高级配电自动化技术

电自学院第二章高级配电自动化技术唐小波2019/7/311电自学院高级配电自动化技术22019/7/31配电自动化系统的构成高级高级配电自动化系统结构和功能馈线自动化及其及其发展趋势配电网广域测控技术高级配电自动化对信息技术的要求停电管理系统电自学院2.1配电自动化系统的构成配电自动化系统的组成结构32019/7/31地区调度自动化系统接入所辖的35kV及以上的高压变电所的信息，监控范围包括220kV变电所在内的整个高压配电网。区级调度自动化系统（又称配电网调度自动化系统），负责中低压配电网的监控。电自学院2.1配电自动化系统的组成结构2019/7/314调度自动化系统的基础都是数据采集与监控子系统，分别称为地调SCADA系统与配调SCADA系统。由于地调还负责本地区分布式发电厂的调度管理，在SCADA功能基础上，地调自动化系统还具有自动发电控制（AGC）、负荷预测、网络安全分析等高级应用功能，因此，又将地调自动化系统称为能量管理系统。电自学院2019/7/315我国DAS的模式有两种：一种是每一个区建设一套DAS，优点是系统规模小，容易建设，易于管理；不足之处是一个供电企业内要建设多套系统，投资大，不利于管理。另外一种是建设一套DAS，负责本地区整个中、低压配电网的监控，在各个区调设置远程用户终端，供值班人员及时了解本区配电网运行状况，获取调度管理信息。这种模式需要的管理人员少，节约投资，有利于信息共享。随着配电自动化技术的成熟以及管理水平的提高，地级及以上城市供电企业可优先考虑建设统一管理的DAS，除监控本地区中、低压配电网外，还要将高压配电网纳入其监控范围。2.1配电自动化系统的组成结构电自学院DAS主站主干通信网配电子站分支通信网FTUFTUFTU变电所、开闭所自动化或RTU分支通信网FTUFTUFTU2019/7/3162.1配电自动化系统的组成结构DAS的结构电自学院2019/7/317DAS由主站、通信网络、各种现场监控终端组成.(1)现场终端：包括安装在变电所、开闭所的站内监控终端RTU，安装在线路环网柜内、柱上开关上的线路监控终端FTU（FeederTerminalUnit），安装在配电变压器上的配电变压器检测终端TTU（TransformerTerminalUnit）。(2)通信网络：提供现场终端与DAS主站之间的通信通道。2.1配电自动化系统的组成结构电自学院2019/7/318(3)主站：是一个安装在配电网调度中心内的计算机局域网络系统，它收集并保存来自现场自动装置的实时数据；录入并保存反映配电网和设备状态、接线关系以及用户情况的离线数据；提供图形化用户界面供调度值班人员对配电网进行实时监控、管理以及系统本身的维护；提供与其他系统（如GIS、MIS）的接口等。2.1配电自动化系统的组成结构电自学院•DAS的主站（1）DAS主站的要求安全、可靠、开放、实用2019/7/3192.1配电自动化系统的组成结构电自学院（2）DAS主站的硬件2019/7/3110标准时钟RTU、FTU、TTUMIS网主服务器备用服务器调度员工作站管理员工作站Web服务器Internet前置通信处理机前置通信处理机网关图2-2DAS主站结构电自学院数据库服务器——系统的核心可靠性要求很高，通常采用高档PC服务器或RISC服务器，并且采用多种容错措施，如双CPU、双电源、双风扇等。注释：RISC为RetrenchedInjunctionSystemComputer精简指令系统计算机（简称RISC），起源于80年代的MIPS主机（即RISC机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。RISC典型范例如：MIPSR3000、HP—PA8000系列，MotorolaM88000等均属于RISC微处理器。2019/7/3111（2）DAS主站的硬件电自学院2019/7/3112为了获得更好的安全性能，服务器可以采用冗余配置。