电力系统集控站的发展模式及顺昌集控站设计方案.docx

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电力系统集控站的发展模式及顺昌集控站设计方案

福建农林大学

机电工程学院

本科毕业论文

论文题目电力系统集控站的发展模式

及顺昌集控站设计方案

学院机电工程学院

专业年级10级电气工程及其自动化

学号

姓名

指导老师

年月日

电力系统集控站的发展模式及顺昌集控站设计方案

学生：

指导老师：

摘要：

由于电力具有能源转换、高度集中和无限划分；且清洁干净、易于控制；可大规模生产和远距离输送等特性。

纵观20世纪的社会和经济发展，电力的使用已渗透到社会经济、生活的各个领域。

使得电力的发展和应用程度代表了一个国家的发达程度，即一个国家的电气化程度成了衡量其社会现代化水平，以及物质文明和精神文明高低的重要标志之一。

从理论上讲，电力系统具有统一性、同时性和广域性的特点。

随着计算机技术和通信技术的发展，大量智能设备在力电系统中的应用，可以预见，21世纪的电网互联将会得到更快的发展。

因此，全国性、区域性，以致于跨国性的电网互联早就受到各国电力部门的普遍重视。

同时随着电力系统的不断扩大，对电网的设备、控制手段、管理方式、电力市场支持技术等现代化水平提出更高的要求，即大力发展电网自动化建设，提高人们对驾驭现代化大电网的能力。

随着电网规模的不断扩大,电网运行操作工作量迅速成增加,要求有一与之匹配的技术手段、管理机制和系统组织方案，建立集控中心就是利用科技手段对多变电站实现无人值勤班的一种运行管理模式，它负责各受控站的远方运行监视、倒闸操作、事故异常处理、设备的巡视与维护以及文明生产等全面运行管理工作。

集控中心的设立，大大改善了对无人值班变电站的运行管理和维护，并改善了系统的结构，实现了变电站管理的分层、分级管理，其产生的综合效益十分明显。

这种管理模式改变了以往变电运行分散管理的方式，通过实时监控系统和远程图像监控系统，实现了电网运行远方控制，即对所辖变电站实现了遥测、测信、遥调、遥控和遥视的“五遥”功能和倒闸操作的高度自动化，使运行更为安全可靠边，同时由于所控变电站实行无人值班，减少人力资源，有效解决电网迅速增加和运行力量严重不足的矛盾，某种程度上实现了减员增效；开创了变电运行管理的新模式。

Theelectricalpowersystemcollectioncontrolsthedevelopmentmodelwhichandthepurerunningwatercollectionstandscontrolsstationdesignproposal

Abstract:

Becausetheelectricpowerhastheenergytotransform,thehighdegreeofconcentrationandtheinfinitedivision;Andcleanclean,easytocontrol;Butcharacteristicsandsoonlargescaleproductionandremotetransfer.Theholoscopicthe20thcentury'ssocietyandtheeconomicdevelopment,theelectricpoweruseseepedtothesocialeconomy,lifeeachdomain.Causedtheelectricpowerthedevelopmentandtheapplicationdegreehasrepresentedanationalofdevelopeddegree,namelyacountry'selectrificationdegreebecamehasweigheditssocialmodernizationlevel,aswellasoneofmaterialcivilizationandspiritualcivilizationheightimportantsymbols.theoreticallyspeaking,theelectricalpowersystemhasunified,thesynchronyandthemacrozonalitycharacteristic.Alongwiththecomputertechnologyandcommunication'sdevelopment,themassiveintelligentequipment'sinstrengthelectricitysystemapplication,mayforesee,the21stcentury'selectricalnetworkinterconnectionwillobtainaquickerdevelopment.Therefore,nationwidecharacter,regionalcharacteristic,thetransnationalelectricalnetworkinterconnectionalreadyreceivesvariouscountries'electricpowerdepartmentuniversalrecognition.Meanwhilealongwithelectricalpowersystem'sunceasingexpansion,toelectricalnetwork'sequipment,thecontrolmethod,themodeofadministration,modernizedlevelsandsoonelectricpowermarketsupporttechnologyproposedthatahigherrequest,namelydevelopstheelectricalnetworkautomationconstructionvigorously,enhancesthepeopletocontrolthemodernizedbigelectricalnetwork'sability

