【正文】 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介第一部分 EMS簡(jiǎn)介第一章 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成本章介紹調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成。通過(guò)基本結(jié)構(gòu)形式介紹和基本功能介紹，熟悉調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其設(shè)備，掌握電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能。 一、電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 以計(jì)算機(jī)為核心的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)如圖11所示。 調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng) 圖11 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu) 圖11中可以看到，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采取的是閉環(huán)控制，由于電力系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，還必須有人（調(diào)度人員）的參與，從而構(gòu)成了完整、復(fù)雜、緊密耦合的人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)。 （一）子系統(tǒng)構(gòu)成 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)按其功能可以分成如下四個(gè)子系統(tǒng)： 信息采集命令執(zhí)行子系統(tǒng)該子系統(tǒng)是指設(shè)置茬發(fā)電廠和變電站中的子站設(shè)備、遙控執(zhí)行屏等。子站設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，包括：采集并傳送電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù)及事故追憶報(bào)告；采集并傳送電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的動(dòng)作信息、斷路器的狀態(tài)信息及事件順序報(bào)告(SOE)；接受并執(zhí)行調(diào)度員從主站發(fā)送的命令，完成對(duì)斷路器的分閘或合閘操作；接受并執(zhí)行調(diào)度員或主站計(jì)算機(jī)發(fā)送的遙調(diào)命令，調(diào)整發(fā)電機(jī)功率。除了完成上述“四遙”的有關(guān)基本功能外，還有一些其他功能，如系統(tǒng)統(tǒng)一對(duì)時(shí)、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控等。信息傳輸子系統(tǒng)該子系統(tǒng)完成主站和子站設(shè)備之間的信息交換及各個(gè)調(diào)度中心之間的信息交換。信息傳輸子系統(tǒng)是一個(gè)重要的子系統(tǒng)，信號(hào)傳輸質(zhì)量往往直接影響整個(gè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的質(zhì)量。 信息的收集、處理與控制子系統(tǒng)該系統(tǒng)由兩部分組成，即發(fā)電廠和變電站內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)，收集分散的面向?qū)ο蟮腞TU(RemoteTerminal Unit)的信息，完成管轄范圍內(nèi)的控制，同時(shí)將經(jīng)過(guò)處理的信息發(fā)往調(diào)度中心，或接受控制命令并下發(fā)RTU執(zhí)行。調(diào)度中心收集分散在各個(gè)發(fā)電廠和變電站的實(shí)時(shí)信息，對(duì)這些信息進(jìn)行分析和處理，結(jié)果顯示給調(diào)度員或產(chǎn)生輸出命令對(duì)對(duì)象進(jìn)行控制。4．人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)從電力系統(tǒng)收集到的信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)加工處理后，通過(guò)各種顯示裝置反饋給運(yùn)行人員。運(yùn)行人員根據(jù)這些信息，作出各類決策后，再通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等操作手段，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制。（二）電力調(diào)度自動(dòng)化主站SCADA/EMS系統(tǒng)的子系統(tǒng)劃分 1．支撐平臺(tái)子系統(tǒng)支撐平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的最重要基礎(chǔ)，有一個(gè)好的支撐平臺(tái)，才能真正地實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)，數(shù)據(jù)共享。支撐平臺(tái)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、圖形管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)運(yùn)行管理等。 2．SCADA子系統(tǒng) SCADA( Supervisory Control and Data Acquisition)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸及處理、計(jì)算與控制、人機(jī)界面及告警處理等。 