调度后台协议.docx
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调度后台协议.docx
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调度后台协议
1总则
1.1适用范围
本技术方案是为山东省滕州市新能凤凰能源301总变调度自动化主站系统的(以下简称主站系统)建设目标、建设原则、系统结构、建设模式、应用功能规范和性能指标、
1.2引用标准
IEEE-802.X系列局域网通讯标准
IEC61970能量管理系统应用程序接口标准
IEC61968配网管理系统接口标准
IEC60870-5(所有部分)远动设备及系统第5部分:
传输规约
GB/T13730地区电网数据采集与监控系统通用技术条件
GB/T13729远动终端设备
DL/T634.5101远动设备及系统第5-101部分:
传输规约基本远动任务配套标准
DL/T634.5104远动设备及系统第5-104部分:
传输规约采用标准传输协议子集IEC60870-5-101网络访问
DL/T516电力调度自动化系统运行管理规程
DL/T550地区电网调度自动化功能规范
DL/T5003电力系统调度自动化设计技术规程
DL/T5002地区电网调度自动化设计技术规程
DL/T635县级电网调度自动化系统功能规范
DL/T789县级电网调度自动化系统实用化要求及验收
DL/T721配电网自动化系统远方终端
DL451循环式远动规约
DL476电力系统实时数据通信应用层协议
国家电监会令[2004]第5号电力二次系统安全防护规定
电监安全[2006]34号文地、县级调度中心二次系统安全防护方案
国家经贸委令[2002]第30号电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定
国家电网公司Q/GDW126-2005农村电网自动化及通信系统技术导则
2系统体系结构
2.1总体结构
2.1.1标准性
系统应遵循国际国内标准,操作系统采用Unix/Window;数据模型设计参考IEC61970CIM标准的思想,系统接口设计参考IEC61970CIS标准的思想;配网自动化数据模型参考IEC61968标准的思想;数据网络通讯采用TCP/IP协议,商用数据库访问遵循ANSISQL标准;人机界面GUI采用WindowsGDI+标准;通讯规约应满足IEEE、IEC标准或国家相关标准。
2.1.2一体化设计
系统必须遵循一体化设计思想,采用分布式系统结构,在统一的支撑平台的基础上,可灵活扩展、集成和整合各种应用功能,各种应用功能的实现和使用应具有统一的数据库模型、人机交互界面,并能进行统一维护。
2.1.3可靠性
(1)系统的重要单元或单元的重要部件应为冗余配置,保证整个系统功能的可靠性不受单个故障影响。
(2)系统应能够隔离故障,切除故障应不影响其他各节点的正常运行,并保证故障恢复过程快速而平稳。
(3)系统集成的可靠性:
不同厂家的软、硬件产品应遵循共同的国际国内标准,以保证不同产品集成在一起能可靠地协调工作。
2.1.4安全性
(1)系统应具有高度的安全保障特性,能保证数据的安全和具备一定的保密措施,执行重要功能的设备应具有冗余备份。
系统运行数据要有双机热备份,防止意外丢失。
(2)调度自动化系统与其它电力监控系统之间(变电站DCS监控系统)应是相对独立的关系。
2.1.5开放性
(1)支撑平台的各功能模块和各应用功能应提供统一标准接口,支持用户和第三方应用软件程序的开发,保证能和其它系统互联和集成。
(2)系统应具有良好的软件和硬件在线可扩展性,可逐步建设、逐步扩充、逐步升级,不影响系统正常运行。
(3)系统容量可扩充,包括可接入的厂站数量、系统数据库的容量等,不应该有不合理的设计容量限制,从而能使系统可以整体设计、分步实施。
