调度自动化系统体系结构设计 1.docx
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调度自动化系统体系结构设计 1.docx
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调度自动化系统体系结构设计1
四川大学网络教育学院
本科(专科)生(业余)毕业设计(课程设计)
题目调度自动化系统体系结构设计
办学学院四川大学电气信息学院
教学部汕头经济干部学校
专业电气工程及其自动化
年级05春
指导教师XXX
学生姓名XXX
学号XXXXXXXXX
2007年04月15日
调度自动化系统体系结构设计
学生:
XXX指导教师:
XXX
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:
调度自动化体系结构设计
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
student:
XXXsupervisor:
XXX
Abstract
Keywords:
(仅毕业设计需要)
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。
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:
1
35/10KV变电站
K
监控中心
图1电网结构地理拓扑图
第二章设计目标
新一代的电网调度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。
①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。
②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:
⑴、充分理解现代调度自动化系统包括的含义;
⑵、熟悉调度自动化系统的功能;
⑶、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范;
⑷、掌握调度自动化系统的设计原则;
⑸、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则;
⑹、掌握调度信息的组织和信息量的估算;
⑺、掌握调度中心主站计算机系统的结构;
⑻、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标;
⑼、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
能
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)
5、系统发展规划控制
6、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
余
度
A
2
3
3
B
2
2
2
C
2
2
2
D
3
4
3
E
2
2
3
F
2
3
3
G
2
3
2
H
2
2
3
I
3
3
4
J
1
1
2
K
2
2
2
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
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:
⑴、毕业设计基准变电站A主接线图
⑵、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
UA110Ⅰ
UB110Ⅰ
27
IA6
IB6
53
P14
COSφ14
2
UC110Ⅰ
UAB110Ⅰ
28
IC6
Q6
54
IA15
IB15
3
UA110Ⅱ
UB110Ⅱ
29
P6
COSφ6
55
IC15
Q15
4
UC110Ⅱ
UAB110Ⅱ
30
IA7
IB7
56
P15
COSφ15
5
UA10Ⅰ
UB10Ⅰ
31
IC7
Q7
57
IA16
IB16
6
UC10Ⅰ
UAB10Ⅰ
32
P7
COSφ7
58
IC16
Q16
7
UA10Ⅱ
UB10Ⅱ
33
IA8
IB8
59
P16
COSφ16
8
UC10Ⅱ
UAB10Ⅱ
34
IC8
Q8
60
IA17
IB17
9
3U0110Ⅰ
3U0110Ⅱ
35
P8
COSφ8
61
IC17
Q17
10
3U010Ⅰ
3U010Ⅱ
36
IA9
IB9
62
P17
COSφ17
11
HZ110
HZ10
37
IC9
Q9
63
IA18
IB18
12
IA1
IB1
38
P9
COSφ9
64
IC18
Q18
13
IC1
Q1
39
IA10
IB10
65
P18
COSφ18
14
P1
COSφ1
40
IC10
Q10
66
IA19
IB19
15
IA2
IB2
41
P10
COSφ10
67
IC19
Q19
16
IC2
Q2
42
IA11
IB11
68
P19
COSφ19
17
P2
COSφ2
43
IC11
Q11
69
IA20
IB20
18
IA3
IB3
44
P11
COSφ11
70
IC20
Q20
19
IC3
Q3
45
IA12
IB12
71
P20
COSφ20
20
P3
COSφ3
46
IC12
Q12
72
IA21
IB21
21
IA4
IB4
47
P12
COSφ12
73
IC21
Q21
22
IC4
Q4
48
IA13
IB13
74
P21
COSφ21
23
P4
COSφ4
49
IC13
Q13
75
IA22
IB22
24
IA5
IB5
50
P13
COSφ13
76
IC22
Q22
25
IC5
Q5
51
IA14
IB14
77
P22
COSφ22
26
P5
COSφ5
52
IC14
Q14
78
T1T
T2T
点号
遥信内容
79
遥信字1
绝缘110Ⅰ
绝缘110Ⅱ
绝缘10Ⅰ
绝缘10Ⅱ
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
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
11QF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
15QF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
19QF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
1、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
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:
①、每个遥测信息字传送两路遥测量;
②、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;
③、b14=1表示溢出,b15=1表示数无效。
④、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
长室产电务经12n
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
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- 调度自动化系统体系结构设计 调度 自动化 系统 体系结构 设计