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浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 摘要 县级电网是电力系统的末级网络，在运行中承担配送电能的角色，所以县 级调度自动化系统的设计理念及功能配置与国调、省调、地调的自动化系统存 在一定的区别。目前国调、省调、地调等输电网自动化系统的构架及功能配置 已基本定型，而县调自动化系统建设模式还在讨论，论文结合当前电网技术、 计算机技术、通信技术的发展趋势，探讨适合县级供电企业选用的“调配集一 体化( 调度监控、配网自动化、变电集控一体化) 模式的自动化系统，并分析 其建设目标、设计原则和实施方案。 论文对衢州用电管理所调配集一体化系统的总体设计方案进行了阐述，着 重介绍了调度、配网、集控功能集成后涉及的主要问题及解决方案，重点分析 了“网络一体化、“数据库一体化”、“人机界面一体化”的实现方式。并根据 系统实际运用情况，对该系统的应用功能进行了拓展，包括“前置系统网络化”、 “深层智能告警系统”、“环境监控系统的集成”、“电网运行辅助监控 等。同 时论文对县局无功电压控制进行了研究，提出了适合县级电网使用的“集控式 a v q c 调节方式及闭环运行条件，初步解决了目前变电所当地v q c 功能调节不稳 定的问题。最后论文探索了利用无源光网络技术接入配网自动化终端设备的方 法，为配网自动化建设积累了经验。 论文研究有助于解决县调多个自动化系统的整合，消除系统孤岛现象，有 助于拓展县调自动化系统应用范围，进而提高自动化系统数据整体应用效率。 “调配集一体化 的县调建设模式，缩减了县调自动化系统建设的资金投入， 降低了技术人员维护的工作量，具有一定的实际推广价值。 关键词：调配集一体化a v q c 无源光网络应用功能 第1 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文 衢州调配集体化自动化系统设计与应用研究 a b s t r a c t c o u n t r y 。g r i di si nt h ee n do ft h ee l e c t r i cg r i d ，i tt r a n s m i t sp o w e rt ou s e r s ot h e e l e c t r i cp o w e r d i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e m sf r a m ea n df u n c t i o na l ed i f f e r e n tf r o m q u a r t e rg r i d n o wt h ec r i t e r i o na n df u n c t i o no fq u a r t e rg r i dh a v eb e e nd e c i d e d ，b u t t h ec o u n t r y - g r i d sc o n s t r u c tm o d e lw a si nd i s c u s s i o n t h ea u t h o ro ft h i s p a p e r a n a l y s e st h ed e v e l o p m e n tt r e n do fg r i d ，c o m p u t e ra n dc o m m u n i c a t i o n s ，t h e nf i n d s “d i s p a t c h d i s t r i b u t i o n c o l l e c t i n gi n c o r p o r a t e ”m o d e lf o rc o u n t r y g r i d a l s oi nt h i s p a p e rt h ea u t h o ri n v e s t i g a t et h ec o n s t r u c t i o no b j e c t ，d e s i g nc r i t e r i o na n dc o n s t r u c t i o n s c h e m eo fc o u n t r y sd i s p a t c h i n ga u t o m a t i o ns y s t e m i nt h i sp a p e r , t h ea u t h o re x p a t i a t et h ed i s p a t c h d i s t r i b n t i o n c o l l e c t i n gi n c o r p o r a t e s y s t e m sc o l l e c t i v i t yo b j e c to ft h ee l e c t r o - m a n a g e rp l a c eo fq u z h o ua n de m p h a s i so n “n e t i n c o r p o r a t i o n ”，“d a t a b a s e i n c o r p o r a t i o n a n d m