2.1.6易用性
(1)系统应采用图模库一体化技术,方便系统维护人员画图、建模、建库,图模库一次生成,并保证三者数据的同步性和一致性。
(2)应具备简便、易用的维护诊断工具,使系统维护人员可以迅速、准确地确定异常和故障发生的位置和原因。
2.2系统软件结构
电网调度自动化系统的软件体系结构由操作系统、支撑平台、应用功能共三个层次组成,层次结构图见下图1。
其中:
1.操作系统可根据硬件平台选用Unix、Windows。
2.支撑平台为各种应用功能的实现提供通用的支撑服务。
3.应用功能包括SCADA功能,集控监控功能,电网分析功能,配电自动化功能等。
图1:
系统软件层次结构图
2.3系统硬件结构
电网调度自动化系统采用双机双网结构,主要硬件设备采用冗余配置,避免单点硬件故障导致系统瘫痪。
2.3.1网络数据传输设备
网络数据采集设备包括前置采集交换机和主网络交换机,网络采用冗余交换式以太网结构。
网络交换速率采用100M/1000M自适应。
网络结构满足以下要求:
1.单网故障或单点网络故障不影响系统功能运行。
2.主网络交换机可具有SNMP网络管理协议,可以对交换机进行在线监视和近制,如端口运行工况、网络流量等。
2.3.2数据通信与采集
数据通信与采集是整个系统的基础数据来源与控制通道,其组成包括前置数据采集服务器、串行通信设备、时间同步装置等。
通道及厂站装置冗余配置且正常工作条件,前置数据采集服务器分别使用不同的通道与厂站装置一一通信,实现负载均衡,通信资源优化利用。
终端服务器用于常规远动串行通道接入,路由器和2M网络专线用于与网络RTU、RTU通过终端服务器接入数据网、综合自动化系统、上下级控制中心之间的通信。
2.3.3数据服务器
数据服务器由两台Unix服务器组成。
数据服务器一方面运行商用数据库管理系统;另一方面承担数据处理、数据存贮、数据分发、数据检索、双服务之间数据同步功能。
两台数据服务器采用主备热备用工作机制,可以实现无扰动自动/手动切换,在切换过程中应保证数据不丢失。
2.3.4人机界面交互工作站
人机界面交互工作站先用主流windows图形工作站,可根据需要配置单屏或多屏显示器,并具有多媒体功能。
主要的人机工作站有:
调度员工作站、监控工作站、报表工作站、维护工作站等。
3支撑平台
支撑平台位于操作系统与应用功能之间,实现对所有应用功能的全面、通用服务和支撑,为应用功能的一体化集成提供平台,结构图见下图2。
···
支撑平台
图2:
支撑平台结构
支撑平台应提供以下通用服务:
网络数据传输、实时数据处理、历史数据处理、图形界面、报表、系统管理、权限管理、告警、计算等。
3.1系统运行环境
3.1.1操作系统
选用Unix/Windows的主流通用版本,并应及时安装相应系统补丁,确保上层应用软件的稳定可靠运行。
3.1.2商用数据库
应选用主流商用数据库管理系统,推荐选用Oracle10G。
3.2支撑平台
3.2.1网络数据传输
网络数据传输应采用动态平衡双网技术,对底层网络数据传输进行封装,实现服务器和工作站各个节点之间透明的网络数据传输,同时可以监视网络流量、网络传输异常,并自动进行告警。
1.网络数据传输应采用TCP/IP协议的分布式网络管理软件,可与各种网络设备相匹配。
2.网络数据传输应提供标准的应用程序接口,上层应用功能和用户开发的软件均通过此接口实现进程之间的透明网络通信。
3.网络数据传输应能支持单网、双网或单双网混合。
4.网络数据传输应采用动态双网平衡分流技术,正常工作时采用两个网段同时进行数据传输,异常情况下则通过动态网络路径管理将两种流量合并。
5.网络数据传输应能监视网络上所有节点的网络通信状态,自动监视和统计网络流量,自动诊断交换机故障和节点网卡故障,并具有网络异常和网卡故障告警功能。
3.2.2实时数据处理
实时数据处理应采用C/S分布式结构,并借鉴IEC61970CIM数据模型,实现高效的实时数据处理、存取和管理。
