电网调度自动化系统基础介绍

1、电网调度自动化系统基础介绍高纪湘 HYPERLINK l _TOC_250028 我国电网调度分层结构1 HYPERLINK l _TOC_250027 电力系统组织和结构分层2 HYPERLINK l _TOC_250026 1。2电力系统调度的分层把握2 HYPERLINK l _TOC_250025 电网调度信息2 HYPERLINK l _TOC_250024 2。1分类2 HYPERLINK l _TOC_250023 2。2特点3 HYPERLINK l _TOC_250022 电力系统远动及调度自动化系统3 HYPERLINK l _TOC_250021 电力系统远动3 HYPE

2、RLINK l _TOC_250020 电力系统远动功能3 HYPERLINK l _TOC_250019 3。1.2电力系统远动信息及传输模式4 HYPERLINK l _TOC_250018 3。1。3远动信息编码4 HYPERLINK l _TOC_250017 3。1.4检错纠错编码的基本概念：5 HYPERLINK l _TOC_250016 远动通道：6 HYPERLINK l _TOC_250015 远动终端6 HYPERLINK l _TOC_250014 3。1.7远动系统7 HYPERLINK l _TOC_250013 调度自动化系统8 HYPERLINK l _TOC_

3、250012 调度自动化系统的进展过程9 HYPERLINK l _TOC_250011 调度自动化系统组成9 HYPERLINK l _TOC_250010 调度自动化系统功能10 HYPERLINK l _TOC_250009 调度自动化系统分层10 HYPERLINK l _TOC_250008 3。2。5分层实例113.2。6调度自动化系统主站结构13 HYPERLINK l _TOC_250007 3。2。7调度自动化系统主站功能15 HYPERLINK l _TOC_250006 3.2。8调度自动化系统主站性能指标21 HYPERLINK l _TOC_250005 配电自动化2

4、2 HYPERLINK l _TOC_250004 配网自动化系统与地/县级电网调度自动化系统的异同23 HYPERLINK l _TOC_250003 配电自动化的意义及难点23 HYPERLINK l _TOC_250002 配电自动化功能24 HYPERLINK l _TOC_250001 4。4配电自动化的实施方式26 HYPERLINK l _TOC_250000 5 展望26我国电网调度分层结构发电厂输电线高压变电站发电厂输电线高压变电站配电网用户能量管理系统（EMS）配电管理系统（DMS）AGC调度自动化SCADA需方管理1 PAGE PAGE 271 EMSDMS1。1调度中心

5、是对发电厂、变电所、线路等进行调度把握的中心，由于电力系统是一个/县调。随着西电东送、全国联网的推动，国调的作用将发生转变。调度管理的主要任务是：定的条件下,使电力系统平安运行和对用户不间断供电；合理使用燃料、水力等资源使电力系统在平平稳定运行的前提下达到最大的经济性和削减对环境的污染。调度管理的主要内容是：（1（2）（3)（业管理。1。2下级调度除完成本层的调度把握任务外，还要接受上层调度的命令并向其传达有关信息。接受分层把握的优点主要是：与组织结构相适应:系统牢靠性提高；系统响应改善。500KV厂、220KV，110KV分为系统监视、系统把握操作、调度方案、运行记录及其它调度管理业务。电网

6、调度信息行把握调整的信息以及与系统运行有关的其它信息.分类可按功能要求、信息流向、信息制式等分类：功能要求实时信息（RealTimeInformation：反映电力系统运行状态和进行设备控制调整的信息，如：遥信（Telesignaling/YX）反映各断路器、隔离开关的分合状态、变压器分接头位置以及爱护自动装置动作状态等；反映线路、变压器、发电机、母线、负荷等的有功功率、无功功率、电流、电压、频率以及电量等;闸、发电机起/停、电容器以及爱护和其它自动装置的投入、切除;率、无功功率和电压、变压器分接头位置等的调整命令。批次信息（BatchInformation）为管理服务的数据、报表以及对电力系

