數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(scada)系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADASCADA）系統(tǒng)）系統(tǒng)1概述概述SCADA（SupervisyControlDataAcquisition）系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，它是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，負(fù)責(zé)采集和處理電力系統(tǒng)運(yùn)行中的各種實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是電網(wǎng)調(diào)度中心各種應(yīng)用軟件主要的數(shù)據(jù)來源。SCADA系統(tǒng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、SCADA系統(tǒng)支撐平臺(tái)、前置子系統(tǒng)、后臺(tái)子系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)采集包括反映物理過程特征的數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，

2、數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和數(shù)據(jù)處理；監(jiān)視控制不僅包括對(duì)物理過程的直接控制，還包括管理性控制，只下發(fā)調(diào)控指令，由廠站端或下級(jí)調(diào)度人工調(diào)控。通常數(shù)據(jù)采集裝置和控制裝置安放在廠站端，與主站端監(jiān)控系統(tǒng)并不在一起，所以要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和直接控制功能需要雙向數(shù)據(jù)通信，一般認(rèn)為數(shù)據(jù)采集是信號(hào)上行的通信，而直接控制是信號(hào)下行的通信。一個(gè)SCADA系統(tǒng)通常由一個(gè)主站和多個(gè)子站（遠(yuǎn)方終端裝置RTU或變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)）組成。主站通常在調(diào)度控制中心（主站端），子站安裝

3、在變電站或發(fā)電廠（廠站端），主站通過遠(yuǎn)動(dòng)通道或廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與子站的通信，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制。國分為五級(jí)調(diào)度，主站除接收子站信息，還以數(shù)據(jù)通信方式接受從下級(jí)調(diào)度控制中心主站轉(zhuǎn)發(fā)來的信息，又向上級(jí)調(diào)度控制中心主站轉(zhuǎn)發(fā)本站的信息。廠站端是SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源，又是進(jìn)行控制的目的地。SCADA所采集的數(shù)據(jù)包括模擬量測量（又稱為“遙測”），狀態(tài)測點(diǎn)（又稱為“遙信”）和脈沖累加量（又稱為“遙脈”）。SCADA系統(tǒng)的主站分為前置子系統(tǒng)和后臺(tái)子

4、系統(tǒng)，二者通過局域網(wǎng)相聯(lián)相互進(jìn)行通信。前置子系統(tǒng)主要完成與廠站端及其它調(diào)度控制中心的通信，并將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)子系統(tǒng)。后臺(tái)子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。SCADA把這些最近掃描的已經(jīng)處理的反映被監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。畫面聯(lián)結(jié)數(shù)據(jù)庫，因而畫面就直觀地給出該系統(tǒng)狀態(tài)的正確景象。SCADA為每一個(gè)量測量賦予一個(gè)狀態(tài)和記錄數(shù)值的變化趨勢，當(dāng)設(shè)備處于不正常狀態(tài)或運(yùn)行限值已被超過時(shí)通知調(diào)度員。通過提供電力系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)及過去狀態(tài)，調(diào)度員可對(duì)電

5、力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。調(diào)度員能對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備和SCADA系統(tǒng)本身進(jìn)行控制，這使得調(diào)度員能使SCADA系統(tǒng)適合于當(dāng)前電網(wǎng)工況。調(diào)度員能夠用人工值去替換遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，也可以發(fā)出命令給電力系統(tǒng)控制裝置。所謂直流采樣是將交流信號(hào)整流成直流信號(hào)，經(jīng)過某些運(yùn)算和處理，然后用直流電壓和電流輸出。這是因?yàn)樵缙诘挠?jì)算機(jī)和微機(jī)的處理速度慢，無法滿足交流采樣速度和計(jì)算速度要求造成的。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)測控裝置都采用直流采樣，但現(xiàn)在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已改用交流采樣，因?yàn)榻涣鞑?/p>

6、樣裝置簡單，而且可采集電網(wǎng)動(dòng)態(tài)變化過程的信息，所以逐漸取代直流采樣。2.62.6非電氣模擬量的直流采樣非電氣模擬量的直流采樣SCADA系統(tǒng)中用到的非電氣模擬量有水位、溫度和壓力，如水庫水位、變壓器油溫、斷路器中SF6的壓力等。2.72.7與時(shí)間有關(guān)的電網(wǎng)頻率、周期和相位等電氣參數(shù)的采樣與時(shí)間有關(guān)的電網(wǎng)頻率、周期和相位等電氣參數(shù)的采樣SCADA系統(tǒng)所需采集的電網(wǎng)頻率、周期和相位等電氣參數(shù)可用已知頻率的脈沖計(jì)數(shù)法采樣。它們主要的采樣用電子電

7、路包含與門、觸發(fā)器、高精度晶體脈沖發(fā)生器和脈沖計(jì)數(shù)器。與門的各個(gè)輸入端都是高電平時(shí)輸出為高電平。觸發(fā)器有‘0’、‘1’兩個(gè)輸出端，二者電位總是高低相反。觸發(fā)器還有置‘0’和置‘1’輸入端及一個(gè)計(jì)數(shù)輸入端，對(duì)該端每輸入一個(gè)脈沖，觸發(fā)器的‘0’端和‘1’端的電平就相互反轉(zhuǎn)一次。與門一個(gè)輸入接觸發(fā)器‘1’，與門的輸出端接脈沖計(jì)數(shù)器。2.82.8交流電氣量的交流采樣交流電氣量的交流采樣隨著計(jì)算機(jī)和微機(jī)芯片處理速度的快速提高，交流電氣量的直流采樣

8、已逐漸被交流采樣替代。交流采樣的方法是采集交流電流和電壓每周波的波形點(diǎn)值，再根據(jù)波形點(diǎn)值用計(jì)算機(jī)或微機(jī)計(jì)算出電流電壓的幅值、有效值、功率因數(shù)、有功和無功功率、各母線電壓的相角差、頻率、周期等。與直流采樣相比，交流采樣的主要優(yōu)點(diǎn)是1）采樣裝置簡單；2）采樣裝置種類少；3）采樣精度高；4）能反映電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化過程，因此現(xiàn)在的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已全部用交流采樣代替了直流采樣，只保留了非電氣量的直流采樣。只有早期投運(yùn)的變電站內(nèi)還保留著電量的直

9、流采樣裝置。交流采樣方法和計(jì)算方法按應(yīng)用的要求有多種，如繼電保護(hù)動(dòng)作電流的采樣少于半個(gè)周波，每次采樣只采3到5點(diǎn)，而SCADAEMS的交流采樣每周波要采二十幾點(diǎn)到幾十點(diǎn)。交流采樣后計(jì)算電流電壓的幅值相角的算法有許多種，如①考慮輸入為正弦波的采樣值積算法和半周積分算法；②考慮了輸入信號(hào)中有不衰減直流分量和整次倍諧波的付氏周期函數(shù)算法；③用于衰減性直流分量和輸入信號(hào)不是周期分量的隨機(jī)函數(shù)算法；④基于繼電保護(hù)快速計(jì)算要求的算法等。2.92.9