3．AGC/EDC子系統(tǒng) 自動(dòng)發(fā)電控制和在線經(jīng)濟(jì)調(diào)度(Automatic Generation Control/Economic Dispatch Control，AGC/EDC)是對(duì)發(fā)電機(jī)出力的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅能夠保證系統(tǒng)頻率合格，還能保證系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的功率符合合同規(guī)定范圍，同時(shí)，還能使全系統(tǒng)發(fā)電成本最低。 4．高級(jí)應(yīng)用軟件PAS子系統(tǒng) PAS（PONer system Application Software）子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)建模、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹顟B(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、靜態(tài)安全分析、無(wú)功優(yōu)化及短期負(fù)荷預(yù)報(bào)等一系列高級(jí)應(yīng)用軟件。 5．調(diào)度員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)DTS子系統(tǒng) DTS (Dispatcher Training Simulator)子系統(tǒng)包括電網(wǎng)仿真、SCADA/EMS系統(tǒng)仿真和教員控制機(jī)三部分。調(diào)度員仿真培訓(xùn)(DTS)與實(shí)時(shí)SCAD/EMS系統(tǒng)共處于一個(gè)局域網(wǎng)上，DTS 般由服務(wù)器、工作站及一些外設(shè)組成。 6．調(diào)度管理信息子系統(tǒng)OMS OMS (Operater Management System)屬于辦公自動(dòng)化的一種業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，不屬于SCADA/EMS系統(tǒng)的范圍。它與具體電力公司的生產(chǎn)過(guò)程、工作方式、管理模式有非常密切的聯(lián)系，因此總是與某一特定的電力公司合作開(kāi)發(fā)，為其服務(wù)。當(dāng)然，其中的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)手段應(yīng)當(dāng)是共同的。 二、調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的設(shè)備 調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的設(shè)備包括主站系統(tǒng)和相關(guān)硬件。 （一）主站系統(tǒng) 1．雙機(jī)系統(tǒng) 雙機(jī)系統(tǒng)共有三種工作方式。 (1)主一備工作方式。通常采用完全相同的兩臺(tái)主機(jī)及各自的內(nèi)、外存儲(chǔ)器及輸入／輸出設(shè)備。承擔(dān)在線運(yùn)行功能的計(jì)算機(jī)，稱值班機(jī)；處于熱備用狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，稱為備用機(jī)。當(dāng)值班機(jī)發(fā)生故障，監(jiān)視設(shè)備立即自動(dòng)把備用機(jī)在最短的時(shí)間內(nèi)投入在線運(yùn)行。采用這種工作方式時(shí)，備用機(jī)必須保持與值班機(jī)相同的數(shù)據(jù)庫(kù)，便于軟件的維護(hù)和開(kāi)發(fā)、運(yùn)行人員的模擬培訓(xùn)及離線計(jì)算等。 (2)主一副工作方式。通常采用一臺(tái)計(jì)算機(jī)為主，擔(dān)負(fù)在線運(yùn)行的主要功能；另一臺(tái)為副，擔(dān)負(fù)較次要的在線運(yùn)行功能和輔助的或離線的功能。在主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)使副計(jì)算機(jī)承擔(dān)起主計(jì)算機(jī)的功能。 (3)完全平行工作方式。通常采用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)承擔(dān)在線運(yùn)行功能，這種方式不存在主一備機(jī)或主一副機(jī)切換問(wèn)題。 為了保證可靠性，在雙機(jī)系統(tǒng)中，前置機(jī)通常也采用雙機(jī)方式。 2．分布式系統(tǒng) 分布式系統(tǒng)是把系統(tǒng)的各項(xiàng)功能分散到多臺(tái)計(jì)算機(jī)中去，各臺(tái)計(jì)算機(jī)之間用局域網(wǎng)相連并通過(guò)局域網(wǎng)高速交換數(shù)據(jù)。，如前置機(jī)、監(jiān)控處理機(jī)、人機(jī)聯(lián)系、歷史文件處理機(jī)、電網(wǎng)分析處理機(jī)等。對(duì)某些重要的實(shí)時(shí)功能，設(shè)置雙重化的計(jì)算機(jī)，如雙前置機(jī)、雙后臺(tái)機(jī)、雙網(wǎng)絡(luò)等。分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于資源共享和并行計(jì)算，局域網(wǎng)( LAN)通信靈活、數(shù)據(jù)傳輸方便。在系統(tǒng)擴(kuò)充功能時(shí)，只需增加新的處理器，無(wú)須改造整個(gè)系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的接口和介質(zhì)，把整個(gè)系統(tǒng)按功能分解分布在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，形成異種機(jī)兼容，能相互連接和移植，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)冗余分布，組成開(kāi)放式的分布式系統(tǒng)。 