一种模式是双服务器镜像系统；另一种模式是可靠性更高的磁盘阵列（RAID）系统，两台服务器互为热备用，共享一个大的逻辑磁盘，磁盘阵列中的任意一块硬盘数据损失都能通过其他磁盘恢复数据，任意一块硬盘都可以进行热插拔更换，确保系统不会停顿。（2）DAS主站的硬件电自学院2019/7/3113RAID是英文RedundantArrayofInexpensiveDisks的缩写，中文译作独立冗余磁盘阵列又被称为廉价冗余磁盘阵列，简称磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。在这一组硬盘中，数据按照不同的算法分别存储于每块硬盘上从而达到不同的效果这样就形成了不同的RAID级别（RAIDLEVEL）。（2）DAS主站的硬件电自学院2019/7/3114前置通信处理机前置通信处理机与现场终端装置通信，对数据预处理，以减轻主机（服务器）负担；此外，还有系统时钟同步、通道的监视与切换以及向其他自动化系统或MIS系统转发数据等功能。前置机向上接入主站局域网，与后台机交换数据；向下与各种现场终端装置通信，采集配电网实时运行数据，下发控制调节命令。所以前置机功能实时性很强，可靠性要求较高，一般采用高可靠性的工控机，并采用双机热备用工作方式。（2）DAS主站的硬件电自学院2019/7/3115调度员工作站（调度中心、一区）一般双机配置、互为备用。管理员工作站（信息自动化科）管理员工作站负责整个系统的协调和管理，系统管理员对主站系统进行配置、维护，如修改数据库，设置工作人员操作口令与权限等。（2）DAS主站的硬件电自学院2019/7/3116Web服务器（三区）主站一般采用Web服务器与MIS接口。Web服务器从DAS接收实时数据，形成实时数据库，向MIS提供配电网运行信息。Web服务器同时又是MIS的组成部分，MIS中的所有节点上的计算机都可以通过标准的Internet浏览器访问该服务器，获取配电网运行信息。主站与Web服务器之间的通信一般是单向的，即MIS无法通过Web服务器访问主站的数据库服务器，而是由主站服务器将配电网的实时数据传送到Web服务器上供MIS系统访问，以保证整个DAS系统的安全性。与其他系统的接口（2）DAS主站的硬件电自学院（3）软件2019/7/3117基本应用软件：数据采集、报警事件处理、数据统计、事故追忆等功能的软件。高级应用软件：馈线自动化、网络拓扑、状态估计、潮流分析、负荷预测、无功优化等高级配电自动化功能的软件。支撑平台（数据库管理系统、图形管理系统、报表管理系统、数据访问接口、安全管理系统软件等操作系统（Unix、WindowsNT、Linux）计算机硬件图2-3DAS软件结构电自学院2019/7/3118系统软件Windows系统：易学、易用、便于维护、运行稳定，兼容性好——用户工作站Unix系统：性能稳定、扩展方便，但使用复杂、支持开发的软件少——服务器（3）软件电自学院2019/7/3119支撑平台①数据库管理系统一个通用的管理机制用来搜索和更新数据，称为数据库管理系统。DBMS不仅为计算机内部的应用程序或用户提供数据，同时也为支撑平台的其他软件模块提供基础的数据存储和处理。（3）软件电自学院2019/7/3120应用软件应用程序接口（API）实时数据库历史数据库用户界面数据采集系统外部系统图2-4DAS数据库结构（3）软件电自学院2019/7/3121（3）软件历史数据主要记录保持配电网运行数据，如电压值、电流值、负荷曲线、开关动作时间顺序记录、电网故障信息以及管理数据（电网拓扑关系、设备信息等），一般选用Oracle、SQLServer、Sybase等专业软件商开发的商用关系型数据库。这些数据库由表格构成，用户可以使用标准的SQL语言访问数据库。这些商用关系数据库功能完善，可以进行数据库内数据运算，对数据进行加密保护；通过通用的、标准的数据库应用程序接口（ApplicationProgramInterface）可将这些数据提供给其他系统使用。