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配电自动化主站系统 积成电子周文俊2005 9 14济南山东省配网自动化培训班 周文俊积成电子电网自动化事业部0531 88018000 61198247666 611913506412006zhouwenjun 自我介绍 主要内容 配网自动化的基本概念回顾配电自动化主站系统的一般概念配电自动化主站系统的配置方式配电自动化主站系统的构成配电自动化主站系统的功能配电自动化系统的发展 IEC61968介绍 配网自动化的基本概念回顾 配电自动化概述 配电是电力系统发电 输电 供电和用电中直接面向电力用户的环节配电网一般是指110kV及110kV以下电压等级的电网配电系统由馈线 降压变压器 断路器 继电保护装置 测量和计量仪表以及通信和控制设备等构成 馈线自动化AM FM GIS应用变电站自动化需求侧管理 国内配网自动化通常不包括 变电站自动化 和 需求侧管理 广义配网自动化的范畴 配电自动化系统的概念 利用现代电子技术 通信技术 计算机及网络技术 将配电网实时信息 离线信息 用户信息 电网结构参数 地理信息进行集成 构成完整的自动化管理系统 实现配电系统正常运行及事故情况下的监测 保护 控制和配电管理 它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统 摘自 DL T814 2002 配电自动化系统功能规范 系统组成层次 配电主站配电区域主站配电子站配电远方终端 FTU TTU等 通信网络 配网自动化系统结构图 配电自动化主站系统的一般概念 配电自动化主站系统 配电自动化系统的控制与管理中心配电自动化系统功能的集中体现在整个配电自动化系统结构的最高层一般由一组计算机和其它设备组成包含配电自动化的各种功能软件 主站系统的两个方面 实时的配电自动化系统配电SCADA监控馈线自动化 故障隔离与非故障区自动恢复 配电管理自动化系统AM FM GISDWM工作管理两者之间的关系既有联系又有区别 对主站系统的要求 标准化 开放性遵循国际标准和开放性要求 包括硬软件平台 通信协议 数据库以及应用程序标准可扩充性系统随规模和功能的扩展可进行线性无缝扩充实时性满足电力系统实时性要求可维护性可维护性良好 提高系统可利用率 主站系统设计原则 良好的性能 价格比和实用性 考虑使用的方便性和可维护性系统结构 软硬件配置上的开放性 可升级 扩充 方便维护软件模块化设计 硬件按功能的划分系统运行的高度可靠性 连续稳定的运行重要的硬件设备和软件模块冗余设计系统接口的开放性 先进性和标准性TCP IP 标准接口规范 通用标准的数据库 WEB方式的运用硬件软件平台的选择既要保证可靠运行 又要考虑实际规模硬件设备 操作系统和软件功能根据实际需求考虑 配电自动化主站系统的配置方式 配电自动化主站中心系统 配调中心应用一套主站系统主站系统涵盖完整的功能主站系统覆盖的完整监控范围所有终端设备接入主站所有的操作在主站进行所有的故障处理由主站进行根据接入数据的规模 适当配置子站 主站系统 区域主站配合 配调中心配置中心主站系统各供电部 区公司配置区域主站分区管理的大 中型城市常用中心主站全面监视 管理区域主站负责相应管辖范围的监视控制故障处理的模式主站主站 区域主站配合接入数据情况全接入主站 依据规模配置子站 分别接入各区域主站 汇总到主站 主站系统 子站 小区主站 配合 子站 小区主站 先行建设一定范围的自动化实施及故障处理主站 子站协同实现故障处理功能数据接入终端接入子站终端直接接入主站子站向主站汇总转发 子站的不同模式 通信子站数据的收集 汇总 转发命令操作的转发监控子站数据的收集 汇总 转发命令操作的转发当地的监视控制当地的故障处理 调配一体化系统 一体化设计实施调度自动化主站系统功能配电自动化主站系统功能接收所有的RTU FTU数据两套系统之间无需接口应用模式县调 一套工作站 调配人员合一地调 一套系统 调度 配调工作站分设 配电自动化主站系统的构成 