四川大学 “调度自动化及信息管理系统”程设计教学大纲---县级调度自动化系统的结构功能设计.doc

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1、 “调度自动化及信息管理系统”课程设计教学大纲 题 目 县级 调度自动化系统体系结构设计 校外学习中心 专 业 电气工程及其自动化 层 次 专升本 年 级 2010 年春 学生姓名 学 号 2012 年 5 月 31 日 调度自动化系统体系结构设计 学生： 摘 要 电力调度自动化系统在电力系统的运行生产中，起着举足轻重的作用 。现代的调度自动化系统包括三种含义： 。 调度自动化系统收集、处理电网运行实时信息，通过人机联系系统把电网运行状况集中而有选择的显示出来进行监控。 调度 人员可 以 借此统观全局 。 本次调度自动化体系结构设计， ，达到增进知识、提高实际工作能力的目的。 关键词：调度自动

2、化 体系结构 设计 目 录 前言 5 第一章 设计依据 第二章 设计目标 第三章 设计原则 第四章 设计内容 4.1 电网结构 4.2 调度自动化系统功能 4.3 基准厂站布置 4.4 基准厂站的主接线设计 4.5 信息的组织原则 4.6 基准站信息的组织和信息量 4.7 调度中心主站计算机系统结构 4.8 调度自动化系统的技术指标 参考文献： 附图： 附图 1：毕业设计基准 A变电站主接线图 附图 2：毕业设计基准 B变电站主接线图 前 言 随着电网的发展和自动化程度的提高，调度自动化系统已成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具 。但在实际运行过程中，由于调度自动化系统自身也可能

3、出现各种异常情况，如 :自动化系统故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等，倘若发生异常情况而没有及时发现，则可能导致调度人员无法进行正常的调度指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。 为保障自动化系统安全、稳定、连续、有效的运行，南方电网有限公司 汕 头供 电分公 司 调度 开发了 自 动化 综合监 控 系统 。该系 统是 。 第一章 设计依据 一、 系统的技术特点 1. 该系统是一套电力自动化系统运行及管理的综合监控系统 。 2. 系统真正实现了“数据级监视报警”。 。 3. 系统具有良好的开放性，在网络环境下，与 。 4. 在系统分析、设计和编码的全过程中，严

4、格按照软件工程标准，采用 。 二、设计要求 1.按地区电网调度自动化系统功能规范规定的大型地调规模设计。 2.系统采用开放式结构，能在原有基础上进行再开发和升级，以满足电网 8 10年发展的需要。 3.提供实时数据库、历史数据库和人机界面通用访问接口，满足进一步开发应用软件的需要。 4.SCADA数据采集的技术分析。 5.具有与 MIS 网的标 准接口，可以向 MIS 网发送各种类型的实时和历史数据。 6.预留与负荷控制系统的标准接口，可与负荷控制系统对用户负荷进行协调控制。 7.具有向地调实时转发各种数据的功能。 8.满足变电站自动化、配网自动化系统接入功能。 9.系统总体达到国内先进水平。

5、 三、系统总体设计及构成 1. 系统设计思想 2. 系统构成 3. 系统硬件 4. 核心监控管理系统 5. 多媒体报警信息发布系统 6. WEB 综合查询系统 7. 网上视频及控制系统 8. 电话语音查询系统 9. 虚拟 RTU反馈系统 10. 数据库维护系统 11. 系统总体结构设计分析 13. 功能要求分析 14.系统实施后的效果 本次调度自动化系统体系结构毕业设计不涉及 调度管理体制 方面 的 内容，仅从技术的角度进行考虑，以毕业设计任务书 作为设计依据 ，电网网络接线示意图如下： 35/10KV 变电站 监控中心 图 1 电 网结构地理拓扑图 1 K 第二章 设计目标 新一代的电网调度

6、自动化系统应考虑到 Internet/Intranet 技术对电力企业的影响，在设计、开发时应以 SCADA 功能为基础， DA/DMS、 AM/FM/GIS、MIS 及其他子系统为扩展功能的、具有一体化平台的网络化、多功能系统。 系统的硬件方面：优先采用最新的、高可靠性的微型计算机硬件技术，作为系统工作站、服务器的硬件平台。有条件的也可采用最新的RISC 或 UNIX 工作站系统。 系统的软件方面：调度自动化系统的操作系统采用新一代的Microsoft Windows NT/2000；数据库采用高性能的商用关系型数据库，如 MS SQL Server， Oracle， Sybase 等，使系

