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发表于 2008-4-11 14:47:58

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SCADA系统连载之二——SCADA主站系统(上)

2.1. 概述

    主站一般采用先进的计算机,有着良好的图形支持,现在采用PC计算机和WINDOWS系统居多,在历史上,曾经有很多系统采用UNIX系统和XWINDOWS图形界面。一个主站可能的分站数量从几十到几百、几千个不等。

 SCADA主站系统主要包括计算机硬件和计算机软件构成。

作为SCADA主站系统,大的系统可能有几十个上百个工作站,多个服务器。为了保证系统的可靠性,采用双前置系统,多服务器系统,两个网络。但是对于简单的SCADA主站系统可能就只有一台计算机,运行一套软件。

软件主要包括如下模块:

  1  规约接口模块   

2  实时数据库软件

3  图形界面

4  制图软件

5  历史数据软件

6  上层应用软件

7  报警模块

2.2. 系统硬件构成

庞大的主站系统一般包括如下硬件内容:

通讯前置系统,主要负责解析各种不同的规约,完成通讯接口数据处理,包括数据转发。包括前置计算机、串口池或者MODEM 池,机架,防雷措施和网络接口。根据系统的规模可能有一个,两个甚至多个前置计算机。串口池是多个串口构成的集合,有两种方式,一种是插在计算机上的多串口卡,一种是以太网接口的多串口服务器。MODEM池是多个MODEM的集合,可以采用多个MODEM或者采用DSP技术的集成式MODEM(一个接口可以提供30MODEM)。   

各种数据网关把各种不同的协议进行解析,转换成统一的数据存储于实时数据库中。某种意义上前置系统是一种特殊的网关设备。

实时数据库系统,主要包括运行实时数据库的服务器。

工程师工作站,负责系统的组态、画面制作和系统的各种维护。

生产调度工作站,是监控系统的主要用户,显示画面,画面浏览,实现各种报警等。

各种监控工作站,主要用于特别庞大的系统,几个人已经无法监控的情况,这时会根据需要,设立各种的监控工作站,每个工作站有人员工作。

历史数据库服务器,是SCADA系统保存历史数据的服务器。

WEB服务器,是现在SCADA主站系统的一个流行趋势,只要用户装有浏览器软件,得到相应的授权,就可以访问相应的他关心的数据。

上层应用工作站,主要用于实时数据和历史数据的挖掘工作。在电力系统比如潮流分析,负荷预测,事故追忆,电网稳定性分析,能量管理等等。在自来水行业包括管网压力损耗分析,管网经济性分析,管网漏失分析等。在采油工程上,包括示功图显示,示功图分析,泵况分析,功图计产等等。

支撑硬件:

因为SCADA系统要求365D×24H连续工作,电源系统要求比较苛刻,除了双回供电,还要求有保证系统供电的UPS系统,甚至柴油发电机。

用于系统输出的打印机系统

方便用户了解工作状态的模拟屏系统,这是因为有时整个SCADA系统的画面过于庞杂,而调度人员可能关心的数据没有那么多,而且在计算机的屏幕上无法全面显示,为了调度人员了解全局,需要一个N平方米的模拟屏显示,而且有些操作可以在模拟屏上演练。

大型投影装置,主要方式有背投,投影仪,电视墙等,其原因基本与模拟屏类似,可以降低调度人员的劳动强度。

安装机柜和布线

空调系统,为了系统可靠工作和人员的舒适性,需要空调系统,而且这样的空调系统不同于家庭空调,可能要求24小时工作。

 

下图是一个典型的大型电力SCADA系统的结构图

点击看大图 

各个部件的功能描述如下:

 

前置机:前置机由两台计算机组成,主备方式运行,主要用于数据采集及预处理,通信原码监视及转发,与其它调度中心交换数据,以及向远方智能终端设备下发控制命令,完成对开关、刀闸、变压器档位的远方控制。两个前置机之间通过网络相互进行监视,实现自动和手动切换。自动切换是根据系统的运行状态自动完成。手动切换是根据运行需要强制将原值班机退出值班状态,备用机转为值班机状态的过程。

两台前置机均采集RTU信息。主备机数据库完全一致,主、备前置机的切换不影响后台实时数据更新的速度,不会产生切换停顿感。

 

系统服务器:调度自动化系统的核心,由2台同型号高性能的PC服务器组成。每台服务器通过网络口与主干局域网相连。两台服务器互为热备用。系统服务器一般有以下功能:

完成系统数据处理功能(SCADA)

负责维护和存储系统实时数据

负责维护和存储系统历史数据

完成前置系统系统的网络数据交换

完成向WEB服务器的数据单向迁移

响应客户端的数据请求

双系统服务器分主服务器和备服务器,备服务器处于热备用状态,当主服务器故障时,系统自动进行切换,切换时间小于10秒,不会造成实时数据和服务功能的丢失。系统服务器之间也可通过人工干预进行切换。

网关工作站:实现调度自动化系统与其它本地电力监控系统之间的互联,如:配电自动化系统、无功电压优化等

调度员工作站:完成对电网的实时监控功能。调度员工作站主要提供人机交互界面,显示图形和实时数据、PAS数据、调度管理信息等。

维护工作站:用来完成修改图形、修改系统数据库,制作/打印报表、监视系统运行工况、备份数据等一系列工作,也可兼作为打印工作站。

应用软件(PAS)工作站用于PAS计算,完成相应的应用功能:如负荷预测、网络拓扑及状态估计、调度员潮流。

WEB服务器:兼作调度自动化系统数据库镜像。在WEB服务器内建立数据库镜像,实现调度自动化数据MIS系统的共享,供全供电公司查询和调用。通过数据镜像实现调度自动化系统与电力管理信息(MIS)系统的通信接口。

远方工作站:用于完成必要的运行人员实用功能,如:智能调度操作票、电能量考核等。

TMR工作站:电量计费工作站给调度员提供友好的、丰富多彩的电量显示方式和监控手段,如显示各种画面(包括接线图、地理图、曲线、棒图、饼图和仪表图)、报表、警告信息和管理信息,调度员可以检索各种电量历史数据:完成各种数据的录入。查询各种数据及事件信息,在一定范围内对数据进行处理。用户可以通过图形直观地了解系统中的所有电量、线损、变损、网损、各电表参数,安装的地理位置及通道、终端、电表、计算机等的运行情况。

FA工作站:FA工作站完成配网故障的各种交互式人工处理,以及进行故障的模拟处理,完成配网故障的监测、隔离、网络重构、无功补偿等配网故障信息的处理。

 

系统分类: SCADA   |   用户分类: 无分类   |   来源: 原创

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