a n m a c h i n ei n t e r f a c e i n c o r p o r a t i o n ”t h e nb a s eo nt h ep r a c t i c e ，t h es y s t e me x t e n ds o m ef u n c t i o n ，s u c ha s c o l l e c t i n g d a t an e t w o r k ，d e e p s e a t e da l a r m s y s t e m ，e n v i r o n m e n t w a t c h i n g i n t e g r a t i o n ，“a s s i s t a n t - w a t c ho fr u n n i n g ”，a l s ot h ea u t h o ra n a l y s e st h ev q c s y s t e m ， p r o v i d e st h e “c o l l e c t i n ga v q c ”a d j u s t e dm o d e l ，i ts o l v et h ed i s t r i b u t i o nv q c s y s t e m si n s t a b i l i t y t h el a s t ，t h ea u t h o ru s i n gn o - f o u n t a i n h e a dl i g h t t e c h n o l o g y c o n n e c t st h et e r m i n a l d e v i c e so fd i s t r i b u t i o nt ot h ed i s p a t c hs y s t e m ，a c c u m u l a t e s s o m ee x p e r i e n c eo fd i s t r i b u t i o na u t o m a t i o n t h i sw o r ko ft h i sp a p e rr e d o u n dt oi n t e g r a t et h em u l t i a u t o m a t i o ns y s t e m si n c o u n t r y 。g r i d ，r e d o u n dt oe x t e r nt h ee l e c t r i cp 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 m s a p p l i c a t i o n ，a n di tc a na d v a n c et h ee f f i c i e n c yo fa u t o m a t i o ns y s t e m sd a t a b e c a u s eo f t h ef u n c t i o n s i n t e g r a t i o n ，i tr e d u c e st h ei n v e s t m e n to fa u t o m a t i o ns y s t e mi n c o u n t r y 。g r i d ，a l s oi tr e d u c e st h em a i n t e n a n c eo f p e r s o n ，s oi ti sp r o p i t i o u st os p r e a d k e y w o r d s ：d i s p a t c h d i s t r i b u t i o n - c o l l e c t i n ga v q cp o n e x t e n df u n c t i o n 第2 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 第一章绪论 随着人类社会发展进入崭新的信息时代，计算机技术、通信技术、自动控 制技术等一列前沿科学也在短短的二十年间取得了长足的进步。在科技大发展 的背景下，电力系统调度自动化的技术水平也在不断提高。电力系统县局经过 多年的投入建设，目前基本完成县局调度自动化建设，建设模式基本采用分布 式s c a d a 系统，初步实现“四遥 功能。但是近年来，随着我国经济的飞速发 展，伴随城网农网改造项目的实施，电网建设规模越来越大，原有的县局调度 自动化系统已难以适应电网发展的需要，系统设计和应用水平处于落后的状态。 针对目前县局调度自动化系统功能需求的不断增加，开展新的调度自动化主站 系统技术的探索与实践研究具有着十分重要的意义。 1 1 县局调度自动化的发展及现状 调度自动化技术的发展大致可以分为三个阶段： ( 1 ) 理论研究和简单采集阶段( 8 0 年代以前) 调度自动化系统只能依靠安装在变电站中的远动装置采集变电站的少 量的母线电压、线路潮流等遥测，采集线路开关、主变开关等断路器遥信，通 过点对点通信模式，上传至调度主站。调度员可以通过模拟屏来了解变电站的 运行状态。 ( 2 ) s c a d a 系统阶段( 8 0 年代至9 0 年代) 随着计算机技术的迅猛发展，该技术也逐步在调度自动化系统中的加以应 用，通过和远动技术相结合，出现了电网调度数据采集和监控( s c a d a ) 系统。 