7、统平安、经济运行进行状况进行运算分析得到的一些数据；水情信息（InformationofRegimen）-气象信息。信息流向：上行信息和下行信息;信息制式模拟量 随时间变化的连续量开关量 又称状态量，只有两种状态；数字量 一次仪表以数字量输出的量，如频率、水位；脉冲量 一次仪表以脉冲量输出的量，如电度。特点数量多、分布地域广，运行状态变化频繁，变化过程快,干扰强,因此要求调度信息具有高实时性和高牢靠性。电力系统远动及调度自动化系统自动化系统是现代电力系统运行不行缺少的重要组成部分。3。13。1.1SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）.电

8、力系统远动信息及传输模式信息传输模式可分为循环式(CDT）和问答式（Pooling：循环式-被控站将采集的实时数据按商定的规章循环不断地向主站 (把握站)传送；控站送往把握站.3。1。3或各种报文。这种变换工作叫远动的信息编码.编码由数据采集装置完成。我国原电力部颁发的循环式传输规约的信息字格式见下图：功能码功能码信息码校验码8 位32 位8 位2 循环式传输规约的信息字格式48828840g（x）=x8+x2+x+1，将所得余式取非后8问答式传输规约中的报文（Message）格式见图 3报文头报文头0数据区字节N-1校验码3 问答式传输规约的报文格式报文头通常有 3 至 4 字节，它指出问答

9、双方的地址、报文种类、报文数据区的字节数等.数据区的内容、字节数和字节中各位的含义由报文头有关字节指出，校验码依据3.1。4数字信号在传输过程中受到干扰而造成错码难以避开。数据通信、计算机及自动把握从而促进了编码理论的进展，目前纠错编码已成为应用数学的一个分支。进行检查便可知道是否有错码。2k个组合(码字。将nkn-k余码元数，冗余码元又称为监督码元、爱护码元.由于监督码元是依据信息码按线性方n2n2k个为有效码字就认为是无错码，若属于禁用码字则确定出错，这个过程叫检错译码。进一步还可以进行纠错。最直观的是实行最大似然译码法，即将收到的码字与合法码字进行比较看它与哪个码字差别最小就译成该码字.

10、最小码距 d ，又称汉明距离，它是衡量其纠错/检错力量的重要指标。d愈大,纠错检min错力量愈强，它们的关系如下：min（1)一个（n，k）分组码要能发觉任意 e 个码元错误，则其中码字间的最小距离d 应满足：d e+1minmintd 2t+1min假如要能订正 t 个码元错误,又要发觉 e 个(et)码元错误，则应满足：d t+e+1.min1w主要检错纠错编码有奇偶效验码、恒比码、循环码、BCH 码和卷积码。远动通道：远动通道是指主站与远方终端间进行数据通信的设备，也称信道。通信介质包括有线（专用有线通道、复用电力线载波、光纤、无线（微波、无线扩频、移动通信、卫星通信）等.通道质量的好坏

11、直接影响信号传输的牢靠性。为加强电（State PowerDatanetwork,SPDnet（StatePowerTelecommunication SPTnet）构成的四级数据网，为远动信息传输供应了良好的基础。数据传输的工作方式：全双工可同时进行双向通信；单工：只能进行单向通信 ;半双工-双方交替进行发送和接收。主站RTU主站RTU通信口通信口通信线路TXDRXD调制解调器通信设备通信设备调制解调器RXDTXD通信媒体远动通道TXD-TXD-发送数据线，RXD-接收数据线4 远动通道示意图远动终端远动终端(Remote Terminal Unit， RTU)定时采集包括模拟量、脉冲量及开

12、关量等实时数据并进行数据处理，按远动通信规约发给主站.从主站下发的命令通过远动终端终端仅需要与其接口，而不需要当地功能。此外还有大事挨次记录、数据总加、信息转发、越限告警、与两个以上调度中心通信、接收并执行校时命令、复归命令、主备通道自动切换等.RTU：RTU、DTU、FTU、TTU、ERTU。远动终端结构见下图。上行下行上行下行调制解调器网络接口远动终端当地显示/监控计算机脉模脉模开调执冲拟关节行量量量器机构5 远动终端结构简图。7远动系统配置的基本模式如图示.(d)(e)（a）(b)(c)(d)(e)6 远动配置的类型（a）点对点 （b) 多路点对点 (c） 多点星形 (d) 多点共线 (