7、统软件配置标准、规范；系统的输出形式采用 Microsoft Office 的 Excel 等优秀工具软件，使报表系统更加方便易用；软件结构采用网络分布式的客户 /服务器模式。 本次调度自动化系统体系结构设计本着学以致用、加深电力系统调度自动化知识的理解和结合学生工作实践经验的原则，在指导老师的引导下，达到以下设计目标： 、充分理解现代调度自动化系统包括的含义； 、熟悉调度自动化系统的功能 ； 、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范； 、掌握调度自动化系统的设计原则； 、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则； 、掌握调度信息的组织和信息量的估算； 、掌握调度中心主站计算机系

8、统的结构； 、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标； 、掌握电网结构分析的基本知识。 第三章 设计原则 本次电网调度自动化系统体系结构设计必须遵循以下原则（本次毕业设计侧重系统的体系结构）： （ 1）稳定性：应用于电网中的调度自动化系统，稳定性是第一位的。落后的系统会增加技术人员掌握的难度，甚至导 致系统无法发挥作用； （ 2）实用性：坚持人机对话简洁、明了、方便的原则，且能完成调度系统与 MIS系统之间的信息共享； （ 3）易维护：系统的硬件设计与选择应具有通用性，系统的软件设计应具有远程维护功能； （ 4）先进性； （ 5） 可扩性； (6)伸缩性：根据用户应用系统的需要和投资状况，系统应

9、能灵活地选择软硬件配置，并具有跨多硬件平台的特点，系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选； (7)灵活性：组成系统的各功能模块，多数要能做到 “即装即用 “； (8)安全性： 系统硬件采用冗余设计，保证系统的不 间断可靠运行；由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面来满足严格的安全操作要求。 (9)系统有统一的模块化电网描述数据库； (10)系统必须能够进行高效的实时数据处理； (11)系统要有友好方便的人机界面； (12)系统要有功能强大的电子报表软件，具有灵活的报表处理功能，并能做到图文并茂； （ 13） 系统对大量的历史数据具有强大的归纳分析和趋势预测功能。 第四

10、章 设计内容 4 1电网结构 4 2调度自动化系统功能 . 调度自动化系统的四级功能见下表： 调 度 自 动 化 系 统 功 第一级： 直接控制 1、运行参数的安全检测和控制 2、自动发电控制 3、运行安全的分析 4、无功和电压控制 第二级： 最优控制 1、经济调度控制 2、发电计划控制（水火电出力最优计划） 3、系统运行安全最优控制 4、负荷管理 第三级： 适应控制 1、短期负荷预测（发电计划控制） 2、系统能量管理 3、系统紧急控制 4、系统恢复控制 第四级： 综合控制 1、最优潮流控制 2、系统动态过程控制 3、系统可靠性控制 4、长期负荷预测（结构控制） 能 5、系统发展规划控制 6、

11、总效益核算控制 4 3基准厂站布置 基准厂站的选择按照冗余度高、校核厂站数少的原则进行选择，随着无人值班变电站的普及和调度自动化系统对厂站信息可靠性要求的不断提高，一般要求冗余度 r 2，平均冗余度 r- 2,以满足提高可靠性的需求。为便于方案比较，对电力网络中的各厂站编号如下： 基准厂站方案对比选择见下表： 方 案 编 号 1 2 3 校 核 站 A、 E、 G A、 E、 G、 D A、 G、 E、 I 冗 A 2 3 3 B 2 2 2 C 2 2 2 D 3 4 3 E 2 2 3 余 度 F 2 3 3 G 2 3 2 H 2 2 3 I 3 3 4 J 1 1 2 K 2 2 2

12、L 2 2 2 平均冗余度（ r-） 2.08 2.42 2.58 选择结果 备选 备选 备选 根据上表所示基准厂站选择方案比较结果分析，三个方案均达到了冗余 度 r 2，平均冗余度 r- 2 的可靠性需求 ,但结合基准站选择的判据是要求基准厂站量少，信息冗余度高，于是先择方案 1 和方案 2 被淘汰；方案 3的基准站数有 4个，即图中的 A、 C、 E、 I 变电站，方案 3作为本次体系结构毕业设计基准厂站布置的实施方案。 4 4基准厂站的主接线设计 根据毕业设计任务书内容所示， A、 E两站的主接线基本情况如下表： 序号 项 目 变电站 A 变电站 B 1 35KV 出线路数 3 2 3