s c a d a 系统解决了由于厂站增多，采集的数据增大，调度员工作面对大量变动的 实时数据，无法及时掌握电网的运行状况。s c a d a 系统具备数据采集、信息显示、 远方控制、事故告警、信息存储、数据计算等功能。后来在s c a d a 系统的基础上， 由发展了高级应用功能( p a s ) 和调度员培训系统( d t s ) 。 ( 3 ) 分布式系统阶段( 9 0 年代以后) 到九十年代后，为了解决集中式系统的运行缺陷，如第三方系统难以接入， 第5 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文 衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 兼容性差等，同时随着计算机开放式技术不断成熟，就促使基于开放式操作系 统、图形系统、数据库系统的分布式e m s 系统得出现，这是调度自动化技术的重 大发展。通过不同功能的服务器配置以实现系统资源的共享，使得整套系统性 能和效率得到了很大的提升。第三方系统可以通过网络，按照接口协议规范与 调度自动化系统进行交互，方便的实现数据共享。m 县局调度自动化系统基本起步于九十年代，按照分布式系统模式构建，实 现了四遥功能。长期以来，由于县局电网处于电网的末端，电网规模较小，调 度自动化系统的应用水平较低，基本只使用了二遥功能( 遥测、遥信) 。调度 自动化系统主要提供县调调度员进行电网监视用。 1 2 县局调度自动化的需求 ( 1 ) 集控站建设需求 无人值班变电站技术的发展，使得原先的“调度中心+ 变电站”的管理模式 逐步转变为“调度中心+ 集控站+ 变电站 模式，集控站的建设已成为保证无人 值班变电站有效运行的一种手段。集控站监控系统的建设，是今后无人值班变 电站监控发展的一个趋势，而且数量非常大，且建设耗资巨大。以衢州地区为 例，现有2 2 0 k v 变电所7 座、1 l o k v 变电所3 8 座，按照1 座集控站管辖l o 一1 5 座变电所计，共需单独建设4 座集控站监控系统。这就造成系统日常维护繁杂 及效率低下问题。而且目前集控站监控系统仅实现常规的基本s c a d a 功能，进 一步的信息综合和整合分析不足，有待研究和加强。 ( 2 ) 电网管理的需求 随着电力系统自动化技术的发展，许多大的调度中心都已经成功的实现了 电力系统运行的在线分析功能，极大的提高了电网运行的经济性和安全性，为 调度人员进行决策提供了有力的分析工具。然而在我国的大多数的县级调度中 心还没有实现电力系统运行的在线分析。系统运行的调度在很大程度上还是依 靠调度人员的运行经验来完成，还处于一种经验型的运行状态中。随着电网的 运行要求自动化程度的不断提高，这已经不能适应电力系统的进一步发展的趋 势。 第6 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 ( 3 ) 配网自动化建设需求 城市配网自动化公认是提高配网供电可靠性，改善供电质量的有效手段。 目前，配网自动化以试点形式进行建设，由点到面逐步铺开，而模式采用单独 建设配网自动化系统，这增加了用户系统的投资，加大了维护成本，而且造成 与调度自动化系统数据共享的困难。 上述需求的凸现，表明已有的中低端调度自动化系统已经不能适应现在乃 至今后电力系统发展的需求，不能够满足用户对多种应用功能一体化平台实现 的要求。原有的调度自动化系统在设计上存在着一定的缺陷，主要体现在： 系统专用性比较强，功能单一，难以适应电力系统应用发展的要求； 软件功能应用与电网运行实际存在较大差距，系统实用性不够； 没有进行统一平台的设计，各种应用功能均需要维护自己的图形系统和 数据库，工作量大而且重复，给运行维护带来困难，使得应用软件成为摆设， 投入的资金得不到应用的效果。 1 3 立题背景和论文主要研究内容 2 0 0 5 年国家电网公司农电工作部先后制定与颁布了国家电网公司农网“十 一五 科技发展规划纲要和国家电网公司农村电网自动化及通信系统技术 导则，进一步明确提出在“十一五”期间，县级电网调度自动化的新建或改 造，必须遵循调配集一体化设计和建设原则，实现调度、配网、集控等多种应 用功能的无缝集成，加强信息资源数据整合和数据共享，全面提升县级电网调 度自动化系统建设的应用水平。3 1 从国内的现有的调度自动化系统来看，一体化技术已经逐步得到应用，但 还有待进一步完善，特别是要结合电网运行的实际需求来完善相关的系统功能。 论文主要研究调配集一体化技术在现有调度自动化系统中应用，结合作者多年 工作经验，详细介绍了一体化技术实现方法以及对系统功能的拓展，主要作了 以下工作： ( 1 ) 完成调配集一体化系统硬件平台、软件平台、网络平台及功能模块的 设计； 第7 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集体化自动化系统设计与应用研究 ( 2 ) 拓展系统应用功能，实现一体化平台环境下调度监视、集控监控、配 网监控的分层分流，实现机房环境监控系统的实时信息接入，并对系统的三级 告警体系进行深层分层配置。 ( 3 ) 研究集控式a v q c 调节模式及闭环运行条件，初步解决变电所当地v q c 调节不稳定的问题。 ( 4 ) 实现基于无源光网络技术配网自动化终端( f t u ) 接入模式的探索。 第8 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 第二章调配集一体化自动化系统总体方案 2 1 衢州用管所电网情况介绍 衢州用管所电网是衢州地区电网的重要组成部分，主要负责柯城、衢江两 区的供电任务。目前辖区内共有3 座2 2 0 k v 、1 1 座l l o k y 、8 座3 5 k v 变电所； 3 5 k v 输电线路共3 0 条，线路总长1 7 2 3 6 公里( 其中大用户、电站专线5 9 2 9 公里) ；l o k v 配电线路1 9 4 条，线路总长2 3 6 9 3 3 公里；l o k v 城网开关站和小 区变6 8 座；l o k v 及以下并网小水电共8 5 座，发电机台数1 7 3 台，总装机容量 4 5 2 2 0 兆瓦。用管所调度管辖范围为柯城、衢江范围2 2 0 k v 、1 l o k v 变电所内 3 5 k v 出线；3 5 k v 变电所所内设备；l o k v 主线路、联络支线：所有公用变；用户 变、高配进线；单机容量在3 o m w ，总装机容量在5 o m w 以下的电厂开、停机。 2 0 0 7 年衢州用管所最高负荷为2 2 7 3 7 m w ，l o k v 供电系统供电可靠率( r s l ) 为 9 9 9 2 ，综合电压合格率为9 9 6 6 。 2 2 系统结构及配置 调配集一体化自动化系统是依据电力监控系统的实时性、可利用性和可维 护性的要求，充分考虑目前电力系统技术的发展，并结合衢州地区电网的实际 情况而设计。 为了提高整套系统的可靠性，在系统设计时做了以下考虑： 第一，采用u n i x w i n d o w s 跨平台结构，系统服务器和采集服务器选用6 4 位u n i x 服务器，其它服务器和客户机选用3 2 位的p c 服务器和工作站。数据库 选用o r a c l e 大型商用数据库； 第二，关键设备、模块应具备冗余配置，所有设备采用双网互连； 第三，所选设备几乎均是高质量、高可靠性、高负载能力的进口设备； 第四，系统具备多层次软件结构设计，遵循模块化设计原则，不同的应用 可分布于不同计算机节点运行，并具备运行故障自举功能； 第五，系统在统一平台上集成调度监控、配网数采、集控监控，功能之间 保持相对独立性，同时具备实时信息分层分流功能； 第9 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 第六，系统满足国家及浙江电力二次安全防护的相关要求，实现实时网与 管理网的物理隔离。 整套系统由前置子系统、运维子系统、调度子系统、集控子系统、配网子 系统、网络子系统等几部分组成。在由各子系统构成的统一平台上实现数据采 集、调度自动化、配网自动化、电网分析软件等功能。 2 2 1 系统结构图 系统结构图如图2 1 所示。 2 2 2 前置子系统 前置子系统在系统中承担的任务：实时数据的采集与预处理、通信原码监视 及转发、与上级调度中心交换数据以及向远方智能终端设备下发遥控命令，完 成对开关、刀闸、变压器档位的远方控制。 前置子系统由集控前置子系统和配网前置子系统组成( 见图2 1 ) ，两子系 统均采用单独网段组网模式。集控前置子系统负责3 5 k v 及以上变电所的数据采 集和控制，配网前置子系统则负责l o k v 开关站、馈线自动化终端等配网自动化 设备的数据采集和控制。采用单设网段的主要优点是：数据采集的开放性及 可扩性更好；与系统后台主网隔离后，可以提高系统的安全性和可靠性；可 以减轻后台主网的网络传输负载，保证后台数据传输的实时性。 整个前置子系统由集控前置服务器2 台、配网前置服务器2 台以及相关的网 络通信设备( c i s c o 交换机) 组成。前置服务器采用主备方式运行，通过网络进 行相互监视，以实现自动切换。 主要功能如图2 2 所示。 图2 2 前置子系统功能框图 第1 0 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 2 2 3 调度子系统 调度子系统是负责给调度员提供友好的、丰富多彩的人机交互界面和监控手 段，如显示各种画面( 包括系统图、接线图、曲线图、地理图、棒图、饼图和 仪表图等) 、报表、告警信息和管理信息。调度员还可以利用系统p a s 工作站提 供的高级应用功能实现负荷预测、潮流计算、检索数据以及查询各种参数。 调度子系统由调度工作站、高级应用( p a s ) 工作站以及相关辅助设备组成。 1 ) 调度工作站 采用双显示器配置，主要提供调度员日常电网监视用 2 ) 高级应用( p a s ) 工作站 完成指定的各项电网分析软件功能：网络建模、网络拓扑、状态估计、潮 流计算、负荷预报等，辅助调度值班员决策。 主要功能如图2 3 所示。 图2 3 调度子系统功能框图 2 2 4 集控子系统 集控子系统主要实现对无人值班变电所的电网设备进行监视和控制，给变电 值班员提供友好的人机界面，具备完备的告警系统、安全的权限管理和可靠的 遥控遥调操作机制。值班员还可以方便的利用报表系统，打印输出电压报表、 负荷报表等各种数据。 