1.应面向电力设备和网络,借鉴IEC61970CIM数据模型建立系统数据模型。
2.应基于C/S模式实现分布式的实时数据库管理。
3.支持实时态、、研究态等多态。
4.支持多应用:
前置、SCADA、状态估计、调度员潮流、AVQC。
5.实时数据库提供各种访问接口,包括本地接口与网络接口。
6.应提供简便易用的基于CIM模型思想的实时数据库浏览、录入和维护的图形界面,所有的修改操作都有历史记录,以备查询。
7.应提供CIM模型数据智能快速变换、录入和校核功能。
8.应提供CIM模型倒出工具,实现系统之间模型的互换,并具备自动/手动两种手段。
9.提供基于CIM模型的数据检索器。
3.2.3历史数据处理
历史数据处理主要用于实现系统与商用数据库的交互,实现各种数据在商用数据库中的存贮与管理。
1.系统应提供访问历史数据库的接口和相关数据操作工具包,进行历史数据的查询和处理。
2.对商用数据库的访问应按照三层结构(客户—服务进程—商用数据库),客户进程不能直接访问数据服务器上的商用数据库,必须通过部署在数据服务器上的服务进程实现对商用数据库的访问。
3.商用数据库中的历史数据类型应至少包括下列内容:
量测数据、统计计算数据、状态数据、事件/告警信息、SOE信息、事故追忆数据、趋势数据及曲线、预测数据、计划数据、应用软件计算结果断面、其它数据。
4.可灵活定义商用数据库历史采样数据的时间周期。
5.数据的保存:
所有采样数据、事件、告警等信息至少保存3年。
6.应提供简单方便易操作的数据库备份和恢复工具,能按照表空间进行数据的备份和还原。
能方便地在两个商用数据库之间旱灾数据库中的数据及结构比较功能。
提供灵活方便的数据库维护工具。
7.具有灵活的历史数据统计、分析、处理和显示功能,具有灵活的查询和分析功能。
8.应具有商用数据库故障隔离和告警功能。
9.应具有基于动态SQL模板实现对各种历史事件告警数据的查询功能。
10.商用数据库应具备以下告警功能:
商用数据库异常告警,数据库磁盘空间告警,表空间告警,表记录最大个数告警,数据库状态告警。
3.2.4图形界面
图形界面主要采用图模库一体化技术以及多应用数据切换技术,实现矢量化、多平面、多层次的一体化图形系统。
主要的功能包括图形编辑、图元编辑、间隔编辑、图形浏览功能。
3.2.5报表服务
系统应具有与MicrosoftExcel兼容的报表管理系统,运行于报表工作站上。
报表服务器应具有报表定义编辑、显示、存储、打印等功能,并且在兼容MicrosoftExcel的基础上增加便于制作电力系统报表的数据定义功能。
支持在DMIS或MIS网上任何普通PC机上使用Excel制作报表,然后通过调用报表服务器数据库接口获得相关数据。
报表系统应支持对报表中数据的修改功能。
曲线、棒图和饼图能添加到报表上,与电力系统运行相关的说明和注释也能由调度员在线写入到报表中并且能支持汉字,同时报表系统应提供调度员备忘录功能。
系统提供的各种查询工具,其结果应能通过报表显示和打印。
可灵活定义和生成时报、日报、周报、月报、季报及年报等,报表的生成时间、内容、格式和打印时间可由用户定义。
3.2.6权限管理
1.按照功能、角色、用户、组和属性来构建权限体系;
2.可以灵活定义责任区,建立责任区、人员、机器之间的关联关系。
3.2.7告警
用户可以预先定义告警事件的类别和级别以及选择告警方式,并提供告警信息的分类、统计、检索和历史存储功能,还可根据用户需要调节告警信息的存储量。
4、系统应用功能
系统的应用功能主要采集、处理厂站端综自/RTU数据、配网信息等数据,通过对控制系统和功能应用的集成,实现对电网的实时监视、分析和控制。
系统应具备数据采集功能,SCADA功能,集控监控功能等功能。
4.1数据采集功能
SCADA前置系统完成数据采集功能。