13、e) 多点环形遥控输入遥控命令编码遥控输入遥控命令编码遥调输入调制遥调命令编码前置机部分遥测遥信显示译码解调打印同步送模拟屏送主计算机核上行信v息上行信息信道通道i电量输入电流变送器pA/ D功率变送器非电量输入传感器终端模拟多路开关编码调制电压变送器装置部分脉冲量输入脉冲计数状态量输入数字多路开关非电量输入传感器遥控执行译码解调遥调执行同步下行信息7 远动系统的功能结构框图远动系统是调度自动化系统的重要组成部分，是实现调度自动化的基础。调度自动化系统远动技术在电力系统中的应用，使电力系统调度工作进入自动化阶段。当运动装置从布线规律的全硬件进展到广泛接受计算机技术后,就消灭了调度自动化系统。传

14、统的（其他两个是平平稳定把握系统、电力专用通信系统作用。3。2.1203060SCADA、AGC/EDC我国调度自动化始于 70 年月.70 年月基于专用计算机和专用操作系统的 SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）SD 176;ManagementSystem）系统，如四大网引进系VAX/VMSSCADA/EMS90RISC/UNIXEMS/DMS(DistributionManagementSystem）RD 800、OPEN 2000、SD 6000、CC 2000Interface Standard）,以接受 JAVA、因特网、面

15、对对象技术、综合考虑电力市场环境中平安运行及商业化运营要求等为特征的新一代 EMS 系统，如 OPEN 2000E、TH210003.2。2一般调度自动化系统的结构如下图示。显示器、键盘、鼠标人机联系子系统显示器、键盘、鼠标人机联系子系统模拟屏主计算机主计算机上级主站下级主站前置机主站通道远动子系统数据采集和执行RTURTURTURTU发电厂变电所8 调度自动化系统简图变电所3。2。3调度自动化系统的功能可分为数据采集和系统监控以及能量管理两大部分。并有越限告警、记录、打印制表、事故追忆、系统自身监视等;对系统中的重要开关进行遥控、对有载调压变压器、调相机、电容器等设备进行调整或投切，并完成记

16、录、统计、制表等日常工作;随着调度自动化的进展，把原来独立的频率及有功自动调整系统以及自动发电把握（ AutomaticGenerationControl,AGC)（ EconomicAGC/EDEMS：随着电力系统的扩大和接线更加简单，仅仅监视运行工况是远远不够的，近年来SCADAAGC/EDPASDTS（EMS随着电网互联和电力改革的步伐的加快,对电网运行调度和把握的要求提出了很多更新EMS调度自动化系统分层与调度管理体制相适应，我国实行五级调度自动化系统，不同系统担当不同功能。EMS:通过计算机数据通信与各大区电网把握中心相联,协调、确定大区间的联络线潮流和运行方式,监视统计和分析全国电

17、网运行状况：概况，并进行统计分析；性，并通过计算机数据网向下传达；处理所采集的有关信息，作长期平安经济运行分析,并提出对策。的发电方案及监控原则进行管理,提高电能质量和经济运行水平：数据采集和监控、经济调度以及有有用效益的平安分析;进行负荷猜测,制定开停机方案和水火电经济调度的日安排方案、闭环或开环AGC；省（市)间和有关大区网的供受电量方案编制和分析；信校核各种分析计算的正确性，并上报和下传.EMS：负责省网的平安运行，并按规定的发电方案及监控原则进行管理，提高网实行联络线把握的省级调度：数据采集和监控、经济调度以及有有用效益的平安分析；AGC；地区间和有关省网的供受电量方案编制和分析；校核

