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调度自动化系统体系结构设计

题目办学学院教学部专业年级指导教师学生姓名

四川大学网络教育学院

专科生（业余）课程设计

调度自动化系统体系结构设计

四川大学电气信息学院

常州纺织服装职业技术学院

电气工程及其自动化

08级春

调度自动化系统体系结构设计

学生：

沈金路指导教师：

腾欢摘要电力系统的调度运行方式分为国调，大地区调，中调，地调，县调五种，其中县调是各地方根据需要成立县级调度控制机构，主要进行管理配电网络和分配负荷，控制负荷工作。

县级电网调度自动化系统是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术、厂站RTU相结合，将电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机融合在一起。

作为最基层的地方型电网，随着电子计算机在电力系统中的广泛应用及应用网络技术，数据库技术和多媒体技术的迅速发展，建立一个崭新的县级电网调度自动化系统已经是势在必行。

本次县级调度自动化系统的机构功能设计主要针对实际工作，结合县级调度自动化系统的基本功能、硬软件结构、技术指标进行，以达到对县级调度自动化系统结构的一个感性认识，提高今后在实际工作中的应用能力。

关键词：

调度自动化体系结构设计

前言4

第一章设计依据5

第二章设计目标6

第三章设计原则7

第四章设计内容8

4.1电网结构8

4.2调度自动化系统功能8

4.3基准厂站布置10

4.4基准厂站的主接线设计11

4.5信息的组织原则11

4.6基准站信息的组织和信息量13

4.7调度中心主站计算机系统结构17

4.8调度自动化系统的技术指标19

参考文献：

附图：

附图1：

毕业设计基准A变电站主接线图25

附图2：

毕业设计基准B变电站端面图25

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，华东电网有限公司常州供电分公司调度开发了自动化综合监控系统。

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。

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能够保证电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制等。

2.系统真正实现了“数据级监视报警”,具有实时数据库，能及时更新。

3.系统具有良好的开放性和可扩充性.

4.完善的SCAD功能满足县级调度自动化系统的需要。

5.系统所选硬件设备符合现代工业标准，系统软件平台成熟、可靠、安全。

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^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。

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SCAD功能为基础，DA/DMSAM/FM/GISMIS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MicrosoftWindowsNT/2000；数据库采用高性能的商用关系型数据库，如MSSQLServer，Oracle，Sybase等，使系统软件配置标准、规范；系统的输出形式采

用MicrosoftOffice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

按照县级电网的容量规模，县级电网调度自动化系统可以分为三级：

容量大于150MW的

为大型县调；容量在50—150MW之间为中型县调；容量小于50MW的为中心县调。

4.2调度自动化系统功能

调度自动化系统就是一种信息管理系统，从系统信息来研究，包括采集和变换信息，通信设备传送信息，调度中心使用信息三种含义。

为设计和构成能合乎要求的调度自动化系统就必须对系统的功能有明确的规定，从而定出指标。

功能如下：

数据采集：

A模拟量：

机组有功功率P,无功功率Q

主变压器及输电线路有功功率P，电流I（或无功功率Q）

配电线电流I（或有功功率P）

各母线电压U

B数字量和脉冲量：

电网频率f

配电线有功电能

主变压器、输电线有功、无功电能

水库水位

C状态量：

断路器位置、保护预告信号、事故跳闸总信号、通道故障信号

RTU主电源停电信号、载调压变压器分接头位置信号、隔离开关位置、

发电机运行状态信号、保护动作信号

D非电量：

主变压器温度t

数据传输：

和上级调度监控系统通信或信息转发

通信规约转换

主站端可以和n和RTU通信

向管理网传递信息

数据处理：

电网有功功率总加'P

越限警告功率因数计算

电网无功功率总加7Q电网有功电能量总加

复核率统计

断路器分合闸分类统计

遥控：

遥控断路器

电容器组投切

变压器有载调压分接头位置

事故报告：

断路器事故变位，事故信息优先显示与报警事故记录

事故顺序记录

人机联系：

A画面显示操作：

县级电网潮流图

调度自动化系统运行状态图

厂站一次时实接线图

厂站时实数据显示

24h负荷曲线、电压棒图

发送遥控命令修改RTU监控定值修改时实数据库

修改图形报表生成软件包

历史数据库

厂站主设备参数

继电器保护定值参数

B打印机：

定时打印

召唤打印

异常及事故打印

操作记录

事件顺序打印

C模拟盘：

反映断路器位置、遥测量及潮流方向

具有声光检查、数码显示等自检功能

数据传输通道：

通道故障统计和报警

上下行双向通道

通道监测了、底电平警告

主设备通道自动切换

除上述功能以外，还需要增加的功能：

经济调度控制（EDA）、发电计划控制（AGC）、短期负荷预测、系统运行安

全最优控制、系统能量管理、系统紧急控制、系统恢复控制、最优潮流控制。

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

校核站

A、E、G

A、E、GD

A、GE、I

冗

余

度

平均冗余度（r-）

2.08

2.42

2.58

选择结果

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

35KV出线路数

10KV出线路数

主变压器台数

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》课程设计一降压变电所），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