前置系统通过与各远方RTU和变电站综合自动化系统的通信实现对电网实时运行信息的采集,将其接收道德实时数据通过网络点对点通信方式写入到系统的实时数据库中去。
前置系统同时接收用户控制命令,通过向远方终端下达控制命令实现对远方站的调控功能。
前置系统在调度自动化系统中处于非常关键的地位,要求其必须具有高度的可靠性和强大的信息处理能力。
前置系统应必须具有以下功能:
1.与RTU和综合自动化系统的通信,包括CDT、Polling方式,采用的规约包括点对点通信的部颁CDT规约、IEC60870-5-101规约、DNP3.0、SC-1801等,以及网络通信的IEC60870-5-104规约。
2.支持全双工方式通信。
传输速率300,600,1200,2400,4800,9600bps可选。
3.能够接受处理不同格式的遥测量、遥信量、脉冲量,并处理为系统要求的统一格式。
4.能够接收、处理RTU记录的SOE事件信息。
5.能够实现对RTU的遥控、遥调、对时等下行信息。
6.可以单通道或双通道方式收发同一RTU数据。
双通道工作时,可各自使用不同通信模式(数字或模拟通信),并能根据通道状态切换主/备通道。
7.可以同时采用一路网络、一路专线方式收发同一RTU数据。
网络、专线同时工作时,可各自使用不同的通信规约,并能根据需要进行主/备切换。
8.支持一点多址通信方式。
9.后台数据库通过逻辑站的概念,支持远方站重组和拆分。
10.可接收同步/异步通道信号。
11.具有对通信过程监视诊断,统计通道停运时间。
12.能在线关闭和打开指定通道,可动态复位通讯口。
13.具有与GPS时钟接口。
14.以厂站为单位分类组织实时数据:
遥测量YC(模拟量):
带符号二进制数。
遥信量YX(数字量)
电度量YM(脉冲累计量或数字量)
事件顺序记录(SOE):
在数据库内循环记录。
15.前置系统采用双机互为热备用工作方式的冗余配置,由系统运行管理软件监视其运行状态,支持手动或自动切换功能。
16.前置系统应交互方便、人机界面友好。
其人机界面应提供如下功能:
各厂站通信源码监视,显示报文帧格式数据。
应具有通信原码报文录制存盘功能。
对前置机系统配置库进行管理,如:
插入、删除、修改。
修改和设置通道参数和厂站参数。
17.以厂站为单位分类组织的远动信息监视:
遥测YC、遥信YX、电度YM、厂站的SOE数据以及通道状态的监视。
4.2SCADA功能
系统SCADA功能主要是将前置系统采集的各类数据进行处理,并进行计算和统计,将其结果显示、打印和保存,实现对电网运行状态的实时监视,实现对各类事件、事故的分析。
4.2.1数据采集
1.模拟量
模拟量包括:
有功功率、无功功率、电流、电压、频率及其它测量值。
可设定每个模拟量的限值范围,仅把超过限值具备变化的值发送给控制系统,每个模拟量的限值范围可在工作站通过人机界面设定。
2.状态量
状态量包括:
断路器位置、事故跳闸总信号、刀闸位置、有载调压变压器抽头位置、主保护动作信号、事件顺序记录RTU状态信号系统各工作站状态信号等。
3.脉冲量
脉冲量包括:
各厂站RTU脉冲电度量等。
4.保护及综合自动化信息
系统对RTU除完成远动四遥功能之外,对已安装变电站微机保护及综合自动化系统的厂站亦可完成相应的保护数据采集及控制功能。
4.2.2数据处理
4.2.2.1模拟量处理
每个模拟量可根据不同的时间或其他条件设置多组限值,系统应提供方便的界面让用户手动进行限值的切换。
允许人工设置数据,一次图上的画面数据需用颜色区分并提供列表。
对于不同数据,包括未被初始化的数据、可疑数据、不刷新数据及不可用数据及人工置数数据都需有不同质量标志。
4.2.2.2状态量处理
状态量包括开关量和多状态的数字量。
系统对状态量的处理应采用“遥信变位+周期刷新”的信息传送机制,以保证相关信息能快速准确的传送至后台。
4.2.2.3计划值
