牵引供电SCADA系统概述

兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY电牵/电力SCADA系统讲座自动化学院赵峰兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述1.1SCADA系统组成SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统：即数据采集与监视控制系统。远动系统：用电气化手段通过一个或多个相互连接（或非连接）的通道，对远方处于分散状态的生产过程进行集中监测、控制和集中管理，牵引供电SCADA系统是远动系统的一个典型应用。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY牵引供电SCADA系统概述SCADA系统结构展开图1.2SCADA系统的基本结构兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述SCADA系统由调度端、被控站及信道等组成。调度端：设在电力调度所内完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等；被控站（RTU:RemoteTerminalUnit）：受调度端监视的站称为被控站，被控站完成远动系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行等功能；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。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述远动信息的传输信道中传输的远动信息分为:上行信息下行信息远动系统信息传送方式分为：循环方式(CDT)查询(Polling)分类SCADA信息的传输兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述下行信息：从调度端发往被控站的信息称为下行信息（如下发遥控，遥调命令），所用通道称为下行信道。上行信息：从被控站发往调度端的信息称为上行信息（如被控站要上送的测量量，开关状态及事故信号等），所用信道称为上行信道。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述CDT方式（循环传送方式）：以被控站的远动装置为主，周期地采集数据，并且周期性地以循环的方式向调度端发送数据，即由被控端传送遥测、遥信量给调度端。POLLING方式（查询传送方式）：以调度端为主。由调度端发出查询命令，被控端按发来的命令工作，被查询的站向调度端传送数据或状态信息。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述工作方式1：1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M：N工作方式：指M个调度端对应着N个被控站兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述SCADA系统的类型信道结构分–传送信号是利用有线信道还是无线信道可分为有线和无线远动系统被控端结构分–常规远动系统，综自远动系统调度端结构分–可分为单机系统，双机系统，网络化系统兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述遥控遥调遥测遥信遥控是从调度所发出命令以实现开关设备的远方操作和状态切换遥调是指调度所直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所遥信是将被控站的设备状态信号远距离传给调度所远动系统基本概念兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述地理范围有限，牵引供电系统调度端一般都是一个局域网系统。局域网(LOCALAreaNetwork，LAN)：指在一个小的区域内由多台计算机互联的系统，规模可大可小，可能是由几台计算机组成，也可能是几百台组成的网络。广域网(WideAreaNetwort，WAN)：指在一个较大的区域内由多台计算机互联的系统。特点1.地理范围很大2.通信速度慢、误码率高3.网络拓扑复杂、纵横交错成网状4.传输媒体主要为卫星、电话网5.牵引供电系统综合调度系统的主控中心，维修中心，被控站可构成一个广域网系统。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述客户／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。共享资源能力强集成应用能力强数据库操作标准化组网灵活可靠性高按需要传入数据库兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述浏览器／服务器(B／S)模式随着Internet技术的发展，在新—代的SCADA系统中，传统的人机界面将保留，主要供调度员使用，新增设的Web服务器供用于需要的管理部门的复示系统，目前广泛使用的基于Web的复示系统即为B／S模式。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述操作系统WINDOWS操作系统UNIX操作系统实时多任务操作系统兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述常用的关系数据库管理系统有：MicrosoftSQLSERVER、SYBASE、Oracle等关系数据库管理系统提供海量数据的存储、更新及查询、检索；关系数据库管理系统支持SQL查询语言；关系数据库管理系统支持ODBC(开放数据库连接)接口标准；无论采用何种数据库管理系统，应用软件均可以采用相同的接口访问数据库系统；WINDOWS操作系统可通过控制面板中管理工具之ODBC界面设置。数据库管理系统兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，操作系统一般是通用的UNIX操作系统第三代90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA)系统称为第三代第四代综合SCADA系统主要特征是采用lnternet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术1234SCADA系统的发展兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY一、牵引供电SCADA系统概述1.SCADA系统与其它系统的广泛集成2．变电所综合自动化4．面向对象技术、Internet技术3．专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究与应用为SCADA系统提出新的要求兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端SCADA系统调度端: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。调度中心（调度端）是SCADA系统的中枢。概述兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端SCADA系统调度端基本结构及原理发展时期集中式分布式开放自律分布式兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端集中式调度自动化系统结构一台计算机作为主计算机构成系统,由该主计算机联接人机联系和通讯的工作。无冗余度的单机系统兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY牵引供电SCADA系统调度端无冗余度的单机系统采用通信控制专用计算机和人机联接专用计算机的系统,它提高了主计算机的工作负荷能力。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端双机系统双机系统通常由两台完全相同的主机及外设。平时一台计算机承担在线功能，另一台处于热备用状态。当在线机故障时，自动进行切换，由备用机承担主要任务。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端新一代调度管理系统是分布式网络化系统，共享一套数据库管理系统，人机交互系统和分布式支撑环境.系统各网络功能节点可以集成在同一节点上，也可分散驻留于不同节点，配置灵活，每个单独的系统都可独立运行。分布式SCADA系统调度端一般为局域网系统，其主要系统为数据服务器，WEB服务器，调度员工作站，维护工作站，通信前置机及打印机，模拟屏（大屏幕显示器）等外设组成。分布式SCADA系统调度端结构兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端分布式SCADA系统结构图兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端系统特点(1)主网结构采用双LAN，提高了网络通信的可靠性。(2)按功能和信息流向分组，分层，连接隔离可减少网上报文”碰撞”机会，提高了主网络系统的传输效率。(3)主备数据库服务器通过第三网络接口板连接至企业MIS，实现与外部系统的开放数据访问。(4)关键节点均采用主-备结构的双机热备份冗余配置。(5)SCADA人机工作站作为学员端需从应用数据网获取数据提高了网络效率。(6)通信前置系统由标准的终端服务器组成。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端SCADA系统调度端组成功能及性能指标调度端是接收和转发信息并进行监视控制的主站系统。主站系统中的通信控制器从各个远动终端取得信息后，主计算机进行数据处理，检测一些参数是不是有越限现象发生，断路器有没有变位等，并将结果通过显示器或模拟屏向调度员报告。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端调度端系统计算机子系统人机接口子系统计算机硬件系统计算机软件系统软件支持软件应用软件兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端SCADA系统调度端系统组成:数据库服务器，WEB服务器，调度员工作站，维护工作站，分析员工作站，通信前置机，GPS，以及模拟屏（大屏幕显示器），UPS，打印机等外设组成。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端SCADA系统调度端结构图兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端定义：系统的数据采集与处理子系统，习惯称为通信前置机系统（FEP）功能：作为SCADA系统调度中心与被控站联系的枢纽在SCADA系统中起着重要作用。通信前置机系统前置机系统是调度主站系统的重要子系统。兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY牵引供电SCADA系统调度端通信前置机系统软件结构图兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端通信前置机的几种应用模式兰州交通大学自动化与电气工程学院LANZHOUJIAOTONGUNIVERSITY二、牵引供电SCADA系统调度端服务器功能：服务器作为调度端系统的核心部件，其主要功能为处理和存贮调度管理自动化系统所控制和管理对象的特征数据、运行数据，管理并维护系统所用的所有静态数据库和动态数据库，为网络上其它节点工作站提供