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调度自动化系统介绍 2010 3 目录 调度自动化基本概念调度自动化功能简介调度自动化基本结构调度自动化配置 调度自动化基本概念 基于计算机 通信 控制技术的自动化系统的总称 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 包括频率 发电机功率 线路功率 母线电压等 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一般包含安装在发电厂 变电站的数据采集和控制装置 以及安装在各级调度机构的主站设备 通过通信介质或数据传输网络构成系统 电网调度自动化系统具有较大经济效益 可以提高电网的安全运行水平 当发生事故时调度员能及时掌握情况 迅速进行处置 防止扩大事故 减少停电损失 地调采用自动化调度系统能减少停电率 当装备有直接监护用户用的自动装置以后 可压低尖峰负荷 若采用分时和交换电价自动计量等经济办法管理电网 经济效益更大 因此 电网调度自动化是一项促进电力生产技术进步和有显著经济效益的重要工作 是电力系统不可缺少的组成部分 调度自动化功能简介 电网调度自动化功能分低 中 高三档低档 SCADA中档 SCADA AGC EDC高档 SCADA AGC EDC SA 总称EMS 网 省两级调度自动化系统应根据调度职责范围逐步实现以下总体功能 数据采集和监控 自动发电控制和经济调度 实用安全分析 计算机通信 安全监控 SCADA 是指信息收集 处理和控制的自动化系统 通过人机系统的屏幕显示 CRT 和调度模拟盘 对电网运行进行在线的安全监视 并有越限告警 记录 打印制表 事故追忆 本系统自检 远动通道状态的监测等功能 对电网中重要断路器进行遥控 对变压器分接头 调相机及电容器等无功功率补偿设备进行自动调节或投切 实现电压监控 自动发电控制和经济调度控制 AGC EDC 是在线闭环控制功能 在考虑电网频率调整的同时 进行经济调度控制 直接控制到各个调频电厂 其他非调频电厂按日负荷曲线进行 并考虑线损修正 对互联电网实现联络线净功率偏移控制 对有条件的电厂实现自动电压和无功功率控制 安全分析 SA 和对策是在实现网络结构分析和状态估计的基础上进行实时潮流计算和安全分析 目前只能进行静态的安全分析 根据n 1原则进行事故预想 并提出对策 使调度人员提高处理事故的应变能力 通过约束和紧急控制等手段 解除线路过负荷 使电网保持正常运行状态 调度自动化基本结构 电网调度自动化系统 其基本结构包括控制中心主站系统 厂站端 RTU 和信点通道三大部分 根据所完成功能的不同 可以将此系统划分为 信息采集和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 信息采集和执行子系统的基本功能是在各发电厂 变电所采集各种表征电力系统运行状态的实时信息 此外还负责接收和执行上级调度控制中心发出的操作 调下或控制命令 信息传输子系统为信息采集和执行子系统和调度控制中心提供了信息交换的桥梁 其核心是数据通道 它经调制解调器与RTU及主站前置机相连 信息处理子系统是整个调度自动化系统的核心 以电子计算机为主要组成部分 该子系统包含大量的直接面向电网调度 运行人员的计算机应用软件 完成对采集到的信息的各种处理及分析计算 乃至实现对电力设备的自动控制与操作 人机联系子系统将传输到调度控制中心的各类信息进行加工处理 通过各种显示设备 打印设备和其他输出设备 为调度人员提供完整实用的电力系统实时信息 调度人员发出的遥控 遥调指令也通过此系统输入 传送给执行机构 调度自动化配置 基本配置包括 硬件平台 HP服务器 操作系统平台 Tru64Unix Oracle Sybase EMS DMS支撑平台 RTE RTDB MMI 电力系统基本应用和电力高级应用软件 PAS 前置采集系统调度员培训仿真子系统 DTS WEB子系统 EMS EnergyManagementSystem 能量管理系统SCADA SupervisoryControlAndDataAcquisition 即数据采集与监视控制系统PAS PowerAdvanceSoftware 电力系统基本应用和电力高级应用软件AGC自动发电控制 它是能量管理系统 