用于电气调度自动化中SCADA系统的功能特征

张玎宁++朱宇

[摘 要]电力调度自动化系统在电网的实时监控、故障处理等方面发挥了重要作用，它的应用彻底改变了传统的电网调度方法，是电网调度手段的一次革新，是电网稳定运行的重要保障。其中SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。文章将论述电气调度自动化中SCADA系统的功能特征。

[关键词]电气调度自动化；SCADA系统；功能特征

中图分类号：C931.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0001-02

一、电力调度自动化概述

随着计算机网络技术、计算机技术、通信技术以及软件技术都得到了很大程度上的发展，为电力企业事项计算机网络化管理提供技术基础，其中电力调度自动化系统是电力企业实施网络化管理的基础。电力企业调度自动化系统一般又分为厂站端和主站端。主站端主要安装于调度侧，厂站端就是安装于各发电厂及变电站节点处，安装于变电站的又称为变电站综合自动化系统。一般通用的电力系统调度自动化的概念是利用计算机、远动、通信等技术实现电力系统调度自动化功能的综合系统。主要功能构成分为三部分：电力系统数据采集与监控（SCADA系统），电力系统数据采集与监控以及数据通信技术是实现调度自动化的基础和前提；电力系统经济运行与调度、电力市场化运营与可靠行、发电厂运营决策支持等；变电站综合自动化。电力调度自动化系统不仅包括电网运行服务的数据采集与监控系统，还包括在此系统运行的应用软件。

二、SCADA系统功能

1、分布式实时数据库

SCADA系统采用高效的实时数据库才能保证系统实时运行和数据高速存取。各个二次自动化系统对于SCADA系统有统一的采集功能要求，对于SCADA数据有一致的基础模型、相同的数据集，以及各自的专业模型和数据、各自交叉的专业数据等要求，数据需求复杂，为了满足各个二次系统的数据要求，提出分布式实时数据库的思想，应用分布式实时数据库管理，实现分布式数据模型的一体化统一维护、分布式数据的透明存取，使各个二次系统能方便地管理和使用多专业各种系统的数据，更好地发挥实时应用功能。分布式实时数据库运用全局模式加局部模式的方法，全局数据对应于全局模式，每个专业应用的数据集对应于局部模式，局部模式是全局模式的一部分，可以跨平台、松耦合关联，统一管理的数据库字典维护全局和各个局部的数据库配置和运行模式，对各自产生的数据更新进行实时维护。二次系统统一建模，各个二次系统的维护人员从全局数据加局部数据中获得其工作版本进行建模，通过数据权限和实时同步实现模型一致维护。统一建模屏蔽了不同专业应用的模式定义的差异，包括类的差异、类中属性的差异、继承关系的差异、关联结构的差异，又为各系统各专业的自有模式提供了发展空间，局部数据库版本的管理又为各系统的升级和功能扩展提供了很好的方式。分布式的SCADA系统根据各系统定制的采集数据要求，维护、更新全局数据和各系统的局部数据，实现各个系统的数据采集功能，解决维护复杂、数据重复建设、数据不一致的问题。

2、分布式数据采集

数据采集是SCADA系统的核心功能，分布式、跨应用、可灵活组合的数据采集中心支持各种自动化系统的数据采集和系统之间数据的交叉采集，在采集环节建立各系统间统一的数据采集平台。

①分布式

传统的数据采集节点通常有两个节点配置，采集调度自动化系统的四遥数据，采集数据功能单一，扩展能力弱，可靠性差，不能实现跨系统多样化的数据采集、数据通信和数据定制。

基于灵活性和企业管理上的要求考虑， 数据采集节点采用分布式技术、多点分布式配置，支持多样化的数据采集，如调度自动化数据、电能量计量数据、保护自动装置数据、计划数据、各个系统再生数据等，可以跨地域、跨安全区配置采集节点，这样合成为一个或多个数据采集中心，也可以分拆到各个自动化系统中，成为它们的数据采集节点，完成数据采集的功能。

②混合平台

支持混合平台技术，屏蔽硬件平台和操作系统的影响，是新一代SCADA系统采用的先进的计算机技术，混合平台技术更好地解决了合理利用计算机资源、支持各种自动化系统的数据采集问题。