主站系统主要构成 前置通信系统 实现实时数据传输与通信接口后台服务器 实现系统各类数据处理和管理数据库服务器实时数据处理服务器GIS服务器人机交互界面各种功能的具体体现各种实时 管理数据的展示各种图形画面的展示与各种操作平台 硬件构成 计算机及附属设备前置通信管理机后台数据处理服务器各种类型工作站打印输出设备磁盘阵列网络设备交换机 路由器网络布线 硬件构成 通信设备终端服务器通道切换装置调制解调器 模拟 光 光电隔离器电源系统UPS 典型配置 硬件构成的主要特点 双机冗余热备系统高可靠性的要求前置机 服务器重要节点不间断运行磁盘阵列 RAID 镜像等技术的应用双网冗余热备双网络 双交换机每台主机双网卡单网卡 单交换机故障不影响系统运行 前置通信系统 前置机的概念前置通信串口的扩充前置机的双机切换终端服务器的应用前置系统概念的扩充 前置机的概念 主要功能数据收发规约解释数据预处理是一个逻辑概念可以由专门的前置机设备也可以由其它服务器兼用 前置通信串口的扩充 智能卡数据收发 规约解释处理串口扩充卡驱动程序 虚拟串口受计算机插槽约束 造价较低终端服务器虚拟串口方式配置灵活方便 造价较高 前置机的双机切换 目的 双机冗余热备 提高系统可靠性实际应用中的切换方式 单通道单MODEM单通道双MODEM双通道 双MODEM 单通道单MODEM方式 主 备机同时接收通道上行数据同一时刻只有一台机器发送下行数据通过双机切换装置实现 主机工作 单通道双MODEM方式一 主备机可能同时工作 针对不同通道 单通道双MODEM方式二 主机工作 备机热备 双通道双MODEM方式一 前置机互为热备 通道互为热备 双通道双MODEM方式二 无需双机切换装置前置机之间无互为备用关系 终端服务器的应用 代替串口扩充卡实现串口扩充不需要计算机插槽 串口扩展实现网络化前置机可以灵活布置 选型 不受限制独立的操作服务器 避免硬件冲突可能性网络方式的应用网络通信方式控制串口通信不受操作系统串口数量的限制 前置系统概念的扩充 主站 子站的通信转发 接收方式 主光MODEM位置在变电站变电站到调度中心的通道 串口远程化的实现思路 终端服务器的延伸网桥加E1 2M口 通信通道 软件构成 平台软件操作系统网络协议 TCP IP 数据库管理系统其它支撑软件 编译软件 Office软件等 应用软件前置通信实时数据处理DA故障处理人机界面展示报表系统 操作系统 UNIXHPTru64 IBMAIX SUNSolarisWindowsWindows2000 2003 XP混合操作系统平台后台处理UNIX界面展示Windows 数据库管理系统 大型商用关系型数据库为主流SQLServerOracleSybaseDB2 应用软件系统结构 网络分布式Client Server模式分层分布式 分层分布式软件系统结构示例 应用层 中间层 平台 配电系统图形 监视 控制 故障分析 带电分析 故障恢复 拓扑查询 负荷管理 设备管理 维护 抽图 GIS绘图 绘图填库 数据库管理 数据库 数据处理服务器 事项服务器 通讯服务器 混合平台软总线SBMix 操作系统 Unix Windows2000 TCP IP通讯协议 配电自动化主站系统的功能 SCADA功能DA FA 功能AM FM GIS配电工作管理接口功能WEB信息发布 主要功能 配电SCADA SCADASupervisoryControlAndDataAcquisition监视控制和数据采集遥测 遥信 遥控 遥调主要内容实时数据接收 传输实时数据处理人机画面显示与操作事项与事故管理报表管理与打印 实时数据接收 传输 通过前置机接收遥测 遥信 电度量 SOE等数据监视的实时数据包括 开关状态 保护信号 有功 无功 电压 电流 功率因数 电度量 电池电压等设备状态监控 通道 终端设备等 向终端设备发送控制命令 校时命令等一般应具备规约库 支持多种通信协议 接入终端设备灵活方便 系统还包括其它网络互联功能 前置机图 网络互联 实时数据处理 一般多为分层分布式体系结构通常采用内存实时数据库 