集控子系统由集控值班机、集控操作机、a v q c 工作站以及相关辅助设备组 第1 1 页共“页 浙江大学硕士学位论文 衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 成。 1 ) 集控值班机 主要完成辅助变电值班人员实现对辖区范围内的变电所的监视，具备完整 全面的报警体系( 告警框、音响告警、推画面、智能告警等) ，能够及时准确地 反馈电网运行的故障。一般采用双显示器配置。 2 ) 集控操作机 主要完成辅助变电值班人员实现对辖区内变电所的开关、刀闸、变压器分 接头的合闸、分闸操作，具备完整可靠的安全认证体系以及完善的遥控操作闭 锁措施，可最大可能降低误控的发生。一般屏蔽将音响告警和推画面功能。 3 ) a v q c 工作站 主要完成远方电压无功自动调节功能，能够根据前置子系统采集的电网数 据，按照电压优先的原则，自动形成变压器分接头和电容器投切的措施，自动 下发遥控命令，实现调整母线电压的目的。 主要功能如图2 4 所示 图2 4 集控子系统功能框图 第1 2 页共6 4 页 g g j = g 霉好蒜嚼昔1搴基鞘甚露一n箝一 翟一章hf芝_一石魁蒜啪晕育一一基兰翟譬一虹 赶寻1芒牛一匿昝、，兰骨 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 3 ) a v q c 工作站 主要完成远方电压无功自动调节功能，能够根据前置子系统采集的电网数 据，按照电压优先的原则，自动形成变压器分接头和电容器投切的措施，自动 下发遥控命令，实现调整母线电压的目的。 2 2 5 配网子系统 配网子系统是给配网设备运行人员提供监视配网设备运行的实时数据的人 机界面，在配网采集到达一定完备程度后，进而实现配网设备的远方遥控和遥 调，完成配网故障的定位、隔离及恢复供电功能，并能进行配网故障的在线模 拟。一般在系统中设置d a 工作站。衢州用管所目前已实现部分1 0 k v 开闭所和 馈线f t u 自动化数据接入。主要功能如图2 5 所示。 配网子系统 规 约 解 析 故 障 隔 离 故 障 定 位 数 据 入 库 遥 控 操 作 在 线 模 拟 恢 复 供 电 人 机 交 互 图2 5 配网子系统功能框图 2 2 6 运维子系统 运维子系统是供自动化维护人员进行系统维护用，进行系统各种数据库表的 维护，进行各种图形的绘制及修改，进行系统报表的生成及维护，进行系统功 能模块及权限的维护，并进行电网参数的录入和管理。 运维子系统由s c a d a 维护机、p a s 维护机以及相关辅助设备。 1 ) s c a d a 维护机 主要完成s c a d a 系统数据库、画面的维护制作，并与变电所当地自动化系 统进行信息联调，以保证系统遥测、遥信、遥控的正确性。 2 ) p a s 维护机 主要完成系统的高级应用功能要求的，线路、变压器、电容器等电网参数 第1 4 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 的录入，检查和维护系统的网络拓扑，并完成维护所需的报表资料。 主要功能如图2 6 所示。 图2 6 运维子系统功能框图 2 2 7 网络子系统 网络子系统是各子系统之间连接的纽带，通过网络平台实现实时信息的相 互交换传输。整个网络子系统由三个网段组成，即后台双网、集控采集双网、 配网采集双网。网段采用平衡双1 0 0 m 以太网结构，通过1 0 0 m 交换机构建主网， 实现双网流量平衡，以适应实时数据处理流量大、交换速度快的特点。同时亦 实现了网络冗余功能，即在其中一网故障，另外一网就完全接管全部的通信负 荷，从而提高了整个网络系统的可靠性。网络拓扑如图2 7 所示。 2 3 调配集一体化需求实现 随着电网运行规模的不断扩大，电网管理模式的不断革新，促进了电网调 度自动化技术的不断发展。原先采用的集中式架构、功能模块单一的调度自动 化系统已不能满足目前电网运行的实际需要。随着分布式体系结构的调度自动 化系统技术的逐步成熟，使得将调度自动化、配网自动化、变电站集控三大功 能融入到一套系统中实现成为可能。在同一系统平台下，各模块共享统一的数 据库、人机界面及应用程序等。同时用户只需维护一套图形及数据库，无须维 护繁琐的数据接口，因而降低了维护费用和难度，并为后续系统扩展打下了良 好基础。 第1 5 页共6 4 页 浙 1 人学硕l - 学化论文 衢j i 调 d 集一体化r i 动化系统挫计麻川研究 卜4 固 幽27 系统网络抓扑h 但是耍真贸规体化、r 台设汁几标世训挫术立持、模块改逍、系统融 什、功能黛川等系，0 的问题，衔州川管所的悯目l 集一体化、r 台模式是结合| 1 前l n 力系统渊度、凭控、配网等各方的需求，实现了各部门对0 业应川功能 r j 支撑，把专业的各种应功能在内部进于：_ = 紧舒集成。衢州调雕柴体化支撑 甲台，即陶2h 中支撑层所小，其包括： 个平台，系统：嘲络甲台子系统( t c p i p ， u d p ) 、数据库平骨了系统( 实时数槲件、南川数据昨) 、人机羿i f 】ij 系统( 罔彤 r 系统、报袤了系统) 。d ：3 个平台r 系统上完全宜玑潮度监视、配m 监视、变 r 乜站监控的各项应用功能的融合，并且蔓：现了拙硬什用】较什：倮持符自功能的 独一制，h 不影响。 