SCADA-數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)

1、SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCAD 照統(tǒng)的應用領域很廣,它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。SCAD 照統(tǒng)是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。由于各個應用領域?qū)?SCAD 掰要求不同，所以不同應用領域的 SCADA（統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。目錄電力系統(tǒng)應用石油方面應用發(fā)展歷程發(fā)展瞻望泄漏監(jiān)測系統(tǒng)電

2、力系統(tǒng)應用石油方面應用發(fā)展歷程發(fā)展瞻望泄漏監(jiān)測系統(tǒng)展開電力系統(tǒng)應用在電力系統(tǒng)中，SCAD 碌統(tǒng)應用最為廣泛，技術發(fā)展也最為成熟。它作為能量管理系統(tǒng)（EMS 系統(tǒng)）的一個最主要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。它對提高電網(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟效益，減輕調(diào)度員的負擔，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。SCADAt 鐵道電氣化遠動系統(tǒng)上的應用較早、在保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運輸?shù)恼{(diào)度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化 SCADAS 統(tǒng)的

3、發(fā)展過程中，隨著計算機的發(fā)展，不同時期有不同的產(chǎn)品，同時我國也從國外引進了大量的SCAD 上品與設備，這些都帶動了鐵道電氣化遠動系統(tǒng)向更高的目標發(fā)展。SCADAfe 石油管道工程中占有重要的地位，如用在系統(tǒng)管理石油管道的順序控制輸送、設備監(jiān)控、數(shù)據(jù)同步傳輸記錄、監(jiān)控管道沿線及各站控系統(tǒng)運行狀況等。各站場的站控系統(tǒng)作為管道自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制單元,除完成對所處站場的監(jiān)控任務外，同時負責將有關信息傳送給調(diào)度控制中心并接受和執(zhí)行其下達的命令，并將所有的數(shù)據(jù)記錄儲存。除此之外的基本功能，現(xiàn)在的 SCAD 臉道系統(tǒng)還具備泄露檢測、系統(tǒng)模擬、水擊提前保護等新功能。石油方面應用目前，國外已廣泛采用 SCA

4、DAS 統(tǒng)來實現(xiàn)對城市燃氣管道的自動監(jiān)控和自動保護，并已發(fā)展成為燃氣管道自動控制系統(tǒng)的基本模式。SCADAS 統(tǒng)的工作原理是：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的系統(tǒng)運行工況參數(shù)與設計工況參數(shù)的比較結(jié)果，然后通過由調(diào)節(jié)閥和與之配套的電動、氣動、電液聯(lián)動或氣液聯(lián)動執(zhí)行機構以及檢測被調(diào)參數(shù)的儀表等組成的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對某些偏離設計工況的運行參數(shù)進行自動糾偏調(diào)節(jié)。發(fā)展歷程SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系統(tǒng)，全名為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCAD 麻統(tǒng)自誕生之日起就與計算機技術的發(fā)展緊密相關。SCADAS 統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。第一代是基于專用計算機和專用

5、操作系統(tǒng)的 SCADAS 統(tǒng)，如電力自動化研究院為包上電網(wǎng)開發(fā)的 SD176 系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統(tǒng)所設計的 H-80M 系統(tǒng)。這一階段是從計算機運用到 SCADAS統(tǒng)時開始到 70 年代。第二代是 80 年代基于通用計算機的 SCADAS 統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用 VAX 等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的 UNIX 操作系統(tǒng)。在這一階段，SCADAS 統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中與經(jīng)濟運行分析，自動發(fā)電控制（AGC 以及網(wǎng)絡分析結(jié)合到一起構成了 EM 繇統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。第一代與第二代SCAD 麻統(tǒng)的共同特點是基于集中式計算機系統(tǒng),并且系統(tǒng)不具有開放性，

6、因而系統(tǒng)維護、升級以及與其它聯(lián)網(wǎng)構成很大困難。90 年代按照開放的原則，基于分布式計算機網(wǎng)絡以及關系數(shù)據(jù)庫技術的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的 EMS/SCAD 原統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國SCADA/EM系統(tǒng)發(fā)展最快的階段， 各種最新的計算機技術都匯集進SCADA/EM系統(tǒng)中。這一階段也是我國對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設投資最大的時期，國家計劃未來三年內(nèi)投資 2700 億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國家對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設的重視程度。第四代 SCADA/EM 系統(tǒng)的基礎條件已經(jīng)或即將具備，預計將與 21 世紀初誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用 Internet 技術、面向?qū)ο蠹夹g、神經(jīng)網(wǎng)絡技術以及 JAV

7、A 技術等技術，繼續(xù)擴大 SCADA/EM 系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟運行以及商業(yè)化運營的需要。SCAD 碌統(tǒng)在電氣化鐵道遠動系統(tǒng)的應用技術上已經(jīng)取得突破性進展， 應用上也有迅猛的發(fā)展。由于電氣化鐵道與電力系統(tǒng)有著不同的特點，在 SCADAS 統(tǒng)的發(fā)展上與電力系統(tǒng)的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動系統(tǒng)上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品有由我所自行研制開發(fā)的 HY200 微機遠動系統(tǒng)以及由西南交通大學開發(fā)的 DWY 散機遠動系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)性能可靠、功能強大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質(zhì)量上起到了重要的作用，對 SCADA 系統(tǒng)在鐵道電氣化上的應用功不可沒。發(fā)展瞻望SCADAS 統(tǒng)在不斷完善，不

