《SCADA知识讲座》PPT课件.ppt

SCADA/EMS系统 SCADA/EMS系统 功能概述 系统结构及软硬件配置 SCADA/EMS的支撑系统 SCADA/EMS前置机系统 画面调用及浏览器功能 SCADA功能 一 SCADA/EMS功能概述 SCADA最基本的功能：数据采集和监视控制。 1.1 子系统划分 1、支撑平台子系统 包括：数据库管理、网络管理、图形管理、报表 管理、系统运行管理等。 2、 SCADA子系统 包括：数据采集、数据传输及处理、计算与控制、 人机界面及告警处理等。 3、 PAS子系统 包括：网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮 流、静态安全分析、无功优化、故障分析及短 期负荷预报等。 一 SCADA/EMS功能概述 1.1 子系统划分 4、 AGC/EDC子系统 自动发电控制和在线经济调度（ AGC/EDC）。 5、调度员仿真培训系统 包括：电网仿真、 SCADA/EMS系统仿真和教员 控制机。 6、调度员管理信息子系统（ DMIS） 属于办公自动化的一种业务管理系统，通常不归 入 SCADA/EMS系统，但与调度自动化系统关系 非常密切。 一、 SCADA/EMS功能概述 1.2 主流系统 1、 NARI 2、电科院 3、东方电子 4、 ABB 5、 SIEMENS 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 2.1 系统结构 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 网络及硬件特点：三网机制 调度自动化专用双网 MIS网 主网为 100M平衡负荷双网 智能化 100M堆叠式交换机，交换式通道，可扩 展 双服务器磁盘阵列：构成热备份系统，具备 负荷平衡能力。 支持双网访问商用数据库。 集成其他符合国际标准的实时数据库。 通过 MIS服务器或网桥与 MIS网连接。 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 2.2 主网各节点功能简介 1、系统服务器 运行商用数据库管理系统 负责保存所有历史数据、基础信息，如电网设 备基本信息，地理信息，用户信息等，以及其 他运行数据。 利用数据库引擎进行查询和统计 双机热备：双机共用磁盘阵列，分别运行数据 库管理系统。 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 2、 SCADA工作站 双机热备：独立运行。 运行 SCADA软件及 AGC/EDC软件 通过终端服务器接收厂站 RTU信息 承担前置系统信息处理（如规约解析）和信息 流优化功能 完成基本 SCADA功能和 AGC/EDC的控制和显 示功能 实现双机、双通道的自动 /手动切换 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 3、 PAS工作站 运行电力系统高级应用软件。 包括：潮流、短路、稳定等计算任务 计算结果存入历史数据库（商用数据库） 4、调度员工作站 承担对电网监控和操作功能。 实时显示各种图形和数据 人机交互，实现 “ 不下位 ” 功能调用 对电网进行操作控制的权限 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 5、调度管理工作站 负责与调度生产有关的计划和运行设备的管理。 6、 DTS工作站 通常包括教员机和学员机 7、电量管理工作站 实现电量的自动查询、记录、奖惩电量计算等 8、网络 一般高速双网，多数利用可堆迭交换机连接。 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 2.3 软件环境 1、操作系统 各种服务器和工作站均采用 Unix操作系统。 多用户、多任务的网络操作系统 实时性好 安全性好 网络通信采用 TCP/IP 二、 SCADA/EMS的软硬件配置 2.3 软件环境 2、系统软件 采用基于 C/S模式的商用数据库（ Oracle 和 Sybase） 基于 X Window和 Motif的图形界面 核心 C/C+代码 网络通信采用 TCP/IP， X.25通信协议 集成制表工具 多媒体功能 SCADA/EMS的软硬件配置 2.4 系统软件结构 大型开放式的分布式系统 ， 软件结构通用 、 开放和模块 化 。 