1发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥测量。

（1）发电厂总有功功率、总无功功率及总有功电能量。

（2）调相机组总无功功率。

（3）跨地区联络线有功功率、无功功率及分别计算的双向有功电能量。

（4）110KV输电线路的有功功率或电流。

（5）35KV输电线路的电流或有功功率。

（6）旁路断路器的测量内容与同级电压线路相同。

（7）三绕组变压器两侧有功功率和电流。

（8）双绕组变压器的单侧有功功率和电流。

（9）计量分界点的变压器加测无功功率和双向有功电能量。

（10）母联、分段、分支断路器电流。

（11）10〜110KV系统电压监视点电压。

2根据调度的需要和设备的可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥测量的一部分。

（1）梯级水电厂上下游水位。

（2）当发电厂单机容量超过地区电网总负荷的5%且不小于50MW时，加测单机有功功率和无功功率。

（3）110KV输电线路的无功功率。

（4）10KV重要线路的电流。

（5）35KV及以上电压等级用户直配线路有功功率，必要时加测有功电能量。

3发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥信量。

（1）厂、站事故总信号。

（2）调度范围的断路器位置信号。

（3）110KV联络线主要保护（一般为高频、距离、零序保护）和重合闸动作信号。

（4）枢纽变电站110KV母线保护动作信号。

4根据调度需要和设备可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥信量的一部分。

（1）发电机、变压器、调相机内部故障总信号。

（2）发电机由发电转调相运行方式的状态信号。

（3）有载调压变压器抽头位置信号（无条件时可给出上下限位置信号）。

（4）自动调节装置运行状态信号（如中小型水电厂发电机功率成组调节装置等）。

（5）影响系统安全运行的越限信号（如过电压、过负荷，这些信号也可在调度端整定）。

（6）110KV旁路断路器主要保护（一般为高频、距离、零序保护）和重合闸动作信号。

5根据调度需要和设备可能，地调可向直接控制的发电厂、变电站传送下列遥控、遥调命令。

（1）重要的110KV以下断路器的分合。

（2）成组控制装置的投切。

（3）无功补偿装置断路器的投切（包括电容器组、电抗器等）。

（4）有载调压变压器抽头位置调整。

（5）成组控制装置整定值调节。

4.5.2无人（少人）值班厂站的远动信息

1无人值班厂站根据调度需要和设备可能，可向地调增送下列遥测量的一部分。

（1）10KV线路电流。

（2）10KV母线电压。

（3）10KV母线旁路、母联、分段、分支断路器的电流。

（4）三绕组变压器第三侧电流。

（5）并联补偿装置的电流。

（6）站用变压器低压侧电压。

（7）直流母线电压。

（8）110KV线路有功电能量。

（9）110KV降压变压器的有功电能量。

其中三绕组变压器有两侧测量。

2无人值班厂站根据调度的需要和设备可能，可向地调增送下列遥信量的一部分：

（1）反映运行方式的隔离开关位置信号。

（2）110KV线路主要保护（宜为距离、高频、零序保护）和重合闸动作总信号。

（3）主变压器重瓦斯、差动保护和复合电压电流闭锁保护动作总信号。

（4）低频减载动作（按组）信号。

（5）10〜35KV断路器事故跳闸总信号。

（6）10〜35KV系统接地信号。

（7）直流系统接地信号。

（8）控制方式由遥控转为当地控制的信号。

3无人值班厂站根据调度的需要和设备可能，可向地调增送下列全部或部分预告信号:

（1）断路器控制回路断线总信号。

（2）断路器操作机构故障总信号。

（3）变压器油温过高、绕组温度过高总信号。

（4）轻瓦斯动作信号。

（5）变压器或变压器调压装置油位过低总信号。

（6）继电保护、故障录波器、调压装置故障总信号。

（7）距离保护闭锁信号。

（8）高频保护收信信号。

（9）消防报警信号。

（10）大门打开信号。

（11）远动终端遥控电源消失信号。

（12）远动终端UPS交流电源消失信号。

（13）远动终端下行通道故障信号。

4根据调度需要和设备可能，地调可向无人值班厂站增发以下遥控命令：

（1）110KV以下断路器分合。

（2）变压器中性点接地刀闸分合。

（3）高频自发信起动。

（4）距离保护闭锁复归。

（5）预告信号的复归。

5不宜用遥控方式进行同期操作，同期操作宜由厂站同期装置实现。

6不用遥控方式进行事故后保护装置的复归。

保护装置的复归应在现场进行。

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

UA10I

UB101

IA6

IB6

P14

CO®14

UG101

UABoI

IC6

IA15

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UGoH

UABH

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IA17

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3U010I

3UO1oH

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IG17

Q17

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3UQoH

IA9

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GO®17

HZ10

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IB18

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IG18

Q18

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IA10

IB10

P18

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IG10

Q10

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IB19

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IB2

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GO®10

IG19

Q19

IG2

IA11

IB11

P19

GO®19

GO®2

IG11

Q11

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IB20

IA3

IB3

P11

GO®11

IG20

Q20

IG3

IA12

IB12

P20

GO®20

GO®3

IG12

Q12

IA21

IB21

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IB4

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GO®12

IG21

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IG4

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IB13

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GO®21

GO®4

IG13

Q13

IA22

IB22

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IB5

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GO®13

IG22

Q22

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IA14

IB14

P22

GO®22

GO®5

IG14

Q14

T1T

T2T

点号

遥信

内

容

遥信

字1

绝缘

110I

绝缘

110H

绝缘

10I

绝缘10

母差

110

母差10

1T轻瓦

斯

1T重瓦

斯

遥信

字2

1T温

度升高

仃温度

过高

仃过

负荷

2T轻瓦

斯

2T重瓦

斯

2T温度

升高

2T温度

过高

2T过负

荷

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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