18、各种分析计算的正确性，并上报和下传，并供应应运行方式部门作为方案编制的依据。地调：一般是 SCADA 系统加部分 PAS、DTS 功能，不包括 AGC：实现所辖地区的平安监控；（直接站点和集控站点）和电力电容器的投切；用电负荷管理和自动投切。县调/配调:随着农村电气化和城乡配电自动化而进展起来，基本功能包括基本数据有不同于输电网的网络分析功能，有的虽然名称相同，但算法不同。此外配调还需GIS3。2。5合理确定分层数和各层的调度分工是格外重要的。主要实行两层和三层把握。如日本的电力调度把握系统分中心、中间和集中三层把握所。中心把握所(总局）负责整个等。中间把握所(分局）负担主干系统以下地区系统的

19、调度工作，包括地方系统平安管理向负荷供电的变电所群进行远方把握和变电所设备修理。计算中心计算中心1010总局水电站等中心把握所主干系统变电站1030分局地方火电厂、大型水电站等中间把握所一次变电站100大用户300一般水电站集中把握所一般变电站9 日本电力系统调度三层把握系统模型（图中数字为一般数量）PSPSMCCPSRCCRCCRCCDCCDCCDCCDCCDCCMCC-主调度中心；RCC-区域调度中心；DCC-地区调度中心；PS-发电厂； -变电所、被控站10 电力系统远动系统典型分层结构（IEC 87011）3。2。6数据服务器数据服务器SCADA/AGC服务器DTS子系统防火墙平安区专

20、用平安隔离装置平安区数据采集与通讯子系统工作站平安区串行通讯设备 路由器Web子系统11 一个典型的能量管理系统基本配置图工作站。局域网子系统系统接受冗余的双交换式局域网结构 ,大型用户可接受具备三层交换功能的企业级1000M构成功能分布的开放系统。2。实时数据采集子系统数据采集服务器通过两块网卡分别联到主干网，网上传输的为经过数据采集服务器SCADA大优点是能减轻主网负荷,提高整个系统的平安性及牢靠性。连接在第三、四网段的有/数字隔离板以及监视切换设备等。每套前置系统具有对多个厂站进行通信的力量，且每路具有独立的端口。串口通信也可接入网络 RTU。支持 CDT，Polling应供应规约库或通

21、用的国标库,还应供应针对某些变种协议的人机界面定义描述，供应统还应供应完善的软硬件仿真、测试手段.3。SCADA/AGCSCADA服务器以热备用方式运行.4。历史数据服务子系统商用数据库来实现。RISCLAN和数据库损坏。5。PASRISCLANLAN上的各种切换不会影响服务器功能和数据丢失。6。调度员培训模拟子系统EMS111EMS相连接。同时具备与大屏幕投影仪的接口。WEBWEBWEB服务器可配置一到两台。在平安区与平安区之间布置正向与反向专用电力专用隔离装置，正向隔离用于墙。人机界面子系统PCC/S结构，主要任务都在服务器上处理，所以工作站的配置可以相对低一些.3.2。71。支持平台(1

22、）他信息的保存，以及整个系统数据平安性的检查，全都性和完整性的保证等。一般实时数据库管理系统是自行开发的具有 Client/Server 模式的数据库管理系统，具有很快的响应时间，能很好地满足电力系统实时性的要求,同时它还是一个网络统的机敏配置和功能的任凭组合供应了技术基础。进的管理机制，对两种数据库进行统一管理，向用户供应统一的访问接口和人机界面 ,用户访问数据库时，只要指出要访问的对象,就可检索到相应的数据，而无须指明所需细节。数据库应支持实时方式及多种争辩方式，以保证不同的计算和不同应用的要求，并支持多种应用功能,不仅支持 SCADA、PAS、DTS、AGC/EDC，而且还支持 DMS