三层结构： 数据层 、 通信管理系统层和程序层 。 数据层： 分成实时库 、 历史数据库及存储历程 。 实时库：分布在各台机器中 ， 支持实时访问和显示 。 历史库：存在于双机热备的系统服务器中 ， 保存历史数据和 参数 通信管理层： 用于网络的管理和任务的管理 ， 对上层屏 蔽通信细节 。 程序层： 实现电力系统调度的各项功能 ， 如 SCADA、 PAS等 。 SCADA/EMS的支撑系统 数据管理子系统 网络管理子系统 图形管理子系统 报表管理子系统 安全管理子系统 SCADA/EMS的支撑系统 3.1 数据库管理子系统 数据的快速存取：必须建立实时数据库 。 数据的合理组织：提高数据查找和定位的速度 。 建立数据之间的关系：测量和采集的数据与数据 库中数据的对应关系 。 建立电网的数据模型：实际对象和系统中数据的 对应 。 提供标准的访问接口：对访问实时库和历史库提 供所有程序都通用的访问接口 。 数据透明性：用户或进程 （ 应用程序 ） 只面向数 据 ， 不必关心数据具体位置 。 SCADA/EMS的支撑系统 3.2 网络管理子系统 负责网络各节点信息的互连和互通，为各种 进程访问网络上任何位置的数据提供一个透明的 访问路径。 （进程通信） 处理底层网络通信中的各种问题，如协议解释、流 量平衡、链路监视和故障处理 ，相当于提供了一条 无错误的信息通道 。 负责处理数据的定位和收发控制：路由、出错处理， 相当于透明的数据访问接口。 与其他网络进行通信：数据交换，安全控制。 隔离功能：升级和维护时，不影响软件正常使用。 其他辅助功能：进程监视等。 SCADA/EMS的支撑系统 3.3 图形子系统 图形子系统是现代调度自动化系统的基础模 块。 1、基本要求 全汉化 分层和分平面，具备动态着色功能。 具备图形编辑的各种功能，图形化操作。 图形一致性保持。 图库一体化：绘图与数据库录入一次完成。 具备各种辅助图制作功能。 用户可扩展性（图形的公共访问接口）。 SCADA/EMS的支撑系统 3.3 图形子系统 图形子系统是现代调度自动化系统的基础模 块 。 2、 基本组成部分 图元编辑器： 制作电力系统中各种常用设备的图 元库 ， 以便制图时使用 ， 并能应付新元件的出现 。 图形编辑器： 利用各种图元 ， 生成电力系统的各 种图形 。 图形显示工具： 与应用程序结合在一起 ， 用户可 在图形上进行各种操作 ， 如功能调用 ， 信息查询 ， 控制操作等 。 SCADA/EMS的支撑系统 3.4 报表管理子系统 报表是运行信息最直观的显示形式，报表管理系统 也是 SCADA/EMS必不可少的核心模块。 1、特点 面向电力系统需求 自动数据关联 打印功能 2、组成部分 报表编辑器 报表调用和预览 报表数据的修改 报表打印模块 SCADA/EMS的支撑系统 3.5 安全管理子系统 物理隔离：即通过交换机或网桥与其他系统 相连。 用户级采用权限管理和口令机制：控制不同 的用户所能进行的操作。 严格的操作审核流程：口令，权限分析，操 作确认，超时处理。 防火墙技术 SCADA/EMS的前置机系统 4.1 综述 前置机系统担负 厂站 RTU及各分局 与 调度中 心 之间 的 数据通信及通信规约解释 的任务，是子 站数据的信息入口。前置系统性能指标： 接入容量 通信速度 扩充方便 规约处理 SCADA/EMS的前置机系统 4.2 前置系统的硬件结构 结构示意图。 前置机 终端服务器 切换装置 通道 SCADA/EMS的前置机系统 4.2 前置系统的硬件结构 1、前置机 双机配置，一主一备。 （ 1）值班主机 与系统服务器及 SCADA工作站通信 与终端服务器通信及 规约处理 控制终端服务器的切 换动作 设置各终端服务器的 参数 SCADA/EMS的前置机系统 4.2 前置系统的硬件结构 1、前置机 （ 2）备用前置机 监听前置主机的工 作情况 主机发生故障时立 即自动升格为主机 承担主机任务 监听次要通道的信 息，确定该通道的 运行情况。 