江苏省地区电网调度自动化系统技术规范.doc

江苏省电力公司江苏省电力公司 地区电网调度自动化系统技术规范地区电网调度自动化系统技术规范 江苏省电力公司江苏省电力公司 2005 年年 10 月月 前前 言言 自 八五 以来 我省地区电网调度自动化系统建设和运行取得了长足的 进展 1994 年 13 个地区调度自动化系统 SCADA 功能全部通过实用化验收 至 2003 年 1 月应用软件基本功能又全部通过实用验收 自动化和实用化水平不 断提高 为江苏电网安全 稳定 优质 经济运行提供了有力的技术支持和技 术保障 近年来 电力建设持续快速发展 计算机网络技术日新月异 电网调度运 行越来越依赖于调度自动化系统 同时对调度自动化系统提出了更新更高的要 求 随着变电站无人值班计算机监控功能 电压无功控制 计算机网络通信 电力二次系统安全防护等功能的提出和实施 原能源部 1991 年颁发的 地区电 网调度自动化设计技术规程 已不能指导我省地区电网调度自动化系统的建设 特组织编写本规范 以满足我省电网调度和电力生产的需要 为加强 一强三优 现代公司 本规范书按照建设坚强江苏电网的要求和 专业化管理 集约化经营 的理念 结合江苏电力二次系统安全防护 系统 资源整合共享的要求 提出了地区电网调度自动化系统总体结构 优化配置网 络 存储 操作系统等软硬件资源 建立以统一的标准和模型为基础的跨应用 系统的一体化支撑平台 实现地区调度自动化系统的科学发展 不断提高电网 调度智能化水平 本规范起草单位 江苏电力调度 交易 中心 江苏省电力设计院 本规范委托江苏省电力公司调度 交易 中心负责解释 I 目目 录录 前言 1 适用范围适用范围 1 2 引用标准引用标准 2 3 总总 则则 3 4 主要术语主要术语 4 5 系统总体要求系统总体要求 6 5 1 系统要求 6 5 2 系统结构 9 6 系统技术指标系统技术指标 9 6 1 系统可用性 9 6 2 系统可靠性和运行寿命指标 10 6 3 信息处理指标 10 6 4 系统实时性 10 6 5 PAS 性能指标 11 6 6 系统负载率指标 12 6 7 系统存储容量指标 12 7 系统配置系统配置 13 7 1 系统结构 13 7 2 系统硬件配置 14 7 3 系统软件配置 16 8 系统功能系统功能 18 8 1 SCADA 功能 18 8 2 PAS 功能 33 8 3 DTS 功能 可选 39 8 4 AVC 功能 可选 43 8 5 支撑平台功能 45 8 6 报表功能 57 8 7 WEB 功能 60 8 8 外部网络通信功能 61 1 1 适用范围适用范围 本规范书适用于江苏地区电网调度自动化系统的建设 2 2 引用标准引用标准 下列标准所包括的条文 通过在本规范中引用而构成本规范的条文 在本 规范出版时 所示版本均为有效 所有标准都会被修订 使用本标准的各方应 探讨使用下列标准最新版本的可能性 DL T 5149 2001 220kV 500kV 变电所计算机监控系统设计技术规程 GB T 13729 2002远动终端设备 GB T 13730 2002 地区电网调度自动化系统 GB T 16436 1 1996 远动设备及系统 第 1 部分 总则 第 2 篇 制定规范 的导则 DL T630 1997 交流采样远动终端技术条件 IEC1000 4 2 1995 静电放电免疫测试 IEC1000 4 3 1995 放射性 广播频率 电磁场免疫测试 IEC1000 4 4 1995 电力快速暂态 喷发免疫测试 IEC1000 4 5 1995涌流免疫测试 GB T 17626 1998 电磁兼容 试验和测量技术 3 3 总总 则则 3 0 1本规范书是江苏地区电网调度自动化系统 以下简称系统或主系统 主 站端的技术规范和说明 是各地区调度自动化系统项目执行和工程实施的技术 依据 3 0 2本规范书内容包括 系统总体要求 系统配置 技术指标和系统功能等 3 0 3江苏各地区供电公司编制调度自动化系统技术规范书时必须以此为蓝本 所提出的技术标准不得低于本规范书的要求 3 0 4各地区调度自动化系统的选型应做到安全可靠 经济适用 技术先进 符合国情 应采用具有开放性和可扩充性 抗干扰性的 成熟可靠的产品 3 0 5 江苏省电力公司保留对本规范书的最终解释权和修改权 3 0 6 本规范自发布之日起执行 4 4 主要术语主要术语 4 1 1 无功电压优化 自动电压控制 AVC Automatic Voltage Control 每一个发电厂和变电站都通过一种电力系统型电压无功调整装置 VQC 自动调整无功出力和变压器分接头 使注入电网的的无功值为电网要求的优化 值 从而使全网 含跨区电网联络线 的无功潮流和电压都达到要求 这种 VQC 的集成称之为 AVC 4 1 2 调度员培训模拟系统 DTS Dispatcher Training System 通过用软件对配电网的模拟仿真的手段 对调度员进行培训 使调度员得 到离线的运行操作训练 用于培训调度员在正常状态下的操作能力和事故状态 下的快速反映能力 也可用作电网调度运行人员和方式人员分析电网运行的工 具 4 1 3 能量管理系统 EMS Energy Management System 以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统 