天津市宁河县电网调度自动化的方案设计.doc

奥鹏论文

天津市宁河县电网调度自动化的方案设计

学科（专业）：电力系统及其自动化

III

网络教育学院
毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书

专业班级 电力系统及其自动化 层次 专升本
三、毕业设计（论文）基本要求：
1、阐述选题的目的及意义；
2、介绍电网调度自动化系统的概念；
3、介绍宁河县电网调度自动化系统的需求及设计原则；
4、介绍宁河县电网调度自动化系统设计过程；
5、总结论文；
6、提交符合要求的论文。

网络教育学院
毕业设计(论文)考核评议书
指导教师评语：

建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日
答辩小组意见：

负责人签名 年 月 日
答辩小组成员

毕业设计（论文）答辩委员会意见：

负责人签名： 年 月 日

摘 要
论文题目：天津市宁河县电网调度自动化的方案设计
学科（专业）：电力系统及其自动化
摘　要
调度自动化系统是在线为各级调度员和电网运行监控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电力系统的重要组成部分，是确保电力系统安全、优质、经济运行和电力市场运营的基础设施。随着县级电网的建设，无人值班变电站的建设投运，电网运行方式日渐复杂，县级调度自动化系统作为确保电网安全、优质、经济运行和提高调度运行管理水平的重要手段，益显示出其重要性。
本文通过分析电网调度自动化系统研究背景及设计方案现状，充分肯定了研究县级调度自动化系统建设方案的重要意义。结合天津市宁河县供电公司的电网情况及自动化系统配置情况，通过对宁河县电网调度自动化系统的作用、设计原则及要求进行分析，提出了建设县级电网调度自动化系统的总体设计方案，对该系统的硬件设计方案、功能设计（遥测功能、遥调功能、遥控功能和遥信功能）、功能设计进行了详细说明。
天津市宁河县电网调度自动化的方案设计，能够实现调度系统和公司系统的联网，各级管理人员可以实时的看到系统的运行状况，辅助领导的决策；能够通过高级应用软件的应用，实现运行人员的科学合理调度，保证电网安全、经济、优质运行。

关 键 词：电网调度；自动化系统；方案设计

论文类型：设计报告

I

目 录
摘　要 I
目 录 II
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 2
2 宁河县电网调度自动化系统的作用、设计原则及要求 4
2.1 系统作用 4
2.2 系统设计原则 4
2.3 系统设计基本要求 5
2.4 系统设计功能要求 6
3 宁河县电网调度自动化系统设计 9
3.1 系统总体结构设计 9
3.1.1 系统设计结构 9
3.1.2 EMS软件设计结构 9
3.2 系统硬件及支撑软件平台设计 10
3.3 SCADA系统功能设计 10
3.3.1 主站系统硬件组成 10
3.3.2 遥测功能设计 11
3.3.3 遥信功能设计 11
3.3.4 遥控功能设计 12
3.3.5 遥调功能设计 12
3.4 系统PAS功能设计 13
4 结论与展望 14
4.1 结论 14
4.2 展望 14
致 谢 15
参考文献 16
攻读学位期间取得的研究成果 17

