第三章配電網數據采集與監控系統

（SCADA）

第二節配電網SCADA系統的功能

主講人：周英華QQ:1055455616常州機電職業技術學院一、數據采集功能SCADA系統的數據采集可以來自變電站、開關站、環網柜、柱上開關、變壓器、輸電線路等的實時數據，也可以手工輸入。數據采集類型有：（1）模擬量（2）數字量（3）脈沖量（已較少應用）（4）標準GPS時鐘（基準）（5）保護信息（手工輸入）（6）事件順序記錄(SOE)第二節

配電網SCADA系統的功能2024/3/3第2頁第二節

配電網SCADA系統的功能2024/3/3第3頁數據采集：就是通過遙測、遙信，依據RTU等采集信息，在屏幕上以圖形、列表等方式顯示電網運行工況。RTU1CT1PT1RTU2PT2CT2SCADA系統1.模擬量電壓、電流、頻率、有功等2.數字量開關分合、分接頭位置、運行狀態3.累計量電度表、避雷器和開關等動作次數4.時鐘、保護參數設定值等2024/3/3第4頁2024/3/3中國礦業大學智能電器與微機保護研究室SCADA采集信息顯示例子－廠站單線圖模擬量數據處理狀態量數據處理累積量數據處理積分累積量處理計算量的處理統計分析功能報表生成、數據整理。趨勢曲線的生成。異常情況和操作記錄等提示告警、打印。歷史文檔歸檔保存、整理。二、數據處理功能2024/3/3第5頁第二節

配電網SCADA系統的功能2024/3/3第6頁1.模擬量數據處理1）合理性檢查2）工程量轉換3）更新數據庫4）多級限值檢查5）變化速率檢查6）功率與電量累加等2.狀態量數據處理1）合理性檢查2）邏輯檢查與手工輸入狀態3）更新數據庫4）遙信信號統計分析等具體的數據計算與處理示例3.累積量數據處理1）合理性檢查2）增量計算與檢查3）分時段處理4）運行時間統計5）日供電量等2024/3/3第7頁2024/3/3SCADA采集信息顯示例子－棒圖適合顯示設備參數，如電壓、電流、功率等數據。2024/3/3第8頁共享緩沖區采集系統參數庫采集管理應用程序定時采集進程數據庫訪問服務中間件（內存數據庫部分）數據庫訪問服務中間件（關系數據庫部分）數據庫訪問服務中間件內存數據庫ORACLE數據庫MESSAGE客戶端WEB層數據庫服務器B/S監控工作站WEB服務器設備對象庫通信規約庫記錄日志進程定時統計進程定時采集進程TCP/IP應用服務器配電系統部件：變壓器、計量單元、開關柜、測量單元等應用控制器數據采集數據處理TCP/IP二、數據處理功能（在系統中的位置）2024/3/3第9頁功能描述建立數據對象。每個變量以對象的方式存儲。每個對象包含一定的屬性及方法。數據對象有開關型、數值型、字符型。開關型數據對象是記錄開關信號（0或1）的數據對象，對應于開關量的輸入/輸出。數值型數據對象是記錄具體數值的數據對象，對應于模擬量的輸入/輸出。數據對象屬性中包括過程歸檔及報警屬性設置等。設備對象庫、通信規約庫的管理。輸入對象基礎信息，設備、通信規約參數信息等。處理對象基礎信息，設備、通信規約參數信息進行數據的關系的添加、編輯、刪除至數據庫。輸出存儲于數據庫，I/O口控制信息二、數據處理功能（輸入輸出及功能定義）功能描述：將處理后需要輸出執行的數據通過I/O輸出至執行控制器，完成控制功能,具體功能如下：（1）實時對斷路器和某些開關進行操作。（2）投切有載變壓器分接頭。（3）電容器投切；電抗器投切。（4）向控制設備發出任何控制指令三、控制功能2024/3/3第10頁第二節