主要用于大区级电网和 省 市级电网调度中心 主要为电网调度管理人员提供电网各种实时的信息 包 括频率 发电机功率 线路功率 母线电压等 并对电网进行调度决策管理和 控制 保证电网安全运行 提高电网质量和改善电网运行的经济性 主要包括 数采与监控 SCADA 自动发电与经济调度 AGC EDC 系统状态估计与 安全分析 SE SA 配电自动化与管理 DA DMS 调度模拟培训 DTS 等 4 1 4 电力应用软件 PAS Power Application Software EMS 的应用软件 主要包括网络拓扑 状态估计 调度员潮流 负荷预测 短路电流计算 可选 等 4 1 5 事故追忆 扰动后追忆 PDR Post Disturbance Review 数据处理系统的增强性功能 是指在一个特定的事件 扰动 发生后 可 以重新显示扰动前后系统的运行情况和状态 使调度员能对事故进行必要的分 5 析 4 1 6 远方终端装置 RTU Remote Terminal Unit 电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置 RTU 采集 所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量 监视并向调度 中心传送这些模拟量和状态量 执行调度中心发往所在发电厂或变电站的控制 和调节命令 4 1 7 数据采集与监视控制 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition EMS 的基础模块 是计算机与相应的远动装置及通信设备组成的系统 主 要用来完成电力系统运行状态的监视 包括信息的收集 处理和显示 远距离 开关操作以及制表记录和统计等功能 主要功能包括 数据采集 数据处理 事件报警 网络拓扑分析 事件顺序记录 SOE 事故追忆 PDR 计算统 计和集控等 4 1 8 事件顺序记录 SOE Sequence of Events 记录状态量发生变化的时刻和先后顺序 当远动终端检测到遥信状态变位 时记录遥信变位的时刻 变位状态和设备序号 组成事件记录信息向主站传送 4 1 9 安全 I 区 实时控制区 包括调度自动化系统 配电自动化系统 变电站自动化系统 发电厂自动监控系统等 它是电力二次系统中最重要系统 安全等级最高 是 安全防护的重点与核心 4 1 10 安全 II 区 非控制生产区 包括调度员培训模拟系统 继电保护及故障录波信息管理 系统 电能量计量系统 批发电力交易系统等 4 1 11 信息管理大区 生产和信息管理区 主要为电力生产所需的信息管理系统 如调度生产管 理系统 统计报表系统 雷电监测系统 气象信息接入以及管理信息系统 办 6 公自动化系统 客户服务等 5 系统总体要求系统总体要求 5 1 系统要求系统要求 5 1 1 可靠性 1 系统的重要单元或单元的重要部件均需为冗余配置 系统通过自动切 换功能实现冗余配置的硬件设备之间的功能后备 从而保证整个系统功能 的可用性不受单个设备故障的影响 系统的历史数据服务器 SCADA 服 务器 数据采集服务器 电源等均采用冗余配置 当一台发生故障 其功 能自动由其备用设备代替 保证系统的正常运行 2 系统应能够迅速隔离和切除故障 不影响系统的正常连续运行 并保 证故障恢复过程快速而平稳 3 系统应具有完善的实时数据库 历史数据库的备份和恢复方案 保证 数据安全性 5 1 2 实时性 1 系统应保证厂站端遥测 遥信等数据准确 快速地传送至实时库 并 显示出来 确保运行人员及时了解电网运行情况 并为相关应用软件提供 可靠的基础数据 2 系统应确保遥控 遥调等控制指令快速下达到厂站端 为电网调度提 供可靠的控制手段 5 1 3 安全性 7 1 在任何情况下 系统的操作失败或系统缺陷不能导致一次系统的事故 及二次系统的崩溃 2 系统安全性应满足国家经贸委 2002 第 30 号令 电网和电厂计算机监 控系统及调度数据网络安全防护的规定 和 全国电力二次系统安全防护 总体方案 的要求 系统功能应达到安全性评估的各项指标要求 3 系统应具有防止未授权用户非法访问系统 非法获取信息或进行重大 非法操作的功能 4 系统必须采取严格的措施来确保数据存储 数据恢复 系统结构和其 它操作的安全性 5 1 4 标准性 1 系统应遵循国际标准 满足标准化要求 选用通用的或者标准化的软 硬件产品 包括计算机产品 网络设备 操作系统 网络协议 正版商用 软件等均应遵循国际标准或电力工业标准 2 系统设计应遵循 IEC61970 系列标准 其中系统的数据模型遵循 CIM 标准 具有良好的扩展性 系统的接口设计遵循 CIS 标准 3 所使用通讯规约应满足 IEC 标准或国家相关标准 5 1 5 开放性 8 1 系统应采用开放式体系结构 提供开放式环境 支持多种硬件平台 包括前后台混合平台和后台服务器混合平台 2 支撑平台应依据国际标准开发 所有功能模块之间的接口标准应统一 支持用户应用软件程序的开发 保证能和其它系统互联和集成一体 或者 很方便地实现与其他系统间的接口 3 系统应具有良好的在线可扩展性 可以逐步建设 逐步扩充 逐步升 级 不影响系统正常运行 4 在数据库 画面 进程管理 多机通讯和 PAS 等方面提供应用程序接 