西安交通大学网络教育学院论文
1 绪论
1.1 选题背景及意义
电力调度自动化系统是电力系统的重要组成部分，是确保电力系统安全、优质、经济运行和电力市场运营的基础设施，是提高电力系统运行水平的重要技术手段。随着信息技术的发展，县级电网调度自动化系统配置得到了飞速发展，使县级调度自动化的水平有了极大的提高。调度自动化系统的应用提高了电网运行的经济效率和运行水平，提高了电网的安全控制水平，现在调度自动化系统作为电网运行必不可少的组成部分，已经成为电网监控人员工作开展的重要工具，电网调度自动化系统是在线为各级调度员和电网运行监控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。
县级调度自动化系统主要是满足县级调度机构的需要，采用先进的计算机技术、通信技术、网络技术，采用国际和企业标准，满足对电网的数据采集与处理、运行监视及远程控制，并完成基本的倒闹操作功能；完成实时数据库和历史数据库的管理；完成对远方断路器、刀闹、变压器档位的远程操作，事故状态下的紧急拉路；实现数据统计、报警处理、报表打印等；完成对电网的经济调度、变压器的经济运行、电压的合理调整；状态估计、调度员潮流、负荷预测等更高级的应用管理；通过浏览器为各级人员方便的提供技术支撑；实现调度自动化传统的管理功能向更高的决策功能转变[1-3]。调度主站系统是整个调度自动化监控和管理系统的核心，实现调度自动化的总体监视和控制，分析电网的运行状态，协调各变电站间的潮流分布，有效的管理整个系统网络，确保系统处于最经济、合理运行状态。
随着经济的不断发展，管理的集约化，电网的智能化，使得电网建设力度明显加大，电网规模不断扩大，对调度自动化建设方案的探讨也显得越来越重要。这些发展和进步对电网的运行管理提出了新标准、新要求。调度自动化系统作为电网运行的主要监视手段，必须随电网的发展而发展[4-6]。目前，县级电网调度自动化系统巳经成为县级电力企业的“心脏”，这就是说：未来的县级电网调度自动化将起到一个心脏的作用，如提高县级电网本身的安全经济分析能力和负荷预测的准确度，为数字化电网、智能化电网打好基础等[7,8]。
本文旨在通过研究，进一步加深对天津市宁河县调度机构和主站自动化系统的认识，探讨基于县级电网调度自动化系统设计方案，提出项目分析和可行性研究，并进行业务流程和数据流程分析，提出建设县级电网调度自动化系统设计方案的模式，为电网企业调度自动化项目管理有指导和借鉴作用，该课题的研究对电网企业具有实际应用意义[9]。

1

1.2 国内外研究现状
近几年，社会的快速发展，加速了对电力供应的需求，为了保证安全可靠的供电，对调度自动化系统的要求也越来越高。微机保护综合自动化的实现、从有人到少人甚至无人值班的运行模式[10]，也使得调度自动化系统逐步向更加数字化、更加智能化方式的转变，这也就使得各类管理人员和专业技术使用人员对调度自动化系统的硬件配置及软件功能提出更高的要求。县调自动化系统要想满足不断发展的要求，就必须不断提升硬件水平的配置、不断加强自动化专业人才队伍的建设、不断完善各类需求提出的软件功能。
结合电力工业体制和电力系统实际情况，电力系统调度分为五级调度机构，五级调度机构分工协作，承担相应的责任，确保电网的安全、经济、可靠运行。五级调度机构分别为：国家级总调度（简称国调）、大区级调度简称网调）、省级调度（简称省调）和地区级调度（简称地调）以及县级调度（县调）。随着新农村建设及农村经济的快速发展，县调在生产生活中发挥着重要的作用，主要是：运用先进的科学技术，提高电网调度运行管理水平，确保电网安全稳定运行和连续供电；合理安排运行方式，实现电网的优化调度，追求电网整体最佳经济效益；使系统的电能质量指标符合国家标准，为客户提供优质的电能；依法采用行政和经济手段管理电网，按照有关经济合同或协议，根据“公平、公正、公开”的原则，在维护国家利益的前提下，保证各投资主体的合法权益；完成权限范围内的倒闹操作和运行管理。
调度自动化系统设计方案研究需要多个学科的支持。本身调度自动化系统的就属于综合性技术，它集电网运行知识、计算机技术[11]、网络技术[12]、通信技术[13]、数据库技术等为一体，同时对于建设研究又要考虑工程管理、项目管理、可行性研究等诸多领域的内容。调度自动化技术方面的参考文献较多，尤其在调度自动化系统实际应用方面。多个文献着重介绍电网调度自动化系统的功能和应用，文章从自动化系统的硬件构成、软件功能及具体的应用功能出发，对系统进行研究；有些文献进一步提出系统运行过程中存在的问题及具体改进措施；有些文献对调度自动化系统的技术改造进行分析，对系统的各项功能进行了详细介绍，让读者对系统清楚的了解；有些文献对调度自动化系统的构建和验收提出思考，提出验收方案及在系统构建过程中应加强或注意的事项。项目管理具备完整的理论体系和实践方法。具体到不同的行业、项目管理系统也存在较大的差异，不同专业的项目管理方法侧重点各不相同。通过文献资料检索，在建筑、科研、制造、航天等领域可行性研究的文献较多，但是对于县级调度自动化系统建设方案的研究课题较少[14-16]。
1.3 主要研究内容
本文在广泛阅读电网调度自动化系统技术、县调自动化系统的发展、功能介绍的基础上，阐述了调度自动化系统的发展、作用和功能，针对电网的实际，对宁河县调
I

