电力系统调度自动化EMSSCADA分解

EMS/SCADA系统何为SCADA?•SCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisition•-不是一个全面的控制系统,主要是基于管理层面的•-位于硬件顶层的软件系统,通过PLC,RTU等模块于被控系统联系•-广泛应用于工业的过程控制系统中•-运行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系统之上•-是一种软实时的控制系统，在电力系统中它是一个复杂的计算机群•电话调度：–得到的信息是历史的，不一致的–做出的判断和决策是不可靠的–主要由厂站端的运行人员就地完成大部分监控功能–厂站端人员不了解系统状态，不了解全局•大规模电力系统的需求－SCADA的必要性：–实时了解系统的运行状态–迅速、准确、可靠地将厂站端信息传送到调度中心SCADA的位置电力系统SCADAActualFixedAccuratesimulation快照状态估计拷贝电力系统AGCAVC在线闭环控制操作控制在线开环控制电力系统调度计划、模拟和培训离线分析和规划培训模式SCADA是调度的“眼”和“手”数据流分类控制任务分类SCADA系统平台大型调度自动化系统配置路由器调度员工作站报表工作站运方工作站程序员工作站维护工作站网管工作站数据库服务器数据采集服务器SCADA服务器数据通讯服务器WEB服务器DTS服务器DTS工作站模拟屏GPSGPSMODEMSPDnet安全II区安全III区SPTnet磁盘阵列终端服务器千兆/百兆交换机服务器路由器物理隔离高级应用服务器拨号服务器认证加密装置•前置系统–主要功能：与变电站RTU的数据通信–单机系统：1－1前置机RTURS232前置机RTU1RS232RTU2RTUNn……实际系统：1－NGPSSDSUPERSTACK10BASE-TStatusAlertPowerTxLinkRxSERIALTDRDAlertActiveOC-3NETWORKLINEAlertActive4321SuperStackIIPathBuilderS330SLOT1SLOT2SLOT3CONSOLECom3通道柜RTU1RTU2RTU32…前置工作站APC/Win2K前置工作站BPC/Win2k通信服务器组A通信服务器组B•前置系统——系统实时数据来源•调度员工作站——Window2000/XP调度工作站PC/Win2K调度工作站PC/Win2K双实时数据网•其他人机工作站——维护、PAS分析等维护工作站PC/Win2K运方工作站PC/Win2K调制解调器远程维护•WEB发布服务器–PC服务器–Window2000Server–IIS服务MIS网实时网WEB服务器操作系统(UNIX/LINUX,WindowsNT)和商用数据库软件结构实时数据库人机交互系统软总线(事件/通信服务)API模型建立WEB浏览系统安全与用户管理拓扑分析及动态着色无功电压控制…模拟操作统计计算告警历史数据保存及查询事故追忆遥控、遥调、对时数据采集系统软件支持软件应用软件报表AGCSCADA系统数据流图实时库历史库画面报警前置数据计算报表历史管理事件记录PDR记录实时数据处理历史数据处理PDR重演前置系统后台系统历史存储网络通信实时数据库以关系库为模板的、简化了的、基于内存的数据库实时应用程序实时任务调度与管理内存数据库数据库模式管理实时资源管理数据操作数据通信I/O调度关系数据库实时数据库体系结构SCADA的基本功能（一）•数据采集(DataAcquisition)•遥控和遥调操作(Tele-control,Tele-adjust)•告警(Alarm)•记录(Logging)•事故追忆（PDR,PostDisturbanceReview）•事件顺序记录（SOE,SequenceofEventRecording）•统计、计算（Statistics,Calculation）SCADA的基本功能（二）•双机切换(Failover)•人机会话(ManMachineInterface)•报表(Report)•网络拓扑与动态着色(NetworkTopology,DynamicColoring)•历史数据存储•WEB浏览•模拟盘驱动(MimicUpData)•系统模型的建立工具SCADA的基本功能－数据预处理•遥测量合理性校验•遥测值变化率合理性校验•遥测值的平滑滤波•开关变位可信性校验SCADA的基本功能－信息显示和报警•质量监视•安全限制监视•开关状态•停电监视•计划值执行情况•设备状态•保护和自动装置的动作状态基于图形界面的智能化支撑环境UNIX下Motif界面面向设备的图形化、一体化建模历史数据查询SCADA信息显示的例子－棒图•适合显示机组出力，电压等数据SCADA信息显示的例子－饼图•适合显示份额数据，如水电占总出力的份额，某机组出力占总出力的份额，等SCADA信息显示的例子－曲线•适合显示某个量的变化趋势，如系统负荷，频率，电压等。