23、等。（2）OpenGl化系统。其基本功能有：应供应一功能强大、操作便利的图形编辑器、图元编辑器；游；度尺等，支持多屏显示；应具有地理信息图的显示，支持图形信息的统计和检索;具有动态着色功能,可依据电网网络拓朴结构,自动推断和推理，直观用颜色区分电网的电压等级和运行状态（如：正常、停电、接地等);正确牢靠；接受图形制导技术，作图的同时可以在图形界面上录入数据库，使作图和录入数据生成系统。利用图模库一体化技术依据接线图上的连接关系自动建立整个电网的网的正确性，避开人为错误，保证图形、电网模型、数据库的全都性，削减建模和建库时间。（3)UNIX裁剪便利。其主要功能应包括：不仅能接受终端服务器，实现分

24、布式串口接入，还能接入网络通道多种通信介质、多种通信规约、多种通信方式互为热备用统一软件支持平台、人性化界面基于构件方式的通讯规约库远程诊断(4）信息分层处理及责任区域管理调度中心/把握中心的调度员/值班员一般都会依据不同岗位有不同的职责范围,针EMS责任区域、操作权限按级别分层次处理，每个工作站只处理责任范围内需要处理的信息，且只能监视、操作、把握责任区域内的相关设备和信息，其他无关设备的信息将被屏蔽，不仅起到各个工作站节点之间信息分层和平安有效隔离的作用,而且在对信息进从而整个系统的性能和信息吞吐量也得到了提高。平安管理防护的规定的要求和全国电力二次系统平安防护总体方案（7实行必要的平安措

25、施，以保证系统的平安性。还统一部署了入侵检测系统（IDSIII，IDS及平安区IIISPDnet及主机加固等)以加强各主机自身的平安防护。漏洞。WebWebPCEMSWebEMS实时数据、历史数据、图形自动同步更新硬件防火墙实时数据、历史数据、图形自动同步更新硬件防火墙SCADA系统WEB服务器方案值等更新反向12 OPEN-2000 WebWE B客户端为不同用户设置不同级别的访问权限，供应不同的数据、页面、图形和功能；电网运行实时数据、准实时数据、历史数据、画面、报表、曲线、图表等，如：日报、月报和年报各类统计数据和曲线RTU信息等)大事挨次记录重要参数越限EMSSCADA地理图、设备参数

26、、遥测遥信参数、历史事项、历史曲线、准实时曲线等；系统管理人员可通过 Web 页面监视 EMS 系统运行;Web客户端完全免维护;供应编程接口。与上下级自动化系统的通信接口TASE.2（ICCP）的基本目的是将多个把握中心联为广域网,实现在各个把握中心间资源共享。TASE.2家标准等效接受的工作方案中.DL476-92电力系统实时数据通信应用层协议是我国的电力行业标准.一般接受这两种协议实现把握系统之间的遥信和遥测的相互传送。交系统的平安性得到进一步的提高。2。 SCADARTU（包括网RTU）信息外，还能采集爱护、综合自动化及其它自动化系统的信息；数据处理：对上述采集的各种数据进行相应的处理

27、并存入数据库；3）加计算、功率因数计算等，并供应用户自定义计算公式的手段;4)内容包括开关分闸/合闸、有载调压变压器分接头的升/降、电容器/电抗器的远方投切等。此外,还供应各种标志牌的设置和管理；大事挨次记录及事故追忆；报表的生成、修改及打印；告警等。3. 自动发电把握（AGC）负荷频率把握在线经济调度包括 CPS 在内的各项性能指标监视备用监视机组方案6)7）8）4（PAS）网络建模及网络拓扑状态估量调度员潮流5）电压/无功优化静态平安分析8)9）10) PAS5。 调度员培训仿真（DTS）1）动装置仿真；2) 把握中心仿真：数据采集仿真、把握中心及 SCADA3）多种网络互连功能IEC 6