西安交通大学网络教育学院论文
度自动化系统进行分析、设计，在此基础上，提出基于县级电网调度自动化系统的研究，探讨适用于县级供电企业的应用。
第1章为绪论，主要阐述了选题背景和意义、国内外研究工作、研究思路及论文框架；
第2章为宁河县电网调度自动化系统的作用、设计原则及要求，剖析了天津市宁河县级调度自动化系统的作用，并对系统设计的原则、基本要求以及功能要求进行了详细的说明；
第3章为宁河县电网调度自动化系统设计，按照系统的设计原则及要求，对系统硬件配置、SCADA功能、PAS功能等进行了设计；
第4章为结论和展望，对工作成果进行总结，并提出展望。

3

2 宁河县电网调度自动化系统的作用、设计原则及要求
2.1 系统作用
宁河县电网调度自动化是项复杂的系统工程，是县调调度员工作的重要工具，为调度人员提供电力系统运行信息、决策支撑和数据处理，其作用主要有以下几个方面：
（1）数据收集和监视
对电力系统设备的遥测、遥信信号、周波、电压、潮流、负荷与电流等方面的工况指标进行收集、监视、显示，使调度人员根据数据情况作出相应调整，保证电能安全、优质、持续供应。
（2）经济调度
通过对电网数据收集和监视，应用高级应用软件功能，实现经济调度的目的，以达到降低损耗、调配负荷，多发多供的目的。
安全分析和事故处理
电网结构复杂，引起故障或异常运行的因素也非常多，而且时间紧、情况杂，如果不能及时预测、分析判断、处理，不仅会影响人身安全、设备安全，甚至会造成电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济和社会生产生活造成较大影响。因此实现电网安全分析、事故处理对策和相应的监控手段就成为调度自动化系统的重中之重。
2.2 系统设计原则
贯彻“可靠、稳定、实用、经济”的原则，设计上依据《电网调度自动化设计技术规程》、《县级电网调度自动化系统实用化要求》、《县级电网电力调度自动化功能规范》、《国家电网公司系统县城电网建设与改造技术导则》等，构建适合县级电网实际的调度自动化系统。设计原则如下：
（1）系统必须是第三代及以上系统，具有领先的技术水平，适合县级电网自动化运行水平的需求，具有开放的平台接口及良好的兼容性，优先考虑安全，并兼顾经济和实用；
（2）电网调度自动化主站系统设计规模必须达到中型县调水平，硬件配置釆用双机双网的冗余配置，具备和调度大屏及地调之间的数据交换；
（3）电网的通信方式可以支持多种方式互为备用，其中以光纤通信为主方式、以载波通信或通信电缆通信作为备用方式；
（4）电网的接口标准应通用，可以支持多种系统和软件的接入，包括视频监控系统、安防系统等；
（5）系统的功能在传统意义上实现遥测、遥信、遥控、遥调的基础上，应考虑增加遥视功能；
（6）系统的功能考虑高级应用软件，为调度员提供决策支撑；
（7）要充分考虑系统的安全性，做好系统的安全分区。把不同的系统划分为不同的区域，保障系统的安全性；
（8）增设网上发布功能，充分让调度自动化系统为各级管理人员服务。
2.3 系统设计基本要求
系统设计要充分考虑系统的安全、可靠、实用、方便，能够把先进的技术应用于系统中，既方便专业人员维护，又方便使用人员直观面对。
（1）安全性和可靠性
系统的设计要保障系统的安全可靠运行，安全可靠运行是系统的基础。安全性要求系统采用安全的分区，必要时设置硬件防火墙、软件防火墙及相应的数据隔离装置，保证不同的系统、不同的功能在自己分区范围内实现，不会引起数据的越权访问和跨区操作；系统可靠性要求对系统所用硬件设备及软件功能要超前配置，对系统实行双机双网双电源等的冗余配置，提高系统的运行率和可靠性。
