配电主站自动化

9.1配电调度主站9.2配电调度主站的支持软件9.3主站系统的应用软件9.4配电调度系统主要功能9.1.1配电调度主站组成配电调度主站完成配电系统的运行的监视和控制，是整个配电系统生产指挥协调中心。配电调度主站，是一个由计算机、通信网络、计算机软件构成的集成系统。基本功能为SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)功能，即数据采集与监视控制功能。通过SCADA功能，实现配电系统基本数据的采集和控制，即“四遥”功能。作为一个配电调度自动化系统核心，仅有SCADA功能，不能满足配电网的优化运行控制、异常事故处理等要求。配电调度主站分为以下几个子系统：(1)SCADA子系统(2)应用计算子系统(3)系统维护子系统(4)Web发布子系统(5)调度员培训子系统(6)系统网络管理子系统9.1.2配电调度主站的硬件配电调度主站配置的硬件设备分为四类：(1)计算机设备通信前置机、数据处理/存储服务器、GIS服务器、调度员工作站、维护工作站、Web服务器、数据转发工作站等。(2)局域网系统以太网交换机设备，组成单或双以太局域网。(3)通信接入设备配电调度主站，作为配电自动化通信专网的信息汇总接入点，配置的各类通信接入设备。(4)其它安全隔离设备，GPS时钟，调度投影大屏，语音指挥电话交换机，UPS电源等。网段服务器调度工作站1调度工作站2维护工作站Web服务器安全隔离打印机路由器报表工作站通讯服务器通讯专网前置机GPS路由器转发工作站路由器单机单网调度主站典型结构路由器网段1服务器1服务器2调度工作站1调度工作站2网段2维护工作站1维护工作站2Web服务器安全隔离打印机路由器报表工作站串口服务器B2通讯专网串口服务器A1前置机1前置机2GPS路由器转发工作站双机双网的配电调度主站典型结构1.前置机部分每组前置机由单或双计算机组成，前置计算机配置单网卡或双网卡接入调度的计算机局域网。配电子站或变电站接入调度中心分为RS232通道和以太网通道两种方式。(1)RS232方式接入配电调度主站……主通道备通道主通道备通道主通道备通道主通道备通道A串口服务器B串口服务器A串口服务器B串口服务器A串口服务器B串口服务器A串口服务器B串口服务器通道切换装置原理串口服务的连接方式串口服务器和计算机以太网口直连串口服务器连接到以太网串口服务器实物RR串口服务器……COM1COM2COMn以太网以太网口R串口服务器……COM1COM2COMn以太网以太网口(2)采用以太网通道接入以太网形式接入配电调度主站通讯服务器通讯专网前置机GPS路由器配电子站变电站以太网接口以太网接口以太网接口通信链路以太网路由器2.各类服务器配电调度主站根据服务功能应配置五种服务器，数据处理服务器，系统配置/历史数据服务器、高级应用计算服务器、GIS服务器和Web服务器。3.人机界面工作站配电调度主站中的人机界面工作站就是为了实现人机对话而设置的，它是配电调度自动化系统中操作人员和计算机之间交换信息的输入和输出设备。4.转发工作站完成配电主站系统和上级调度或同级其他自动化系统进行通信任务。转发工作站，其性能指标没有特殊的要求。5.调度大屏先进的配电自动化管理中心，设置有调度大屏。大屏分为投影式和显示器式两种。先进的调度大屏可将任意一台工作站或多台工作站的信息完整的显示在大屏上。最简单的大屏的信号来自一台调度员工作站。6.安全隔离装置7.UPS电源9.2.1操作系统Windows操作系统，其最大的特点，是采用统一的图形窗口界面和操作方法，通过鼠标即可操作，支持多任务多窗口，具有丰富的应用程序和开发软件，内置网络和通信功能，支持多媒体技术，并且采用了更多的技术创新。而Unix操作系统是第一种现代意义的操作系统，它的最大特点是结构简炼、性能稳定，安全性高，便于移植，但免费的应用软件，基础应用库组件较少，其应用系统的开发过程花费较大。UNIX的主要特点如下：(1)多用户的分时操作系统(2)可移植性好(3)可靠性强(4)开放式系统(5)它向用户提供了两种友好的用户界面(6)具有可装卸的树型分层结构文件系统(7)将所有外部设备都当作文件看待9.2.2关系式数据库系统配电调度系统拥有大量的各种配置信息、以及海量的历史数据需要存储。存储方式均选用成熟的商用关系式数据库系统。现有的各种商用数据库系统，均采用关系式数据模型。关系数据库，是建立在关系模型基础上的数据库，借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。现实世界中的各种实体以及实体之间的各种联系均用关系模型来表示。标准数据查询语言SQL(StructuredQueryLanguage)是一种基于关系数据库的语言，这种语言执行对关系数据库中数据的检索和操作。关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。(1)关系数据库和表(2)SQL查询语言(3)ODBC接口9.3.1前置机软件1.前置机软件的架构(1)通道之间没有耦合(2)不同通道建立连接的方式不同系统中物理通道分为两种，一类为RS232通道,另一种为以太网络通道。(3)逻辑通道捆绑规约(4)处理数据的过程一致2.前置机软件的运行系统启动时，涉及的配置信息分为两类。一类为现场各类智能单元、通道的信息，这些信息来源于调度系统的配置数据库；另一类为前置机软件自身的配置信息，来源于当地的配置信息表。3.前置机系统的对象模型系统中应设计如下的一些类，规约虚基类，规约类，通道类，串行通道类，网络通道类，循环队列类，数据显示界面类，界面数据接口类，界面显示类，系统调度类，测试界面类，系统配置类，系统配置信息接口类。数据库接口类。