16 j e “ 衢w l 啊配地体化f i 动化系统设计，i 训 研究 h2hj 站立撑p 卉示意蚓 2 ；l m 络、r 台一体化设计 系统l 叫络、f 台果川双m 设计，分为集拧m 胃m 段、配阿前霞网段、实时后f m 段个嘲段。集控时筲刚段卡要负责变电自1 h 一实时数据传输以及前置服务 器之间的状态监视；配网阿置m 主要负责配网”关站、分接箱、小m 变等实h 数捌传输以及f | 1 黄雅务器之间的状态监视：实后台网 t 要负责接收曲咒服务 器预处理信息以及后台并应川模块之间的数据传输。具体见罔29 。 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 集控前置网段与配网前置网段的分离，使其各自保持相对独立，前置服 务器切换和调试互不影响，实现了变电站数采与配网终端数采的信息流 分离，减少了相互干扰，提高了网络数据传输的效率。 前置网段与后台实时网段通过前置服务器隔离，前置服务器采用u n i x 系 统，有效保证后台实时网中的w i n d o w s 系统病毒不会传导至厂站侧系统， 增加了系统的安全性。同时后台实时网接收前置服务器的预处理数据， 可有效降低网络数据流量。 后台实时网段根据交换信息的重要性不同，采用两种不同的报文通信方 式：u d p 广播，t c p 点对点。u d p 广播用于次要信息( 对时报文a d j u s t t i m e 、 厂站工况报文f a c s t a t u s 等) ，t c p 点对点用于重要数据( 前置刷新报文 f o r e u p d a t e 、遥信变位报文y x _ b w 等) 。这种通信方式，一方面有助于 减轻后台网段数据传输的压力，另一方面采用t c p 点对点通信，可有效 保证数据传输的可靠性，减少数据丢失的概率。 2 3 2 数据库平台一体化设计 数据库平台采用融合设计模式，调度、集控、配网共享一套数据库系统。 数据库系统采用s u n 公司的高档服务器系列，以保证自动化系统的后台数据吞 吐能力。按照双机热备用模式配置，主备机之间采用软备份技术，通过运行在 数据库服务器上的复制程序来保证系统主备数据服务器上的数据库数据一致， 这样做既降低了整个系统的硬件成本，又保证了数据的安全性和一致性。数据 交换如图2 1 0 所示。 第i 8 页共6 4 页 ) ) ) 1 2 3 ( ( ( 浙江大学硕士学位论文 衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 图2 1 0 数据交换示意图 整套数据库系统包含两个部分：商用数据库和实时数据库 1 ) 商用数据库：数据库管理系统在数据库服务器运行，数据内容也存储在 服务器上。主要用于存放数据结构、数据定义及描述、历史数据、实时数据库 采样数据以及其它管理信息等。选用o r a c l e 9 i 为商用数据库管理系统。 2 ) 实时数据库：数据定义来自商用数据库，在每台客户机上常驻内存，其 定义及描述是在系统启动时根据商用数据库的内容而产生，反应当前电网的状 态，存放实时性要求比较高的数据。实时数据库管理是生成、维护实时数据库， 完成对数据库访问的控制。包括管理数据库数据字典，创建并初始化实时数据 库系统控制区、创建并初始化实时数据库中的表、删除实时数据库中数据表、 接收来自服务器的对实时数据库中的表内容的增加、删除及修改操作。 3 ) 商用数据库与实时数据库的性能对比 表2 1 数据库性能对比表 名称容量 数据接口开发工具访问速度数据安全 商用数据库 大标准数量多慢可靠 实时数据库小 非标准专用工具非常快断电后消失 根据表2 1 的性能对比，采用实时数据库与商用数据库相结合的方式。将实 时性要求不高的数据存放在历史数据库中，而将实时性要求高的数据放在实时 第1 9 页共6 4 页 浙江人4 学硕 学似论立衢州州配集一体化n 动化系统设计，廊川研究 数据席r 丌。这样既能满足电力系统中唼时性的耍求，义能利川商用数据库强人 l 完善的查嘲及管理功能。 数据库结构吐训来川i t 】向l 乜山系统列豫设计，以k 别j 传统的f 、点号设 计。丽_ ；l j 电力系统设蔷对蒙进行数据。蹬n j 以将渊度，配刚，集控醴备定 义有机地结合在起，做到。体化描述。 寅时数槲阼提供标准接口胀务实现对分布实时片的圻问，提供跨成用的实 时序数据| 方问提供支持。特别足提供异地数据席读，j 服务包拼读取表捕述信息 按耍球读取表f 数据信息，按照天键字批量读戢表数据，按照关键字批量读取 小川表的某肌数据，按照查询条件改取表数抓，按照关键，批量删除表巾沁求， 按照关键亨描述修改表t j 记录。通过实叫数据库提供的标准服务，就方便的实 现了捌度、集控、配网的实叫数据的共享。 h21 1 酮度中心索引酗 23 3 人机界i 【体化设汁 人机界面了系统是电网运行人员与自动化系统变互的1 台，通过平台运行 人mr 提取系统l u 嘲运行信息以及发枷丁坝l u 刚的指令。但由丁调度、配m 、 集辑! 运行人员所天心的电州数槲信息侧苣丽小同，就要求一体化系统需在同一 套罔形了系统、报表子系统等模块1 - 实现罔形分类、信息分层、告警分流的要 颤十学忙论史 衙州渊a l 壤体化自动化系鳓 州l 用竹所调呲集体化自动化系统其体实虮如f ： 0 川o p e n g i 图形接lp 技术提供的多半l 虮多层次的矢量i 界而。