配電主站自動(dòng)化

1、9.1 9.1 配電調(diào)度主站配電調(diào)度主站9.2 9.2 配電調(diào)度主站的支持軟件配電調(diào)度主站的支持軟件9.3 9.3 主站系統(tǒng)的應(yīng)用軟件主站系統(tǒng)的應(yīng)用軟件9.4 9.4 配電調(diào)度系統(tǒng)主要功能配電調(diào)度系統(tǒng)主要功能9.1.1 配電調(diào)度主站組成 配電調(diào)度主站完成配電系統(tǒng)的運(yùn)行的監(jiān)視和控制，是整個(gè)配電系統(tǒng)生產(chǎn)指揮協(xié)調(diào)中心。配電調(diào)度主站，是一個(gè)由計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的集成系統(tǒng)?；竟δ転镾CADA(Supervisory Control And Data Acquisition)功能，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制功能。通過(guò)SCADA功能，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)的采集和控制，即“四遙”功能。作為一個(gè)配電調(diào)

2、度自動(dòng)化系統(tǒng)核心，僅有SCADA功能，不能滿足配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行控制、異常事故處理等要求。配電調(diào)度主站分為以下幾個(gè)子系統(tǒng)： (1) SCADA子系統(tǒng) (2) 應(yīng)用計(jì)算子系統(tǒng) (3) 系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng) (4) Web發(fā)布子系統(tǒng) (5) 調(diào)度員培訓(xùn)子系統(tǒng) (6)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng) 9.1.2 配電調(diào)度主站的硬件配電調(diào)度主站配置的硬件設(shè)備分為四類：(1) 計(jì)算機(jī)設(shè)備 通信前置機(jī)、數(shù)據(jù)處理/存儲(chǔ)服務(wù)器、GIS服務(wù)器、調(diào)度員工作站、維護(hù)工作站、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作站等。(2) 局域網(wǎng)系統(tǒng) 以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，組成單或雙以太局域網(wǎng)。(3) 通信接入設(shè)備 配電調(diào)度主站，作為配電自動(dòng)化通信專網(wǎng)的信息匯總接入點(diǎn)

3、，配置的各類通信接入設(shè)備。(4) 其它 安全隔離設(shè)備，GPS時(shí)鐘，調(diào)度投影大屏，語(yǔ)音指揮電話交換機(jī)，UPS電源等。單機(jī)單網(wǎng)調(diào)度主站典型結(jié)構(gòu)雙機(jī)雙網(wǎng)的配電調(diào)度主站典型結(jié)構(gòu) 1.前置機(jī)部分 每組前置機(jī)由單或雙計(jì)算機(jī)組成，前置計(jì)算機(jī)配置單網(wǎng)卡或雙網(wǎng)卡接入調(diào)度的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。配電子站或變電站接入調(diào)度中心分為 RS232通道和以太網(wǎng)通道兩種方式。 (1) RS232方式接入配電調(diào)度主站通道切換裝置原理 串口服務(wù)的連接方式 串口服務(wù)器和計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)口直連 串口服務(wù)器連接到以太網(wǎng) 串口服務(wù)器實(shí)物 (2) 采用以太網(wǎng)通道接入 以太網(wǎng)形式接入配電調(diào)度主站 2. 各類服務(wù)器 配電調(diào)度主站根據(jù)服務(wù)功能應(yīng)配置五種服務(wù)

4、器，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，系統(tǒng)配置/歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、高級(jí)應(yīng)用計(jì)算服務(wù)器、GIS服務(wù)器和Web服務(wù)器。 3. 人機(jī)界面工作站 配電調(diào)度主站中的人機(jī)界面工作站就是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話而設(shè)置的，它是配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)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。4.轉(zhuǎn)發(fā)工作站 完成配電主站系統(tǒng)和上級(jí)調(diào)度或同級(jí)其他自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通信任務(wù)。轉(zhuǎn)發(fā)工作站，其性能指標(biāo)沒(méi)有特殊的要求。5. 調(diào)度大屏 先進(jìn)的配電自動(dòng)化管理中心，設(shè)置有調(diào)度大屏。大屏分為投影式和顯示器式兩種。先進(jìn)的調(diào)度大屏可將任意一臺(tái)工作站或多臺(tái)工作站的信息完整的顯示在大屏上。最簡(jiǎn)單的大屏的信號(hào)來(lái)自一臺(tái)調(diào)度員工作站。 6. 安全隔離裝置 7. UPS電源9

