牵引供电SCADA系统(调度端及通信)

牵引供电SCADA系统1第一节概述第二节远动系统调度主站系统2.1远动系统调度端硬件结构2.2远动系统调度端软件结构2.3远动系统监控系统的发展第三节远动系统通道3.1远动系统通信网络概述牵引供电SCADA系统2第一节概述发电—输电－配电－用电电力调度中心（控制中心）电力变电所牵引供电SCADA系统3第一节概述1.1基本概念1.远动利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方设备的监视和控制。2.远动技术监控系统调度端（控制站）与执行端（被控站）之间实现遥控、遥信、遥测、遥调、遥视技术的总称。3.牵引供电远动系统由控制站(调度端)与被控站的远动装置及连接于两者之间的信道设备组成的调度牵引供电设备的远距离监控系统.牵引供电SCADA系统4遥控YK：（Romote-Control,Telecontrol）从调度端发出命令以实现远方操作和切换。如开关的“分”、“合”、故障信号的复归等。遥信YX：(Telesignal)将被控站的设备状态信号远距离传送给调度端。如开关位置信号、报警信号等。遥测YC：(Telemetering)将被控站的某些运行和环境参数传送给调度端。如有功和无功功率、电度、电压、电流等电气参数，温/湿度、接触网故障点的距离等非电参数。遥调YT：(Teleadjusting)调度端直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整。如变压器电压等级等。遥视YS：（Teleseeing，RemoteVideoMonitoring）现场重要设备的运行状态、重要场所的环境状态等通过视频图像传送到调度端。安全监视。牵引供电SCADA系统5区别与联系概念辨析：监控系统、SCADA系统、远动系统、调度自动化系统4.SCADA系统(SupervisoryControlandDataAcquisitionSystem)能够完成常规“四遥”功能的监视控制和数据采集系统。简称远动监控系统或远动系统（TelecontrolSystem）5.调度自动化系统(DispatchingAutomationSystem)SCADA＋数据处理和管理功能＋在线培训、辅助决策等功能。有时也常简称为远动监控系统或远动系统。牵引供电SCADA系统6铁路牵引供电系统、铁路电力供电系统①为提供铁路行车提供电源的铁路牵引供电系统，其供电可靠性影响行车安全;②承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、通信系统，生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷，一般称为铁路电力供电系统其供电可靠性不仅直接影响铁路运输系统的正常安全运行，还关系到很多铁路职能部门的正常工作。牵引供电SCADA系统7开闭所铁路牵引供电、电力供电远动系统结构示意图铁路通讯网络铁路牵引供电铁路电力供电ＳＣＡＤＡAT所牵引变电所AAAAAT所AT所AT所牵引变电所分区所分区所地方电源变配电所地方电源变配电所地方电源变配电所车站箱变区间负荷箱变区间负荷箱变区间负荷箱变区间负荷车站车站……贯通线贯通线调度中心局域网调度中心通讯设备通讯设备接触网牵引供电SCADA系统81.2远动系统的基本组成•远动系统由调度端（控制中心、主站、控制端）、执行端（被控站、远方终端）及信道等组成。•调度端：设在控制中心内,完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等；•执行端:设在牵引变电所、开闭所、分区所,AT所及V停控制站内,执行端完成远动系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行功能，常规远动系统被控端为远方终端设备（RemoteTerminalUnit,即RTU）；•信道：远动信息传输的介质（通路）称为信道，可分为有线信道及无线信道。牵引供电SCADA系统91.