在每台i 作站可弛活设置辖i 并范围内的缺省总采i 有效屏蔽辖k 范m 之外的罔形和报表的啕川。罔2 1 l 、陛 调度台、集控站、配m 监控的索引i 呻伯i 。 峰【! 西匣巴哩 堕型堕 卫四 巫亟! 蔓二弼厘 两 簟面面云飘d 圈l ! 型苎墨到i 口堡! ! 堑卫簟- 嚼 二二_ 二 暇 二暇 二二二暇 r i i l 丽面酮n f _ i 面面订几r _ 三i 面订几1 斟21 2 集控巾心索0 吲 h21 3 配网舱祝粜0 f h 浙江人学硕p 学位沧史衙，i l 稠 l 壤体化自动化系统设汁! - j 麻川研咒 ( 2 ) 根摧监控列蒙的小i 叫将整套系统分为： 个小同的卉任卜( ，叩调度j 缸视责任 区、变电集控责任k 、配刚运行责任区，唰度监视责任【x 负责辖k 范刚内所有 电网设备监视：变电集摔贞f t 区负责辖区范围内的3 5 k v 变i 也所监视和控制：酣 网运 j 责任医负责辖区范围内的配网设备运行蛳视，血u 剐2l d 所小。小吲责仃 k 的i 作站j l 负责该责f l ：l x 的电蚓信息的显i 和卉警，自效鲜蔽其他责任区的 电州信息。具体实现直f h21 4 系统责仟x 倒 1 ) 通过数据阼中“机器厂站告警表”，矬训站与工作站的对应天系，0r 作站无对应芙系的自，则不能在t 作鲥卜；+ 警和数槲刷新，这样就实现了责 1 _ ! 的划分，屏敞了不腻于该责任区变电所的实时信息缸示，以达到数批分流 和告警分层的h 的。机器厂站告警表格式如罔2 】5 所示。 h2l5 机器厂站告警挺 变变 m 褂 器嚣嚣=徽蕊= iiiiii；ii；= 变变麦壹变变盘变异(壹壹童变变变变裳襄翟瓣裳慧嚣黧器嚣鬻嚣=器 一享荽辜一 浙江人中碗十学位论文 衢州例目a 雄体化r i 动化系统醴计与应川研究 2 ) 为了防止操作人员在其他i 作站进行错误的遥控操作，数据库中还设置 了“操作人员机器关系表”，实现操作人员- i ：作站对应关系，以达到操作人m 只有在责任区范围内的1 作站j r 能实现操作这样就提高了系统遥拌操作的 安伞性。操作人员机器父系表的格式如图2 16 j 行示。 ! ! ! ! ! - _ _ _ _ l _ l _ l _ i _ l l _ _ l _ l l 1 强建ty _ ) t = i3y 15y g s l4 y q “6 f 颜朝拜y g s l3y g s l5y g s l 4 y g s i6 呈骏y g s l3y g s l5y g s l4y g s l6 d 房金梅yc t s l3y g s l5y g s 4 y g s l6 5 计永志y f s l3y g s l5y 1 4 y q “6 6 祁史扶y g s l3y g s l y g s l 4 y g s l6 ， 叶志强 y f l m3y q s l5y ”14y gs i6 8 陈啦福 y g s l3y g s | 5y g s l4y g5 16 ， 陈u 国y q s l3y 9 s 5y g s l4 y gs l6 旦部纯耻 v q 5 13y q 5 15y q 5 1 4 v q 。16 1 你十 y y5 13y y 5 15y q s l4y 9 5 16 7 征宝泉y g s l3y 9 5 15y g s l4 y g s l6 幽21 6 操作人员机器关系表 2ds c a d a 功能揣述 2 1 数据采集与传输 前置子系统通过采集子网直接与j 站端自动化系统通信，分别收集并类实 时运行信息，乜括模拟量、数字晕以及市什顺序记录，由计算机进行预分析处 理后，提供给后台f 每川程序。 l 主要数据来源 1 ) r t l ，f t ，d t l ，配电了站传i 苦的数据： 2 ) 人工置八的数据： 3 ) 通信运行的参数数据； 4 ) 标准时钟数据及频率值； 5 ) 与上级时艘主站系统相互变换的数据。 2 数据采集类型 1 ) 模拟鼍采集内容： * 2 3 j ”6 4n 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 主变压器及输电线有功p ，无功q 主变压器及输电线电流i l o k v 配电线路电流i 各种母线电压u 主变压器油温 系统频率f 其它测量值 2 ) 状态量采集内容： 断路器位置信号 隔离开关位置信号 事故总信号 预告总信号 有载调压分接头位置信号 保护动作信号 控制回路异常信号 直流电源状态及异常信号 其它状态量信号 3 ) 事件顺序记录s o e ： 时标、事件性质、事件描述等( 时标以厂站当地时钟为准) 。 4 ) 数字量采集内容： 电网周波、脉冲电度、水位。 3 数据通信方式及规约 1 ) 与3 5 k v 及以上变电所自动化系统通信 利用电力通信s d h 异步传输设备提供的以太网接口( r j 4 5 ) ，采用“点对点 直接网络通信的方式，采用i e c 6 1 8 7 0 5 1 0 4 规约。如图2 1 7 所示。 2 ) 与配网子站d t u 、馈线自动化f t u 通信 配网子站d t u 、馈线自动化f t u 通信采用无源光网络技术将实时数据以串口 第2 4 页共6 4 页 浙z 1 。