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)度自動化系統(tǒng)的基礎和核心，負責采集和處理電力系統(tǒng)運行中的各種實時和非實時數(shù)據(jù)，是電網(wǎng)調(diào)度中心各種應用軟件主要的數(shù)據(jù)來源。SCADA系統(tǒng)包括實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、SCADA系統(tǒng)支撐平臺、前置子系統(tǒng)、后臺子系統(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，一般認為數(shù)據(jù)采集是信號上行的通信，而直接控制是信號下行的通信。一個SCADA系統(tǒng)通常由一個主站和多個子站（遠方終端裝置RTU或變電站綜合自動化系統(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），主站通過遠動通道或廣域網(wǎng)實現(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調(diào)度控制中心主站轉(zhuǎn)發(fā)來的信息，又向上級調(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)的實時數(shù)據(jù)源，又是進行控制的目的地。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（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)和后臺子

4、系統(tǒng)，二者通過局域網(wǎng)相聯(lián)相互進行通信。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)送給后臺子系統(tǒng)。后臺子系統(tǒng)進行數(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為每一個量測量賦予一個狀態(tài)和記錄數(shù)值的變化趨勢，當設備處于不正常狀態(tài)或運行限值已被超過時通知調(diào)度員。通過提供電力系統(tǒng)的當前狀態(tài)及過去狀態(tài)，調(diào)度員可對電

5、力系統(tǒng)進行監(jiān)視。調(diào)度員能對電力系統(tǒng)設備和SCADA系統(tǒng)本身進行控制，這使得調(diào)度員能使SCADA系統(tǒng)適合于當前電網(wǎng)工況。調(diào)度員能夠用人工值去替換遠動數(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整流成直流信號，經(jīng)過某些運算和處理，然后用直流電壓和電流輸出。這是因為早期的計算機和微機的處理速度慢，無法滿足交流采樣速度和計算速度要求造成的。傳統(tǒng)的遠動測控裝置都采用直流采樣，但現(xiàn)在變電站綜合自動化系統(tǒng)已改用交流采樣，因為交流采

6、樣裝置簡單，而且可采集電網(wǎng)動態(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)生器和脈沖計數(shù)器。與門的各個輸入端都是高電平時輸出為高電平。觸發(fā)器有‘0’、‘1’兩個輸出端，二者電位總是高低相反。觸發(fā)器還有置‘0’和置‘1’輸入端及一個計數(shù)輸入端，對該端每輸入一個脈沖，觸發(fā)器的‘0’端和‘1’端的電平就相互反轉(zhuǎn)一次。與門一個輸入接觸發(fā)器‘1’，與門的輸出端接脈沖計數(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算機和微機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值，再根據(jù)波形點值用計算機或微機計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)的動態(tài)變化過程，因此現(xiàn)在的變電站綜合自動化系統(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。交流采樣方法和計算方法按應用的要求有多種，如繼電保護動作電流的采樣少于半個周波，每次采樣只采3到5點，而SCADAEMS的交流采樣每周波要采二十幾點到幾十點。交流采樣后計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不是周期分量的隨機函數(shù)算法；④基于繼電保護快速計算要求的算法等。2.92.9