口 API 功能 支持第三方软件开发 对公用程序及函数提供接口调用 说明 5 系统容量可扩充 包括可接入的厂站数量 系统数据库的容量等 不 应该有不合理的设计容量限制 从而能使系统可以整体设计 分步实施 6 系统功能可扩充 能不断增加新的功能模块 以满足电网监控与运行 管理不断发展的要求 5 1 6 维护方便性 系统应具备较高的维护方便性 包括硬件系统 软件系统 运行参数三个 方面 主要表现在 1 应具备图模库一体化技术 方便系统维护人员画图 建模 建库 保 证三者数据的同步性和一致性 2 必须具备完整的技术资料 至少包括用户使用 维护及版本更新等相 关手册以及第三方提供的技术资料 3 需对用户提供全部系统编译 链接的工具 以保证在软件修改和新模 块增加时用户能独立生成可运行的完整系统 4 操作应具有在线帮助功能 系统维护应具有流程和向导功能 5 应具备简便 易用的维护诊断工具 使系统维护人员可以迅速 准确 地确定异常和故障发生的位置和原因 5 1 7 设计一体化 9 1 图形统一 系统应采用同一套图形 而不需要为每个子系统重复绘制 多套图形 2 权限设置统一 系统中应统一对电网对象设置责任区属性和节点权限 调度员 集控员只能在其节点权限范围及其责任区内的对象操作 实现不 同的集控员对不同的网络区域或不同电压等级的设备进行控制操作 5 2 系统结构系统结构 5 2 1 分布式结构 应用可分布到任意节点 功能分布可动态重构 客户端到服务器端采用 C S 模式 5 2 2 采用 SCADA PAS DTS 一体化设计 根据本系统的一体化设计要求 SCADA PAS DTS 等系统和底层不同硬件 体系 不同操作系统之间应建立一个基于应用中间件的分布式系统运行和开发 中间件软件包 该软件包能够有效地将上层应用和底层系统隔离开 为各种不 同的上层应用提供统一开发和运行的环境 使应用软件相对独立于计算机硬件 和操作系统平台 并且实现应用的分布式处理 6 系统技术指标系统技术指标 6 1 系统可用性系统可用性 6 1 1 系统年可用率 100 6 1 2 系统运行寿命 10 年 6 1 3 冗余热备用节点之间实现无扰动切换 热备用节点接替值班节点 的 切换时间 5 秒 6 1 4 冷备用节点接替值班节点的切换时间 5 分钟 10 6 1 5 任何时刻冗余配置的节点之间可相互切换 切换方式包括手动和 自动两种方式 6 1 6 任何时刻保证热备用节点之间数据的一致性 各节点可随时接替 值班节点投入运行 6 1 7 设备电源故障切换无间断 对双电源设备无干扰 6 2 系统可靠性和运行寿命指标系统可靠性和运行寿命指标 6 2 1 系统中关键设备平均故障间隔时间 MTBF 17000 小时 6 2 2 系统能长期稳定运行 在值班设备无硬件故障和非人工干预的情 况下 主备设备不发生自动切换 6 2 3 由于偶发性故障而发生自动热启动的平均次数 1 次 3600 小时 6 2 4 所有设备的寿命在正常使用 具有一定备品条件 情况下 15 年 6 2 5 所有设备 包括电源设备 在给定的条件下运行 连续 4000 小时 内不需要人工调整和维护 6 3 信息处理指标信息处理指标 6 3 1 主站对遥信量 遥测量 遥调量和遥控量处理的正确率为 100 6 3 2 遥信动作准确率 100 6 3 3 遥控准确率 100 6 3 4 遥调准确率 100 6 3 5 主站设备与系统 GPS 对时精度 100 毫秒 6 4 系统实时性系统实时性 系统应对事件提供快速响应 必须满足以下指标 11 6 4 1 四遥信息从前置机接收至后台画面推出的时间间隔不超过 1 秒 6 4 2 实时数据扫描时间周期为 1 10 秒间可调 6 4 3 外部网络通信的实时数据传送和接收采集周期为 2 10 秒间可调 6 4 4 画面实时数据更新周期 1 10 秒可调 6 4 5 模拟屏数据量刷新周期不大于 3 秒 6 4 6 系统时间与标准时间的误差小于 1 秒 6 4 7 频率采集周期为 1 秒 外部频率采集设备必须满足这一要求 6 5 PAS 性能指标性能指标 6 5 1 状态估计应达到以下性能指标 1 遥测估计合格率 95 2 月可用率 95 3 单次状态估计计算时间 10 秒 6 5 2 调度员潮流应达到以下性能指标 1 调度员潮流计算结果误差 2 5 2 月合格率 95 3 单次潮流计算时间 10 秒 6 5 3 短期负荷预测应达到以下性能指标 12 1 月负荷预报准确率 95 2 月最高 低 负荷预报准确率 95 3 日负荷预报准确率 95 4 月 年 度累计最高 低 负荷预报准确率 连续 6 个月 95 5 短期负荷预报平均误差 3 6 故障时继电保护和安全自动装置的动作信息正确 7 取实时数据后仿真计算潮流与所取数据比较 电压幅值差 0 015pu 相角差 2 8 操作响应时间 3 秒 故障响应时间 3 秒 6 6 系统负载率指标系统负载率指标 6 6 1 电网正常情况下主要节点 服务器和前置机 CPU 负载 30 10 秒平均值 6 6 2 电网事故情况下主要节点 服务器和前置机 CPU 负载 50 10 秒平均值 6 6 3 任何情况下 在任意 5 分钟内 系统主局域网的平均负荷率不超 过 20 主局域网双网以分流方式运行时 每一网络的负载率应小于 12 以保证一网故障时 单网负载率不超过 