③通信机制

采用基于发布、订阅机制的企业集成总线，支持对各种应用数据的统一采集和分发，各个系统和应用可以按数据类型订阅，在采集环节就打通了各系统、各应用间的数据通道，使各种系统和应用可以订阅原来属于其他系统的采集数据，也可以发布自己的再生数据，不仅提高了数据的实时性， 而且使数据在各个系统间流转变得异常简单。

④支持一主多备

传统的主备节点设计简单，当一个节点故障时，系统就失去备用了，有些故障并不能很快排除，系统长时间没有备用，很容易引起系统停用，导致后续系统和应用的停用。数据采集节点的可靠性要求很高，因此采用一主多备的冗余设计， 可很好提高数据采集和整个系统的可靠性。

3、遵循 IEC 61970 标准的统一数据模型

SCADA系统为了解决各种自动化系统的数据采集和监控问题，建立了二次一体化的统一数据模型， IEC 61970 CIM 标准规定了电力系统中大部分对象的描述方法，遵照 IEC 61970 CIM 模型，SCADA系统涉及的内容主要包括： IEC 61970-303 的全部SCADA包、IEC61970-301 的域包、IEC 61970-301的量测包、IEC 61970-301 的核心包、IEC 61970-301 的保护包、IEC 61970-301 的计划包。SCADA系统主要的两大部分是数据采集模型和量测模型，采集模型遵守 IEC 61970-303 标准，量测模型则遵守 IEC 61970-301 标准。采集模型的主要类和关系如图1所示，量测模型的主要类和关系如图 2所示。

4、多源数据采集

在自动化系统的不断建设中，通常会保留多个采集通道作为备用，上下各级调度自动化系统的联网通信，也为数据提供了多个采集来源， 另外状态估计结果、计算结果、对端厂站的数据采集也提供了更多数据信息用作比较和实际应用。为了提高数据的可靠性和可用性，采用多源数据采集和处理技术，通过采集、分析、统计各个数据源数据的可信度，动态进行数据优选，向运行人员和后续应用提供最可靠的数据， 提高系统的可用性，进行各个数据源的可靠性分析，帮助查找数据采集中存在的隐性问题， 提高备用通道的可用性。

5、SCADA系统的多态设计

为了更好地满足各种在线、离线、研究、规划等不同性质、不同专业人员的使用要求， 提高SCADA系统运行的稳定性，设计了SCADA系统的多种运行模式，如运行态、研究态、仿真态和测试态，等。SCADA系统的多种运行模式使用相同的运行程序，不同的节点和数据空间，功能完全相同。通常SCADA系统在运行态运行，完成各项实时功能，提供各种实时数据供运行人员和其他应用。当进行SCADA系统功能修改时，运行在研究态，研究态节点独立运行，测试各种SCADA系统功能，直至测试通过投入正常运行，这种运行模式的设计非常符合SCADA系统实时运行要求可靠性高的特点，可以极大地提高系统运行的稳定性。仿真态用作调度员培训仿真系统或其他应用的SCADA系统功能仿真，完全相同的SCADA系统功能，使DTS 学员面对相同的SCADA系统环境。随着 IEC 61970 标准的实施，各个自动化系统间的电网模型一体化，数据模型的准确性越来越重要，模型的修改涉及各专业各系统，因此对于修改后模型的正确性测试非常必要。SCADA系统的测试态设计为数据模型的测试用途，可以单节点或多节点联合测试单功能或多应用功能，不影响系统的运行态的正常运行。

结语

电网调度自动化系统是一个动态研究领域，自问世至今一直在发展，以适应电网不断发展的需要。电力市场机制也将在全国电网中运营。因而按照电网调度自动化系统的发展方向，加快一体化、标准化的电网调度自动化系统的开发，是当前的需要。

参考文献

[1] 李青文.无人值班变电站遥视警戒系统建设的探讨[M].青海电力，2005.

[2] 薛宏伟.电力调度中心办公自动化系统的开发与应用[J].宁夏电力，2009.