快速高效面向电力调度应用的各种计算处理各种越限 统计 分析处理电度量数据的积分处理数据有效性 合理性检查操作合法性检查电网运行事项生成数据存储 实时服务器图 人机画面显示与操作 图形的各种展示形式索引目录图 配电网络图 一次接线图表格图 棒图 曲线图混合图形 专题展示图电网运行状态动态着色系统的各种操作界面遥控操作人工置入遥测替代挂牌 摘牌 索引目录 配电网络图 一次接线图 表格图1 表格图2 棒图 曲线图 混合图形 专题图 光纤路由图 遥控与置入操作 对F021开关进行遥控 F021开关控分后的状态 对F021开关状态进行人工置入 F021开关被置成分后的状态 先挂接地牌 后挂检修牌 事项与事故管理 电网运行事项各种操作事项系统运行事项事故报警功能SOE事项处理事故追忆与重演 实时事项显示查询 历史事项查询 事故重演 报表管理与打印 灵活定制各种报表模板根据运行数据自动生成各种报表定时打印和召唤打印报表描述数据库内容自动形成报表 报表1 报表2 带图形 馈线自动化功能 FA 网络拓扑与带电分析运行状态 方式 供电路径与方向故障定位故障区域的自动隔离非故障区域的自动恢复供电 主站与FTU配合模式故障处理原理 网络拓扑与带电分析 根据各开断设备的状态自动进行拓扑分析确定主供电源点的带电状态根据连接关系 确定每个部件的供电路径自动分析出每个部件的供电范围合环产生报警分析结果动态着色 潮流流向显示拓扑带电分析作为故障处理的基础 动态着色 接地区段 失电区段 带电区段 供电路径 F022开关 F022开关的供电路径 供电范围 F022开关 F022开关的供电范围 故障定位 隔离与非故障区恢复 以FTU检测的故障信号为依据 确定故障区段根据故障定位的结果确定隔离方案自动计算非故障区段的恢复供电方案方案计算考虑备用电源点供电沿线的可用容量 以避免恢复过程导致其它线路的过负荷利用多个备用电源点计算恢复方案拆分非故障区段 使可恢复区域尽量扩大操作时一次完成隔离和恢复的全过程故障隔离方案可自动执行或经调度员确认后执行 故障定位 隔离与非故障区恢复 环网柜母线故障 隔离整个环网柜 恢复方案的容量考虑设计容量 运载比在线电流计算全线失电情况下的转供电方案瞬时故障 故障区域的判断与提示 FA1 FA2 FA3 FA4 FA5 FA6 FA7 电压 时间型就地模式故障处理原理 与就地方式馈线自动化的比较 在线故障模拟仿真 直接在系统中对当前电网运行状态下的任何区段进行故障模拟应实现与实时在线完全一致的故障处理方便调试 实验 检查的手段对电网事故处理的研究与模拟指导运行方式的设置与电网结构优化用于调度员对故障处理的能力训练 故障仿真演示1 此处设为故障点 故障仿真演示2 故障仿真演示3 各种接口 与EMS系统接口10kV站内数据的获取 控制命令的传递与终端装置接口前置通信系统完成DNP3 0 101 104等常见规约与其它系统接口各种信息数据的共享 WEB信息发布 系统数据信息及时向MIS发布电网实时运行状态设备台帐信息查询历史统计报表查询地理信息查询客户端免维护 极大减轻维护工作量无系统间冲突 多系统共存接口简单 方便 WEB信息发布的安全管理 WEB客户端的功能应有所限制遵循 全国电网二次系统安全防护总体框架 的有关要求进行严格的物理隔离防止非法袭击及入侵监控 WEB发布 配电自动化系统的发展 IEC61968介绍 面临的问题 计算技术面临的普遍问题 企业应用集成EAI部门信息化基本完成 迫切需要企业级的应用集成部门信息化独立开发 形成一个一个信息化孤岛这些孤岛之间很难实现信息共享和应用集成很难在一个系统插入第三方的应用很难在两个不同来源的系统之间 以及系统和其它同类系统之间实现互操作从1990年代初开始 随着电力市场的开放 电力企业面对的是充满不确定性 风险和变化的环境 新的更高层次的自动化系统应用不断涌现 对企业级和行业级信息共享和应用集成的需求也越来越迫切 面临的问题 DMS系统的功能复杂 涉及范围广系统开发厂家各有长处 短处系统数据有多个来源 数据交换和接口困难DMS系统 尤其是管理功能 往往涉及多个部门 