计划值的数据来源既可以是人工输入,亦可从其它应用软件中生成的文本文件中自动获取,包括从管理信息大区经反向隔离装置传送来的计划值(文本文件或其他方式)。
4.2.2.4数据质量标志
对所有遥测量和计算量配置数据质量码,以反映数据的可靠程度。
数据质量码列表如下。
所显示括号内的字母为可在画面和报告中与相应数据(包括颜色,颜色可人工定义)一起显示的数据质量标志:
4.2.3计算与统计
系统应提供强大的脚本及编译器功能,用于实现:
计算、统计、检索、以及考核等功能。
计算功能应支持多态多应用,同一公式中可支持任何应用的数据计算。
采样记录的计算结果应与公式分量完全吻合,对于有分公式的公式计算应考虑先后优先级。
4.2.4人机界面
人机界面采用统一的windows或unix风格,应遵循实用、方便、简洁、友好的原则。
4.2.4.1画面类型
包括厂站接线图、网络潮流图、负荷曲线图、负荷分布图、频率曲线图、其它曲线图、电压棒图、电压监视、电压曲线、动态饼图、主变温度、电厂出力、单相接地告警、厂站平衡、系统图、全网系统图、实时/历史数据报表、事项追忆重演曲线图、地理位置图、系统配置图、系统工况图、主机资源图、通道工况图、远动通道、通道监视、保护信息监视、电网概况、环网图、变电站五防图、抄表图、通信录、变电站安防图、实时事项弹出、报表修改、用户自定义各类画面等。
4.2.4.2显示内容
包括遥测、遥信、电度量、频率、系统实时或置入的数据和状态、计算处理量、时间等。
实时数据库所有对象的任何字段均可上画面显示。
4.2.4.3图素类型
1.各种静态图素。
2.常用店里对象图元可自定义:
YC,YX,潮流等;YC量显示位数可定义。
3.开放式动态图素设计。
4.动态图素可按用户的设计以颜色,大小、位置,旋转角度,改换图片,改换字串等多种方式表达动态数据的值。
4.2.4.4画面操作
1.调图方式有热点、菜单、图名三种。
2.支持画面漫游、无级缩放、分层显示。
3.直接调阅画面上所显示的电气设备的参数。
4.操作员执行的所有操作都严格受到权限的控制,没有相应操作权限的操作员无法执行相应的操作。
4.2.5事件顺序记录(SOE)
1.系统以毫秒级精度记录主要断路器和保护信号的状态、动作顺序及动作时间,形成动作顺序表。
遥信变位应记录数据来源。
2.应能按照厂站、间隔、设备等对SOE进行检索和查询。
4.2.6事件及报警处理
报警处理用于引起调度员、运行人员和系统维护人员注意的报警事件处理。
根据不同的需要,报警应分为不同的类型,并提供画面、音响、语音等多种报警方式。
用户对报警方式、限值等随时可以在线修改。
应支持报警分类定义,如系统级、电网运行级、进程管理级分类定义。
4.2.6.1事件定义
事件是由数据库中的某些量的特征变化、应用程序的某些过程、系统设备状况变化或是用户操作引起。
4.2.6.2报警处理
1.当检测出一个报警后,应产生下列动作:
(1)产生报警的点或应用所在的工作站上产生一个音响报警,厂站接线图、事件报警表等上的对应报警点(状态图符或数据值)应闪烁。
(2)在相应的报警一览画面中产生一个条目,在报警和事件文件中产生一个条目。
(3)可通过厂站的报警,访问相应的单线图。
2.报警屏蔽及接触
调度员应能屏蔽对任何设备的报警处理。
当一个设备处于报警屏蔽状态,该设备将按常规处理,模拟量将继续按相应的极限范围显示颜色或其它特性,当不再进行报警处理。
报警的屏蔽与屏蔽解除应能在任何显示报警量的画面上通过人机会话方式进行操作。
3.报警语音信息
系统应能记录一组语音信息,并为指定点的指定报警状态播放语音信息,系统应支持录制的至少1000条不同的语音信息,同时应能支持根据文字信息自动播放语音的功能。
4.报警确认
调度员应能在其职责范围内对报警进行人工确认。
5.报警历史记录
告警信息应自动保存到历史数据库,按年、月、日、时、分、秒的时间顺序排列,事故信息时间需精确到毫秒。
