摘要：本文通过对地区级电力调度SCADA系统结构和自动化运行工作的简单介绍，分析了在自动化运行工作中存在的一些问题，并针对这些问题提出几点建议和意见。

关键词：电力；自动化；SCADA系统；运行

 

Abstract: This paper briefly introduced the SCADA system of the electric power distribution center and the automation operation, analysed some questions of automation in applications, and gave some comments about these questions.

Key words: Electric；automation；SCADA system；run

    随着社会经济的发展，电力在社会生活中占有举足轻重的位置，关系到人们工作、生活等各方面。电力调度SCADA系统起着对电力系统的远程监控和数据采集作用，随着保证电力系统正常、经济、稳定运行的电力调度SCADA系统的不断发展，电力调度自动化的运行工作也越来越突显其重要性。

     

                                     图1   系统配置图

 

 

1  地区级电力调度自动化的结构配置

1.1 SCADA系统

    SCADA实时数据将通过RTU/计算机监控系统等方式进行采集处理、实现对电力系统信息的监视、告警、储存和打印输出。为保证电力系统安全、可靠运行，SCADA系统采用双网双机冗余配置。

（1） 厂站端信息采集

    厂站端的实时数据通过RTU（Remote Terminal Unit）/计算机监控系统采集。

（2） RTU通道

    RTU通道将厂站端采集的实时数据送到主站。每一个变电站采用主备2M的模拟通道。在主站端通过MODEN将模拟信号解调为数字信号送到前置机、通过CAHSE进行以太网设置，并将SCADA服务器中的熟数据提供给各台工作站使用。

（3）主站端信息传输（如图2所示）

 

     

                           图2   主站端信息传输示意图

（4） 调制解调器

    调制解调器由调制器和解调器组成，厂站端的调制器将数字信号转换成模拟信号，通过RTU通道将信号送到主站端，主站端的解调器将信号解调为数字信号送到前置机处理。DF8002TJ智能MODEN系统由TJ板和QH板组成。TJ板采用的调制方式为移频键控FSK方式。TJ适用于300、600、1200等多种波特率，每种波特率又支持多种FSK频率。QH板采用光电隔离技术，并通过隔离电源对双方信号及逻辑地进行隔离，适用于所有RS232C通信口的设备或装置，防止设备或装置间接地电位不等或不当的电器操作所造成的损害，具有强抗干扰能力。同时，具有对数字通信串口的切换来完成主备前置机互相切换功能。

    ①前置机

    在SCADA系统中，前置机起着最基本最重要的作用，它的作用是采集各个远方终端的实时信息，同时下发调度工作站的远方控制操作命令。现杭调辖区内共有前置机20台，其中包括主站2台、萧山2台、余杭2台、富阳2台、白洋操作中心2台、候潮操作中心2台、中心操作中心2台、庆丰操作中心2台、霞湾操作中心2台、运河操作中心2台。

    ②CHASE

    CHASE IOLAN+是一个专用的以太网TCP/IP通讯/终端服务器，允许串行设备直接连接到LAN和WAN上，具有4，8或16个串行端口的IOLAN+，可以连接各种设备，如MODEM，ISDN适配器，UNIX系统终端，数据采集设备等，并且可以在WINDOWS NT和SUNSOLARIS，HP-UX等各种UNIX操作系统下运行。支持TCP/IP协议，包括TELNET和RLOGIN；支持远程访问，包括PPP，SLIP和CSLIP；CHASE实用程序为UNIX系统提供“固定的TTY“支持；支持WINDOWS环境的WINS。

    ③SCADA服务器

    ④历史服务器

    ⑤工作站（workstation）

    ⑥Web服务器

    通过Web服务器，授权用户可进入SCADA系统，浏览系统运行工况，不同类别用户浏览相应范围内的信息内容。Web服务器提供防火墙功能，以防止外部系统非法侵入。

1.2 以太网结构

    以太网是当今现有局域网采用的通信协议标准，组建于七十年代早期。Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。

2   电力调度自动化运行的主要工作

2.1 新站调试工作

2.1.1功能调试

    （1）主、备通道

    通道是否具备是自动化信息调试的基础，在调试工作开始之前应先与通信和厂站管理人员一起调通通道。只要主站收到任意一个厂站发出的信息量即可表示通道的正确性。

    （2） SOE功能

    事件顺序记录SOE(Sequence Of Event)系统是根据数据量输入(DI)电平变化的记录时间(精度为0.7ms)来判断被监控设备开关动作的时序，主要用于事故的事后分析，查找事故第一原因。由于SOE功能及下面将要介绍的三项功能是远动模块功能是否可靠运行的必要条件，所以应先调试其功能，调试误差在毫秒级。

    （3）遥控功能

    对于厂站的一些开关量应具备遥控功能，以实现厂站的无人值班制度，对于遥控功能也应在大批量的信息调试之前保证其正确性。

    （4）RTU站址功能

    RTU站址功能为在主站和厂站同时设置一个RTU站址号，相当于一个门槛，其主要作用是确保厂站与RTU通道的一一对应。

2.1.2信息量调试

    （1）遥信量

    遥信量主要包括开关、闸刀的位置信号和保护信号。信息量调试的工作量主要集中在遥信量的调试上，而且遥信量的正确性也是遥控调试的基础，为了防止事故的发生，遥控调试要在遥信量调试正确的基础上，核对YK号和代码后才能进行YK试验。