目录

第一章

1概述………………………………………………………………4

1.1集控站建设的目的和意义……………………………………4

1.2目前国内外的研究动态………………………………………4

1.3本文所作工作…………………………………………………5

第二章

2.集控站建设原则和要求…………………………………………5

2.1可靠性…………………………………………………………5

2.2实时性…………………………………………………………5

2.3实用性…………………………………………………………6

2.4安全性…………………………………………………………6

第三章

3.集控站建设模式…………………………………………………6

3.1配置一套实时监控网络系统…………………………………6

3.2配置一套视频监控系统………………………………………11

3.3配置一套集控五防系统………………………………………12

3.4影响集控站安全运行因素……………………………………14

3.5影响集控站安全运行管理的其他因素………………………15

第四章

4.顺昌集控站设计方案…………………………………………16

4.1顺昌县县调现状调查………………………………………16

4.2现状分析………………………………………………………17

4.3顺昌集控中心规划……………………………………………17

4.4集控系统建设方案…………………………………………17

4.5集控站配套项目建设…………………………………………25

结束语……………………………………………………………26

参考文献…………………………………………………………26

1.概述

1.1集控站建设的目的和意义

近年来，随着我国电网规模的高速发展以及计算机、通信、控制技术的发展，电力系统的运行管理模式也发生了重大变化。

国电公司于一九九六年颁布了关于建立集控站的文件，建议在电网调度的层次之下建立多个集控站，以保证电网及无人值班变电站的有效运行。

集控中心是实现变电站无人值班的一种运行管理模式，负责各受控站的远方运行监视、倒闸操作、事故异常处理、设备的巡视与维护以及文明生产等全面运行管理工作。

集控站的设立，大大改善了对无人值班变电站的运行管理和维护，并改善了系统的结构，实现了变电站管理的分层、分级管理，其产生的综合效益十分明显。

1.1.1如今变电站综合自动化建设，已让越来越多的变电站具备无人值守条件，原有调度自动化系统由调度员实施对变电站监控的运行模式已经不能适应当前自动化发展要求。

1.1.2通过当地的信息采集系统和控制操作机构，如何实现变电站集中监视、控制和管理，使得原来变电站内值班人员所做的工作可由远方来完成。

1.1.3集控站值班人员可对其所管辖的多个变电站进行监视和操作，因此集控站的发展建设将会成为今后电网运行管理系统中一个非常重要的组成部分，有利于人力资源的精细化管理，提高电网的安全管理水平和生产工作效益。

1.2目前国内外的研究动态

目前变电站无人值班、由集控站集中监控的模式初步形成，为确保集控站监控系统能够准确、实时、有效的反映各个受控无人值班站的运行情况，以有效的对操作进行合理性检查，做到防误闭锁功能和信息系统传输中的安全，提高电网的运行管理，因此当前主要从可靠性、实时性、实用性、安全性等方面深入研究集控站的控制模式，系统的结构设计，信息通道的建设等，来提高现代电网信息化管理水平的应用。

随着电力系统的发展和电力体制改革的深化，为保证电网安全、优质运行，集控中心可能同时会运行多个应用系统，例如调度自动化系统，点能量计费系统、调度生产管理系统、配电管理系统等。

每个系统又可能包括多个应用。

这些系统应用需要有以下要求：

①可以相互交换数据，共享信息；②能够不断扩展新的应用功能，集成更多的系统，并降低接口的难度和成本；③可以采用不同厂家产品，实现跨平台的异构系统和互操作。

为满足以上要求，IEC第57技术委员会的13工作组推出了调度自动化系统各应用系统接口的系统标准IEC61970，其主要部分是以CIM描述电网的公用信息、以CIS访问电网的公用信息，其理想目标是实现“即插即用”，当前目标是解决系统的互联和异构问题。

开发基于IEC61970标准的电网调度自动化系统，把异构机型、多体系互联起来，在不同的系统之间建立一种公共的相互兼容和可互相操作的环境，最大可能地充分利用计算机处理能力，真正做到数据共享、资源共享。