提供告警信息的检索工具,可按照时间、厂站、对象等进行检索、显示、打印和保存报警信息。
该检索工具应提供模板定制功能,可按实际使用时的需求定制多种查询模板,以简化查询操作步骤。
6系统应具备时段报警功能。
4.2.7事故追忆及事故反演PDR
应具备全部采集数据(模拟量、开关量、保护信息等)的追忆能力,完整、准确地记录和保存电网的事故状态。
为了正确反映事故放生时的电网模型、接线方式,系统应具有对于电网模型及图形的CASE保存和管理功能。
系统应支持自定义存储条件和方式。
4.3集控/监控功能
调度自动化系统的集控/监控功能主要实现对厂站电气一次设备以及二次设备的集中监视和控制,达到无人值班变电站的条件。
对厂站设备的所有远方控制操作,均应通过集控监控功能实现。
调度员和集控员根据其权限范围对其范围内的设备进行监视和控制。
其控制功能的实现应具备相应的防误措施和闭锁。
调度的遥控、遥调操作必须在遥控操作安全约束系统防误机制下进行遥控审批,遥控前必须进行安全约束校验,通过实时通信方式来满足和安全约束系统的交互过程,判定当前遥控是否可执行、遥控闭锁的原因等。
4.3.1控制与调节功能
1.控制和调节内容包括:
断路器开/合、调节变压器抽头、设定值控制、间隔内程序化控制定义、厂站间控制序列预定义、无功补偿装置投切及调节。
2.实现对不同监控系统设备进行控制。
3.能根据运行人员输入的命令实现断路器、隔离开关、保护装置复归、主变分接头等设备的操作。
4.控制种类主要包括:
(1)间隔内程序化控制。
(2)序列控制。
(3)条件控制。
5.系统中应采用有效措施保证控制操作的安全可靠,以防止发生误操作情况。
4.3.2调度员操作机调度员防误
1.调度员可在系统处于正常工作状态时进行控制操作功能,实现系统操作预演功能。
2.调度模拟图操作预演。
3.调度预案在线控制。
利用网络拓扑功能,对电网设备运行的遥信状态、遥测量的变化,判别是哪些设备失电给出汇总表,自动对应调度员事故预案,给出处理事故恢复供电的建议动作表,并可分步实施对电网开头设备进行操作。
4.普通的遥控操作要求
(1)系统采用遥控操作安全约束机制,确保遥控操作(操作机)与操作监护(安全约束机)连锁应用。
(2)系统中应采用有效措施保证控制操作的安全可靠,以防止发生误操作情况。
(3)操作中每一步的起始都有相应的提示,每一步的结果也有相应的响应。
控制正确执行后,画面上将反映控制操作后设备的状态,并清除本次选点。
(4)可以设定挂牌设备禁止控制。
(5)遥控命令下发时,应可选择带站号标志。
(6)必须有严格的权限控制。
所有操作要记录操作人员的姓名、操作对象、操作时间、操作节点、操作结果等,并可供调阅和打印。
4.3.3责任区管理和信息分层
集控功能要求系统能进行责任区管理与信息分层。
系统的责任区处理功能应能将所有接入的信息按照变电站以及电压等级划分为不同的责任区域并为其命名。
同时运行人员应可以根据情况对具体的某个设备设置其责任区域归属。
系统的权限管理功能可根据责任区的定义对系统的功能实现进行细化分割,对具体的责任区对象可以实现相应的功能权限,包括每一个功能步骤进行明确的划分。
5、与处部系统的网络通信功能
5.1自动化系统的数据的转发和接收
自动化主站系统建成之后,一方面将通过光纤以太网方式向其他电网调度自动化系统转发数据,按照DL/T476-92规约或IEC104网络通信规约,实现本系统身上一级电力系统的数据转发;同时接收上一级转发给本系统度自动化系统的数据,通过网络方式或专线方式接受上一级的数据转发。
5.2与机房值班报警系统的互联
系统应支持通过标准通信规约、文件等方式向机房值班报警提供厂站工况、进程工况、系统资源信息、重要遥测遥信、重要告警信息等,通过机房值班报警系统实现对电网运行和系统运行状况的监视和告警。
6、
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