调度端包括服务器冗余服务器调度员工作站、模拟盘、通信前置机、网络等设备。牵引供电SCADA系统102.通信通道（信道）传输介质包括音频实回线（电话线）、光纤、电力载波、无线电等。对大型远动系统,远动信息的通路应分群,以保证响应速度,远动通道示意图牵引供电SCADA系统113.被控端或远方终端（RTU,RemoteTerminalUnit)RTU主要配置有:主控单元;电源单元;通信单元;各类I/O单元牵引供电SCADA系统121.3远动系统工作方式远动系统的工作方式有多种，可分为1：1工作方式，1：N工作方式及M：N工作方式1：N工作方式：指1个调度端端对应各N个被控站的集中监控方式M：N工作方式：指M个调度端对应着N个被控站.一机双调:对位于分界处(如路局)的被控站应分别实现与两个远动系统调度端的数据通信,牵引供电SCADA系统13遥测信息：各种运行参数，分为电量和非电量两类。遥信信息：断路器、隔离开关等的状态信号。遥调信息：改变运行设备状态的命令。必须进行返送校核。无误才能发送执行命令。遥控信息：传送改变运行设备参数的命令，必须进行返送校核。无误才能发送执行命令。1.4远动信息内容上行信息：遥测和遥信信息。事件顺序记录，返送时钟报文和遥控返送校核信息等。下行信息：遥调信息遥控信息。对时功能中设置时钟召唤时钟命令，装置复归，广播命令等。牵引供电SCADA系统14循环传输模式CDT（CyclicDataTransmission）方式：以被控端为主，被控站的远动信息按规约规定组成帧，再编排帧的顺序，周期性地以循环向调度端传送。信息传送是周期性的、发端不顾及收端的需要，也不需收端给以回答。问答传输模式Polling（查询）方式：调度端必须主动向被控端发送查询报文，被控端按调度端的查询要求发送回答报文。要保证调度端发问后收到正确的回答，必须保证有上下行信道。1.5远动信息的传输模式牵引供电SCADA系统151.6常用远动信道专用有线信道：由远动装置产生的远动信号，以直流电的幅值、极性或交流电的频率在架空明线或专用电缆中传送。常作近距离传输。电力线载波信道：载波电话，远动信号占用一个话路（音频段）：0.3-3.4kHz。直接利用电力线作信道，无需额外投资，结构坚固。信道：信号传输时经过的通道。远动信道：传输远动信号的通道。牵引供电SCADA系统16光纤信道：电光转换、光信号传播，光电转换过程。信道容量大，衰减小，不受外界电磁场干扰，误码率低。无线电信道：由发射机、发射天线、自由空间、接收天线和接收机组成。利用自由空间传输，不需架设通信线路，可节约大量金属材料并减少维护工作量。微波信道；频率300MHz－300GHz的无线电传播信号。直线传播，远距离时设中继站。频带宽，传输稳定，方向性强，保密性好。牵引供电SCADA系统171.7根据TB10117-98铁路电力牵引供电远动系统技术规范,远动系统主要功能包括：1.基本功能遥控：分单控和程控实现对牵引供电系统供电设备运行状态的实时监视和故障报警实现对牵引供电系统中主要参数的遥测；实现故障点参数的传送、计算和故障地点的标定实现汉话屏幕画面显示、模拟屏显示及运行的故障记录信息打印实现电度统计等的日报月报制表打印；实现系统自检功能；以友好的人机界面实现系统维护功能；实现远动信道切换牵引供电SCADA系统182.选配功能遥测量的图形显示功能各种带条件的自动控制功能实现与其它系统接口和数据转发；实现供电设备运行状态的查询及运行参数的统计模拟培训功能，实现对调度管理人员的操作培训牵引供电系统运行故障的智能处理功能牵引供电SCADA系统191.8远动系统性能指标一、可靠性1.定义设备在技术要求规定的工作条件下，能保证所规定的技术指标的能力。2.可靠性包括两个方面装置本身可靠性，信息传输的可靠性。3.每个设备可靠性平均无故障时间(MTBF)：两次偶然故障的平均间隔时间牵引供电SCADA系统204.系统可靠性：系统可用率影响系统可用率因素：设备质量、维护检修情况、环境条件。电源供电可靠性及其备用的程度等5.