使电力企业获得更高的效率和更大的经济效益，这将是调度自动系统的发展放向。

从技术发展趋势上看，我国的调度自动化系统在逐步经历并完成了从“经验型调度”到“分析型调度”的转变之后，相信必将发展至“智能调度”阶段。

这也是由当前各种新的调度自动化技术需求所决定的。

随着电力市场的引入，更多的市场参与者要求能够使用调度自动化系统进行信息上报和查询等操作，这就对智能调度系统的信息安全防护能力提出了更高的要求。

尽管国家经贸委和电监会已经出台了相关技术规定，但是可以预计电力二次系统安全防护问题将面临更多的挑战，“智能调度”系统将能够满足客户在信息安全防护能力方面更高的需求。

1.3本文所做工作

简单介绍集控站建设的目的、意义及目前国内外的研究动态，重点介绍集控站建设模式，并根据顺昌电网实际设计顺昌集控站。

2.集控站建设原则和要求

通过以上集控站发展背景和现状要求的了解，对当前集控站系统建设以“集中监控、无人值班模式，对电网实行分层、分区监控管理”为原则，要求系统在满足开放性要求的同时，能支持系统的不断扩充、升级，且系统安全、可靠，维护使用方便。

2.1可靠性

2.1.1由于站内无人值班，集控站监控系统成了对子站运行状态进行监控的唯一手段，其稳定性和可靠性极其重要。

不能因为单个模块的故障而影响整个系统的运行，对变站的四遥、集空站与子站的远动通道等最好具有冗余机制。

2.1.2应利用现有设备，组建调度和集控站为中心的两个业务汇集中心，相交环加强通道保护能力，调度自动化和监控自动化的信号在通信通道上分开，直接传送到各自主站系统，满足标准化集控站通信的要求，同时投资很小。

2.2实时性

2.2.1集控站自动化系统是一个实时性要求很高的系统，对数据的处理容量很大，且要求处理速度要满足电力企业运行管理标准，因此必须要采取措施来保证系统的响应时间的各项指标满足要求。

2.2.2要实现对集控站辐射范围变电站运行实时监视、实时数据采集、记录。

2.3实用性

2.3.1提供简单方便的用户界面，使用户通过简单培训就可熟练操作，日常操作所需的功能（如“四遥”）必须完备简明，注重实用性和多样性相结合且易于维护。

2.3.2要使集控站的建设能确实实现减员增效，便于无人值班变电站的操作和管理。

2.3.3系统的结构与配置配合国际最新计算机硬件、软件产品、网络技术等与未来发展趋势，充分利用计算机领域的先进技术，应保证系统结构与性能的先进性，符合系统的功能扩展。

2.3.4能向调度系统转发变电站远动信息，并通过远动通道下发到负责的集控范围内变电站的智能终端。

2.4安全性

2.4.1由于集控站监视多个子站的运行情况，操作人员相对于传统的有人值班变电站较不熟悉现场，系统相对于单个有人值班的常规站信息量更大，情况更加复杂，这就增加了运行值班人员的工作复杂度，更容易发生误操作。

集控站自动化系统从值班员的培训、管理功能严密、报警功能多样化、操作权限分级和防误错作闭锁等方面入手来实现安全性的目的。

2.4.2将来集控站的发展将是和网络连为一体的，信息共享是对传统设计模式的一个最大的补充，但是这也给集控站系统的设计带来了安全问题。

缺乏必要的安全措施是将会给整个集控站系统造成致命的威胁。

网络病毒和黑客入侵将是两大主要隐患。

网络的脆弱性也将是集控站系统未来发展的一个重大安全问题。

3.集控站建设模式

　集控站自动化系统应该是一个高度集成的应用平台，在平台上综合了SCADA、保护设备管理、信息管理、操作票管理、视频监控等功能，并可以向远程网络系统开放，这样的系统才能够实现多方的信息共享，实现系统功能的最大化。

3.1配置一套实时监控网络系统

集控站中必须有一套稳定、可靠的实时监控网络系统，它应满足以下要求：

3.1.1监控系统应采用分布式网络结构，数据及进程可动态迁移，极大地发挥硬件资源的潜力，提高系统的可靠性，优化系统性能。

建议的网络结构如下图：

图3-1

3.1.2系统要求

前置机、服务器应为双机热备用，值班员工作站应配置两台，保证一台主机故障的情况下，另一主机可以则主动接管异常机的工作，继续主持信息的运营，保证监控系统能够不间断的运行。