电自学院2019/7/3122商用关系数据库响应速度慢，难以满足实时性要求。实时数据库一般采用电力软件商自行开发的数据库来保存反映配电网实时运行数据。实时数据库采用内存共享技术，数据保存在网络上各节点计算机内存里，支持应用数据的软件程序对其进行快速访问与处理，具有很好的实时性。使用网络通信模块，同步各节点计算机上的数据库，以保持各节点上实时数据的一致性；同时借用了关系数据库的设计原理，用户可使用SQL语言访问数据库，方便对其进行管理。（3）软件电自学院2019/7/3123②网络管理系统按国际标准开发的分布式网络管理软件，驻留在每一台机器中，负责网络信息的接受和发送。主站网络各机器上层软件之间的通信，都要经过网管系统进行，由其选择路由、控制流量、判断数据完整性。网管系统还提供标准的应用程序接口，上层软件以及用户自己开发的程序都通过此接口实现进程之间的通信。上层软件在与其他进程交换信息时，只需要指明通信的进程名，把信息发给网管系统即可，具体的路径判断和收发控制由网管系统负责。这样，上层软件不需要考虑具体的信息交换问题，只要关心如何实现自己的功能就行了，使得程序的模块化好，易于编写、调试、维护。（3）软件电自学院2019/7/3124③图形管理系统（软件演示）系统用户界面需要绘制大量的接线图、地理图、曲线图、棒图以及各种电力应用图形，以对配电网进行监视、控制和管理。图库一体化技术：在绘制接线图的同时，由系统自动生成网络拓扑关系，和相应设施的属性数据加以整合，并保存至拓扑关系库；拓扑关系可以在线动态更新。在拓扑关系的基础上利用连通图的方法，方便地完成局部或全局动态着色。（3）软件电自学院2019/7/3125（3）软件电自学院2019/7/3126④报表管理系统报表是电力企业进行生产管理的主要手段。报表管理系统主要完成报表的编制与报表的预览和打印功能，现在还包括报表的流转审核。一般利用EXCEL。⑤安全管理系统防止外部干扰以及黑客恶意侵入。系统要有物理隔离措施，通过路由器、网桥与其他系统相连。要设置防火墙阻断恶意访问；必要时，可采取单向信息流的措施，即完全阻断外部访问，只允许DAS向外发送数据。（3）软件电自学院2019/7/3127应用软件基本应用软件：数据采集、报警事件处理、数据统计、事故追忆等功能的软件。高级应用软件：馈线自动化、网络拓扑、状态估计、潮流分析、负荷预测、无功优化等高级配电自动化功能的软件。（3）软件电自学院•SCADA系统功能2019/7/31282.1配电自动化系统的组成结构SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquesition)系统完成数据采集与监控功能，是基本的调度自动化子系统，也是实现各种高级DA应用功能的基础平台。电自学院SCADA系统的功能2019/7/31291.运行数据的采集及处理状态量遥信量量测量遥测量电能量脉冲量2.运行监视与事件处理3.控制与调节功能电自学院2019/7/31304.历史数据记录和统计5.事故数据记录SOE是在状态量出现变化时，按现场终端内部时钟准确地记录下来，时间分辨率达到毫秒级。PDR用于记录电网事故前后量测数据和状态数据，供事后在接线图上“实时”再现事故过程，以方便事故的研究和分析。典型的记录时间长度是事故前10min，事故后5min。电自学院•高级DA应用功能2019/7/31312.1配电自动化系统的组成结构EMS=输电网SCADA+输电网自动化高级应用软件（PAS）DMS=配电网SCADA+配电自动化高级应用软件电自学院高级DA应用功能2019/7/3132DAS的PAS包括：馈线自动化（FA）、网络拓扑、状态估计（ES）、潮流分析（PF）、负荷预测（LF）、无功优化等。实际工程中，应避免追求“大而全”，要本着可靠、实用、经济的原则对高级应用功能进行取舍，一般是把SCADA和馈线自动化作为DAS的基本