電網SCADA系統研究

（陜西電力公司檢修公司延安分部，陜西 延安 716000）

電網SCADA系統是以計算機為基礎的調度自動化系統，它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量以及各類信號報警等功能。

1 電網SCADA系統的地位

電網調度自動化系統又稱為信息集中處理的自動化系統，是確保電網安全、優質、經濟地發供電，提高電網調運行管理水平的重要手段，是電力生產自動化和管理現代化的重要基礎。電力系統是由發電廠、輸變電系統、配電系統和各種不同類型的負荷等構成的一個整體。電力系統運行基本要求是保證供電的安全可靠性、保證電能的質量合格、要有良好的經濟性。電力系統調度控制的內容和電力系統的運行狀態緊密相關。電力系統的運行狀態有以下五個狀態：正常運行狀態、警戒狀態、緊急狀態、系統崩潰和恢復狀態。盡量使電力系統維持在正常運行狀態，并在安全前提下實現電力系統的經濟運行是電網調度SCADA系統的任務。電網運行的實時信息是電網調度自動化系統通過設置在各發電廠和變電站的遠動終端采集的，采集到的信息通過信道被傳輸到調度中心的主站上。根據收到的全網信息，主站會對電網的運行狀態進行安全分析、負荷預測、經濟調度控制、自動發電控制等。若系統發生故障時，繼電保護和斷路器的動作狀態被調度自動化系統采集后送給調度員，調度員在掌握這些信息后對故障的原因進行分析，并為了電網恢復供電采取相應的措施。因此，調度自動化系統有著它不可取代的作用，是現代電網運行的必不可少的手段。

2 系統結構

以計算機為核心的電網調度自動化系統的基本結構按其功能可以分為四個子系統：信息采集和命令執行子系統、信息傳輸子系統、信息的收集處理和控制子系統、人機聯系子系統。

3 基本功能

因為不同的電網調度中心，所處的地域不同，調度電網范圍和規模的發展階段也不同，所采用的調度自動化系統的應用軟件配置因此有很大差異，SCADA系統，是各種電網調度自動化都應具備的基本功能。

3.1 數據采集與傳輸

數據采集功能是由位于電網調度控制中心的主站計算機系統和位于遠方電廠、變電站的RTU（遠程終端單元）和相關的信息傳輸通道共同完成的。RTU負責采集現場測到的數據，并進行必要的處理，以適應數據通道的需要。通道把數據信息傳到主站，主站計算機系統將數據轉成工程量，再提供給人機聯系子系統，輸出給調度員。由SCADA采集到的遠方數據大體包括模擬量、數字量、脈沖量三類，模擬量包括有功功率、無功功率、電流、電壓等。在通常的SCADA系統中，廠站端RTU以很短的周期掃描模擬量測量系統的輸出。若某個量的檢測值與前一次的值之間的差值超過了一定的范圍，那么這個新的量測值就被發往主站。斷路器、隔離開關、保護等的狀態信息屬于遙信量，RTU檢測到遙信量發生變化時，新的值就被發往主站。通常是由脈沖電度表量測到的電度量就是脈沖量，測量到的脈沖累加量要連續的發往主站，保證主站收到可用的電度量。

3.2 事故追憶功能

此項功能可以將電網事故發生前的一段時間和事故發生后的一段時間內電網中指定模擬量值和計算量值列表顯示。啟動信號可以是實時采集的模擬量或狀態量，也可以計算模擬量或計算狀態量。通過這些記錄可以對系統或某一回路在事故前后所處的工作狀態進行了解，對于分析和處理事故可以起輔助作用。

3.3 歷史數據存儲

系統的歷史數據庫可以保存實時數據庫中的任何數據。數據類型主要是遙測量和電度量。通過MMI(人機對話)環境中的歷史數據檢索功能對歷史數據庫進行操作和管理，歷史數據可以在磁帶和磁盤上復制。事件數據可按照名稱和時間等來檢索。

3.4 報表功能

對于日常統計應用來說報表是非常重要的，所以一般SCADA系統都具有較強的報表功能，能方便的從歷史數據庫中提取數據。系統除了應提供報表中經常使用的計算公式外，維護員還可以自己制定計算公式。用戶還可以自己定義統計分析報表，例如供電可靠性、設備可靠性統計分析報表等。

3.5 特殊運算功能

有些實時數據不是直接測量到的，而是SCADA系統利用特殊運算功能得到的，例如聯絡線潮流總加、全網發電總功率等。特殊運算功能就是對某些直接采集到的數據進行一定的數學運算，得到一些不能直接采集到或由于某種原因沒有采集到的數據，以彌補測量系統的不足，滿足電網調度的需要。主要包括實時數據(遙信、遙測、常數及其組合)的計算功能和歷史數據(遙信、遙常數及其組合)的計算功能。啟動計算功能的速率應可調整，應提供成套完整的計算公式，算法包括四則運算、邏輯判斷等。該功能擴大了SCADA提供實時數據的規模，更適應電力系統調度運行的需要。

4 數據庫

電力SCADA系統現在已是電力企業自動化系統的一個重要組成部分。主要基于開源的數據庫MYSQL，建立了一個簡單、經濟、實用的電力SCADA系統。在電力系統中，SCADA系統作為能量管理系統（EMS系統）的一個最主要的子系統，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，現已成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，減輕調度員的負擔，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。電力SCADA系統主要分為前置子系統、SCADA子系統、歷史庫子系統、WEB子系統等幾個方面。

結語

綜上所述，SCADA系統在不斷完善，不斷發展，其技術進步一刻也沒有停止過。SCADA系統是電力系統自動化的實時數據源，為EMS系統提供大量的實時數據。同時在模擬培訓系統，MIS系統等系統中都需要用到電網實時數據，而沒有這個電網實時數據信息，所有其它系統都成為“無源之水”。所以，SCADA系統如何與其它非實時系統的連接成為SCADA研究的重要課題，現在SCADA系統已成功地實現與DTS（調度員模擬培訓系統）、企業MIS系統的連接。SCADA系統與電能量計量系統，地理信息系統、水調度自動化系統、調度生產自動化系統以及辦公自動化系統的集成成為SCADA系統的一個發展方向。