1-调度自动化系统基础

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一、概述
❖ 1.3调度自动化系统的发展
20世纪 60年代
电话调度 远动模拟屏
20世纪7080年代
计算机系统应用(SCADA)
20世纪80 年代
计算机系统应用(EMS)
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一、概述
❖ 1.4调度自动化系统的组成
信息转换 与控制机构
远动终端
远动系统 通信系统
调度主站系统
运行状态 和参数
电力设备
RTU
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一、概述
调度自动化系统的发展
20世纪 60年代
电话调度 远动模拟屏
20世纪7080年代
计算机系统应用(SCADA)
20世纪80 年代
计算机系统应用(EMS)
21世纪
计算机系统应用(TMS)
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一、概述
调度自动化系统的组成
SCADA/PAS/EMS/DTS的基本概念
SCADA 数据采集和监视控制 PAS 电力系统(高级)应用软件系统 EMS 能量管理系统 DTS 调度员培训仿真系统
遥测即远程测量(telemetering):应用远程通信技术,传输被测变量的 值。
遥信即远程指示;远程信号(teleindication;telesignalization):对诸如告 警情况、开关位置这样的状态信息的远程监视。
遥控即远程命令(telecommand):应用远程通信技术,使运行设备的状 态产生变化。
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.2 RTU的基本结构 外设
ROM
RAM
接口
信道 MODEM
接口
集中式
CPU
接口
Leabharlann Baidu
接口
接口
接口
A/D 模拟量 输入
数字量 输入
数字量 输出
D/A 模拟量 输出
AI
DI
DO
AO
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.1状态量采集(遥信)
❖通过接口电路(光电隔离)采集状态量 ❖状态量包括开关位置、闸刀位置、保护信号
单CPU 并行总线 集中组屏
❖ 分布式(由多个CPU协调工作实现系统功能)
多CPU 串行总线 可分散布置
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.1 RTU的基本分类
2.1.2按体系结构分类
❖ 集中式
集中组屏 测量信息集中连接到RTU
❖ 分散式
分散的测控装置,可装设到设备间隔 通过现场总线与总控单元连接 总控单元与远方或者后台通信
RTU(Remote Terminal Unit),即远方终端处理装置。它是调度自动 化系统的基础设备,负责收集电网的各种信息、执行上级命令。
调度自动化系统的基本结构
调度中心
发电厂(遥信、
变电站(遥信、 变电站(遥信、
变电站(遥信、
遥测、遥控、 遥调)
遥测、遥控、 遥调)
遥 测 、 遥 控 、 …… 遥 测 、 遥 控 、
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.7 对时功能
❖采用全球定位系统GPS
在RTU装设处安装GPS,通过RS232接口与RTU 进行通信
❖采用软件对时
某些规约提供了软件对时功能,但要考虑通道时 延进行修正
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.8 自恢复与自检测
❖事故情况下当RTU可以自动恢复运行 ❖为了维护方便,要求RTU含有自检程序
二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.4 RTU实例
DEP-1000的主要功能
❖遥测 ❖遥脉 ❖遥控 ❖通信 ❖人机界面
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.4 RTU实例
DEP-1000的主要特点
❖ 标准4U插箱为一层,每层完成各自功能,结构明了、 紧凑,组屏方便
❖ 多CPU分布式结构 ❖ 每周波32点同步采样,极高的遥测精度 ❖ 完整的通信规约库 ❖ 支持各种数据传送通道(电话拨号、以太网) ❖ 远方修改装置内部工作参数,远程维护 ❖ 连接站内各种智能设备 ❖ 通过LONWORK与分散失测控装置通信 ❖ 可串接多级RTU
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三、通信系统
❖ 3.1 电力系统主要的通信模式
3.1.1有线通信
❖ 音频电缆(电话线)
RS-232接口,调制解调
❖ 电力线载波
RS-232接口,载波机,高频调整解调
❖ 光纤
多种接口(RS-232/485/以太网),光端机,光电转换
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三、通信系统
❖ 3.1 电力系统主要的通信模式
3.1.2无线通信
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.6 通信功能
❖ 与远方调度端进行通信
按一定的规约组织传输报文,向主站端发送 按一定的规约接受主站端的控制或者问答命令
❖ 与本地监控系统进行通信 ❖ 通过串口接入站内智能通信设备
智能电度表 直流屏 五防 微机保护
❖ 通过MODEM进行远程维护
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 4.1 概述
4.1.1 调度SCADA系统的发展过程
❖ 单机->网络 ❖ 文件存储->数据库 ❖ 文字->图形 ❖ 硬件前置->软件前置 ❖ 冗余结构->客户服务器 ❖ 数据交换->WEB ❖ 监视控制->系统管理 ❖ 远动模型->电网模型 ❖ SCADA ->EMS
等所有能提供空接点的位置信号
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.2模拟量采集(遥测)
❖ 交流采样
有功、无功、线电压、相电压、电流、工频频率、功 率因素、基波及高次谐波分量等
❖ 变送器采样
直流变送器,主变油温、直流控制母线电压等 其他变送器
❖ 遥测越死区传送
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自动装置 控制和 调节命令