传输可靠性：用信息的差错率表示传输信息的总数量信息出现差错的数量差错率＝100%运行时间系统可用率运行时间+停用时间牵引供电SCADA系统21二、容量容量：遥控、遥调、遥测和遥信等对象的数量。对电铁牵引远动系统，通常要求：遥控：64路遥测：32路遥信：128路牵引供电SCADA系统22三、实时性“响应时间”：从发送端事件发生到接收端正确接收到该信息的时间间隔。牵引供电SCADA系统231.9根据TB10117-98铁路电力牵引供电远动系统技术规范,远动系统主要技术指标遥控命令传输时间《3s遥信命令传送时间《3s遥信分辩率（被控站）《10ms遥测综合误差《1.5%双机自动切换到监控功能基本恢复时间《30s画面调用响应时间《3s控制站系统可用率《99.8%牵引供电SCADA系统24第二节远动系统调度主站系统2.1远动系统调度端硬件结构2.2远动系统调度端软件结构2.3远动系统监控系统的发展牵引供电SCADA系统252.1远动系统调度端硬件结构远动（SCADA）系统调度端:•能完成远方操作及监视，能正确和及时地掌握每时每刻都在变化着的牵引供电系统设备运行情况，处理影响整个牵引供电系统正常运行的事故和异常情况；•对所有数据进行分析，处理，存储及打印，以友好人机界面向调度员显示，转发其它系统共享。调度端是SCADA系统的指挥中心，是远动系统的重要组成部分之一。牵引供电SCADA系统26星型通道远程维护MODEM切换装置服务器WILLOWGLENSYSTEMSINC..GPSTIMEINTERFACEGPSDATAGPSPOWERPOWERMAINPOWERCLOCKPOWERAC.GPS以太网交换机系统维护工作站执行端RTU供电段复示终端UPS大屏幕投影服务器磁带机磁盘阵列系统维护打印机通信前置机通信前置机Web服务器实时打印机报表打印机画面拷贝机调度端执行端信道复示终端牵引供电SCADA系统27牵引供电SCADA系统28分布式配置特点:•把各项功能进一步分散到多台计算机中去，由局域网络（localareanetwork，LAN）将各台计算机连接起来•计算机之间通过LAN交换数据。备用机也同样连接在局域网络上，并可随时承担同类故障机或预定的其他故障机的任务，信息共享，设备共享。•在硬件接口和软件接口中都遵循一定的国际标准或工业标准，使不同厂家的产品容易互连，容易扩充，形成开放系统（opensystem）。牵引供电SCADA系统29分布式调度端结构图WILLOWGLENSYSTEMSINC..GPSTIMEINTERFACEGPSDATAGPSPOWERPOWERMAINPOWERCLOCKPOWERAC.GPS供电段复示终端UPS远程维护MODEM切换装置服务器1以太网交换机系统维护工作站大屏幕投影服务器2磁带机磁盘阵列系统维护打印机通信前置机1通信前置机2Web服务器实时打印机报表打印机画面拷贝机复示终端调度员工作站1-2调度员工作站1-1信道信息处理服务器方信息输入输出通信处理人机界面客户方外设牵引供电SCADA系统30特点:客户/服务器（C/S）结构•指网络中服务的提供方式，请求服务的一方叫客户方，提供服务的一方叫服务器方。•数据集中管理、安全可靠和数据一致性强，多用户共享主机系统的数据资源和外设资源，共享资源能力强,降低了系统成本。牵引供电SCADA系统31•集成应用能力强，用户需要的各种信息都可在客户机上得到，用户可通过客户机交互工作界面，直接处理从服务器及其它客户机得到的数据，并产生新的有用信息；•组网灵活，客户机配置灵活，增减客户机节点非常方便，这些都可通过维护软件设定来完成。•可靠性高，当某一客户机节点故障时，并不影响整个系统运行牵引供电SCADA系统32浏览器/服务器（B/S）模式•将浏览器技术运用于SCADA系统，对扩大实时系统的应用范围，减少维护工作量•传统的人机界面将保留，主要供调度员使用，管理部门的复示系统用标准浏览器通过Web访问服务器，实时监视整个系统的运行状态。现代调度端:C/S模式与B/S模式相结合牵引供电SCADA系统33SCADA系统调度端主要设备:1.计算机设备及计算机网络服务器，WEB服务器，调度员工作站，维