配电网自动化技术――CH8配电网自动化主站系统【修订】

第8章配电网自动化主站系统•8.1主站系统概述–8.1.1设计原则–8.1.2系统架构•8.2主站系统硬件–8.2.1配置原则–8.2.2功能部署•8.3主站系统软件–8.3.1配置原则–8.3.2功能部署•8.4信息交互•8.5配电网地理信息系统–8.5.1系统概述–8.5.2构建原理–8.5.3功能部署–8.5.4应用实例•8.6主站系统集成方案–8.6.1采用SCADA/DA和GIS一体化方案–8.6.2SCADA/DA与GIS系统的集成方案–8.6.3两种方案的比较•8.7主站系统工程实例–8.7.1工程实例一–8.7.2工程实例二8.1主站系统概述•配电网自动化主站系统是配电网自动化系统的核心部分，主要实现配电网数据采集与监控等基本功能以及配电网拓扑分析应用等扩展功能，并具有与其他应用信息系统进行信息交互的功能，为配电网调度指挥和生产管理提供技术支撑。8.1主站系统概述（软件）信息交互总线上级调度自动化系统电网GIS平台生产管理系统95598系统营销管理系统应用层数据采集数据处理控制与操作拓扑着色防误闭锁事故反演信息分区及分流系统对时打印基本功能馈线故障处理配网调度运行支持状态估计潮流计算解合环分析负荷转供负荷预测网络重构配网调度运行支持系统互换分布式电源/储能/微网接入与控制配电网的自愈经济运行扩展功能基于中间件的数据总线支持软件数据库管理数据备份与恢复多态多应用模型管理权限管理告警服务报表管理人机界面系统运行状态管理WEB发布平台层平台服务数据总线操作系统层应用层HPUXHP-ItaniumAIXIBMSolarisSUNLinuxPC......配电网自动化主站图8-1配电网自动化主站系统功能组成结构8.2主站系统硬件历史数据库服务器动态信息数据库服务器SCADA服务器配网应用服务器配调工作站接口适配服务器维护工作站检修计划工作站报表工作站骨干网交换机打印机正向物理隔离WEB发布防火墙安全III区WEB交换机通信网数据采集交换机数据采集服务器卫星时钟防火墙信息安全接入平台数据采集交换机公网通信公网终端…公网数采服务器正反向物理隔离动态信息数据库服务器WEB服务器专网终端安全认证装置安全III区磁盘阵列磁盘阵列安全I区图8-2主站系统硬件配置图8.4信息交互信息交互总线配电网实时数据、历史数据电气单线图、网络拓扑和设备信息、停电信息配电网实时数据、历史数据、电源信息上一级调度的实时数据、变电站图形和拓扑地理图、拓扑数据营销数据、用户信息、用户故障信息等用户故障信息和特殊情况信息上一级调度自动化系统电网GIS平台营销管理信息系统95598系统生产管理系统配电网实时数据、历史数据配电网实时数据、历史数据配电网实时数据、历史数据配电网自动化系统配电网实时数据、历史数据、故障信息、电源信息电气单线图、网络拓扑和设备信息、停电信息，上一级调度的实时数据、变电站图形和拓扑，营销数据、用户信息、用户故障信息等图8-3配电网自动化系统与相关应用系统的信息交互8.5配电网地理信息系统•配电网地理信息系统是利用现代地理信息系统技术，将配电网络、用户信息及地理信息、配电网实时信息进行有机集成，并运用于整个配电网的生产和管理过程的系统。•实现图形和属性的双重管理功能应用实例防火墙WEBGIS服务器应用服务器电缆光纤交换机PDA数据采集终端后差分同步解算导入系统批量建模多颗卫星广域网配网生产管理建模或异动管理WEB网页浏览配电GIS数据库双机热备群集服务器GPS基站正向物理隔离装置调度网Ⅲ区调度网DMS1000WEB服务器Ⅰ区MIS网GPS数据接收机GPS定位信号GPS定位信号配调系统图8-5系统网络架构图系统基于C/S+B/S多层混合架构，采用分布和集中相结合的方式部署。8.6主站系统集成方案•将GIS完全揉进系统平台中，整个系统共享一个图形数据源和实时、历史数据源。GIS和SCADA/DA系统通过空间数据库引擎SDE（SpatialDatabaseEngine）将图形数据统一于商用数据库中。GISSDE客户端软件SCADA/DASDE客户端软件SDE服务端软件数据库图8-8SCADA和GIS一体化方案一、SCADA/DA和GIS一体化采用一体化设计方案的特点不存在图形格式转换问题：地理信息系统和SCADA/DA系统应采用统一的图形格式（即只有一个作图工具包和一个图形显示包)，实时响应速度快。GIS和SCADA/DA均直接利用系统平台的实时数据库，不存在报文交换。SCADA系统和GIS之间画面连动。二、SCADA/DA与GIS系统的集成方案•在SCADA/DA中可以充分利用自动画图AM（AutomatedMapping）/设备管理FM（FacilitiesManagement）/GIS提供的图形资源及数据资源，在AM/FM/GIS中也可以利用SCADA/DA中的实时数据和历史数据。