SCADA/EMS系统
功能概述
ü 系统结构及软硬件配置
ü SCADA/EMS的支撑系统
ü SCADA/EMS前置机系统
ü 画面调用及浏览器功能
ü SCADA功能
第一节 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。
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。
1.2 主流系统
1、NARI
2、电科院
3、东方电子
4、ABB
5、SIEMENS
第二节SCADA/EMS的软硬件配置
2.1 系统结构
网络及硬件特点：三网机制
ü 调度自动化专用双网＋MIS网
ü 主网为100M平衡负荷双网
ü 智能化100M堆叠式交换机，交换式通道，可扩展
ü 双服务器＋磁盘阵列：构成热备份系统，具备负荷平衡能力。
ü 支持双网访问商用数据库。
ü 集成其他符合国际标准的实时数据库。
ü 通过MIS服务器或网桥与MIS网连接。
2.2 主网各节点功能简介
1、系统服务器
ü 运行商用数据库管理系统
ü 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。
ü 利用数据库引擎进行查询和统计
ü 双机热备：双机共用磁盘阵列，分别运行数据库管理系统。
2、SCADA工作站
ü 双机热备：独立运行。
ü 运行SCADA软件及AGC/EDC软件
ü 通过终端服务器接收厂站RTU信息
ü 承担前置系统信息处理（如标度变换、越限处理）和信息流优化功能
ü 完成基本SCADA功能和AGC/EDC的控制和显示功能
ü 实现双机、双通道的自动/手动切换
3、PAS工作站
ü 运行电力系统高级应用软件。
ü 包括：潮流、短路、稳定等计算任务
ü 计算结果存入历史数据库（商用数据库）
4、调度员工作站
ü 承担对电网监控和操作功能。
ü 实时显示各种图形和数据
ü 人机交互，实现“不下位”功能调用
ü 对电网进行操作控制的权限
5、调度管理工作站
ü 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
ü 通常包括教员机和学员机
7、电量管理工作站
ü 实现电量的自动查询、记录、奖惩电量计算等
8、网络
ü 一般高速双网，多数利用可堆迭交换机连接。
2.3 软件环境
1、操作系统
ü 各种服务器和工作站均采用Unix操作系统。
ü 多用户、多任务的网络操作系统
ü 实时性好
ü 安全性好
ü 网络通信采用TCP/IP
2、系统软件
ü 采用基于C/S模式的商用数据库（Oracle和 Sybase）
ü 基于X－Window和Motif的图形界面
ü 核心C/C++代码
ü 网络通信采用TCP/IP，X.25通信协议
ü 集成制表工具
ü 多媒体功能
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。
ü 三层结构：数据层、通信管理系统层和程序层。
ü 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
ü 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。
ü 程序层：实现电力系统调度的各项功能，如SCADA、PAS等。
第三节 SCADA/EMS的支撑系统
ü 数据管理子系统
ü 网络管理子系统
ü 图形管理子系统
ü 报表管理子系统
ü 安全管理子系统
3.1 数据库管理子系统
ü 数据的快速存取：必须建立实时数据库。
ü 数据的合理组织：提高数据查找和定位的速度。
ü 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。
ü 建立电网的数据模型：实际对象和系统中数据的对应。
ü 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。
ü 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。
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）
ü 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。
ü 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。
ü 与其他网络进行通信：数据交换，安全控制。
ü 隔离功能：升级和维护时，不影响软件正常使用。
ü 其他辅助功能：进程监视等。
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
ü 全汉化
ü 分层和分平面，具备动态着色功能。
ü 具备图形编辑的各种功能，图形化操作。
ü 图形一致性保持。
ü 图库一体化：绘图与数据库录入一次完成。
ü 具备各种辅助图制作功能。
ü 用户可扩展性（图形的公共访问接口）。
2、基本组成部分
ü 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。
ü 图形编辑器：利用各种图元，生成电力系统的各种图形。
ü 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。
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
ü 面向电力系统需求
ü 自动数据关联
ü 打印功能
2、组成部分
ü 报表编辑器
ü 报表调用和预览
ü 报表数据的修改
ü 报表打印模块
3.5 安全管理子系统
ü 物理隔离：即通过交换机或网桥与其他系统相连。
ü 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。
ü 严格的操作审核流程：口令，权限分析，操作确认，超时处理。
ü 防火墙技术
第四节 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：
ü 接入容量
ü 通信速度
ü 扩充方便
ü 规约处理
4.2 前置系统的硬件结构
结构示意图如右图5-3。
ü 前置机
ü 终端服务器
ü 切换装置
ü 通道
1、前置机
双机配置，一主一备。
（1）值班主机
ü 与系统服务器及SCADA工作站通信
ü 与终端服务器通信及规约处理
ü 控制终端服务器的切换动作
ü 设置各终端服务器的参数
（2）备用前置机
ü 监听前置主机的工作情况
ü 主机发生故障时立即自动升格为主机承担主机任务
ü 监听次要通道的信息，确定该通道的运行情况。
2、终端（通信）服务器
ü 与各厂站RTU通信
ü 与前置机通信
ü 1:N的通道接入（热拔插插槽）
ü 主备双机配置
3、切换装置
ü 电路简洁，掉电也可工作
ü 每套切换装置由N路独立切换板组成
ü 可完成上行和下行信号的通道切换
ü 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，将备用机与差通道连通
4、通道设备
ü 由调制解调器（光端机），光电隔离器及长线驱动器
ü 用于与各种不同的通道信号匹配
ü 同步/异步转换
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：
ü 主网内部数据通信：front_net等
ü 规约处理程序：protocal等
ü 通信切换处理：front_exchange等
ü 终端服务器通信：fcomm，format_all等
ü 其他程序。
从运行形式分为两类：
ü 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。
ü 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。
1、遥测参数设置
ü 设置基值与系数：将“生数据”经计算后变成实际值
ü 设置死区范围（阈值设置）
ü 设置归零值
ü 设置越限范围：注意越限呆滞区
2、遥信参数设置
ü “1”表示合闸，“0”表示分闸
ü 根据不同RTU上送的信息设置极性
第五节 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
ü 实时画面5s刷新一次
ü 遥信变位及事故变位立即反映
ü 用颜色区分不同状态
2、历史数据及状态画面
ü 可调用任一时段的历史数据
ü 根据历史数据刷新画面
3、事故追忆画面
ü 调出任一事故断面进行事故反演
4、网络拓扑着色
ü 表达电网结构信息
ü 表达运行状态
5、调度员操作
ü 调度员在画面中完成各种调度操作
6、应用切换
ü 同一画面可以切换不同的应用对象
5.2SCADA的图形操作
1、鼠标操作＋弹出菜单
2、操作选项
ü 参数检索
ü 遥控
ü 遥信对位
ü 变位检索
ü SOE检索
ü 遥信封锁
ü 设置标志牌
5.3 历史告警浏览
1、告警信息
ü 首先实时显示，同时存入历史数据库。
2、分类
ü 遥信变位
ü 其他……
5.4 历史数据浏览
5.5 图形浏览器
第六节 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
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。
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）。
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。
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
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