人学颂十t 忡论文衙州慵刚王拄一体化自动化系统髓引j ，眦研究 h 式( r s 2 3 2 ) ，通过终端服务器上忙至渊度端，采i e c b l 8 7 0i1 0 1 规约。 3 ) 0 上级调度自动化系统通信 通过r 级渊度提供的接入变换机，以州蹄光纤通信模式，将叫络与i 级渊 度网络互默，采川设立虚拟转发厂站，将上级调度要求转发的数据r 传，采川 【e c 6 1r 7 0j1 0 4 规约。 m21 7 远动通j 苴削 242 数据处理 l 模拟量处理 1 ) 将生数掘转换为上程值( 乜括极陛位处理) ，存八遥测值库。 2 ) 将近似为零的值置为0 ，可设定每个值的”i 岑范罔，川以7 f i 除零州。 3 ) 根槲合理一降范m ，进行台珲盹榆a 。 4 ) 越限舱视( 监视对象可以足源数据也i , j - 以足汁| 井：结米) ：提供曲档监视， 即冉曲对上州h ，分别称为ij 限，h 驳，f 限，1 - t - 限。四青天系为上上限 1 限 r 限f 下限。肖啦视节的吱时值人r 上上限或小j - 下下 en , j ，产牛 严重事故报管。采取延时和北区米防j r 运仃值在5 位附近波动而频繁报警。、 实时值人于r 限加死k 或人j 卜限持续指定h 问时，。 一用，定义的报警。同 样，当实时值小于r 限减死区或小jf 限持续指定时间叫，也产q 用户定义的 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 报警。分别统计越上下限时间及合格率。当母线检修时，其电压不参加统计。 越限时，画面上用自定义色且闪烁显示。 2 状态量处理 1 ) 将接收到的遥信状态进行极性处理。统一为“1 表示合闸状态，“0 ”表 示分闸状态，并将实时状态存入开关库。 2 ) 根据相关的事故总信号及保护信号状态决定开关是跳闸还是事故跳闸。对 c d t 方式的r t u 具有三取二功能，以防止遥信误动。 3 ) 统计变位次数。 4 ) 遥信变位时，进行报警处理，画面上此状态闪烁显示。调度员进行对位操 作后，恢复正常显示。 5 ) 开关事故跳时，自动推出对应厂站的有关画面( 用户自定义) ，产生严重 报警并进行事故追忆处理。 6 ) 通过定义虚拟开关，解决双位置开关问题。 3 事件顺序记录处理 事件顺序记录以毫秒级时标记录线路开关动作或继电保护动作，由厂站设 备形成，传送到主站。主站将接收到的事件顺序记录保存在历史事件库中，供 事后浏览、分析、打印，并提供查询和存档功能。 2 4 3 人工操作 人工操作是使用人员和系统交互的主要渠道之一，比如调度员可以通过它 来下达遥控命令等。人工操作的结果在画面或数据库中，用颜色或某些小符号 标识系统设备、测量值、导出值的状态来表示。所有调度员的操作均记录、存 档，并提供方便的手段供用户查询。 人工操作主要有以下几种： 1 ) 闭锁：为安全检查所设置。 2 ) 人工置数：调度员能人工设定数字量、模拟量和其他参数值。人工置数存 入数据库，并与实时采集的数据同样处理。 3 ) 停止运行：当一个设备停止运行时数据库的数掘不更新，不产生报警， 第2 6 页共6 4 页 浙江大学硕士学位论文衢州调配集一体化自动化系统设计与应用研究 不产生控制命令。 4 ) 人工封锁：当一个设备的遥信值、遥测值或工况封锁后，数据库的数据不 更新，不产生报警。 5 ) 抑制报警：当一个设备抑制报警时，该设备不产生报警。 6 ) 挂牌操作：挂牌是确保系统安全性的途径之一。比如当一个设备检修时， 挂检修牌，此时该设备不能进行操作。再如，当一条线路接地线时，挂接地 牌，禁止在该线路上实施送电等操作。 7 ) 遥控操作：遥控操作是s c a d a 系统实时监控的主要组成部分，系统可以定 义遥控约束条件，以避免误操作。 2 4 4 报警信息系统 系统运行过程中，有特殊事件发生时产生报警信息。 1 报警源 1 ) 遥信状态变位或事故变位； 2 ) 越限监视的实时值产生越限报警； 3 ) 前置机通信故障与恢复； 4 ) 系统中各工作站的投入与退出； 5 ) 遥控操作错误及操作失败； 6 ) 用户自定义的告警信息。 7 ) 人工操作告警信息 2 告警处理 1 ) 提供告警窗口，显示系统产生的各种告警信息及调度员操作信息。 2 ) 系统有严重告警发生时，自动推画面、时间打印、音响或语音告警，重要 告警用户用户确认。 3 ) 开关事故跳闸及小电流接地告警时，自动推出相应的厂站画面。 4 ) 变位的遥信状态在画面及模拟盘上上闪烁显示，直至调度员进行对位操作。 5 ) 越限的遥测值在画面及模拟盘上变色( 用户定义色) 闪烁显示，直至恢复 正常。 第2 7 页共6 4 页 浙人学硕十 忙论文衢州调配集体化i 动化系统殴引1j 麻川研究 3 报警级别 提供= 级报警，严重级别分别为1 、2 、3 。可在开芙库及限值库中定义所需的 报警级别。根据严重级别决定是否肩动市救追忆及采用f | l 种音响。 4 报警选择 利用告警配置信息表u r 以配置以下内存：( 格式如图21 8 所示) 1 ) 是雨要在告警窗u 显示。 2 ) 是否要进行语音告警几次数。 3 ) 足否进行音响告警 4 ) 是古进行事故推f i ! i i 【面。 5 ) 是卉要进行人 确认。 口ei # 6r # 雌_ 一_ l