信 信道 信







厂站




解 调
终 端 接


转发上级调度









调度中心
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一、概述
❖ 1.5 调度自动化系统各部分功能
1.5.1 现场信息转换与控制机构
❖ 电信号物理量的变换(电量变送器)
电流、电压、功率、电度 开关状态量
❖ 非电量信号的变换(非电量变送器)
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三、通信系统
❖ 3.3 远动通信规约
3.3.1问答式规约(Polling)
主站
❖ 特点
RTU有问必答 RTU无问不答
❖ 优点
RTU
RTU
RTU
多台RTU共线 变化信息传送,压缩数据块长度,提高速度 全双工/半双工通道 点对点/一点多址/环形结构,通道适应性强
❖ 缺点
响应慢 对通道要求高 整帧校验
常见的Polling规约 如 SC1801,U4F
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三、通信系统
❖ 3.3 远动通信规约
3.3.2循环式规约
❖ 特点
RTU不断地循环上报现场数据,主站被动接收 以帧为传输单位,帧长度可变,可有不同优先级
❖ 优点
对通道要求不高
信息字校验,大大提高数据利用率
遥信变位优先传送
容量大
多个子站和多个主站同时通信
遥调即远程调节(teleadjusting):对具有两个以上状态的运行设备进行
控制的远程命令。
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一、概述
基本术语:
电力系统是一个分散的大系统,系统中的设备和运行状态,参数是大 量多变的。为了保护电力系统最大可能地安全而经济地运行,必须实时地 将各处的大量数据迅速准确地采集起来,并送到各级调度中心去处理。无 论哪一级的调度系统,都具有一些最基本的功能,就是监视、控制、数据 查询,又称SCADA系统。(Supervisory Control And Data Acquisition)
1.5.3 通信系统
❖ 为远动系统中调度端与各终端RTU之间的传输远动数 提供通信信道
1.5.4 调度主站系统
❖ 接受各厂站RTU数据 ❖ 数据处理 ❖ 运行监视 ❖ 控制命令下发
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.1 RTU的基本分类
2.1.1按装置构成分类
❖ 集中式(由一个CPU来管理其他模块,实现所有的 系统功能)
❖ 微波
终端站,中继站 以微波为传输媒介进行调制解调
❖ 卫星
租用卫星通道 利用同步卫星作为中继站
❖ 无线扩频
扩频无线调制解调
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三、通信系统
❖ 3.2 远动通信系统的结构
RS232 点对点
RS232 点对点
RS485 多点共线
RS485
RS232
多点共线环形结构
多主一从
Ethernet
网络结构
❖ 规约实例
DNP3.0 IEC-60870-5-101
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三、通信系统
❖ 3.3 远动通信规约
3.3.4 网络通信规约
❖ 特点
支持TCP/IP协议 可基于局域网/广域网进行通信 一般是对等通信协议的网络化封装
❖ 规约实例
TASE2 IEC-60870-5-104
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四、调度主站系统-SCADA
保证电力系统运行的安全。安全对于电力系统来说是头等大事, 系统一旦发生事故,其危害是难以估量的。因此,努力保证电力系统 安全运行,一直处于正常的运行状态,是调度的首要任务。要做到这 一点,一方面要增加系统的发电能力,增强系统自身的抗干扰能力, 另一方面,要提高电力系统调度自动化的水平,使运行人员具有扎实 的技术水平,丰富的实践经验。
二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.3脉冲量采集和处理(遥脉)
❖采集脉冲电度表脉冲输出 ❖累计脉冲电度量
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.4执行控制命令 (遥控)
❖接收调度端遥控指令 ❖遥控选择 ❖遥控执行
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二、远动终端设备(RTU)
变压器油温 直流控制母线电压