软件系统具有多种安全保密措施，满足工业界最严格的安全性要求。

系统要采用高速CPU，大容量，性能高的工作站和服务器，系统具备可扩充和升级能力，前置系统采用终端服务器方式，保证收发数据准确、可靠、灵活、维护方便、故障率低，每个通道均可独立设置，通道采用符合国际标准的自适应MODEM或直接采用数字接口，具备通道故障自动监测双通道自动切换及手动切换功能。

操作系统采用功能强、性能高、技术先进、符合国际标准、速率快、安全性好、开发工具性能优越、实时性能好、能充分利用计算机的硬件资源，网络能力强，汉化界面的操作系统，且具有防病毒措施及防外网破坏措施。

数据库系统采用实时性好、效率高的实时库，与功能强大的商用数据库结合，实时库具有较高的响应速度，能完全满足电力系统的实时性要求，可以管理分布于网络中各个结点的所有分布式数据库，该数据库可以允许用户自由定义数据存储周期，包括系统上的所有数据，并且数据库系统能保证数据的一致性和完整性。

系统结构按照完整的SCADA系统建设规模，系统为独立的系统，包括前置部分、服务器部分，监控工作站及远程维护工作站部分。

相对于所辖变电站的自动化终端而言，它是一个小主站。

该系统对覆盖范围内对象的信息采集、监控相对独立，信息分层传输，层次分明。

3.1.3远动信息流结构

单个集控站中心系统与变电站、调度自动化主站之间的信息流图：

县调调调度自动化系统

………

图3-2

3.1.4系统的网络支持

3.1.4.1网络协议采用目前国际标准TCP/IP协议，支持局域网和广域网通信，支持灵活的网络结构，便于和其它网络连接，支持将来的国家电力网的网络协议。

系统能支持104、101、CDT等规约通信，并能根据用户需要的规约进行处理，能提供与其它信息系统（如调度自动化主站系统、监控系统等）互联的数据及控制接口、完成远程计算机通信和远程系统监控功能等。

3.1.4.2随着数据网络通信技术的不断发展，具备计算机网络通信的综合自动化系统通过网络方式将数据传送至集控中心站，以增加通道的可靠性和数据传输容量及速率，确保信息传送的及时性和准确性。

综合自动化变电站，均应要求能提供网络传输接口，采用104规约。

同时，还应提供四线模拟接口，采用DISACDT规约

3.1.4.3系统具备通道检测判断告警功能，通道冗余切换技术，为适应电力调度系统的高可靠性要求，系统的服务器、前置机和其它有特殊要求的关键设备，均设计为双倍冗余结构，在故障情况下可以对各节点通信情况进行监视，节点网络通信中断时能及时告警，且可视通道情况自动对网络通道和常规通道进行切换，保证通道的可靠性。

3.1.5网络通道建设方案

为进一步确保数据通讯的可靠性，采用双重网络结构。

系统采用交换网络技术，其网络传输速率可达100MB。

双网络同时工作，负载自动平衡，故障时可以实现自动切换，单一网络故障不影响整个系统的安全、可靠运行。

建成以局中心和集控站为交点的两个相交环，把各变电所到调度和集控站的数据业务在传输层分别从局中心和监控站直接下业务，对于接入层的自动化业务，以一套具有64K时隙全交叉、16个E1接入能力的PCM设备2个E1接口，分别和局中心和监控站的PCM连接，达到业务的直接传送，实现集中监控、分层、分区监控管理方案。

调度自动化系统

集控站系统

总集控站

分控站n

分控站1

…….…….

图3-3

3.1.6软件配置及体系结构方案

3.1.6.1系统软件支持平台（包括系统软件和应用支持软件）的配置满足EMS实时应用的及时性和高可靠性要求；系统应用支持软件和应用软件采用开放式、分布式体系和面向对象的技术，满足可维护性要求，符合国际工业标准；应用程序各功能模块达到系统要求的各项性能指标。

3.1.6.2系统采用可靠易用的Windows操作系统平台，并使用了和Windows操作系统紧密集成的商用数据库SQLServer，以及MSOffice提供的支持。