    （2）遥测量

    遥测量主要采集的是厂站开关的有功、无功和电流量，厂站母线的电压量。

    （3）遥控量

    遥控量主要远方控制厂站的开关和闸刀，以实现厂站的无人值班制度，遥控开关与安全的电力生产调度紧密相关，所以在做任何的遥控试验时都应做好相应的安全工作，以确保遥控试验的安全性。

    （4）ERTU系统信息量

ERTU（energy remote terminal units）为电能量数据采集终端器系统，主要采集厂站开关的有功、无功信号。

2.2 日常设备巡视

    为了保证自动化系统的正常运行，对于设备的巡视工作必不可少，每天应至少一次总巡视，其中包括以下六项：

    （1） SCADA / EMS系统
    （2）  电能量系统

    （3）  机房环境温度

    （4）  PAS高级应用

    （5）  VQC系统

    （6）  存储备份系统

    对于SCADA系统，考虑到其重要性，应早、中、晚三次巡视。

2.3 电力调度自动化运行中的主要故障及缺陷处理

2.3.1 RTU通道停止

    RUT通道停止时第一步应切换通道，了解是否主备通道都停止；第二步应切到前置机了解信息码是否正常上传；第三步通过示波器了解通道上行信号是否正常，通过此三步来判断故障源。

2.3.2 SCADA画面死数据

    发现SCADA画面上有死数据，首先应找到该死数据的相应“代码”，然后根据“代码”在前置机上查找相应数据是否为死数据，据此来判定故障源。

2.3.3YK功能失败

    （1）返校超时

   
    变电站YK功能出现返校超时应根据其规约类型来划分其缺陷归属，如果为循环规约，则应同时告知通信和变电检修人员分别检查RUT通道及变电站RTU设备；如果为问答式规约就报缺陷于变电检修。

3   对于电力调度自动化运行的几点意见

    （1）新站信息量核对工作过于繁重，特别是新上集控站之后，两套系统DF8002、DF8003的全部信息量都需要人工分别核对，从而会显现出人员不足。

    变电站自动化系统的传输规约和传输网络,是实现变电站自动化达到标准化的重大问题，只有实现传输规约的标准化和传输网络的标准化，做到传输规约和网络的统一，才能实现变电站自动化系统内设备的互换性，做到这一点对于变电站自动化技术的发展也是非常重要的。在TCP/IP框架内，可以运用不同的网络类型，包括X.25，FR(帧中继)，ATM(异步传输模式)和ISDN(综合服务数据网络). 根据相同的定义，不同的ASDU，包括IEC 60870-5全部配套标准(例如IEC 60870-5-102)所定义的ASDU，可以与TCP/IP相结合。

    现在使用的自动化规约主要包括CDT、IEC 104、IEC61870-5-101等，规约为两个具有永久连接电路的主站与子站间传输基本远动信息提供了一套通信协议集。在某些应用中，可能需要在通过数据网络连接的远动站之间传输相同类型的信息。

    远动信息量核对是一个将厂站通过RTU通道上送主站的信息量与厂站实际信息量核对的一个过程，上送信息量通过RTU通道到主站的前置机送到SCADA服务器，SCADA服务器中的数据供工作机提取和使用，自动化运行人员通过工作机中的信息量和厂站的信息量比较来完成信息核对工作。这样一个过程虽然比较直观，但工作效率比较低，而且由于信息量大，工作强度也很大。更重要的是，厂站工作人员在工期紧，工作量大的情况下还必须配合主站人员的工作周期，双方在时间上也较为被动。如果能够通过规约的上行和下行信号，依靠自动化工作机自动进行信息量核对的话，既能够很好的自由调节现场人员的工作进程，在主站侧在保证正确性的条件下，提高工作效率。      

    （2）应加强操作中心运行人员的自动化培训。如缺陷处理流程，缺陷处理责任归属，简单的缺陷处理等，这样可以提高生产管理系统流程中各环节的工作效率。

    （3）对于调度工作人员也存在同样的问题，应对其进行必要的自动化知识培训，使其能处理一些简单的自动化缺陷（例如mmi界面的进入，鼠标KVM的修复等）。使其对于缺陷处理流程、缺陷处理责任归属清楚明了，以便提高工作效率。

    （4）对于DBMS数据库以下几个信息表按序排列，以减少查询的工作量，提高工作效率：电度参数表、多态参数表、开关保护关系表、开关保护模块关系表、开关替代关系表、量测映射表、间隔参数表、遥测表、遥信表、状态控制条件表、计算变量表。

    （5） 对于SCADA上的死数据的自动报警功能：为了排除各种不稳定因素的干扰，可对SCADA上的死数据设置一个时间限制，过了一个单位时间后发出自动告警，以提高工作效率。

    （6）对于RTU通道停止的报警功能：RTU通道也存在一个自动告警问题，对于RTU通道停止时间过长的情况也应设置一个自动告警功能。

    （7）对于YC量的尖刺的报警功能，对于冒尖刺的YC量，可能会影响负荷曲线：当YC量超出其范围时，将其锁定为超量的前一个存库点量，并具备提示功能，如此在提高负荷预测的正确性的同时可减少工作量、提高工作效率。

4   结束语

    随着电力网架结构的不断发展，杭州地区的变电站越来越多，各种信息量也越来越多，随之而来电力调度自动化运行带来的工作量也越来越大，处理自动化的各种缺陷也变得越来越纷繁复杂。本文仅针对自动化运行工作中的一些故障和缺陷处理的归属做了简要的归类，以确保SCADA系统的安全、稳定的运行。

 

参考文献：

[1] 谢希仁. 计算机网络[M]. 大连：大连理工大学出版社.

[2] 龚强, 王津. 地区电网调度自动化技术与应用[M]. 北京：中国电力出版社.