配電網SCADA系統的功能2024/3/3第11頁控制功能（遙調、遙控）示例1.模擬量控制1）連續有載變壓器調節2）電力電子式無功補償調節3）溫度控制等2.數字量控制1）分接頭有載變壓器調節2）電容式無功補償調節3）斷路器等開關投切等（1）與負荷監控系統的數據交換（2）與配電地理信息（GIS）系統、（3）與DMS系統的數據交換和傳輸。（4）與用電營業管理系統的數據交換（5）與故障報修系統的數據交換（6）與RTU、FTU、TTU的數據通信四、數據的交換與傳輸功能2024/3/3第12頁GIS數據

DMS、SCADA、GIS系統之間的數據交換GISDMSSCADA實時數據GIS數據計算結果實時數據計算結果2024/3/3第13頁數據交換通信系統構成2024/3/3第14頁通信模型配電系統部件：開關站、變電站、計量站等應用控制器SCADA系統服務器將采集設備變量轉為邏輯數據對象，在內存共享區建立數據對象結構體并周期放置客戶機將采集設備變量轉為邏輯數據對象，在內存共享區建立數據對象結構體并周期處理并存儲APPLICATION協議驅動通信功能定義2024/3/3第15頁功能對項目所使用的變量和通訊設備通道進行管理。主要是建立數據對象。每個變量以對象方式存儲。每個對象包含一定的屬性及方法。數據對象有開關型、數值型、字符型。開關型數據對象是記錄開關信號（0或1）的數據對象，對應于開關量的輸入/輸出。數值型數據對象是記錄具體數值的數據對象，對應于模擬量的輸入/輸出。字符型數據對象是存放文字信息的單元，用于描述外部對象的狀態特征。如描述系統得運行狀態是正常還是報警、系統運行時間等。數據對象屬性中包括過程歸檔及報警屬性設置等。運行方式

安裝于通信管理模塊中人機界面功能：①變電站一次接線圖及配網邏輯圖實時數據刷新顯示，接線圖可輸出到打印機；②設備參數顯示、查詢；③具有任意模擬量的曲線趨勢圖④實現在線數據查詢、拷貝和打印歷史文檔功能；⑤具有通道運行監視、報警和統計功能；⑥采用多窗口風格，不同的窗口可顯示不同的畫面；⑦支持圖形的放大、縮小功能，支持圖形的層、面設置與顯示和自動切換。提供圖形導航功能；⑧圖形的線路動態著色功能和潮流方向標志功能⑨在線配電網設備的檢修與線路檢修的掛牌功能；五、人機界面功能(工況監視功能)2024/3/3第16頁2024/3/3第17頁沈陽工程學院SCADA采集信息顯示例子－曲線適合顯示某個量的變化趨勢，如系統負荷、頻率、電壓等。①系統實時運行工況；②各子系統運行情況；③系統配置圖及其運行情況；④RTU、FTU、TTU配置圖及其運行情況；⑤主機運行監視和故障自動切換；⑥網絡運行狀態監視及網絡數據傳輸監視；⑦各節點系統運行進程狀態監視和在線編輯。五、人機界面功能（設備管理、監視功能）2024/3/3第18頁變電站參數監視示例2024/3/3第19頁功能：通過系統提供的繪圖功能實現圖形的在線編輯。在一

個有權限的機器上編輯的圖形可實時的更新到全系統，

并可存儲到數據庫中；內容：1、字體、圖形的顏色、大小、方向、格式等2、圖元的定義、復制、移動、刪除、讀入、儲存等3、各種鏈接：動態鏈接、離散鏈接、模擬鏈接、變色鏈接、圖元調用鏈接等六、圖形編輯功能2024/3/3第20頁報警處理分兩種方式：

（1）事故報警，（2）預告報警。報警的內容一般有：（1）越限報警；（2）開關量的狀態變化報警；（3）設備、配網終端及通道故障報警；（4）綜合自動化保護事件報警；（5）SOE信息報警。七、報警處理2024/3/3第21頁第二節

配電網SCADA系統的功能2024/3/3第22頁報警（Alarm）示例：設備過負荷、越限、斷路器事故跳閘時發出警報（預警、告警）。0.95UN<U<1.05UN；正常電壓（35kV）UNU<0.93UN;U>1.07UN;紅色報警、斷閘