8、斷發(fā)展，具技術進步一刻也沒有停止過。當今,隨著電力系統(tǒng)以及鐵道電氣化系統(tǒng)對 SCADAS 統(tǒng)需求的提高以及計算機技術的發(fā)展，為 SCADAS 統(tǒng)提出新的要求，概括地說，有以下幾點：1 .SCADA/EMS 系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的廣泛集成SCADAS 統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化的實時數(shù)據(jù)源，為 EMS 系統(tǒng)提供大量的實時數(shù)據(jù)。同時在模擬培訓系統(tǒng)，MIS 系統(tǒng)等系統(tǒng)中都需要用到電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，而沒有這個電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息， 所有其它系統(tǒng)都成為“無源之水”。 所以在這今十年來， SCADAS統(tǒng)如何與其它非實時系統(tǒng)的連接成為 SCADAff 究的重要課題；現(xiàn)在在 SCAD 源統(tǒng)已經(jīng)成功地實現(xiàn)與 DTS 調(diào)度員模擬培訓系

9、統(tǒng)）、企業(yè) MIS 系統(tǒng)的連接。SCADAS 統(tǒng)與電能量計量系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)、水調(diào)度自動化系統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)自動化系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)的集成成為 SCADA 系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。2 .變電所綜合自動化以 RTU 微機保護裝置為核心,將變電所的控制、信號、測量、計費等回路納入計算機系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護屏，能夠降低變電所的占地面積和設備投資，提高二次系統(tǒng)的可靠性。變電所的綜合自動化已經(jīng)成為有關方面的研究課題，我國東方電子等公司已經(jīng)推出相應的產(chǎn)品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。3 .新技術研究與應用專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡等新技術研究與應用利用這些新技術模擬電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，并開發(fā)出調(diào)度

10、輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統(tǒng)根據(jù)不同的實際情況推理出最優(yōu)化的運行方式或出來故障的方法，以達到合理、經(jīng)濟地進行電網(wǎng)電力調(diào)度，提高運輸效率的目的。4 .面向?qū)ο?、Internet、及 JAVA 的應用面向?qū)ο蠹夹g（OOT 是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫設計、市場模型設計和電力系統(tǒng)分析軟件設計的合適工具，將面向?qū)ο蠹夹g（OOT 運用于 SCADA/EM 系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。隨著 Internet 技術的發(fā)展，瀏覽器界面已經(jīng)成為計算機桌面的基本平臺，將瀏覽器技術運用于 SCADA/EM 海統(tǒng)， 將瀏覽器界面作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的人機界面,對擴大實時系統(tǒng)的應用范圍，減少維護工作量非常有利；在新一代的 SCADA/EM

11、 系統(tǒng)中，彳統(tǒng)的 MMI 界面將保留，主要供調(diào)度員使用，新增設的 Web 服務器供非實時用戶瀏覽，以后將逐漸統(tǒng)一為一種人機界面。JAVA 語言綜合了面向?qū)ο蠹夹g和 Internet 技術，將編譯和解釋有機結(jié)合，嚴格實現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃拇筇匦裕悍庋b性、多態(tài)性、繼承性、動態(tài)聯(lián)編,并在多線程支持和安全性上優(yōu)于 C+,以及其它諸多特性，JAVA 技術將導致 EMS/SCAD 解統(tǒng)的一場革命。5 .3Dscada3D 組態(tài)軟件，全稱 3D 組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。英文簡寫 3DSCADA；3DSupervisoryControlandDataAcquisition（三維數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）,它處于自動化控制

12、系統(tǒng)的最高一級平臺，一般包括開發(fā)環(huán)境和應用環(huán)境兩部分。3D 組態(tài)能夠以靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的組態(tài)軟件工具。3D 組態(tài)軟件通過三維立體監(jiān)控設備達到用戶如身臨其景的感覺，使得人機界面控制更加逼真，更具人性化。3D 組態(tài)軟件的應用領域很廣，可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工、冶金等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。態(tài)神 3DSCADA 也將更多的應用在各個領域！隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，傳統(tǒng)的組態(tài)軟件已經(jīng)日益不能滿足人們的需求，程序員和操作員期待更先進的自動化軟件出現(xiàn)，3D 是這個時代產(chǎn)物，3D 被應用在組態(tài)軟件領域也就順利成章。3D 利用 DirectX/OpenGL 開發(fā)，程序員可以通過簡單的方法組態(tài) 3D 立體畫面，將所有需要監(jiān)測的部位放置于 3D 畫面上，達到多方位立體監(jiān)測的功能。泄漏監(jiān)測系統(tǒng)SCADA!漏監(jiān)測系統(tǒng)（以一條管線為例）由變送器，服務器，遠程客戶端，通信網(wǎng)絡等部分組成，如圖 A 所示。目前安裝在長輸管線上的變送器主要有壓力變送器、溫度變送器和流量變送器幾種。需要指出的是，國內(nèi)大部分管線兩端都未安裝流量變送器。通信網(wǎng)絡是系統(tǒng)內(nèi)部信息傳輸?shù)奈锢硗緩健9G 與上層服務器進行通信及數(shù)據(jù)傳輸、遠程客戶端對服務器數(shù)據(jù)