解决途径 企业应用集成 解决方案 技术方案 提供一个集成框架 用来连接各种应用程序 系统基于公用的体系结构和信息模型独立于底层平台首要任务 开发一组规范促进在控制中心环境集成不同来源的应用程序促进控制中心内外系统之间交换信息构建开放的控制中心系统 IEC61968的组成 第1部分 接口体系结构与一般要求第2部分 术语表第3部分 电网操作接口标准第4部分 档案和资产管理接口标准 IEC61968接口体系结构下的DMS系统 IEC61968标准范围 IEC61968整体上定义了配电管理系统接口体系结构的主要组件接口IEC61968 1提出并建立了基于接口引用模型的标准接口需求这一系列标准仅限于接口的定义 与实现无关提供了在不同计算机系统 平台和语言中的互操作性IEC61968系列标准只对接口本身进行详细描述 实现这些接口功能的方法和技术不在标准范围之内 IEC61968标准概观 在IEC61968中 配电管理系统 DMS 由企业用于配电网管理的多种分布的应用组件构成 供电设备的监视和控制系统可靠性管理电压管理需方管理停电管理工作管理自动成图和设施管理IEC61968建议使用统一建模语言 UML 来定义遵从标准的电力企业应用间基础结构的系统接口XML非常适合配电管理的系统接口领域 后续部分中将会叙述XML的编码规则 使用IEC61968标准的例子 映射到接口引用模型的典型应用 Answer Question 配电GIS系统 配电管理自动化系统 积成电子周文俊2005 9 14济南山东省配网自动化培训班 主要内容 配电管理自动化系统概要地理信息系统 GIS 简介配电GIS应用 AM FM GIS配电工作管理 配电管理自动化系统概要 主站系统的两个方面 实时的配电自动化系统配电SCADA监控馈线自动化 故障隔离与非故障区自动恢复 配电管理自动化系统AM FM GISDWM工作管理两者之间的关系既有联系又有区别 配电管理工作特点 生产业务和技术管理工作十分繁重配电设施地域分布广泛所管辖的设备量大 更改频繁用电需求大幅增长 传统的人工管理很难满足配电网的建设和安全运行 系统建设中的常见问题 传统MIS建设方式 仅仅使用关系型数据库业务工作与空间信息相关 关系型数据库难以直接动态地描述 不能将电力设施图件与属性信息一同置于数据库管理之下信息的录入 数据错误 信息残缺 过时等网架改造量大 资料 图纸频繁更新 数据往往在不同岗位生成 由信息管理人员维护 在提供给生产管理人员资料更新周期长 更新期间往往又发生新的变化各部门自行收集 保存 重复劳动 一致性差 配电管理自动化系统 用现代计算机 通信等技术和设备对配电网运行进行管理信息收集和处理系统计算机平台 与SCADA一样基本组织模式集中式 集成为一个系统分层分布式 一级 二级主站 子系统组成 配电管理自动化系统的建设 结合自身的运行管理体制建设系统的目的 提高管理效率适当的进行管理体制和流程的调整要定制开发不能生搬硬套厂家的成熟系统可以参考其它单位系统 但不宜照搬系统的管理与协调非常重要改变工作习惯 克服惯性阻力 如何理解配网自动化 配网自动化是一个比较大的范畴可以是一个大的集成系统 也可以是若干个系统的总称 DMS 配电管理系统DA 配电自动化FA 馈线自动化SCADA 监视控制DMA 配电管理自动化 地理信息系统 GIS 简介 地理信息系统 GeographicInformationSystem以计算机为基础 管理和研究空间数据对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理 对数据进行有效管理 研究各种空间实体及相互关系综合分析 快速获取所需信息 并展示应用广泛 资源管理 城市规划 环境管理 设施管理等 济南GIS三维立体图 地理信息系统在电力系统的应用 AM 直观反映电气设备的图形特征及整个电力网络的实际布设FM 对电气设备进行台帐 资产管理 进行双向查询GIS 充分利用GIS的系统分析功能 利用GIS拓扑分析模型结合设备实际状态进行运行方式分析 各种专题分析等配电网