13、10KV 出线路数 10 10 4 主变压器台数 2 2 5 备 注 枢纽站 一般站 变电站电气主接线的设计和电气设备的选择以及动稳定、热稳定的校验在此不再赘述（学生本次课程设计题目为：发电厂电气部分课程设计 降压变电所），基准厂站 A 和 E 的主接线图见附图： 、 毕业设计基准变电站 A 主接线图 、 毕业设计基准变电站 E 主接线图 4 5信息的组织原则 根据相关调度自动化设计技术规程，信息的组织和信息量的计算，可参照如下规定： 4.5.1 有人值班厂站的远动信息 . 4.5.2 无人 （少人） 值班厂站的远动信息 4 6基准站信息的组织和信息量 4.6.1 结合上述设计规程，对本次毕业

14、设计基准厂站遥测量、遥信量的设计如下： 毕业设计基准变电站 A 状态信息表 点号 遥测 1 遥测 2 点号 遥测 1 遥测 2 点号 遥测 1 遥测 2 1 UA110 UB110 27 IA6 IB6 53 P14 COS 14 2 UC110 UAB110 28 IC6 Q6 54 IA15 IB15 3 UA110 UB110 29 P6 COS 6 55 IC15 Q15 4 UC110 UAB110 30 IA7 IB7 56 P15 COS 15 5 UA10 UB10 31 IC7 Q7 57 IA16 IB16 6 UC10 UAB10 32 P7 COS 7 58 IC16

15、Q16 7 UA10 UB10 33 IA8 IB8 59 P16 COS 16 8 UC10 UAB10 34 IC8 Q8 60 IA17 IB17 9 3U0110 3U0110 35 P8 COS 8 61 IC17 Q17 10 3U010 3U010 36 IA9 IB9 62 P17 COS 17 11 HZ110 HZ10 37 IC9 Q9 63 IA18 IB18 12 IA1 IB1 38 P9 COS 9 64 IC18 Q18 13 IC1 Q1 39 IA10 IB10 65 P18 COS 18 14 P1 COS 1 40 IC10 Q10 66 IA19 IB

16、19 15 IA2 IB2 41 P10 COS 10 67 IC19 Q19 16 IC2 Q2 42 IA11 IB11 68 P19 COS 19 17 P2 COS 2 43 IC11 Q11 69 IA20 IB20 18 IA3 IB3 44 P11 COS 11 70 IC20 Q20 19 IC3 Q3 45 IA12 IB12 71 P20 COS 20 20 P3 COS 3 46 IC12 Q12 72 IA21 IB21 21 IA4 IB4 47 P12 COS 12 73 IC21 Q21 22 IC4 Q4 48 IA13 IB13 74 P21 COS 21 2

17、3 P4 COS 4 49 IC13 Q13 75 IA22 IB22 24 IA5 IB5 50 P13 COS 13 76 IC22 Q22 25 IC5 Q5 51 IA14 IB14 77 P22 COS 22 26 P5 COS 5 52 IC14 Q14 78 T1T T2T 点号 遥 信 内 容 79 遥 信 字 1 绝缘 110 绝缘 110 绝缘 10 绝缘 10 母差 110 母差 10 1T 轻瓦斯 1T重瓦斯 遥 信 字 2 1T 温度升高 1T 温度过高 1T 过负荷 2T 轻瓦斯 2T 重瓦斯 2T 温度升高 2T 温度过高 2T过负荷 80 遥 信 字 1 厂变温

18、度升高 厂变温度过高 厂变过负荷 厂变电压过低 厂变电压过高 直流电压过高 直流电压过低 直流屏异常 遥 信 字 2 合闸开关 1 合闸开关 2 合闸开关 3 合闸开关 4 控制开关 1 控制开关 2 控制开关 3 控制开关4 81 遥 信 字 1 1QF 位置 1QS 位置 1QF 差动 1QF 过流 1QF 过负荷 1QF 后备 1QF 备用 1QF 备用 遥 信 字 2 2QF 位置 2QS 位置 2QF 差动 2QF 过流 2QF 过负荷 2QF 后备 2QF 备用 2QF 备用 82 遥 信 字 1 3QF 位置 3QS 位置 4QS 位置 4QSD 位置 3QF 高频 3QF 距离