24 6 6 4 电网正常运行状态下系统负载率的测试条件为采集和处理厂站的 正常数据及各种正常的系统操作 电网事故状态下系统负载率的测试条 件为采集及处理事故厂站的雪崩数据 非事故厂站的正常数据 以及各 种正常的系统操作 6 6 5 电网正常情况下主要节点 服务器和前置机 的磁盘剩余空间不 低于总容量的 40 6 6 6 磁盘剩余空间不足 20 CPU 负载持续较高 大于 85 持续时 间超过 3 分钟 双机切换等事件发生时 应告警 6 7 系统存储容量指标系统存储容量指标 13 6 7 1 历史数据存储时间不少于 3 年 6 7 2 对其它应用服务器节点 应用服务器磁盘剩余空间不小于 60 6 7 3 当存储容量余额低于系统运行要求容量的 80 时发出告警信息 7 系统配置系统配置 系统应采用功能分布式的设计和全分布的网络体系结构 主干网络用以太 网的双网构成 所有应用软件应按功能分布在各台服务器和工作站上 以保证 系统的负荷均衡和网络负荷最小为原则 应采用合理的通信机制 防止出现通 信的 瓶颈 要高效地使用网络和各节点的运算处理能力 支持和管理网络中 各个节点实现数据共享 保证系统和网络的安全 可靠和高效 7 1 系统结构系统结构 7 1 1 总体结构 1 系统应采用分层构件化的结构 通过应用中间件 屏蔽底层的操作 可以在异构平台上真正实现分布式应用 2 系统应是一个开放系统 软硬件接口应采用国际标准或工业标准 支 持与其它 LAN 和 WAN 计算机网络及不同计算机厂商设备的互联 3 主站系统应具备软硬件的扩充能力 支持系统结构的扩展和功能的升 级 4 主站系统所提供的支撑软件应能支持用户进一步开发应用软件 7 1 2 支撑平台 系统的支撑平台应采用多层结构 各层应包括如下内容 1 硬件层包括 ALPHA SUN HP IBM 和 PC 等各种硬件设备 2 操作系统层包括 Digital Unix SUN Solaris IBM AIX HP UX LINUX 和各种 WINDOWS 操作系统 3 分布式管理层是以应用中间件为框架的软件信息总线 屏蔽底层硬件 和操作系统的差异 14 4 数据库层包括实时数据库和商用数据库 商用数据库用来存放非实时 和偶然访问的数据 实时数据库依托底层的分布式管理层构成分布式实时 数据库 保证实时数据的同步 5 应用层包括应用软件和应用服务 应用软件包括 SCADA PAS DTS Web 浏览服务 外部网络通信等电力系统应用软件 应用服务指为应用软件提供显示 管理等工具的服务 包括图模库一体化 图形管理 报表 曲线 报警等显示工具 系统管理和安全管理等 应用 软件和应用服务通过一道 栅栏 相连 7 1 3 数据库系统 数据库管理系统应采用开放的大型商用数据库管理系统 数据库管理系统 应具有如下特性 1 多种访问数据库的方式 支持 SQL 语言访问数据库 并具备标准的 外部接口 2 在任一计算机上对数据库中数据的修改 数据库管理系统应自动对所 有计算机或工作站中的相关数据进行修改 以保持数据的一致性 3 有效性检查 以确保数据的合理性和正确性 应提供对记录变化的查 询能力 4 方便的数据库生成 修改和维护功能 数据库应有严格的保密和安全 保护措施 7 2 系统硬件配置系统硬件配置 系统硬件配置应遵循以下基本原则 1 应选用起点高 信誉好的计算机厂家生产的系列产品 能支持异构网 络的互联 支持双网或多网运行 支持标准商用数据库 2 应是成熟的 高质量的 先进可靠的 具有较好可维护性的设备 具 有使用寿命长 易于扩充升级等特点 关键设备应采用冗余配置 3 硬件设备的配置容量应能满足整个系统的功能要求和性能指标要求 并留有适当的裕度 系统容量应按照本规范书的远景年要求配置 各服务 器和工作站应留有 40 的系统资源给用户 4 系统硬件结构 系统由计算机网络和数据采集 实时监视与控制 历 15 史数据存储 网络通信 数据转发 应用软件 PAS 调度员培训仿真 子系统 DTS 可选配置 等主要节点构成 并根据各地区实际需要配 置相应的工作站 如调度工作站 报表工作站 运方工作站 继保工作站 维护工作站 DTS 工作站等 工作站的具体数量应根据各地区系统规模大 小按需配置 系统硬件结构配置见附图 5 硬件配置要求 A 服务器和工作站 服务器 系统服务器应具有 64 位 RISC 技术及对称多处理器 SMP 技术的多 CPU 系 统 主频应大于 2GHZ 高带宽系统总线 I O 总线 64 位操作系统 具有高 速运算能力和事务处理能力 OLTP 具有簇联结 cluster 技术和系统容错 能力 同时应满足配置当时先进主流产品的技术要求 工作站 所有节点宜采用基于 64 位 RISC 技术的面向图形处理的多媒体工作站 运 行 64 位操作系统 同时应满足配置当时先进主流产品的技术要求 B 数据采集 数据采集节点应采用多级冗余技术以满足高可靠性要求 配置时应考虑 数据采集采用工业控制机作为数据采集服务器 前置机 数据采集服务器 前置机应冗余热备用 故障时能自动切换 同时可手 动切换 故障切换过程中不得丢失任何实时数据 主站端应允许远方终端装置主 备通道的传输速率 通信规约不同 主 备通道可自动切换 支持模拟 数字通道的接入 系统必须满足最大设计的要求 包括 处理器能力 I O 槽 机架空间 电源容量等 同时提供方便手段 