一种前置机系统静态对象模型CConInfoInterface基本配置信息接口类CCon_Info配置信息类CSys_Disp系统调度类CDispInfo界面显示类11CTestDialog测试对话CSerChannal串行通道CNetChannal网络通道CChannal通道类CDataForDisp界面数据显示接口类CDataBaseInterface数据库接口类CSerial_Buffer循环队列类CProtocol规约类CCDTProtocolCDT规约类GPS规约C1801规约CClassInfo分类信息缓冲DNP30规约CToRealDatabase通信11*111**119.3.2人机界面软件人机界面的核心组件为界面图形模块、数据服务通信模块、历史数据查询模块以及配置模块、GIS交互模快、管理模块等。人机界面组件构成示意图通信服务模块GIS界面模块图形界面交互模块人机界面管理模块历史数据查询模块配置模块9.3.3支持软件1.图形界面编辑工具可以划分为图元编辑模块、图形编辑模块、图形界面实时显示模块这三个模块。图形界面编辑模块中，能够嵌入曲线组件，在曲线组件中，实现曲线格式,即曲线属性的编辑，基本框架如图所示。界面编辑组件的基本架构示意图2.配置数据、及历史数据管理配电模块中按照配电设备层次结构，以及二次设备层次结构形成树形菜单，以树形层次菜单为索引，对各类数据进行编辑，即实现系统参数配置数据库中的信息的增、删、查、改。图形显示动态库ODBCprocessMMI通用图形编辑器应用软件格式文件图元库9.3.4服务软件实时数据库管理是配电调度主站支撑平台乃至整个系统的核心，系统的体系结构、数据组织、集成方案以及实时性、开放性、安全性和分布性等性能指标很大程度上取决于实时数据库管理系统。服务软件系统的服务内容网络通信中间件数据库服务器数据库服务器历史数据服务器SQL与存储过程统计服务。。。历史数据服务器SCADA应用服务器SCADA应用服务器前置机前置机PAS应用服务器商用数据库/实时数据库商用数据库/实时数据库通信规约处理数据统计通道切换...通信规约处理数据统计通道切换...模拟量处理服务实时信号处理虚拟遥测、遥信服务告警服务数据通信服务实时数据库服务。。。事故信息处理公式计算服务用户权限服务系统管理服务图形服务。。。状态估计服务拓扑分析调度员潮流服务负荷预报静态安全服务故障隔离、恢复处理数据断面服务模型更新服务查询服务数据提交服务数据复制服务。。。9.3.5配电GIS（地理信息系统）子系统(1)GIS系统功能具有一般地理信息系统的基本功能，对地图的分层管理、对地图的操作(无级缩放、平滑漫游)、提供多种选择方式(单选、矩形选、圆形选、多边型选)、具有图形显示“鹰眼”功能、查看图元信息、自动标注图元信息、测算距离、显示地图坐标等功能；提供多种图形数据接口、多种数据库接口。(2)信息管理系统能对配电网信息(线路、变压器、台区、开关、杆塔、变电站等)进行编辑、查询、统计等。具体查询方式为单选、矩形选、圆形选、多边形选，以及以点或区域查询变电站、线路各种设备信息，并在地图上进行定位。查询结果以统计表或图表的形式从不同层面进行展现，便于用户辅助决策。(3)SCADA功能与SCADA系统共享信息，能够对配电网进行实时监测，显示变电站、配电馈线开关处、变压器处的电气量及开关状态信息，便于用户在电子地图上直观查看、检测配电网的运行状态。(4)故障定位和供电区域分析在实时态，当配电网络发生故障或遥信变位时，系统能够及时准确的定位出故障范围、停电区域，并能够统计出详细的受影响设备信息以及用户信息。9.3.6计算分析软件1.状态估计模块状态估计的原理一个可控、可观测的系统，用状态方程表示其状态，一个系统的变量往往较多，表示系统状态的n个独立的变量称为状态空间。一个系统的状态变量的选取，有多种方法，多种组合。一个系统的m个变量称为量测变量(mn),m个量测变量可以通过状态方程计算来得到：式中，为系统的n个状态变量组成的向量，为m个量测量组成的向量。所谓状态估计，上式所列写的方程在实际应用时，测量所得量测值会有误差，上式变为目标函数为：J最小的状态变量就是状态估计值。()yhx()yhxr()ryhx(())(())TTJrryhxyhx2.拓扑分析配电调度系统中，拓扑分析是其它计算分析的基础模块。实现配电网的设备连接关系的表示，以及形成配电网的等值电路的连接关系的表示。下面给出IEC61970-301公共信息模型CIM(CommonInformationMode)给出的电网的拓扑表示方法。ConductingEquipmentTerminal0..10..nConnectivityNode0..10..nEquipmentContainer10..nTopologicalNode0..n0..1TopologicalIsland1..n1电气连接图CIM静态拓扑连接图Bus01Bus02Line01Line02Line03Line05Line04Br03Line10Line06Line07Line08Br02Br04Line09Line11Line13Line15Line17Line19Line12Line14Line16Line18Line20Br07Br08Br09Br10Br11DC1DC2DC3DC4DC5Line22Line21Br05Br06Bus03Bus04T3-01T2-01Br01CN1CN6CN2CN3CN10CN5CN11CN13CN8CN9CN21CN12CN14CN22CN15CN17CN16CN18CN19CN20CN7CN4Bus01Br01Br04T3-01Br05Br07Br08DC2DC1Br06Br09DC3Br10DC4Br11DC5T2-01Br03Br02Bus02BUS03BUS043.配电网故障分析与恢复方案4.在线潮流计算5.配电网在线无功优化1)以电压调整为主，同时实现节能降损2)电压自下而上判断，自上而下调整3)无功自上而下判断，自下而上调整6.配电网的重构故障运行状态下，通过改变配电网中的开关开合状态，改