EMS 的重要组成部分 按电网高度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组 通过电厂或机组的自动控制调节装置 实现对发电机功率的自动控制 DTS DispatcherTrainingSimulatorSystem 调度员培训仿真系统MIS ManagementInformationSystem 管理信息系统DMIS ManagementInformationSystem 调度管理信息系统EDC经济调度控制 用以确定最经济的发电调度以满足给定的负荷水平 SA安全分析VQC电压无功控制 主网系统 SCADA服务器 HIS服务器 磁盘阵列 PAS服务器 骨干交换机 报表工作站 维护工作站 调度员工作站 大屏幕投影 模拟屏 打印机 网络GPS 前置服务器 2台SCADA服务器用于完成数据的接收 规约的解释 SCADA计算和越限 变位处理等 前置服务器 通讯采集服务器 随时将采集的实时数据送给调度系统的SCADA服务器 SCADA服务器处理后的实时数据采用组广播方式同步分布了SCADA应用的服务器和工作站 使各个节点都能得到一致的 最新的实时数据 从而完成监视 分析 控制功能 2台历史数据服务器 互为热备用 主要用于存储数据库模型 网络结构 历史数据等 可接磁盘阵列保存历史数据库 负责管理全网 多台人机界面 MMI 工作站可以带多屏 主要完成各种图形显示 调度员操作 模拟屏控制 在任意1台工作站上都可看到所有应用的数据 如SCADA PAS DTS等 2台PAS服务器互为热备用 主要完成应用软件计算 所有数据存于PAS服务器中 任何MMI工作站和其他工作站都可在本地看到PAS数据 前置采集系统通过终端服务器接收RTU信息 能实现双通道 双机热备用 网络是一个分布式系统的关键部件 可采用双网 也可采用单网 可以是100Mbit s高速网 也可以是10Mbit s低速网 无论采用何种网络硬件 上层软件都不需要修改 完全兼容 子系统 DTS服务器 教员台 学员台 学员台 调度员培训仿真子系统 防火墙 物理隔离装置 WEB服务器 认证服务器 MIS网 WEB子系统 可选 可选 DTS服务器中1台作为教员机 其它的作为学员机 可接大屏幕投影仪 完成调度员培训仿真功能 教员和学员通过图形界面进行直观操作 联网交互进行 Web服务是调度自动化系统的一项重要功能 通过Web发布和浏览 用户可以在Internet和Intranet上浏览调度自动化系统的信息 认证服务器是一个用在网络接入控制的设备 它存储用户名和密码确定客户的登录 为了访问特定的网络资源 这个服务器可能自己存储用户许可和公司政策或提供到存储这个信息的目录的接入 电力系统信息安全遵循 三层四区 的原则 不同的安全区采用防火墙和专用的安全隔离装置进行隔离 主站系统和WEB子系统和DTS子系统分属于安全I区和安全II区 安全III区 配置时要考虑增加相应的物理隔离装置 自学 培训 使用教员机和学员机 反事故演习 联合反事故演习 使用教员机和学员机 通过Web浏览 提供操作功能 使用教员机和学员机 使用远程终端 DTS的培训方式 使用教员机 物理隔离装置 前置采集系统 前置采集系统是调度自动化系统的前端 是连接采集终端与主站服务器的纽带 担任着上传下达的重要角色 主要负责整个系统所需数据的采集工作 前置数据采集系统要有可靠性 可维护性 可扩充性要求 前置系统是主站系统的重要子系统 是各厂 站 远动信息进入主站系统的把门关 或者说是用户进入主站系统的咽喉 也是信息交换的瓶颈 前置采集系统示意图 通信柜 变电站远动机 专线通信 电力调度网 变电站远动机 前置服务器按口值班 专线通信 专线通信 前置通讯方式 以太网方式 前置服务器通过路由器同外部网相连 采用光纤方式的SDH或ATM方式 典型的是2M带宽的E1 G703 格式和E1信道n 64k格式 主要通过路由器 转换器等设备 MODEM或串口方式 前置服务器通过终端服务器 通道装置 RCS9787 和外部通道相连 采用拨号或载波方式通讯 电力调度环网 子站与主站通讯部分 网络通道方式 远动机RCS 9698 远动机RCS 9698 N个E1 100M转换模块 前置采集子系统 子站部分 过SDH方式复用 传输传统的远动协议所给定的数据格式 电力调度环网 通信柜 远动机RCS 