市局GIS数据库拓扑关系、设备信息、设备资料信息APIGIS接口Web服务DA模块DA信息拓扑关系图形系统SCADA处理方案实时信息实时信息/控制操作SCADA/DA与GIS系统的集成方案•在现有GIS和SCADA/DA之间提供一个中间层，即转换接口，通过转换接口将两个相对独立的系统关联起来。•GIS系统可通过接口模块提供的API从SCADA/DA的实时数据库中读取实时数据，通过接口模块以ODBC方式访问SCADA/DA历史数据库。•GIS系统对图形及设备属性进行维护，SCADA/DA系统只可以读取GIS系统的图形拓扑和设备属性数据，SCADA/DA系统只对实时数据和历史数据进行维护，并提供API接口供GIS调用。8.7主站系统工程实例（一）•在某省会城市，分三期建设一个完善的集成型配电网自动化系统，以满足智能配电网建设需要。•I期将市中心区列入终端接入范围，具备3000台终端（实时信息量约38万点）接入能力；•II期将市区（不含郊区）列入终端接入范围，具备超过5000台终端（实时信息量大于50万点）接入能力；•III期则将终端接入范围拓展至全市。8.7主站系统工程实例（一）•配电网自动化主站系统功能应符合集成型配电主站技术规范和调控一体化建设要求。•I期实现常规SCADA功能、馈线自动化功能、WEB发布及符合标准的信息交互接口；•II期实现DPAS等高级应用，以及相关系统集成和信息交互；•III期实现配电网自愈控制和经济优化运行等智能化应用。8.7主站系统工程实例（一）•将SCADA、GIS、DA等功能集于一体历史数据服务器+磁盘阵列SCADA服务器调度员工作站配网工作站维护工作站报表工作站756121110842193前置服务器GPS交换机交换机路由器终端服务器网络通道串行通道无线通信服务器路由器GPRS/CDMA正反向物理隔离WEB服务器防火墙交换机MISGIS一体化接口服务器•主站的软件采用标准的三层结构：•平台层（操作系统、通信中间件及数据库等支撑平台）•中间层（业务逻辑、服务器层）•应用层Windows/Unix操作系统、TCP/IP等网络通信协议软总线、通信中间件软件数据库通信服务器事项服务器数据处理服务器保护服务器数据库管理平台层中间层监视控制带电分析应用层配网自动化系统图形化应用故障分析故障恢复拓扑查询负荷管理设备管理GIS模型配电管理功能绘图填库…•系统三层结构通过专用通信支撑软件软总线实现各层模块之间的数据传送，网络内每个运行软总线的机器都被认为成一个节点，节点机之间可以通过软总线通信，各个节点机之间建立对等关系。系统功能•模型导入/导出、拼接/拆分：依据IEC61970/61968标准的CIM、CIS从GIS系统导入配电网模型及图形信息，对分块的模型进行拼接，形成完整的配电网络拓扑，同时可以拆分配电网拓扑模型并导出至相关应用系统。•常规SCADA功能•馈线自动化功能•推广基于GIS的停电管理系统系统功能•采取信息交换总线方式，基于IEC61970/61968标准，采用CIM模型和CIS接口规范，通过统一的标准来实现信息的共享。•通过企业信息交换总线实现数据共享，在GIS与配电SCADA实时系统信息交互的基础上开发配电网运行分析系统、智能化现场作业管理系统、配电网设备在线监测管理系统，推广基于GIS的停电管理系统。8.7主站系统工程实例（二）•该市配电主站系统具有超过80万点的超大数据处理能力，可以满足电网未来5到8年的发展需求；•实现了配电SCADA、馈线自动化、网络拓扑、配电网仿真、统计分析等功能。系统集成实现了和95598系统、EMS系统、配电GIS系统的接口与数据交换。•同时原有分局终端直接连到分局主站的，将分局主站降级为该市子站；•原有分局终端通过子站连接到分局主站的，考虑不增加体系结构级数，将该子站连接到集中的新主站，不再通过原分局主站，最终整合为一套集中的主站系统。主站1主站2主站3主站44个分局配电网自动化系统整合子站2子站1子站1、子站2纳入配电网自动化主站系统系统架构WEB交换机GPS终端层调度员工作站*2打印机DA拓扑服务器SCADA服务器历史数据服务器正向物理隔离ESB总线防火墙WEB服务器数采服务器*4数采交换机GPMS数据测试、转换工作站*2报表工作站维护工作站*2骨干网交换机采集数据网IEB(III区其他系统)磁盘阵列接口服务器其他系统GPMS系统图8-13整合后配电网自动化主站系统配置图•该主站系统在配电网自动化平台基础上，实现配电SCADA、馈线自动化、配电网仿真、实时信息发布等功能。•配电网自动化主站系统采用了基于IEC标准的信息系统应用集成，实现了基于CIM/XML的电网模型导入、基于SVG标准的图形导入、与EMS系统的数据接口与交互。•配电网自动化系统需要支持配电GIS系统导入配电网的建模方式，从配电GIS系统中导入馈线单线图以及系统联络图的图形文件、设备数据以及电气拓扑信息，直接用来形成配电网的网络拓扑，并通过模型拼接技术，形成配电网的全局网络拓扑，在配电网自动化系统中实现免维护。