使买方以后可在最大设计范围内自 行扩容 配置稳定可靠的 MODEM 支持远程诊断和测试 RTU C 计算机网络 I 区骨干主网架采用千兆网 II 区 管理信息大区系统可采用百兆网 16 I 区骨干主网架必须是双网冗余结构 数据采集系统等也应采用双网冗 余结构 II 区 管理信息大区系统可采用单网结构 双网结构可负载 分流 也可独立工作 互为主 备 当其中一网发生故障时 不应引起 系统扰动 不得丢失系统功能和数据 I 区系统与其他系统网络互联必须配置防火墙或正反向物理隔离并制定 网络访问安全策略 D 外部时钟部件及频率采集装置 采用全球定位系统 GPS 装置为系统各节点和厂站 RTU 等提供统一的 标准时间 可以采用多时钟源输入 采用高精度频率采集装置为系统提供频率和频率时钟 E 计算机外设 根据实际需要 配置报表和事件打印机 以及相应的数据存储设备 系统硬件配置主要技术指标详见附表系统硬件配置主要技术指标详见附表 1 1 7 3 系统软件配置系统软件配置 系统软件配置应遵循以下基本原则 1 软件支持平台 包括系统软件和应用支撑软件 的配置必需满足实时应 用的及时性和高可靠性要求 2 支撑软件和应用软件必须采用开放式 分布式体系和面向对象技术 满足维护方便性要求 符合国际工业标准 3 应用程序必须达到各功能模块和系统的性能指标要求 系统软件和支撑软件应包括 操作系统软件 编程语言和开发工具 系统 管理 数据库管理 系统安全管理 人机界面管理 计算机网络管理等 系统支持平台应遵循 IEC61970 标准 采用信息软总线技术 组件可使用 面向对象技术或通过加封套的方法实现 支撑平台为层次化 模块化结构 采 用面向对象技术 支持分布式应用环境 支持用户新应用软件的开发以及第三 方软件的集成 7 3 1 操作系统 系统所有服务器采用 UNIX 操作系统 系统所有工作站应支持目前流行的 17 硬件平台和操作系统 UNIX Windows Linux 等 并且具有跨平台能力 系 统应具有很高的可靠性 高可靠性的要求体现在两方面 一是系统硬件高可靠 性和系统高可靠性设计 二是系统的抗病毒的能力 提供的操作系统应是通用 完整的最新正式版本 7 3 2 支撑软件 系统的支撑软件应包括 系统管理 数据库管理 系统安全管理 人机界 面管理 计算机网络管理等 功能和要求详见有关章节 7 3 3 应用软件 系统应用软件应包括 SCADA PAS DTS Web 浏览服务 外部网络通 信等 所有应用软件在统一的支撑软件平台上 有较好的统一风格的数据库及 人机界面 并能够共享公共电力系统模型及数据库 功能和要求详见有关章节 系统主要软件清单详见附表系统主要软件清单详见附表 2 2 18 8 系统功能系统功能 系统应实现功能包括 SCADA 功能 含集控功能 PAS 功能 DTS 功能 可选 AVC 功能 可选 系统支撑平台 报表功能 WEB 功能和外部网 络通信等 这些功能需满足以下基本要求 7 0 1具有统一的支撑平台 包括人机界面 数据库管理 计算机网络通信 报表作图等辅助软件 各应用程序如 SCADA PAS DTS 等都基于这个支撑 平台来开发 维护人员只需维护一套系统 相同的数据只需录入一次 且界面 完全一致 实现真正的一体化 7 0 2采用面向对象技术进行系统分析 设计和编辑 采用模块化结构 使系 统具有良好的维护性和扩充性 7 0 3单线图和厂站图既可以显示 SCADA 数据 也可以显示网络分析结果数 据 并可很方便地相互切换 在同一画面可以同时显示不同应用的数据 8 1 SCADA 功能功能 8 1 1 前置数据采集 在系统设计中 前置采集系统 FES 是架构在统一支撑平台上的一个具 体应用 主要用于实现完整的 高性能的实时数据采集功能 1 数据类型 系统应能够采集和处理下列几类数据 模拟量 电度量 状态量 含双位 置 保护装置定值参数和动作信号 RTU 的复位信号以及其它非远动类数据 等 系统将采集的实时数据处理后送至实时数据库 其它数据 如气象信息 管理信息 也应进行适当处理 标度变换或极限检查等 并存入相应的数据库 为保证信息传送的可靠性 应采用错误校验码 以上各类数据主要来源于 1 不同通信协议的各类 RTU 采集的数据 2 通过网络通信采集的远方厂站的远动数据 3 与省调 SCADA 系统通信收集的数据 4 与县调 SCADA 系统通信的数据 19 5 系统时钟同步数据 2 系统支持通讯规约及转发规约清单 1 支持与使用 IEC60870 5 101 102 103 104 DNP3 0 部颁 CDT 协议等规约的 RTU 通信 2 支持 IEC60870 5 104 及部颁 DL476 92 通信协议 通过网络通信获取 数据 从网络通信来的数据与厂站来的数据同样对待和处理 3 对所有接入系统的厂站数据进行周期性的查询采集 以保持数据库的 实时性 为避免某种原因的数据丢失 主站能够定时 可调 如 1 10 分钟 对所有厂站的数据全部采集一遍 4 在正常扫描和传送时 如有控制命令要传送 则暂停扫描和传送 待 控制命令传送结束后 扫描和传送再从断点恢复进行 5 对模拟量进行周期 可调 扫查 同一厂站的模拟量可分组 每组都 具有可定义的扫查周期 需规约支持 6 对所采的数据进行有效性检查 对于 A D 转换溢出 A D 转换失效 以及长时间不刷新的数据不能直接进入数据库 