目前，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)度端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用基于冗余的開(kāi)放式分布應(yīng)用環(huán)境，整個(gè)軟硬件體系結(jié)構(gòu)滿足冗余性和模塊化是當(dāng)前電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的客觀要求。（二）人機(jī)聯(lián)系設(shè)備調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備就是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話而設(shè)立的，是調(diào)度自動(dòng)化中操作人員和計(jì)算機(jī)之間交換信息的輸入和輸出設(shè)備。這類設(shè)備分為通用和專用兩種。通用的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備是指供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理和維護(hù)人員、軟件開(kāi)發(fā)和計(jì)算機(jī)操作人員所使用的控制臺(tái)、打印機(jī)、控制臺(tái)終端、程序員終端等。專用的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備是指專門(mén)供電力系統(tǒng)調(diào)度人員用以監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系設(shè)備，其中有交互型的調(diào)度員控制臺(tái)、遠(yuǎn)方操作臺(tái)和調(diào)度員工作站，非交互型的調(diào)度模擬屏和計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的各類記錄設(shè)備及其他設(shè)備等。 人機(jī)聯(lián)系系統(tǒng)的主要功能如下： (1)監(jiān)視電力系統(tǒng)。 1)在屏幕上以單線圖的形式顯示電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 2)以表格的方式顯示電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)以及定時(shí)打印、記錄。 3)顯示趨勢(shì)曲線、條形圖、棒圖、餅圖等。 4)在某些指定畫(huà)面上進(jìn)行某些操作。 (2)監(jiān)視控制系統(tǒng)。 1)監(jiān)視計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 2)監(jiān)視子站設(shè)備、通道的運(yùn)行狀態(tài)。 3)監(jiān)視操作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 (3)維護(hù)系統(tǒng)。 1)在線維護(hù)和生成畫(huà)面。 2)維護(hù)和生成數(shù)據(jù)庫(kù)。 3)執(zhí)行和開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件。 （三）前置機(jī) 調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，常稱為前置機(jī)系統(tǒng)。前置機(jī)系統(tǒng)包括從調(diào)制解調(diào)器到前置機(jī)的軟、硬件。前置機(jī)系統(tǒng)是各廠站遠(yuǎn)動(dòng)信息進(jìn)入主站系統(tǒng)的關(guān)口。 前置機(jī)的主要功能是接收多個(gè)子站信息，其通信口能夠綁定不同的規(guī)約。 前置機(jī)的主要功能如下： (1)接收數(shù)據(jù)的預(yù)處理。遙測(cè)量的預(yù)處理工作主要包括遙測(cè)值的濾波處理、越限檢查和遙測(cè)歸零處理，狀態(tài)量變位判別，變位次數(shù)統(tǒng)計(jì)等。發(fā)生事故變位時(shí)，對(duì)相關(guān)遙測(cè)量進(jìn)行事故追憶。 (2)向后臺(tái)機(jī)傳送信息。前置機(jī)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)要向后臺(tái)機(jī)傳送，由后臺(tái)機(jī)作進(jìn)一步處理?？梢圆捎糜虚_(kāi)關(guān)變位或遙測(cè)值的變化超過(guò)設(shè)定的死區(qū)時(shí)再向后臺(tái)機(jī)送數(shù)的處理方法，以便減輕后臺(tái)機(jī)的處理負(fù)擔(dān)。 (3)下發(fā)命令。接收后臺(tái)機(jī)的遙控、遙調(diào)命令，并通過(guò)下行通道向子站發(fā)送。向下發(fā)送電能量?jī)鼋Y(jié)命令。接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘（如天文鐘、衛(wèi)星鐘等）或主機(jī)時(shí)鐘，并以此為標(biāo)準(zhǔn)向子站發(fā)送校時(shí)命令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘的統(tǒng)一。 (4)向調(diào)度模擬屏傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。通過(guò)串行口向模擬屏的控制主機(jī)、智能控制箱傳送數(shù)據(jù)。 (5)轉(zhuǎn)發(fā)功能。從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇出上級(jí)調(diào)度主站需要的信息，按規(guī)定的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約對(duì)信息重新進(jìn)行組幀，向上級(jí)調(diào)度主站發(fā)送。 (6)，通道監(jiān)視。監(jiān)視各個(gè)通道是否有信號(hào)正常傳送，統(tǒng)計(jì)信道的誤碼率。 （四）計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言編譯和其他服務(wù)程序，是計(jì)算機(jī)制造廠為便于用戶使用計(jì)算機(jī)而提供的管理和服務(wù)性軟件。支持軟件主要有數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)通信、人機(jī)聯(lián)系管理、備用計(jì)算機(jī)切換等各類服務(wù)性軟件。應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化各種功能的軟件，如SCADA軟件、自動(dòng)發(fā)電控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、安全分析、狀態(tài)估計(jì)和對(duì)策、優(yōu)化潮流、網(wǎng)絡(luò)建模、拓?fù)浞治?、?fù)荷預(yù)報(bào)等一系列電力應(yīng)用軟件等。 調(diào)度自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)軟件需滿足開(kāi)放式分布系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，遵守開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，支持多廠家硬件平臺(tái)，為應(yīng)用系統(tǒng)提供面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)環(huán)境，支持應(yīng)用層的開(kāi)放。 （五）圖形系統(tǒng) 圖形是直觀地顯示電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的重要手段。SCADA系統(tǒng)軟件模塊中的圖形系統(tǒng)，能繪制出電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的各種圖形。 (1)網(wǎng)絡(luò)潮流圖：用來(lái)表示電網(wǎng)的潮流分布。 (2)廠站主接線圖：由代表各種電氣設(shè)備的圖形符號(hào)和連接線組成，實(shí)時(shí)、直觀地反映出電網(wǎng)的接線方式。 (3)曲線圖：歷史曲線圖或?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)曲線圖。歷史曲線圖用曲線顯示遙測(cè)量在某一歷史時(shí)間內(nèi)的變化情況。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線圖是對(duì)某一遙測(cè)量按規(guī)定的時(shí)間間隔采樣，顯示從過(guò)去某一時(shí)間到當(dāng)前時(shí)間的曲線。 (4)扇形圖：以扇形圖的大小顯示出若干個(gè)相關(guān)的遙測(cè)量數(shù)據(jù)大小的比例關(guān)系，一般用百分比表示。 (5)棒圖：將數(shù)據(jù)顯示成棒的形式，并以棒的長(zhǎng)短顯示遙測(cè)值的大小。 (6)地理接線圖：用來(lái)表示廠、站和線路的地理位置和走向。 （六）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，由于其對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，一般采用專用的數(shù)據(jù)庫(kù)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，一般采用商用數(shù)據(jù)庫(kù)，如Oracle、Sybase等。 三、電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化按功能劃分為電力調(diào)度自動(dòng)化和配電自動(dòng)化兩類。 （一）電力調(diào)度自動(dòng)化 1．?dāng)?shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制( SCADA) 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)最基本的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。監(jiān)視指對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行信息的采集、處理、顯示、告警和打印，以及對(duì)電力系統(tǒng)異?；蚴鹿实淖詣?dòng)識(shí)別；控制則是通過(guò)人機(jī)聯(lián)系設(shè)備對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方操作的開(kāi)環(huán)性控制。 SCADA系統(tǒng)的主要功能如下： (1)數(shù)據(jù)采集（遙測(cè)、遙信）。數(shù)據(jù)采集的主要任務(wù)是和各子站設(shè)備交換信息。SCADA系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程為：子站設(shè)備掃描并快速更新子站設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)；調(diào)度主站周期查詢子站設(shè)備；子站設(shè)備向調(diào)度主站計(jì)算機(jī)傳送所要求的數(shù)據(jù)；調(diào)度主站計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、檢錯(cuò)、糾錯(cuò)；將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)形式并送入