4、多源数据采集

在自动化系统的不断建设中，通常会保留多个采集通道作为备用，上下各级调度自动化系统的联网通信，也为数据提供了多个采集来源， 另外状态估计结果、计算结果、对端厂站的数据采集也提供了更多数据信息用作比较和实际应用。为了提高数据的可靠性和可用性，采用多源数据采集和处理技术，通过采集、分析、统计各个数据源数据的可信度，动态进行数据优选，向运行人员和后续应用提供最可靠的数据， 提高系统的可用性，进行各个数据源的可靠性分析，帮助查找数据采集中存在的隐性问题， 提高备用通道的可用性。

5、SCADA系统的多态设计

为了更好地满足各种在线、离线、研究、规划等不同性质、不同专业人员的使用要求， 提高SCADA系统运行的稳定性，设计了SCADA系统的多种运行模式，如运行态、研究态、仿真态和测试态，等。SCADA系统的多种运行模式使用相同的运行程序，不同的节点和数据空间，功能完全相同。通常SCADA系统在运行态运行，完成各项实时功能，提供各种实时数据供运行人员和其他应用。当进行SCADA系统功能修改时，运行在研究态，研究态节点独立运行，测试各种SCADA系统功能，直至测试通过投入正常运行，这种运行模式的设计非常符合SCADA系统实时运行要求可靠性高的特点，可以极大地提高系统运行的稳定性。仿真态用作调度员培训仿真系统或其他应用的SCADA系统功能仿真，完全相同的SCADA系统功能，使DTS 学员面对相同的SCADA系统环境。随着 IEC 61970 标准的实施，各个自动化系统间的电网模型一体化，数据模型的准确性越来越重要，模型的修改涉及各专业各系统，因此对于修改后模型的正确性测试非常必要。SCADA系统的测试态设计为数据模型的测试用途，可以单节点或多节点联合测试单功能或多应用功能，不影响系统的运行态的正常运行。

结语

电网调度自动化系统是一个动态研究领域，自问世至今一直在发展，以适应电网不断发展的需要。电力市场机制也将在全国电网中运营。因而按照电网调度自动化系统的发展方向，加快一体化、标准化的电网调度自动化系统的开发，是当前的需要。

参考文献

[1] 李青文.无人值班变电站遥视警戒系统建设的探讨[M].青海电力，2005.

[2] 薛宏伟.电力调度中心办公自动化系统的开发与应用[J].宁夏电力，2009.

4、多源数据采集

在自动化系统的不断建设中，通常会保留多个采集通道作为备用，上下各级调度自动化系统的联网通信，也为数据提供了多个采集来源， 另外状态估计结果、计算结果、对端厂站的数据采集也提供了更多数据信息用作比较和实际应用。为了提高数据的可靠性和可用性，采用多源数据采集和处理技术，通过采集、分析、统计各个数据源数据的可信度，动态进行数据优选，向运行人员和后续应用提供最可靠的数据， 提高系统的可用性，进行各个数据源的可靠性分析，帮助查找数据采集中存在的隐性问题， 提高备用通道的可用性。

5、SCADA系统的多态设计

为了更好地满足各种在线、离线、研究、规划等不同性质、不同专业人员的使用要求， 提高SCADA系统运行的稳定性，设计了SCADA系统的多种运行模式，如运行态、研究态、仿真态和测试态，等。SCADA系统的多种运行模式使用相同的运行程序，不同的节点和数据空间，功能完全相同。通常SCADA系统在运行态运行，完成各项实时功能，提供各种实时数据供运行人员和其他应用。当进行SCADA系统功能修改时，运行在研究态，研究态节点独立运行，测试各种SCADA系统功能，直至测试通过投入正常运行，这种运行模式的设计非常符合SCADA系统实时运行要求可靠性高的特点，可以极大地提高系统运行的稳定性。仿真态用作调度员培训仿真系统或其他应用的SCADA系统功能仿真，完全相同的SCADA系统功能，使DTS 学员面对相同的SCADA系统环境。随着 IEC 61970 标准的实施，各个自动化系统间的电网模型一体化，数据模型的准确性越来越重要，模型的修改涉及各专业各系统，因此对于修改后模型的正确性测试非常必要。SCADA系统的测试态设计为数据模型的测试用途，可以单节点或多节点联合测试单功能或多应用功能，不影响系统的运行态的正常运行。

结语

电网调度自动化系统是一个动态研究领域，自问世至今一直在发展，以适应电网不断发展的需要。电力市场机制也将在全国电网中运营。因而按照电网调度自动化系统的发展方向，加快一体化、标准化的电网调度自动化系统的开发，是当前的需要。

参考文献

[1] 李青文.无人值班变电站遥视警戒系统建设的探讨[M].青海电力，2005.

[2] 薛宏伟.电力调度中心办公自动化系统的开发与应用[J].宁夏电力，2009.