U<0.95UN;U>1.05UN；黃色報警

I<Imax

顯示正常電流（35kV）INI>2.5Imax紅色報警、持續3秒、斷閘

2.5Imax>I>Imax黃色報警、持續10秒、斷閘

報警記錄編輯器2024/3/3第23頁功能報警記錄定義顯示何種報警、報警的內容、報警時間。主要可對報警信息進行組態，以便將其以期望的形式顯示在運行系統中。可對各數據對象進行組態報警。運行方式

：安裝于監控操作臺PC中。歷史記錄的類型主要有：（1）測量數據（2）狀態數據（3）累計數據（4）數字數據（5）報警數據（6）事件順序記錄數據（7）繼電保護數據（8）安全裝置數據（9）事故追憶記錄等。歷史數據庫管理系統可以根據實時數據的存儲周期定時將實時數據轉存到歷史數據庫中。八、歷史數據處理功能（數據庫）2024/3/3第24頁數據庫2024/3/3第25頁功能描述建立數據庫的管理。可進行事務處里、分

析查詢輸入數據對象信息，自動采集和人工輸入兩大類。處理數據操縱（DATAMANIPULATION），數據

定義（DATADEFINE）。輸出存儲于數據庫電力系統發生故障時，往往是多個繼電保護和斷路器先后動作。把這些帶有毫秒級時間標記的遙信動作順序記錄下來的功能，稱為SOE。記錄的內容有：

時間、事件、事件前設備狀態、事件后設備狀態

輸出：將事件數據輸入數據庫、事件報警、自動打印、

采用相應動作九、事件順序記錄2024/3/3第26頁記錄日志2024/3/3第27頁功能描述主要進行邏輯處理后寫入日志的應用后臺進程。主要有三類數據實時處理：高采樣數據：順序記錄實時數據按照采集周期進行存儲。高采樣故障數據：當設備發生故障時，記錄故障數據。包括故障前3分鐘和后2分鐘內的所有數據。事件數據：設備事件、SCADA系統內部定義的事件。事件主要是故障及事故的報警等輸入實時監視信號結果。處理與信號預制數據參數配置進行邏輯處理后，插入至數據庫。輸出存儲于數據庫事故追憶功能是在開關變位時將變位前后若干時間段內系統中的主要參數記錄下來，供事后分析使用。（一）事故追憶啟動

記錄事件發生前后系統的實時運行情況（二）事故重演調度可根據需要重現事故的過程，可以設定事故發生的事件、速度等，實際就是事件仿真模擬。（三）事故分析可根據事件發生前后時的狀態參數，進行分析出事故發生的原因及后果。十、事故追憶功能2024/3/3第28頁SCADA系統對自身發生的故障具有自檢和修復的功能。通訊超時處理；通訊校驗錯處理；通訊封鎖與解鎖處理；遙控上鎖與解鎖處理；遙控二級確認處理；分母為零，非法值(無窮大、無窮小等)處理十一、容錯措施（系統自檢功能,最難）2024/3/3第29頁SCADA系統有根據標準時間對系統時間進行標定的功能，即校時功能系統由GPS全球定位時鐘提供標準時間，同時向全系統發對鐘命令，包括主站系統的各個節點的機器、RTU、FTU、TTU等。系統由以太網時鐘提供標準時間，同時向全系統發對鐘命令，包括主站系統的各個節點的機器、RTU、FTU、TTU等。十二、系統的時間統一2024/3/3第30頁功能：自動生成操作票及對操作票進行模擬操作，該系統的兩種運行模式：（1）正常模式：操作票系統和監控系統一起在線運行，并且操作票系統和監控系統的設備狀態將一致（2）培訓模式：操作票系統只是在啟動時從監控系統中取得各個設備當前狀態，在運行過程中，設備狀態的變位并不反映到操作票系統，在該狀態下，可以進行操作票快速模擬，即將操作票專家系統當前設備的狀態改成執行了操作票后的狀態。即操作票進程仿真。十三、智能操作票功能2024/3/3第31頁系統以任務為單位進行授權和權限控制操作權限可分以下四個級別：（1）值班類：可瀏覽監視接線圖，報表，曲線；（2）調度員：增加遙控權限，可手動切換主、備機；（3）系統維護員：可進行圖形編輯，數據庫生成，修改，報表，曲線的生成，修改，歷史數據存貯周期設定；（4）系統管理員：計算機系統的組網，節點功能配置。對所有控制操作實