5、.2.1 操作系統(tǒng) Windows操作系統(tǒng)，其最大的特點(diǎn)，是采用統(tǒng)一的圖形窗口界面和操作方法，通過(guò)鼠標(biāo)即可操作，支持多任務(wù)多窗口，具有豐富的應(yīng)用程序和開(kāi)發(fā)軟件，內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)和通信功能，支持多媒體技術(shù)，并且采用了更多的技術(shù)創(chuàng)新。 而Unix操作系統(tǒng)是第一種現(xiàn)代意義的操作系統(tǒng)，它的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)煉、性能穩(wěn)定，安全性高，便于移植，但免費(fèi)的應(yīng)用軟件，基礎(chǔ)應(yīng)用庫(kù)組件較少，其應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程花費(fèi)較大。UNIX的主要特點(diǎn)如下：(1) 多用戶的分時(shí)操作系統(tǒng)(2) 可移植性好(3) 可靠性強(qiáng) (4) 開(kāi)放式系統(tǒng)(5) 它向用戶提供了兩種友好的用戶界面 (6) 具有可裝卸的樹型分層結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)(7) 將所有外部設(shè)

6、備都當(dāng)作文件看待9.2.2關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 配電調(diào)度系統(tǒng)擁有大量的各種配置信息、以及海量的歷史數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)。存儲(chǔ)方式均選用成熟的商用關(guān)系式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 現(xiàn)有的各種商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，均采用關(guān)系式數(shù)據(jù)模型。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，是建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫(kù)，借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)實(shí)世界中的各種實(shí)體以及實(shí)體之間的各種聯(lián)系均用關(guān)系模型來(lái)表示。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言SQL(Structured Query Language)是一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的語(yǔ)言，這種語(yǔ)言執(zhí)行對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的檢索和操作。關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合、關(guān)系完整性約束三部分組成。(1) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和表 (2

7、) SQL查詢語(yǔ)言 (3) ODBC接口 9.3.1 前置機(jī)軟件1. 前置機(jī)軟件的架構(gòu)(1) 通道之間沒(méi)有耦合 (2) 不同通道建立連接的方式不同 系統(tǒng)中物理通道分為兩種，一類為RS232通道, 另一種為以太網(wǎng)絡(luò)通道 。(3) 邏輯通道捆綁規(guī)約 (4) 處理數(shù)據(jù)的過(guò)程一致2. 前置機(jī)軟件的運(yùn)行 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，涉及的配置信息分為兩類。一類為現(xiàn)場(chǎng)各類智能單元、通道的信息，這些信息來(lái)源于調(diào)度系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)庫(kù)；另一類為前置機(jī)軟件自身的配置信息，來(lái)源于當(dāng)?shù)氐呐渲眯畔⒈怼?. 前置機(jī)系統(tǒng)的對(duì)象模型 系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)計(jì)如下的一些類，規(guī)約虛基類，規(guī)約類，通道類，串行通道類，網(wǎng)絡(luò)通道類，循環(huán)隊(duì)列類，數(shù)據(jù)顯示界面類，界面

8、數(shù)據(jù)接口類，界面顯示類，系統(tǒng)調(diào)度類，測(cè)試界面類，系統(tǒng)配置類，系統(tǒng)配置信息接口類。數(shù)據(jù)庫(kù)接口類。 一種前置機(jī)系統(tǒng)靜態(tài)對(duì)象模型 9.3.2 人機(jī)界面軟件 人機(jī)界面的核心組件為界面圖形模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)通信模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢模塊以及配置模塊、GIS交互?？?、管理模塊等。人機(jī)界面組件構(gòu)成示意圖 9.3.3 支持軟件1.圖形界面編輯工具 可以劃分為圖元編輯模塊、圖形編輯模塊、圖形界面實(shí)時(shí)顯示模塊這三個(gè)模塊。圖形界面編輯模塊中，能夠嵌入曲線組件，在曲線組件中，實(shí)現(xiàn)曲線格式,即曲線屬性的編輯，基本框架如圖所示。界面編輯組件的基本架構(gòu)示意圖 2.配置數(shù)據(jù)、及歷史數(shù)據(jù)管理 配電模塊中按照配電設(shè)備層次結(jié)構(gòu)，以及二次設(shè)

9、備層次結(jié)構(gòu)形成樹形菜單，以樹形層次菜單為索引，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，即實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)配置數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息的增、刪、查、改。 圖形顯示動(dòng)態(tài)庫(kù)ODBCMMI通用圖形編輯器應(yīng)用軟件格式文件圖元庫(kù)9.3.4 服務(wù)軟件 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理是配電調(diào)度主站支撐平臺(tái)乃至整個(gè)系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織、集成方案以及實(shí)時(shí)性、開(kāi)放性、安全性和分布性等性能指標(biāo)很大程度上取決于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。服務(wù)軟件系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容9.3.5 配電GIS（地理信息系統(tǒng)）子系統(tǒng)(1) GIS系統(tǒng)功能 具有一般地理信息系統(tǒng)的基本功能，對(duì)地圖的分層管理、對(duì)地圖的操作(無(wú)級(jí)縮放、平滑漫游)、提供多種選擇方式(單選、矩形選、圓形選、多邊型選)