而是保留一个付本以标明 其情况 待下次采集再作比较 7 工程量的采集需根据给定的基值与系数转换成实际值 基值与系数可 在线修改 8 提供模拟量滤波功能 根据每个量的变化趋势 滤除尖峰数据 9 提供零漂处理功能 对于测量值小于某个死区时 可以将该测量复位 到零 10 对状态量采用 状态变位传送 和周期扫查相结合 保证状态量变位 及时反映 同一厂站的状态量可分成若干组 每组都可分别定义扫查周期 需规约支持 11 提供状态量滤波功能 滤除由于开关接点抖动或其它干扰而带来的假 变位信号 12 在数据采集的同时 提供对通道和 RTU 的检测手段 如 监视并存 储上 下行通信报文等 以便及时发现故障 RTU 或相应厂站监控系统 或互联系统 不应答时必须采取下列措施 1 正在请求扫描的一组数据和状态量将冻结 20 2 所有数据和状态量的刷新将在 RTU 或相应厂站监控系统或互联系统 重新应答后再进行 3 假如在遥控遥调时 RTU 或相应厂站监控系统或互联系统 不应答 应有一个告警信号产生 指明控制无效 4 护码 海明距离 4 以保证传输的可靠性 数据传输中出现丢失和 溢出时应产生告警 并作相应的处理 5 发现通道故障 中断或误码率较高 时 自动切换到备用通道 在切 换时 正在传送的信息不应丢失 同时发出告警 6 当 RTU 故障时 除发出告警外 在和该站有关的画面上标以醒目的 标记 某些参加计算的数据可由操作人员人工输入 当 RTU 故障恢复后 立即进行该站全部实时数据的刷新 同时清除有关画面的标记 7 不仅实现对所有主备通道的同时监视 还应实现前置机之间的负载均 衡功能 13 前置机应支持多机扩展 14 前置机厂站通道切换不应产生误遥信 15 厂站终端应能识别是应用层故障还是网络层通信协议故障 16 支持远方厂站端终端服务器接入方式 17 具备对时检测功能 18 模拟远动传输通道技术数据 1 传输速率 300 bit s 600 bit s 1200 bit s 2 工作方式 双工 有主备用通道时 可由主站控制自动或手动切换 3 比特差错率 应优于 1 10 5 4 接收电平 40 dB 0 dB 5 发送电平 0 dB 20 dB 19 数字远动传输通道技术数据 1 传输速率 2400 bit s 4800 bit s 9600 bit s 19 2 kbit s 64 kbit s 128 kbit s 等 2 通道接口 符合 ITU T 及 ISO 有关接口标准 21 3 工作方式 双工 点对点传输时应有备用通道 可由主站控制自动切 换 网络传输时应能自动封闭环形结构的故障段 4 比特差错率 数字微波应不大于 10 6 光纤通道应不大于 10 9 5 通道传输时延 250 ms 8 1 2 数据处理 系统从厂站采集的数据及相关 SCADA 系统转发获得的实时数据 立刻被 处理并存储到实时数据库中 对所有这些数据处理和存储时 不管数据来自厂 站还是来自其它信息源系统 其来源对用户和系统应用功能是透明的 当用户对历史数据的坏数据进行人工核对 并进行维护修改后 SCADA 系统应能更新相关的计算量 此时需用户人工启动该计算功能 经过数据处理的数据成为系统中各项应用功能的基础及源泉 除了需对数 据处理以外 还对所有数据打上质量标签 以标明其可信度 1 模拟量处理 1 每个模拟量可根据不同的时间或其他条件设置多组限值 系统应提供 方便的界面让用户手动进行限值的切换 2 允许人工设置数据 MMI 上的画面数据需用颜色区分并提供列表 3 可以统计任意量的极值及其发生时间 并可以作为历史数据查阅 4 对于不同数据 包括未被初始化的数据 可疑数据 不刷新数据及不 可用数据及人工置数数据都需有不同质量标志 5 需有自动旁路代功能及列表 并且不影响被代数据的各种运算结果 6 旁路代时自动根据旁路量测值进行限值判断 以免因量测为 0 而没有 正确判断出越限的情况 7 提供遥测越限延时 可调 处理功能 如某一遥测越限并保持设置的 时间后 才作告警 8 提供对端代功能及列表 2 状态量处理 状态量包括开关量和多状态的数字量 1 状态量的极性处理 22 状态量的极性统一规定为 1 表示合闸状态 0 表示分闸状态 并可进 行反极性修改和处理 2 状态量根据不同的性质发出不同的报警 并进入不同的分类栏 3 状态量的事故判别 根据事故总信号或保护信号与开关状态决定开关是分闸还是事故跳闸 4 状态量操作 对状态量的操作分为 封锁 人工设置 指定遥信的合 分状态 封锁后可有颜色变化 解除 封锁指定遥信的合 分状态 抑制 恢复告警 5 多态数据处理 6 为了表示电网中有关设备的运行状态 一个状态量应具有多个状态 系统能对同一状态量的多个状态进行不同的处理 7 其他处理 对于可疑信号在数据库中应标明身份 并在人机界面 MMI 上显 示 正确区分事故跳闸和人工分闸 并给出不同的报警 自动统计开关事故跳闸次数 超过设定次数给出报警 提供遥信变位信号延时 可调 处理功能 如某一遥信变位并保持 额定时间后 才作告警 3 多源数据处理 多源数据是指对于实时数据库中的某一数据点拥有多个数据来源 同一测 点的多源数据在经优先级判断后将最优数据放入实时数据库中 优先级的次序 可由用户灵活设置 提供系统的各个应用功能使用 系统应能提供站多源和点多源处理 多源切换时间小于一个画面刷新时间 站多源处理由前置机完成 