SCADA的基本功能－遥控和遥调操作•避免误操作–返讯校验–画面提示操作信息–操作结果显示–智能化防误操作•调度录音电话SCADA的基本功能－PDR，SOE•记录系统发生异常情况和事故发生的顺序•作用：事故后分析事故•PDR：记录事故前后一段时间间隔的重要实时数据。•SOE：对事故时各种开关、继电保护、自动装置的状态变化信号按时间顺序排队。要求精确的时钟同步。EMS应用软件系统的数据流图拓扑分析可观测性分析网络通信SCADADB遥信网络结构母线模型SE结果实时状态估计遥测历史断面历史断面保存超短期负荷预测预测数据外网等值在线潮流潮流结果静态安全评定自动故障选择最优潮流校正对策分析在线故障计算智能化网络建模灵敏度分析经济评估分析量测系统分析维护短路容量扫描静态电压稳定暂态稳定分析短期负荷预测开停机计划水火电发电计划国外研究进展•在1990年，美国电力科学研究院（EPRI）确立了CCAPI（控制中心应用程序接口）项目，EPRICCAPI项目的目标是：•1、主要目标是形成一套导则或规范，以最小代价和无任何代码改动就可以将一个新应用软件安装在正在运行之中的EMS系统中，就象在台式机上安装软件包，或者在计算机中加块内存，实现EMS应用软件的“即插式”应用。•2、最低目标是探讨一种方法，以减少目前需要在EMS系统中安装第三方软件的工作量。•2000年12月，在美国Orlando，ABB、SIEMENS、ESCA、GEHarris等国际大公司基于IEC61970的公共信息模型（CIM）进行了第一次互操作试验获得成功；2001年5月，在美国的LasVegas，ABB、SIEMENS、ESCA、GEHarris等国际大公司基于IEC61970的公共信息模型（CIM）进行了第二次互操作试验获得成功；2002年6月在美国进行了第三次互操作实验，进行了XML文档的合并，进行了潮流计算。国内研究情况•2004年9月14~2004年9月16日在北京国调中心举行了基于CISGDA接口的国内第五次互操作试验。•基本实现了基于XMLCIM模型的交换、合并、拆分•基于CIS的GDA接口的测试IEC61970标准简介•IEC61970-1：导则和一般要求•IEC61970-2：术语表•IEC61970-301：公用信息模型（CIM）基本部分）•IEC61970-302：（CIM）财务、能量计划和预定部分•IEC61970-303：（CIM）SCADA部分•IEC61970-401：组件接口规范（CIS）框架部分•IEC61970-402：（CIS）公用数据接口工具部分•IEC61970-403：（CIS）GenericDataAccess•IEC61970-404：（CIS）HighSpeedDataAccess•IEC61970-405：（CIS）GenericEventingandSubscription•IEC61970-407：（CIS）TimeSeriesDataAcces•IEC61970-501：CIMRDF概要图形交换草案-SVG图形CompaqSun通用平台（基于扩展ORB核心的中间件）基于IEC61970CIM/CIS的数据库中间件平台IBMHPSolarisUNIXTru64UNIXAIXUNIXWindowsNT图形界面前置通讯Web报表Web浏览器调度员培训仿真系统（DTS）操作系统各种硬件通用平台数据库平台应用平台电力应用软件培训仿真电子商务工具LINUXOtherPC网络互连通讯GISAGCNASDMISDMSSCADATMRPTMSLFS交易员培训仿真系统（PTS）电力信息系统集成的未来IEC61970中间件平台封装层封装层封装层封装层封装层封装层封装层封装层电力市场交易系统-TMS能量管理系统SCADA/EMS配电管理系统SCADA/DMS企业资源规划系统--ERP设备管理系统AM/FM/GIS管理信息系统MIS电能量计量系统--TMR水库调度自动化系统--RDS