电力调度自动化系统基础

电力调度自动化系统简介

第一部分 EMS简介

第一章电力调度自动化系统的构成

本章介绍调度自动化系统的构成。通过基本结构形式介绍和基本功能介绍，熟悉调度自动化系统的结构及其设备，掌握电力调度自动化系统的基本功能。

一、电力调度自动化系统的结构

以计算机为核心的电力调度自动化系统的框架结构如图1-1所示。

调度自动化主站系统

图1-1 电力调度自动化系统的框架结构

图1-1中可以看到，调度自动化系统采取的是闭环控制，由于电力系统本身的复杂性，还必须有人（调度人员）的参与，从而构成了完整、复杂、紧密耦合的人一机一环境系统。

（一）子系统构成

电力调度自动化系统按其功能可以分成如下四个子系统：

1、信息采集命令执行子系统

该子系统是指设置茬发电厂和变电站中的子站设备、遥控执行屏等。子站设备可以实现“四遥”功能，包括：采集并传送电

力系统运行的实时参数及事故追忆报告；采集并传送电力系统继电保护的动作信息、断路器的状态信息及事件顺序报告(SOE)；接受并执行调度员从主站发送的命令，完成对断路器的分闸或合闸操作；接受并执行调度员或主站计算机发送的遥调命令，调整发电机功率。除了完成上述“四遥”的有关基本功能外，还有一些其他功能，如系统统一对时、当地监控等。2、信息传输子系统

该子系统完成主站和子站设备之间的信息交换及各个调度中心之间的信息交换。信息传输子系统是一个重要的子系统，信号传输质量往往直接影响整个调度自动化系统的质量。

3、信息的收集、处理与控制子系统

该系统由两部分组成，即发电厂和变电站内的监控系统，收集分散的面向对象的RTU(RemoteTerminal Unit)的信息，完成管辖范围内的控制，同时将经过处理的信息发往调度中心，或接受控制命令并下发RTU执行。调度中心收集分散在各个发电厂和变电站的实时信息，对这些信息进行分析和处理，结果显示给调度员或产生输出命令对对象进行控制。

4．人机联系子系统

从电力系统收集到的信息，经过计算机加工处理后，通过各种显示装置反馈给运行人员。运行人员根据这些信息，作出各类决策后，再通过键盘、鼠标等操作手段，对电力系统进行控制。（二）电力调度自动化主站SCADA/EMS系统的子系统划分

1．支撑平台子系统

支撑平台是整个系统的最重要基础，有一个好的支撑平台，才能真正地实现全系统统一平台，数据共享。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

SCADA( Supervisory Control and Data Acquisition)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．AGC/EDC子系统

自动发电控制和在线经济调度(Automatic Generation Control/Economic Dispatch Control，AGC/EDC)是对发电机出力的闭环自动控制系统，不仅能够保证系统频率合格，还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围，同时，还能使全系统发电成本最低。

4．高级应用软件PAS子系统

PAS（PO-Ner system Application Software）子系统包括网络建模、网络拓扑、状态估计、调度员潮流、静态安全分析、无功优化及短期负荷预报等一系列高级应用软件。

5．调度员仿真培训系统DTS子系统

DTS (Dispatcher Training Simulator)子系统包括电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机三部分。调度员仿真培训(DTS)与实时SCAD/EMS系统共处于一个局域网上，DTS -般由服务器、工作站及一些外设组成。

6．调度管理信息子系统OMS

OMS (Operater Management System)属于办公自动化的一种业务管理系统，不属于SCADA/EMS系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系，因此总是与某一特定的电力公司合作开发，为其服务。当然，其中的设计思路和实现手段应当是共同的。

二、调度自动化主站系统的设备

调度自动化主站系统的设备包括主站系统和相关硬件。

（一）主站系统

1．双机系统

双机系统共有三种工作方式。

(1)主一备工作方式。通常采用完全相同的两台主机及各自的内、外存储器及输入／输出设备。承担在线运行功能的计算机，称值班机；处于热备用状态的计算机，称为备用机。当值班机发生故障，监视设备立即自动把备用机在最短的时间内投入在线运行。采用这种工作方式时，备用机必须保持与值班机相同的数据库，便于软件的维护和开发、运行人员的模拟培训及离线计算等。

(2)主一副工作方式。通常采用一台计算机为主，担负在线运行的主要功能；另一台为副，担负较次要的在线运行功能和辅助的或离线的功能。在主机发生故障时，自动使副计算机承担起主计算机的功能。

(3)完全平行工作方式。通常采用两台计算机同时承担在线运行功能，这种方式不存在主一备机或主一副机切换问题。

为了保证可靠性，在双机系统中，前置机通常也采用双机方式。

2．分布式系统

分布式系统是把系统的各项功能分散到多台计算机中去，各台计算机之间用局域网相连并通过局域网高速交换数据。人机联系的处理机也以工作站方式接在局域网上.每台计算机承担特定的任务，如前置机、监控处理机、人机联系、历史文件处理机、电网分析处理机等。对某些重要的实时功能，设置双重化的计算机，如双前置机、双后台机、双网络等。分布式系统结构优点在于资源共享和并行计算，局域网( LAN)通信灵活、数据传输方便。在系统扩充功能时，只需增加新的处理器，无须改造整个系统。分布式系统采用标准的接口和介质，把整个系统按功能分解分布在网络节点上，形成异种机兼容，能相互连接和移植，数据实现冗余分布，组成开放式的分布式系统。

目前，调度自动化系统调度端计算机系统采用基于冗余的开放式分布应用环境，整个软硬件体系结构满足冗余性和模块化是当前电力系统对调度自动化系统技术发展的客观要求。

（二）人机联系设备

调度自动化主站系统中的人机联系设备就是为了实现人机对话而设立的，是调度自动化中操作人员和计算机之间交换信息的输入和输出设备。这类设备分为通用和专用两种。通用的人机联系设备是指供计算机系统管理和维护人员、软件开发和计算机操作人员所使用的控制台、打印机、控制台终端、程序员终端等。专用的人机联系设备是指专门供电力系统调度人员用以监视和控制电力系统运行的人机联