28、1970IEC 61970 CIM/XML接口方式，也包括非标准接入方式：基于数据库的接口方式、基于文件的接口方式和基于专用通信协议的接口方式;行工况等静态和动态数据，实现客户端免维护;系统、同级其它自动化系统的互连，实现信息共享;（多种通信规约（TASE。2DL47692101、104的前提下实现与其它计算机系统互连.与大屏幕投影显示器及模拟屏的连接可与多种流行的大屏幕投影显示器及模拟屏进行连接。3.2.8系统响应时间状态量变位传输到主站时间： 3 s；越定值变化（越阈值)传输到主站时间，或在循环传送方式下，重要遥测量更新时间: 3 s；遥控命令选择、执行或撤消传输时间:遥调命令传输时间：

29、3 s; 3 s；实时数据画面在人机界面屏幕整幅调出响应时间：其余画面：3 s，5 s；实时数据画面在电子型模拟屏整幅调出响应时间：85：5 s，其余画面： 10s；g)画面数据刷新周期：5 s 10 s（可调）h)主备用机自动切换时间： 30 s2。主要性能指标a)0） 1.5(1。b)厂站间大事挨次记录的时间辨别率： 20 msc)SCADA 主要节点 CPU 负载： 30%(1 mind)SCADACPU 70%（10 s）e)电网正常状况下局域网负载： 20f)定3. 系统规模GB/T 13729、DL/T 630统扩展要求。配电自动化几个名词配电自动化（DA、配电网自动化使配电企业能

30、在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的功能.馈线自动化（FA）供电。配电自动化系统（DAS）SCADA、GIS、DSM配电管理系统（DMS）包括：配电SCADAGISDSMWMSDTS涵盖关系见下表。进线监视10KV开闭所、变电站自动化配电SCADA系统馈线自动化变压器巡检与无功补偿DMS配电自动化地理信息系统需方管理 网络分析和优化工作管理系统调度员培训模拟系统负荷监控及管理远方抄表与计费自动化4。1 配网自动化系统与地/县级电网调度自动化系统的异同相同的系统；（包括静态数据、实时数据、准实时数据；SCADA向着“开放”和“集成”的方向不断进展的。不同序号序号1内容进展过程EMSSCAD

31、AAGC高级应用软件向纵深进展23456789101112系统规模系统集成数据源馈线的处理电网结构电网结构变化是否三相平衡GIS信主要应用包括：1314电源环境要求DMSFASCADA10,000100，000500,00010，000，000主要是内部系统集成大量是系统间集成较少外部数据源大量外部数据源大少负荷从变电站到用户的具体模型网状结构网状结构，开环运行不常变化经常变化三相平衡三相不平衡不亲密格外亲密较简洁多种通信方式SCADA、AGC、PF、SE、SA、OPF FA、SCADA、AM/FM/GIS、DWM、等LM等易难一般高4。2配电自动化的意义正常状况下，通过监视配网运行状况，优化

32、配网运行方式；电；合理把握无功负荷及电压水平，提高电能质量；合理把握用电负荷，提高配电设备利用率；接受计算机进行配电管理、自动抄表等大量费时费劲的工作 ,提高劳动生产率.配电自动化的难点配电自动化系统的监控对象数量多、种类繁杂、地域上分散性强；工作条件严酷;站端设备数量大，大大增加了通信系统建设的简单性；把握电源和工作电源获得困难；的改造需投入大量人力、物力和资金。4。3SCADA配电网的数据采集及监控功能与输电系统大体相同，除了具有数据采集、报警、大事挨次记录、事故追忆、遥控、遥调、计算、趋势曲线、历史数据存储和打印等传GISSCADA中压的配电网，并正在向低压进展，其范围也随着试点范围的扩大在不断扩大。自分布在宽敞地域的配电线路、一次设备以及配电终端，它们大多运行在温度变化猛烈、环境污染、电磁干扰、存在外力破坏可能性的恶劣的环境中，要求它们及连SCADAGIS故障定位、故障隔离和非故障区恢复供电(FA）10KV分布智能模式和集中智能模式两种.分布智能模式是指现场的开关设备（重合器、分段器等）具备自动故障推断、于网架结构比较简洁，不具备通信条件或通信条件不完善的场合，配电自动化的早期使用较多。集中智能模