19、 3QF 零序 3QF 装置异常 遥 信 字 2 4QF 位置 5QS 位置 6QS 位置 6QSD 位置 4QF 高频 4QF 距离 4QF 零序 4QF 装置异常 83 遥 信 字 1 5QF 位置 7QS 位置 8QS 位置 8QSD 位置 5QF 高频 5QF 距离 5QF 零序 5QF 装置异常 遥 信 字 2 6QF 位置 9QS 位置 10QS 位置 10QSD 位置 6QF 高频 6QF 距离 6QF 零序 6QF 装置异常 84 遥 信 字 1 7QF 位置 11QS 位置 12QS 位置 12QSD 位置 7QF 高频 7QF 距离 7QF 零序 7QF 装置异常 遥 信

20、字 2 8QF 位置 13QS 位置 14QS 位置 14QSD 位置 8QF 高频 8QF 距离 8QF 零序 8QF 装置异常 85 遥 信 字 1 9QF 位置 9QF 过流 9QF 过负荷 9QF 后备 15QS 位置 16QS 位置 1TV 异常 2TV 异常 遥 信 字 2 10QF 位置 29QS 位置 10QF 差动 10QF 过流 10QF 过负荷 10QF 电流一段 10QF 电流二段 10QF装置异常 点号 遥 信 内 容 86 遥 信 字 1 11QF 位置 30QS 位置 11QF 差动 11QF 过流 11QF 过负荷 11QF 电流一段 11QF 电流二段 11Q

21、F装置异常 遥 信 字 2 12QF 位置 17QS 位置 18QS 位置 单相接地 12QF 电流一段 12QF 电流二段 12QF 电流三段 12QF装置异常 87 遥 信 字 1 13QF 位置 19QS 位置 20QS 位置 单相接地 13QF 电流一段 13QF 电流二段 13QF 电流三段 13QF装置异常 遥 信 字 2 14QF 位置 21QS 位置 22QS 位置 单相接地 14QF 电流一段 14QF 电流二段 14QF 电流三段 14QF装置异常 88 遥 信 字 1 15QF 位置 23QS 位置 24QS 位置 单相接地 15QF 电流一段 15QF 电流二段 15Q

22、F 电流三段 15QF装置异常 遥 信 字 2 16QF 位置 25QS 位置 26QS 位置 单相接地 16QF 电流一段 16QF 电流二段 16QF 电流三段 16QF装置异常 89 遥 信 字 1 17QF 位置 27QS 位置 28QS 位置 单相接地 17QF 电流一段 17QF 电流二段 17QF 电流三段 17QF装置异常 遥 信 字 2 18QF 位置 29QS 位置 30QS 位置 单相接地 18QF 电流一段 18QF 电流二段 18QF 电流三段 18QF装置异常 90 遥 信 字 1 19QF 位置 31QS 位置 32QS 位置 单相接地 19QF 电流一段 19Q

23、F 电流二段 19QF 电流三段 19QF装置异常 遥 信 字 2 20QF 位置 33QS 位置 34QS 位置 单相接地 20QF 电流一段 20QF 电流二段 20QF 电流三段 20QF装置异常 91 遥 信 字 1 21QF 位置 35QS 位置 36QS 位置 单相接地 21QF 电流一段 21QF 电流二段 21QF 电流三段 21QF装置异常 遥 信 字 2 22QF 位置 22QF 过流 22QF 过负荷 22QF 电流一段 37QS 电流二段 38QS 电流三段 3TV 异常 4TV 异常 毕业设计基准变电站 E 状态 信息表 4.6.2 帧格式的设计及信息流量的估算 、

24、对于 CDT 规约， RTU 按照更新周期循环不停地一 帧 一 帧地向主站传送信息，每一个周期，传送 一 帧信息，这 一 帧信息包括了该厂站所有的遥测量和遥信量。 帧结构由同步字开头，控制字和信息字组成，信息字的数量依实际需要设定，帧长度可以改变。帧结构通常如下： 同步字 EB90 3 0 点 控制字 1 点 信息字 1 2 点 信息字 2 ： ： 32点 信息字 32 33点 信息字 33 34点 信息字 34 其中，第一点到第 32点为遥测信息，共 64 路； 第 33点到第 34 点为运行信息，共 32 路。 遥测信息字的格式如下所示： b7 b0 功能码（ 00H 7FH） Bn字节