10、、具有圖形顯示“鷹眼”功能、查看圖元信息、自動(dòng)標(biāo)注圖元信息、測(cè)算距離、顯示地圖坐標(biāo)等功能；提供多種圖形數(shù)據(jù)接口、多種數(shù)據(jù)庫(kù)接口。(2) 信息管理 系統(tǒng)能對(duì)配電網(wǎng)信息(線路、變壓器、臺(tái)區(qū)、開(kāi)關(guān)、桿塔、變電站等)進(jìn)行編輯、查詢、統(tǒng)計(jì)等。具體查詢方式為單選、矩形選、圓形選、多邊形選，以及以點(diǎn)或區(qū)域查詢變電站、線路各種設(shè)備信息，并在地圖上進(jìn)行定位。查詢結(jié)果以統(tǒng)計(jì)表或圖表的形式從不同層面進(jìn)行展現(xiàn)，便于用戶輔助決策。(3) SCADA功能 與SCADA系統(tǒng)共享信息，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，顯示變電站、配電饋線開(kāi)關(guān)處、變壓器處的電氣量及開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，便于用戶在電子地圖上直觀查看、檢測(cè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。(4

11、) 故障定位和供電區(qū)域分析 在實(shí)時(shí)態(tài)，當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或遙信變位時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的定位出故障范圍、停電區(qū)域，并能夠統(tǒng)計(jì)出詳細(xì)的受影響設(shè)備信息以及用戶信息。9.3.6 計(jì)算分析軟件1. 狀態(tài)估計(jì)模塊 狀態(tài)估計(jì)的原理 一個(gè)可控、可觀測(cè)的系統(tǒng)，用狀態(tài)方程表示其狀態(tài)，一個(gè)系統(tǒng)的變量往往較多，表示系統(tǒng)狀態(tài)的n個(gè)獨(dú)立的變量稱為狀態(tài)空間。一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的選取，有多種方法，多種組合。 一個(gè)系統(tǒng)的m個(gè)變量稱為量測(cè)變量(mn), m個(gè)量測(cè)變量可以通過(guò)狀態(tài)方程計(jì)算來(lái)得到： 式中，為系統(tǒng)的n個(gè)狀態(tài)變量組成的向量，為m個(gè)量測(cè)量組成的向量。 所謂狀態(tài)估計(jì)，上式所列寫的方程在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，測(cè)量所得量測(cè)值會(huì)有誤差，上

12、式變?yōu)?目標(biāo)函數(shù)為： J最小的狀態(tài)變量就是狀態(tài)估計(jì)值。 ( )yh x( )yh xr( )ryh x( ) ( )TTJr ryh xyh x2. 拓?fù)浞治?配電調(diào)度系統(tǒng)中，拓?fù)浞治鍪瞧渌?jì)算分析的基礎(chǔ)模塊。實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的設(shè)備連接關(guān)系的表示，以及形成配電網(wǎng)的等值電路的連接關(guān)系的表示。下面給出IEC61970 -301公共信息模型CIM(Common Information Mode)給出的電網(wǎng)的拓?fù)浔硎痉椒?。電氣連接圖CIM靜態(tài)拓?fù)溥B接圖3. 配電網(wǎng)故障分析與恢復(fù)方案4. 在線潮流計(jì)算5. 配電網(wǎng)在線無(wú)功優(yōu)化 1) 以電壓調(diào)整為主，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降損 2) 電壓自下而上判斷，自上而下調(diào)整 3)

13、無(wú)功自上而下判斷，自下而上調(diào)整6. 配電網(wǎng)的重構(gòu) 故障運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)改變配電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)開(kāi)合狀態(tài)，改變配電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)的行為稱為配電網(wǎng)的重構(gòu)。正常運(yùn)行條件下，配電調(diào)度員周期性地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，目的是平衡負(fù)荷，消除過(guò)載，提高供電電壓質(zhì)量;另一方面降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在故障情況下，配電網(wǎng)路的重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)隔離故障，同時(shí)打開(kāi)一些常合刀閘，使系統(tǒng)保持開(kāi)環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，把故障支路的負(fù)荷全部或部分的轉(zhuǎn)移到另一條饋線或同一條饋線的另一條支路上。目的是盡快隔離故障，恢復(fù)健全區(qū)域供電，減少停電范圍。7. Web軟件 Web軟件為運(yùn)行在Web服務(wù)器上的軟件，其客戶端為辦公網(wǎng)上的各種計(jì)算機(jī)的瀏覽器。瀏覽器運(yùn)行時(shí)，從服務(wù)器上下載實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示組件。Web軟件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)通信得到各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，按照客戶端