SCADA/EMS的前置机系统 4.2 前置系统的硬件结构 2、终端（通信）服务器 与各厂站 RTU通信 与前置机通信 1:N的通道接入 主备双机配置 SCADA/EMS的前置机系统 4.2 前置系统的硬件结构 3、切换装置 电路简洁，掉电也可工作 每套切换装置由 N路独立切 换板组成 可完成上行和下行信号的 通道切换 两种切换模式： 选择较好的上行信号同时送 给主、备前置机，封锁差通 道的上行信号和备用机的下 行信号 将值班主机与好通道接通， 将备用机于差通道连通 SCADA/EMS的前置机系统 4.2 前置系统的硬件结构 4、通道设备 由调制解调器，光隔及长 线驱动器 用于与各种不同的通道信 号匹配 同步 /异步转换 SCADA/EMS的前置机系统 4.3 前置系统的软件模块 SCADA/EMS的前置机系统 4.3 前置系统的软件模块 对应于前置系统的功能 ， 可将前置软件简单分为五 类： 主网内部数据通信： front_net等 规约处理程序： protocal等 通信切换处理： front_exchange等 终端服务器通信： fcomm， format_all等 其他程序 。 从运行形式分为两类： 常驻内存：启动程序即调入内存 ， 一般是核心应用 ， 如数 据通信 、 规约处理等程序 。 临时调用：使用临时调用 ， 一般是辅助应用 ， 如报文监听 等程序 。 SCADA/EMS的前置机系统 4.4 遥测与遥信参数设置 1、遥测参数设置 设置基值与系数：将 “ 生数据 ” 经计算后变成实际 值 设置死区范围（阈值设置） 设置归零值 2、遥信参数设置 “ 1”表示合闸， “ 0”表示分闸 根据不同 RTU上送的信息设置极性 画面调用及浏览器功能 画面调用及浏览器功能 5.1 画面调用功能 1、实时数据及状态画面 实时画面 5s刷新一次 遥信变位及事故变位立即反映 用颜色区分不同状态 2、历史数据及状态画面 可调用任一时段的历史数据 根据历史数据刷新画面 3、事故追忆画面 调出任一事故断面进行事故反演 画面调用及浏览器功能 5.1 画面调用功能 4、网络拓扑着色 表达电网结构信息 表达运行状态 5、调度员操作 调度员在画面中完成各种调度操作 6、应用切换 同一画面可以切换不同的应用对象 画面调用及浏览器功能 5.2 SCADA的图形操作 1、鼠标操作弹出菜单 2、操作选项 参数检索 遥控 遥信对位 变位检索 SOE检索 遥信封锁 设置标志牌 画面调用及浏览器功能 5.3 历史告警浏览 1、告警信息 首先实时显示，同时存入历史数据库。 2、分类 遥信变位 其他 5.4 历史数据浏览 5.5 图形浏览器 SCADA功能 6.1 数据采集功能 1、模拟量采集功能（遥测） 2、状态量采集功能（遥信） 3、脉冲量采集功能 4、继电保护及综自信息采集 5、时间信息 6、前置机系统的数据采集性能 SCADA功能 6.2 数据处理功能 1、 模拟量处理： 标度变换；消零飘；越限检查； 积分计算和平均值计算；最大值、最小值计算； 入库。 2、 状态量处理： 描述电网运行状态（将 0/1状态 变换为具有物理意义的信息）；告警；状态量的 显示。 3、 标牌设置： 对所有设备均可进行挂牌操作，提 供警示信息，如：检修、接地、故障、危险、并 列等。 4、 脉冲量处理： 计算本周期电量；积分电度计算； 计算分时电量；信息入库。 SCADA功能 6.3 计算功能 1、总加计算：关口功率、电量总加。 2、限值计算：计算越限总时间，合格率。 3、累加计算：按时间计算总和，一般是电量。 4、功率因数计算：计算各线路、主变及一个地区 的功率因数。 5、平衡率计算：分线路、变电站或区域进行进出 功率平衡的比较（网损）。 SCADA功能 6.4 电网控制功能 1、 遥控操作：主要指开 关的合 /分操作；无功补 偿设备的投 /切；改变有 载调压变压器分接头 。 可 靠性要求极高 ， 有严格的 遥控反送校核程序 。 2、 遥调操作：类似于遥 控操作 ， 有严格反校程序 。 选 择 对 象 发 出 命 令 内 部 校 对 通 过 前 置 机 向 R T U 发 令 R T U 返 回 校 对 结 果 确 认 执 行 执 行 结 果 返 回 SCADA功能 6.5 告警功能 1、 告警类型：事故报警；越限报警；工况变化 报警；正常变位报警 。 2、 报警方式：图形 ， 文字 ， 语音 ， 打印 ， 短信 等 。 3、 告警信息入库：带时标存入历史库 。 6.6 显示功能 6.7 报表功能 6.8 其他辅助功能