数据采集和监控(SCADA)系统.pdf

数据采集和监控 （SCADA）系统 1 概述 SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统即数据采集和监控系统，它 是电网调度自动化系统的基础和核心，负责采集和处理电力系统运行中的各种实时和非实时数 据，是电网调度中心各种应用软件主要的数据来源。SCADA系统包括实时数据采集、数据通信、 SCADA系统支撑平台、前置子系统、后台子系统等。 数据采集包括反映物理过程特征的数据的产生，数据发送、接收和数据处理；监视控制不 仅包括对物理过程的直接控制，还包括管理性控制，只下发调控指令，由厂站端或下级调度人 工调控。通常数据采集装置和控制装置安放在厂站端，与主站端监控系统并不在一起，所以要 实现数据采集和直接控制功能需要双向数据通信， 一般认为数据采集是信号上行的通信，而直 接控制是信号下行的通信。 一个 SCADA 系统通常由一个主站和多个子站 （远方终端装置 RTU 或变电站综合自动化 系统） 组成。 主站通常在调度控制中心 （主站端） ， 子站安装在变电站或发电厂 （厂站 端） ，主站通过远动通道或广域网实现与子站的通信，完成数据采集和监视控制。国分为五级 调度，主站除接收子站信息，还以数据通信方式接受从下级调度控制中心主站转发来的信息， 又向上级调度控制中心主站转发本站的信息。 厂站端是 SCADA 系统的实时数据源，又是进行控制的目的地。SCADA 所采集的数据包括 模拟量测量（又称为 “遥测”），状态测点（又称为 “遥信”）和脉冲累加量（又称为 “遥脉”）。 SCADA 系统的主站分为前置子系统和后台子系统，二者通过局域网相联相互进行通信。 前置子系统主要完成与厂站端及其它调度控制中心的通信， 并将获得的数据发送给后台 子系统。后台子系统进行数据处理。SCADA 把这些最近扫描的已经处理的反映被监视系统状态 的数据存储在数据库中。画面联结数据库，因而画面就直观地给出该系统状态的正确景象。 SCADA 为每一个量测量赋予一个状态和记录数值的变化趋势，当设备处于不正常状态或运 行限值已被超过时通知调度员。通过提供电力系统的当前状态及过去状态，调度员可对电力系 统进行监视。调度员能对电力系统设备和SCADA系统本身进行控制，这使得调度员能使SCADA 系统适合于当前电网工况。调度员能够用人工值去替换远动数据，也可以发出命令给电力系统 控制装置。 2 实时数据采集 实时数据即当前的运行数据。电力系统中的发电厂和变电站有大量设备，随之有大量的 运行数据供厂站自身监控和电网监控使用。SCADA 主要采集的信息包括电网中发电机和变压器 的运行状态、发电出力和负荷变化情况、网络结构和潮流分布情况、电网的动态变化和事故情 况等。为了确保电网安全稳定地运行并且效益最高，实时数据的采集必须快速、全面并且准确。 2.1 远动技术基本概念 远动技术是指对厂站设备的远方监视和控制，是 SCADA 实时数据采集的基础。远动技术的 主要功能是 “四遥”，即遥测、遥信、遥控和遥调。遥测是物理量值的测量，遥信是状态量的 测量，遥控是对状态的控制，遥调是对物理量值大小的调整。远动技术的实施需要两套装置， 其一是位于被测控物体方的测控终端 RTU （Remote TerminalUnit），其二是位于测控中心的系 统，对电网来讲就是 SCADA 系统。由于技术的发展，许多 RTU 已不再是独立的装置而成为变 电站综合自动化系统的组成部分， 就像主站的 SCADA 功能成为EMS 的一部分功能一样。 2.2 开关量和模拟量 对电网来讲要测量的量有两大类，一类是状态量，一类是模拟量。状态量 （Status）包括 断路器和隔离刀闸的开/合、发电机和变压器的投/停等具有两种状态的量，还有如变压器抽头 位置、设备检修/冷备用/热备用/运行，以及继电保护动作等具有多种状态的量，电网中状态量 是以某种相对应的接点开/合来表示的，故称之为开关量。 模拟量 （Analogue） 不是物理上的术语而是测量上的术语， 在不同的场合有不同的定 义，例如：模拟量不是突变的而是连续变化的物理量；模拟量不是原物理量而是用传感器和变 送器线性地改变了值的大小甚至改变了性质后的物理量；模拟量是其值没有数字化的物理量等 等。 2.3 开关量的采集 电网中许多设备带有高电压和大电流，难以直接采集其开/合、投/停以及档位等状态，必 须通过设备上相关的辅助接点间接地采集。这些接点可能会