電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)研究

（陜西電力公司檢修公司延安分部，陜西 延安 716000）

電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量以及各類信號報警等功能。

1 電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)的地位

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)又稱為信息集中處理的自動化系統(tǒng)，是確保電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地發(fā)供電，提高電網(wǎng)調(diào)運行管理水平的重要手段，是電力生產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和各種不同類型的負荷等構(gòu)成的一個整體。電力系統(tǒng)運行基本要求是保證供電的安全可靠性、保證電能的質(zhì)量合格、要有良好的經(jīng)濟性。電力系統(tǒng)調(diào)度控制的內(nèi)容和電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)緊密相關(guān)。電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)有以下五個狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、警戒狀態(tài)、緊急狀態(tài)、系統(tǒng)崩潰和恢復(fù)狀態(tài)。盡量使電力系統(tǒng)維持在正常運行狀態(tài)，并在安全前提下實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行是電網(wǎng)調(diào)度SCADA系統(tǒng)的任務(wù)。電網(wǎng)運行的實時信息是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)通過設(shè)置在各發(fā)電廠和變電站的遠動終端采集的，采集到的信息通過信道被傳輸?shù)秸{(diào)度中心的主站上。根據(jù)收到的全網(wǎng)信息，主站會對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行安全分析、負荷預(yù)測、經(jīng)濟調(diào)度控制、自動發(fā)電控制等。若系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護和斷路器的動作狀態(tài)被調(diào)度自動化系統(tǒng)采集后送給調(diào)度員，調(diào)度員在掌握這些信息后對故障的原因進行分析，并為了電網(wǎng)恢復(fù)供電采取相應(yīng)的措施。因此，調(diào)度自動化系統(tǒng)有著它不可取代的作用，是現(xiàn)代電網(wǎng)運行的必不可少的手段。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以計算機為核心的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)按其功能可以分為四個子系統(tǒng)：信息采集和命令執(zhí)行子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、信息的收集處理和控制子系統(tǒng)、人機聯(lián)系子系統(tǒng)。

3 基本功能

因為不同的電網(wǎng)調(diào)度中心，所處的地域不同，調(diào)度電網(wǎng)范圍和規(guī)模的發(fā)展階段也不同，所采用的調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用軟件配置因此有很大差異，SCADA系統(tǒng)，是各種電網(wǎng)調(diào)度自動化都應(yīng)具備的基本功能。

3.1 數(shù)據(jù)采集與傳輸

數(shù)據(jù)采集功能是由位于電網(wǎng)調(diào)度控制中心的主站計算機系統(tǒng)和位于遠方電廠、變電站的RTU（遠程終端單元）和相關(guān)的信息傳輸通道共同完成的。RTU負責(zé)采集現(xiàn)場測到的數(shù)據(jù)，并進行必要的處理，以適應(yīng)數(shù)據(jù)通道的需要。通道把數(shù)據(jù)信息傳到主站，主站計算機系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成工程量，再提供給人機聯(lián)系子系統(tǒng)，輸出給調(diào)度員。由SCADA采集到的遠方數(shù)據(jù)大體包括模擬量、數(shù)字量、脈沖量三類，模擬量包括有功功率、無功功率、電流、電壓等。在通常的SCADA系統(tǒng)中，廠站端RTU以很短的周期掃描模擬量測量系統(tǒng)的輸出。若某個量的檢測值與前一次的值之間的差值超過了一定的范圍，那么這個新的量測值就被發(fā)往主站。斷路器、隔離開關(guān)、保護等的狀態(tài)信息屬于遙信量，RTU檢測到遙信量發(fā)生變化時，新的值就被發(fā)往主站。通常是由脈沖電度表量測到的電度量就是脈沖量，測量到的脈沖累加量要連續(xù)的發(fā)往主站，保證主站收到可用的電度量。

3.2 事故追憶功能

此項功能可以將電網(wǎng)事故發(fā)生前的一段時間和事故發(fā)生后的一段時間內(nèi)電網(wǎng)中指定模擬量值和計算量值列表顯示。啟動信號可以是實時采集的模擬量或狀態(tài)量，也可以計算模擬量或計算狀態(tài)量。通過這些記錄可以對系統(tǒng)或某一回路在事故前后所處的工作狀態(tài)進行了解，對于分析和處理事故可以起輔助作用。

3.3 歷史數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫可以保存實時數(shù)據(jù)庫中的任何數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型主要是遙測量和電度量。通過MMI(人機對話)環(huán)境中的歷史數(shù)據(jù)檢索功能對歷史數(shù)據(jù)庫進行操作和管理，歷史數(shù)據(jù)可以在磁帶和磁盤上復(fù)制。事件數(shù)據(jù)可按照名稱和時間等來檢索。

3.4 報表功能

對于日常統(tǒng)計應(yīng)用來說報表是非常重要的，所以一般SCADA系統(tǒng)都具有較強的報表功能，能方便的從歷史數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)。系統(tǒng)除了應(yīng)提供報表中經(jīng)常使用的計算公式外，維護員還可以自己制定計算公式。用戶還可以自己定義統(tǒng)計分析報表，例如供電可靠性、設(shè)備可靠性統(tǒng)計分析報表等。

3.5 特殊運算功能

有些實時數(shù)據(jù)不是直接測量到的，而是SCADA系統(tǒng)利用特殊運算功能得到的，例如聯(lián)絡(luò)線潮流總加、全網(wǎng)發(fā)電總功率等。特殊運算功能就是對某些直接采集到的數(shù)據(jù)進行一定的數(shù)學(xué)運算，得到一些不能直接采集到或由于某種原因沒有采集到的數(shù)據(jù)，以彌補測量系統(tǒng)的不足，滿足電網(wǎng)調(diào)度的需要。主要包括實時數(shù)據(jù)(遙信、遙測、常數(shù)及其組合)的計算功能和歷史數(shù)據(jù)(遙信、遙常數(shù)及其組合)的計算功能。啟動計算功能的速率應(yīng)可調(diào)整，應(yīng)提供成套完整的計算公式，算法包括四則運算、邏輯判斷等。該功能擴大了SCADA提供實時數(shù)據(jù)的規(guī)模，更適應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)度運行的需要。

4 數(shù)據(jù)庫

電力SCADA系統(tǒng)現(xiàn)在已是電力企業(yè)自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。主要基于開源的數(shù)據(jù)庫MYSQL，建立了一個簡單、經(jīng)濟、實用的電力SCADA系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)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(dān)，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。電力SCADA系統(tǒng)主要分為前置子系統(tǒng)、SCADA子系統(tǒng)、歷史庫子系統(tǒng)、WEB子系統(tǒng)等幾個方面。

結(jié)語

綜上所述，SCADA系統(tǒng)在不斷完善，不斷發(fā)展，其技術(shù)進步一刻也沒有停止過。SCADA系統(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(xùn)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，SCADA系統(tǒng)如何與其它非實時系統(tǒng)的連接成為SCADA研究的重要課題，現(xiàn)在SCADA系統(tǒng)已成功地實現(xiàn)與DTS（調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)）、企業(yè)MIS系統(tǒng)的連接。SCADA系統(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。