9698 专线通信 专线通信 专线通信 子站与主站通讯部分 专线通道方式 终端服务器 通道装置RCS 9787 切换装置RCS 9788 含通道板 远动机RCS 9698 前置采集子系统 子站部分 前置采集系统的配置 硬切换 RCS 9787 RCS 9788 终端服务器软切换 RCS 9787 终端服务器 前置采集接线示意一 前置采集接线示意二 前置采集接线示意三 前置采集接线示意四 前置系统工作方式 前置系统的运行模式新型前置系统不再单一地将各种设备划分为主用和备用 设备的数量也不局限为两台 可以任意扩展为多台 运行切换模式不是简单地在主备间切换 而是细化到端口切换 这种运行模式能克服以往数据采集系统的缺陷 让每一个设备都发挥作用并且被监视 数据采集系统前置机为双机配置 无论远动终端的传输方式是单通道或多通道都将其均衡地与各前置机相连 同时每台前置机预留一定数量的端口做为备用 在系统运行过程中 与RTU的主通道相连的前置机 下称RTU值班前置机 控制其主备通道的切换 由前置系统驻留在后台机上的监视进程控制前置机端口的切换 当各设备均工作正常时 各前置机将其运行性能 如 CPU占用率 内存占用率等 送往后台机监视进程 监视进程比较各前置机性能状况进行合理的端口切换 使各前置机的性能均衡 实现负载的动态分配 达到真正意义上的负载均衡 某一RTU的值班前置机统计通道的误码率和投退状态选择较好的通道作为传输主通道 其它通道作为备用通道 当RTU的值班机和RTU通信故障时 系统将自动进行通道切换 当某一前置机发生故障时 此前置机上所有的值班端口都被切换到其它正常的前置机上 RCS 9788装置用于通道的切换 在前置部分 远方N个RTU或变电站的N个主通道和N个备用通道接入两组RCS 9787 A组和B组 经RCS 9787调制解调 或光电隔离 变换成两组N个串口 这两组N个串口接入RCS 9788 RCS 9788的作用是对这两组N个串口进行切换 输出另外两组N个串口 这切换后的两组N个串口接入两组串口服务器 N serialPortsSever A组串口服务器与前置机A 或B 协同工作 B组串口服务器与前置机B 或A 协同工作 共同完成对远方N个RTU或变电站的信息采集和下行数据通信 前置机A和前置机B两者都可以通过各自的RS 232串口控制RCS 9788对通道的切换 RCS 9788通道切换功能 切换开关 16组 切换通道 32个通道 对应于16个远方RTU或变电站 每个RTU或变电站对调度端有2个通道 切换串口 32个 对应2个前置机 1个主机或前置机A 1个辅机或前置机B 每个前置机有16个串口 对应16个远方RTU或变电站 级联功能 RCS 9788具有级联功能 最多级联16个 对应256个远方RTU或变电站 下行切换和上行切换功能 RCS 9788的每组切换开关的切换功能将下行切换和上行切换分开 下行和上行可独立切换 实现 全模式 切换 自动切换功能 RCS 9788有2个与2个前置机通信的RS 232串口 每个切换开关 SW1 SW2 SW16 都是智能的切换开关 可以接收2个前置机报文 根据报文内容 自动实现通道下行切换和上行切换功能手动切换功能 手动切换是通过RCS 9788面板上对应的四个拨动开关 BS1 BS2 BS3 BS4 控制切换开关 SW1 SW2 SW16 实现下行切换和上行切换功能 双电源冗余供电功能 RCS 9788采用双电源供电设计 保证装置有两路独立的电源供电 提高装置供电的可靠性 下行切换的四种方式 上行切换的四种方式 RCS 9787功能 调制解调器 16路 全部配置调制解调器板 光电隔离器 16路 全部配置光电隔离器板 调制解调器 光电隔离器 16路 混合配置调制解调器板和光电隔离器板 RCS 9787用途 当配置调制解调器板时 RCS 9787的作用是将RS 232信号转换为音频信号 调制 和将音频信号转换为RS 232信号 解调 当配置光电隔离器板时 RCS 9787的作用是对RS 232信号的双向隔离 双电源冗余供电功能 RCS 9787采用双电源供电设计 保证装置有两路独立的电源供电 提高装置供电的可靠性 RCS 9787与RCS 9788配套使用 即使用一台RCS 9788 配套使用两台RCS 9787 并且RCS 9787与RCS 9788一道组屏 终端服务器 N serial