将转发来的数据当作直收厂站的以一路虚通道 进行处理 前置机将直收的通道与虚通道放在一起进行判优处理 将最优的一 个通道的数据传送到后台 点多源处理由 SCADA 服务器完成 用于处理单个数据点的多源处理功能 23 在 MMI 画面上可查看测点的真正数据来源 并可手动切换数据来源 多源处理能够支持一个厂站多个 RTU 的情况 RTU 传送的数据各自独立 系统前置机将同一厂站多个 RTU 传送来的数据一个厂站数据的形式传送至后台 4 计划值 计划值的数据来源既可以是人工输入 亦可从其它应用软件中生成的文本 文件中自动获取 包括从 区经反向隔离传送来的计划值 文本文件格式 计划值的时段应支持每天 24 48 96 288 点等不同粗细程度 可由用户 选择 实时值与计划值按照要求 应采用图形 曲线 表格等方式进行实时比较 并可参与统计和计算 5 数据质量标志 对所有遥测量和计算量配置数据质量码 以反映数据的可靠程度 数据质 量码列表如下 所显示括号内的字母为可在画面和报告中与相应数据 包括颜色 颜色可人工定义 一起显示的数据质量标志 1 正常数据 在最后一次应答中成功采集到的数据 2 工况退出 RTU 退出而导致数据不再刷新 3 未初始化的数据 该数据点值尚未被遥测 被计算或是被人工输入 4 计算数据 由其它数据点经公式计算得到的点 5 可疑数据 量测量与开关状态不符 6 不变化数据 该数据长时间不变化 7 坏数据 旁路代异常 8 越限 量测超过给定的限值范围 包括越上限 越下限等 9 人工置数 该点显示的数据值为人工置数值 10 被旁路代 该点被旁路代 11 被对端代 该点被对端代 12 用户可定义的标志 来源于用户公式计算结果所代表的状态 8 1 3 事件及报警处理 24 报警处理用于引起调度员 运行人员和系统维护人员注意的报警事件处理 包括电力系统运行状态发生变化 未来系统的预测 设备监视与控制 调度员 的操作记录等发生所有报警事件处理 根据不同的需要 报警应分为不同的类 型 并提供画面 音响 语音等多种报警方式 用户对报警方式 限值等随时 可以在线修改 系统应提供灵活 方便的手段定义报警的发生和报警引发的后 续时间 并能控制报警的流向与时段 应支持报警分类定义 如系统级 电网 运行级 进程管理级等分类定义 1 事件定义 事件是由数据库中的某些量的特征变化 应用程序的某些过程 系统设备 状况变化或是用户操作引起 包括 1 状态量的状态变化 2 模拟量越限及恢复 3 与厂站 RTU 或综自系统及省调系统之间的通信故障或误码率高 4 自动化系统自身运行过程中的故障 异常及资源使用超限等 如网络 中断 进程退出 CPU 负荷过高 硬盘容量不足等 5 由某应用程序产生的报警信息 6 用户的操作信息 2 报警处理 1 当检测出一个报警后 应产生下列动作 产生报警的点或应用所在的工作站上产生一个音响报警 厂站接线 图 事件报警表等上的对应报警点 状态图符或数据值 应闪烁 在相应的报警一览画面中产生一个条目 在报警和事件文件中产生 一个条目 报警时能按照指定 MMI 多窗口自动推出画面 可定义 提供报警总表 用它记录未被确认和已经确认的报警信息 这些报 警信息应包括报警点名称 报警内容 报警时间及确认状态 并按 照时间顺序排列 用户可以按照时间 厂站 元件 级别等进行分 类查询 可通过厂站的报警 访问相应的单线图 2 报警屏蔽及解除 25 调度员应能屏蔽对任何设备的报警处理 当一个设备处于报警屏蔽状态 该设备将按常规处理 模拟量将继续按相应的极限范围显示颜色或其它特性 但不再进行报警处理 报警的屏蔽与屏蔽解除应能在任何显示报警量的画面上 通过人机会话方式进行操作 3 报警语音信息 系统应能记录一组语音信息 并为指定点的指定报警状态播放语音信息 系统应支持录制的至少 1000 条不同的语音信息 同时应能支持根据文字信息自 动播放语音的功能 在赋予了包含某个报警点的职责范围的工作站上 当检测 出该报警点的报警状态符合语音报警要求 则与该报状态有关的语音报警信息 在该工作站上播放 调度员应能请求播放语音测试信息 并能调整在其工作站 上播放语音信息的音量 4 报警确认 调度员应能在其职责范围内对报警进行人工确认 应能在厂站单线图画面 报警一览画面及厂站报警消息列表上用鼠标或键盘选择单个 一组或全部报警 并对其进行确认 5 报警历史记录 告警信息应自动保存到历史数据库 按年 月 日 时 分 秒的时间顺 序排列 事故信息时间需精确到毫秒 提供告警信息的检索工具 可按照时间 厂站 对象等进行检索 显示 打印和保存报警信息 该检索工具应提供模板定制功能 可按实际使用时的需 求定制多种查询模板 以简化查询操作步骤 6 调试工作站解除告警屏蔽 对于调试工作站的问题 其实现方式是在相关界面上提供按钮以切换正常 工作模式与调试模式 可由用户在必要时将某工作站切到调试状态 此时能够 看到在别的工作站上被屏蔽的告警信息 7 系统应具备时段报警功能 8 1 4 网络拓扑分析 网络拓扑是根据开关 刀闸的实时状态 确定系统中各种电气设备的带电 停电 接地等状态 并在系统单线图和厂站图上用不同的颜色表示出来 系统应具备不依赖高级应用计算结果实现网络拓扑着色功能 具体功能如 26 下 1 当电网的运行状态发生改变 导致一部分电气元件和电气设备不带电 时 系统能根据连接数据和实时数据 