25、遥测 1 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 Bn+1 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 Bn+2 遥测 2 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 Bn+3 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 Bn+4 校验码 Bn+5 说明： 、每个遥测信息字传送两路遥测量； 、 b11 b0 传 送一路模拟量，以二进制码表示， b11=0 时为正数， b11=1时为负数，以 2的补码表示负数； 、 b14=1表示溢出， b15=1 表示数无效。 、每个信息字由 6 个字节，共 48位二进制位。 遥信信息字的格式如下所示： 4.7 调度

26、中心主站计算机系统结构 目前调度中心的计算机系统多采用多机分布式系统，结构如下图： 图 2 系统配置图 分布式系统结构主要完成以下功能： 4.7.1 系统特点 4.7.2 效益分析 . 4.7.3 计算机系统配置原则 . 4.7.4 计算机选型原则 4.7.5 随着电力系统的发展，进行科学管理所需信息增多，对于电力系统。主要有办公数据和事故记录数据及生产运行数据这三类信息构成；信息管理系统可采用拓扑结构。在电力局内部有一个文件服务器。系统为整个公司服务，内部存储各个科室的信息以及各种数据。调 度数据则通过网桥机传送到服务器中，网桥机同时还负责事故的分合报警。 4.7.6 计算机中央处理器平均负

27、荷率在电网正常运行时任意 30min 内宜小于 40%，在电网事故情况下 10s内宜小于 60%。 4.7.7 计算机应配置与上级调度计算机进行数据通信的接口。 4.7.8 应配置用于系统维护、程序开发的程序员终端和打印机各一台。 4.7.9 根据远动终端和信息传输方式对通道的技术要求，配置必要的通道接口，并提出对通道数量、质量的要求。 4.7.10 计算机系统硬件包括以下内容 ： . 4.7.11 电网调度 自动化系统及信息管理系统的开发平台构成有： 调度中心机 网桥机 公司服务器 HUB 路由器 MODEM 局 办 生 用 财 多 供 供 供 公 电 电 电 所 所 所 长 室 产 电 务

28、 经 1 2 n 图 3 整个地区电网调度自动化系统及信息管理系统体系结构图 4.7.12 计算机系统 软 件包括以下内容 ： 4.7.13 人机联系系统包括以下内容 ： 4.7.14 电源和机房要求包括以下内容 ： 4 8调度自动化系统的技术指标 4.8.1 调度端与远动终端、上下级调度端间的通信规约应符合有关标准 ， 在地调 或尽可能的调度机构管辖 范围内宜采 用 同 一种远动规约。若 在调度 范围内有其它远动规约时，可采用规约转换或其它方式解决。 4.8.2 数据采集、处理和控制类型 4.8.3 调度端应具备有毫秒级分辨率的内部日历时钟并能接收标准时钟的对时命令。 4.8.4 远动技术指

29、标 4.8.5 实时性指标 4.8.6 可 靠 性指标 4.8.7 与上级调度计算机数据通信通道 4.8.8 远动设备 4.8.9 远动终端主要技术指标 4.8.10 调制解调器技术指标 4.8.11 其它 1、附录： 附录 1：毕业设计基准变电站 A主 接线图 附录 2：毕业设计基准变电站 B主接线图 2、 参考文献： （ 1）刘键，倪建立，邓永辉：配电自动化系统，中国水利水电出版社， 1999； （ 2）同向前，于键明，苏文成：供电技术，机械工业出版社， 1995； （ 3）黎连业：网络工程与综合布线技术，清华大学出版社， 1997； （ 4）丁梳山，南俊星主编：微机保护与综合自动化系统，

30、中国水利水电出版社， 2002； （ 5）周杰娜：现代电力系统调度自动化，重庆大学出版社， 2002； （ 6） 中华人民共和国电力行业标准 ， 电网调度自动化系统运行管 理规程 ， DL 516 93； （ 7） 中华人民共和国电力行业标准 ， 地区电网调度自动化设计技术规程 ， DL5002 91； （ 8） 中华人民共和国电力行业标准 ， 电力系统调度自动化设计技术规程 ， DL 5003 91； （ 9） 中华人民共和国电力行业标准 ， 地区电网调度自动化功能规范 ， DL/T 550 94； （ 10） 中华人民共和国电力行业标准 ， 35 110KV变电所设计规范， GB50059 92； （ 11） 中华人民共和国电力行业标准 ， 3 110KV高压配电装置设计规范， GB50060-92。 主结线 端面图