❖ 被控对象的执行机构
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一、概述
❖ 1.5 调度自动化系统各部分功能
1.5.2 远动终端RTU
❖ 数据采集
模拟量(遥测) 脉冲量(遥脉) 开关量(遥信)
❖ 遥控
为控制执行机构回路提供继电器节点
❖ 遥调
为调节执行机构回路输出控制信号
❖ 通信
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一、概述
❖ 1.5 调度自动化系统各部分功能
❖ 缺点
常见的循环式规约 如 CDT
只能用点对点方式连接
一般遥测量变化相应慢
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三、通信系统
❖ 3.3 远动通信规约
3.3.3 对等方式规约
❖ 特点
支持ISO 7层网络协议模型的子集(物理层、数据链路 层、传输层、应用层等)
支持点对点、一点多址、多点多址、对等通信方式 支持问答式和自动上报数据传输方式 支持通信冲突碰撞避免/检测 支持带时标的量
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.9 人机界面
❖测量信息当地显示 ❖参数查询 ❖报文监视 ❖运行方式设置
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二、远动终端设备(RTU)
❖ 2.4 RTU 实例
DEP-1000 RTU
DEP-168 测量接口
装置
DEP-100 总控装置
DEP-180 遥控遥调
装置
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一、概述
❖ 1.1 我国的分层调度模式
国家调度中心
调频、调峰电厂
大区电网调度中心
主网枢纽变电站
中型电厂
省调度中心
省调变电站
地方电厂
地区调度所
一般变电站
县级调度所
县级变电站
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一、概述
❖ 1.2调度自动化系统的定义
综合利用电子计算机、远动和远程通信技 术,对电网运行的一次设备进行监视、控制、 调度的自动化系统;以实现电力系统调度管理 自动化,有效地帮助调度员完成调度任务。
遥调)
遥调)
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一、概述
调度自动化系统的主要任务:
针对电力系统运行的各种状况,电力系统调度控制的基本任务, 就是要根据电力系统实时运行状态和相应的目标,正确而且实时地提 出调度控制的策略,以满足用户供电需要,提供高质量的电能,保证 系统安全运行,同时使发电成本最省。具体而论,电力系统调度的任 务包括以下几个方面:
调度自动化系统基础
1
调度自动化系统技术讲座提纲
❖ 一、概述 二、远动终端设备 三、通信系统 四、调度主站系统-SCADA 五、调度主站系统-PAS 六、调度自动化系统的新发展
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一、概述
基本术语:
远动(teiecontrol)的含义是:利用远程通信技术进行信息传输,实现对 远方运行设备的监视和控制。
❖ 2.3 RTU的基本功能
2.3.5 事件顺序记录(SOE)
❖当某个开关量发生变位后,记录测量对象编 号、变位时刻、变位后的状态
❖SOE精确记录测控对象发生事故时各设备及 包含的精确动作时序,辅助调度员进行运行 决策和事故分析
❖站内SOE分辨率小于5ms,站间小于10ms
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二、远动终端设备(RTU)
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一、概述
调度自动化系统的主要任务:
保证电力质量。反应电能质量的三个参数就是电压、频率、波形。 稳定电压的关键是调节系统中的无功功率平衡,稳定频率是调节 系统中的有功功率的平衡,另外,谐波会造成正弦波畸变,对电 气设备造成不良影响,故对于波形也要引起重视。
保证电力运行的经济性。除安全和质量外,电力调度还要尽可能 地降低成本,减少损失,使整个电力系统的运行经济性最优。电 力系统中有火力发电、水力发电、核力发电,各机组的效率也有 差别,线路网络也错综复杂。在这些复杂性情况下,如何调度发 电方案,合理安排水火机组的配合,使线损最少,这也是调度好 坏的一个重要指标。
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