ed b 爱o d b c 游阚数援瘁原因： o l e d b 是o l b ( a c t i v e x ) 的接口的集合，j 露简化对非数据库系统的应用程序 数据的访阍，集成了来舀s 瓴s e r v e r ，o r a c l e ，等d b m s 系统的信息；n o d b c 自处觏 大部分数据项目。 癸瑗漂邈： d b s c a d a 糨序将s c a d a 系统中的数据库、历史数据、实时数据、报警数提，援 据相应的s q l 语句，转换为相应的商用数据库格式，通过该商用数据库的访问接 口裁裁容易蟪搬入裂巍弱数攫痒孛。 程序的几个功能模块，转换厂站索引数搬表，转换实时数据，转换历史数据，转 抉报警数据。静是通过上面的方法实现，如下描述了针对不两数据霹的实现方法： 电网调度自动化系统的设计与实现 4 1 1m ss q ls e r v e r s 数据库 安装好s q ls e r v e r 数据库系统，由于数据表的字段超过2 5 5 ，因此使用7 0 版 本，而非6 5 及以下版本。 装载t r a n s a c t s q l 脚本文件s q ls c a d a s q l ，运行该脚本文件( 按f 5 键) 。命令 执行完毕，在s o ls e r v e r7 0 服务器上就会创建一名为s q l s c a d a 的数据库。该数 据库有5 种数据表，分别为d b d i c t i o n a r y ，d b r t d b v a l ，d b h i s t o r y x x x x d b s t a t i s t i c s x x x x ，d b a l a r m r e c o r d x x x x 其分别对应厂站索引表，厂站实时数据 表，历史数据表，统计数据表，报警表。 运行d b s c a d af o rs q l s e r v e r e x e 程序。在数据转换设置t a b 页中设置： a ：系统路径，该路径为s c a d a 的运行全路径名。 b ：o l ed b 数据提供程序，目前可选范围只有两种 o l ed bp r o v i d e rf o ro d b cd r i v e r o l ed bp r o v i d e rf o rs q ls e r v e r c ：输入数据源服务器名称，如果o l ed b 数据源为o d b c 数据源则输入o d b cd s n 名称，如果o l ed b 数据源为s q ls e r v e r 贝u 输入s q ls e r v e r 服务器名称。 d ：输入数据库名称。( 根据以上创建数据库在此可定为s q l s c a d a ) e ：输入数据库登录的用户名和密码。 f ：点击“设置应用生效”按钮，使上述设置生效。 然后开始更新厂站索引表： 在以下情况下需更新厂站索引表， a 第一次运行数据转换程序： b 从未更新过厂站索引表； c 每次修改s c a d a 厂站点信息后。 转换实时数据： 实时数据可以定时( 周期在1 0 - 3 0 秒可调) 或者人为地手动转换一次。 转换历史数据： 历史数据可以定时( 周期为5 分钟) 或者人为地手动转换某一时间段的历史 数据。 历史数据分历史采样数据( 采样周期为5 分钟) 和当天的统计数据。 转换报警记录： 电网调度自动化系统盼设计与实现 在s c a d a 系统中报警数据存于a c c e s s 数摄库中，位予s c a d a 系统嚣录下载 a c c e s s 子目泶，以月为单位存放。 转换蜀s q ls e r v e r7 ，0 ( d b 2 ) 中辩，为了统计方便，报警数据按年为单位 存放。 转换过稔中的问题： 姿厂站索弓l 表纛在转换过疆瀣中，更薪索弓| 表按锈将交残无效，壹弱转挨缭 束。同理，当实时数据库正在