系统应用软件采用C++编写。

3.1.6.3软件体系结构系统采用Client/Server模式结构，数据库和系统处理功能分布在各个软件模块中。

软件模块通过标准数据接口和“软总线（iiNetS）”模块相互联接，并由iiNetS统一管理。

独到的软总线技术使各个模块可以随意配置在各个节点机中，而且是“即装即用”的，非常容易扩充和升级。

考虑到系统的可用性和安全性，可以在多个节点机上为重要的功能模块配备冗余模块。

3.1.6.4系统的各SCADA、PAS软件功能模块以系统数据库为核心分布于多台计算机上，通过网络通信实现各功能模块间的数据共享和信息交换，构成不同功能的子系统。

系统软件的层次结构见图

图3-4

如图所示，在Windows2000操作系统平台上，采用了SQLServer数据库、MSOffice工具、C++和VB编程语言等环境软件，定义和实施了实时数据库访问的软总线，实现了建造SCADA/EMS/DTS应用环境的设计目标。

3.1.6.5系统由若干个功能模块组成的，主要包括前置通信模块、实时数据库处理模块、历史数据处理模块、拓扑分析模块、人机会话模块、报表处理模块以及其它的辅助模块等。

系统数据库可划分为四类，分别是实时数据库、描述数据库、历史数据库和图形及报表库。

这些模块之间的通信以及模块与数据库之间的通信均通过iiNetS（软总线）和标准数据库接口完成，其结构如图所示：

图3-5

软件模块结构示意图

3.1.6.6电力调度自动化系统是指直接为电网运行服务的数据采集与监控系统，包括在此系统运行的应用软件。

是在线为各级电力调度机构生产运行人员提供电力系统运行信息、分析决策工具和控制手段的数据处理系统。

电力调度自动化系统是保证电网安全和经济可靠运行的重要支柱手段之一。

随着电网不断的发展，电网的运行和管理需求在不断地变化，要保证电力生产的安全有序进行，作为重要支柱的调度自动化系统要适应电网需求的发展。

电力调度自动化系统采用成熟的计算机技术、网络技术及通讯技术等，符合相关的国际和工业标准。

电力调度自动化系统的主要功能包括：

数据采集、信息处理、统计计算、遥控、报警处理、安全管理、实时数据库管理、历史库管理、历史趋势、报表生成与打印、画面编辑与显示、Web浏览、多媒体语音报警、事件顺序记录、事故追忆、调度员培训模拟等。

重要节点采用双机热备用，提高系统的可靠性和稳定性。

当任一台服务器出现问题时，所有运行在该服务器上的数据自动平滑地切换到另一台服务器上，保证系统正常运行。

系统有健全的权限管理功能。

能快速、平稳地自动或人工切除系统本身的故障，切除故障时不会影响系统其他正常节点的运行。

调度主站是整个调度自动化监控和管理系统的核心，从整体上实现调度自动化的监视和控制，分析电网的运行状态，协调变电站内RTU之间的关系，对整个网络进行有效的管理使整个系统处于最优的运行状态。

电力调度自动化系统是监控电网运行的实时系统，具有很高的实时性、安全性和可靠性。

系统应具备强大的系统编辑功能，可以自由设计监视画面，提供丰富的系统图形元素，用户可自定义自己的图形元素；以数字、曲线、棒图、仪表和动画等方式实时、直观地反映被监控系统的运行状况。

系统应具备数据采集、处理功能，对下属各变电站远动遥测、遥信、脉冲量、数字量、微机保护、各种记录等信息进行采集和处理。

系统应具备实时监控功能：

对采集的数据进行实时监视和控制，可完成画面显示、画面打印、数据采集及处理、报警、遥控遥调操作、事件记录、相关量记录、事件打印等功能。

系统应具备强大的报表处理功能：

应采用符合“所见即所得”原则的交互式生成报表方式，设计各种形式的日/月/年报和定时打印报表。

系统应具备保护信息管理功能。

系统应具备设备管理功能：

可对设备的运行状态、故障消缺、检修状况等内容进行管理。

系统中应集成高可靠性的数据通讯系统，可靠的与受控站设备进行通讯，保障数据安全的安全传输。

对受控站的四遥功能，应经认真、细致的传动验收合格后方可投入使用。

遥控、遥调、远方投退保护等操作必须经过密码验证、其程序符合“倒闸操作制度”的要求。

对受控站的遥信应能依据人为设置实现分级中断和集中报出。

此外，系统宜具备故障录波分析功能、小电流接地选线、电压无功自动调节、操作票管理、GPS对时等功能。

3.2配置一套视频监控系统

仅依靠常规意义上的“