或从研究案例或应用数据库得到的相 应数据 计算电力系统设备的带电状态 并在相应的画面上用不同的颜色来 表示网络中不带电的电气元件和电气设备 2 当不带电的电气元件和电气设备恢复带电时 这些电气元件和电气设 备在相应的画面上的颜色应恢复到运行情况时的颜色 3 系统能自动着色的画面为跟电气元件 局部或全局 相关的所有画面 图上的开关状态可以人工进行更新改变 4 系统处理网络拓扑的着色时间应与实时数据扫描周期保持一致 5 电压等级颜色可由用户自行定义 一般建议按照国家标准的规定 8 1 5 事件顺序记录 SOE SOE 要求如下 1 系统以毫秒级精度记录主要断路器和保护信号的状态 动作顺序及动 作时间 形成动作顺序表 2 应能按照厂站 间隔 设备等对 SOE 进行检索和查询 3 应至少包括日期 时间 厂站名 事件内容和设备名 主站系统按照 设备动作的时间顺序 将 SOE 记录保存到历史数据库中 4 应可以显示和根据选择打印输出 8 1 6 事故追忆 PDR 应具备全部采集数据 模拟量 开关量 保护信息等 的追忆能力 完整 准确地记录和保存电网的事故状态 为了正确反映事故发生时的电网模型 接线方式 系统应具有对于电网模 型及图形的 CASE 保存和管理功能 系统应支持自定义存储条件和方式 1 PDR 主要功能 1 系统应自动保存至少 25 小时以内的动态数据变化信息 以备人工触 发 PDR 记录时所需 超过 25 小时的动态数据变化信息自动删除 2 系统应采用大容量的商用数据库存储管理 PDR 数据 每个 PDR 记录 包括触发事件发生前后一段时间的全部数据动态变化过程 时间段可调 27 3 PDR 由定义的事故源起动 也可在事故发生后 24 小时内 由人工触 发 PDR 记录 人工触发 PDR 记录必须输入事故发生时间 4 事故源可由用户定义 其类型可以为 开关量的变位加事故总信号动作 开关量的变位加相关保护信号动作 开关量的变位 频率 电压及其他数据越限 用户指定的其他事故源定义方式 5 PDR 能将所有相关数据集按正常扫描周期存储 数据全部存在数据库 中 6 PDR 具备激发多重事故记录功能 即允许记录时间部分重叠 记录 多重事故时存储周期顺延 7 可以单线图 网络图 方框图 图表等方式重演 PDR 数据 重演时 具有事故发生时的所有特征如报警 静态图等 2 重演功能 1 在调入匹配的电网模型并装入起始数据断面后 根据进度控制重演当 时的动态数据变化过程 2 可以通过任意一台工作站启动事故重演 允许其它多台工作站观看该 重演过程 应具有同时进行多个事故重演功能 3 在观看重演画面时 系统自动按 PDR 发生时间调出相匹配的图形以 正确反映当时的电网情况 4 工作站在观看重演画面时 应不影响其他功能的执行 5 系统应提供专门的播放器 实现重演控制画面功能 可以随时回退 快进 暂停 截屏正在进行的事故重演 可以再继续进行 并提供回退功 能 8 1 7 计算 统计和检索 系统应提供强大的脚本及编译器功能 用于实现 计算 统计 检索 以 及考核等功能 28 1 派生计算量 对所采集的所有量包括计算量能进行综合计算 以派生出新的模拟量 状 态量 计算量 计算量能像采集量一样进行数据库定义 处理 存档和计算等 2 计算公式定义 可进行加 减 乘 除 三角 对数等算术运算 逻辑和条件判断运算 时序运算 触发运算 时段运算以及引用对象状态运算等 用户可以自定义计 算公式 系统提供了方便 友好的界面供用户离线和在线定义计算量和计算公 式 3 常用的标准计算 为免去用户输入大批量相同类型的公式 系统应提供常用的标准计算公式 供用户选择使用 包括 电压 周波及电压合格率计算 最大值 最小值 最大值出现时间 最小值出现时间 平均值统计 负荷率计算 总加计算 有载调压变压器档位计算 包括 BCD 码或其他方式档位计算 负荷超欠值计算 功率因素计算 平衡率计算 电流有效值计算 4 旁路代计算 系统应能根据一次接线图自动生成旁路代信息 特殊接线方式用户也可以 自定义旁路代信息 旁路代计算时应根据旁路代信息和相关开关 刀闸的位置 自动生成旁路代结果 不依赖系统高级应用计算结果来生成旁路代结果 用户 应可以人工定义旁路代结果 系统在进行其他计算和统计时 能自动考虑旁路代结果 被代量测在存储历史数据时 也应考虑旁路代结果 这样用户在调用历史 曲线或报表时数据是连续的 29 5 统计计算及考核功能 可根据电网目前的频率 电压考核要求 对电压 频率等用户指定的各类 分量进行考核统计计算并提供灵活 方便的界面 6 能在线修改某计算量的分量及计算公式 并能在线增加计算点 7 可针对实时数据或一段时间内 时 日 月 年 的历史数据和资料 性数据进行检索 用户可定义检索条件 检索结果可以显示 存储或供图 表调用 8 1 8 调度员模拟操作记录功能 根据当前的实时断面提供一个模拟操作环境 将调度员每一步的操作 开 关 刀闸的分 合 记录到商用库中 提供相应报表 要求一旦执行就不能再 对其作修改 8 1 9 集控功能 1 责任区管理与信息分层 系统应具有横向的责任区处理功能和纵向的权限管理功能 系统的所有功 能都应与责任区处理功能和权限管理功能进行有机的统一 无论是具体设备对 象或者是对象组合或者是系统的处理功能并细化到每一个功能步骤均应考虑同 步实现责任区处理功能和权限管理功能 从严格意义上来讲 系统将可实