（2）开放性和可扩展性
系统应遵循IEC61970国际标准，采用通用的操作系统及数据库技术，釆用大众的通信协议，以便系统能够满足多种系统和软件的接入，并且对于系统的重建或升级改造都能够提供很好的支撑。根据电网的发展和系统的需要，可以方便的扩展或缩减系统的功能。
（3）先进性和实用性
在系统的选型上即要满足于系统实用化的要求，具有友好的界面、图模一体化功能、方便用户使用，符合自动化系统设计的各项指标。同时，又要兼顾先进性的要求，选用超前的硬件配置和前沿的技术水平，保持系统的领先水平。
（4）灵活性和易维护性
在系统的功能应用上应方便、快捷使用，硬件配置上做到“即插即用”，软件功能上做到“即装即用”。在系统的维护上面又能做到“易学揚用”，面对对象，直观方便的去维护系统的运行。
（5）实时性和共享性
系统应能够实时保存数据到内存中，同时又能分布实现其他计算功能。在数据的使用上面，既能满足实时数据库的调用、查询，又能满足历史数据库的统、计、计算。能够在不同安全区域内，通过有效的控制手段，实现系统与系统之间数据的共享，可根据情况灵活的调配使用系统资源。
2.4 系统设计功能要求
按照《电网调度自动化设计技术规程》和《县级电网电力调度自动化功能规范》的要求，县级电网调度自动化系统功能主要为：
（1）通讯转发
通讯功能：可采用通讯服务器和终端服务器作为数采通讯部件（前置系统），与数采子系统连接；也可采用路由器作为数采通讯部件或网络交换机方式；可采用串口方式收发厂站数据，也可直接通过网络方式与其他智能装置联系；通讯规约和通讯速率可分别设置。
转发功能：提供多种转发方式，既可以设置独立的转发工作站，也可设为通道转发、网络转发。转发数据、转发对象、转发速率和规约可任意设置。
（2）数据采集
SCADA系统实时采集各厂站的遥测、遥信、电度、保护、交直流系统、UPS电源及其他智能装置等数据，同时，向各厂站发送各种信息及控制命令。
（3）数据处理
SCADA系统采集到数据后，立即进行数据处理，主要包括模拟量数据处理，状态量处理，脉冲量处理及各种量的计算功能。而对于开关量的输出应本着选点、发令、内部校验、校验返回、确认执行、执行结果返回、操作登录的过程执行，以确保变电站控制的安全性。
（4）实时数据库和商用数据库
实时数据库应具有Client/Server模式的数据库管理系统，具有极快的响应时间，能很好的满足电力系统实时性的要求。同时其作为一个网络数据库管理系统应能管理分布于网络中各节点上的分布式数据库，以便为系统的灵活配置和功能的任意组合提供技术基础。
在进行数据库建模、历史数据存储、告警信息登录、管理信息及地理信息的保存，整个系统数据安全性的检查，一致性和完整性的保证等方面，应采用效率高、支持Client/Server模式，支持SQL访问的关系型数据库Sybase或Oracle。
系统应采用先进的管理机制，向用户提供统一的访问接口和人机界面。应
用层在访问数据时，只要指出访问的对象就可检索到相应的数据。
数据库的存储容量要大，应用层可以指定数据的存储周期，包括SCADA数据、PAS数据、DTS数据。
应采用硬件和软件的方法，保证系统任何一台节点机（包括数据服务器）上的数据完全一致。
SCADA数据库的结构应按照电力系统中设备作为对象来进行组织，掘弃原来按库名、厂站名、设备名、域名安排数据的方式。同时建立PAS、DTS的数据库，即一体化数据库。
应提供基于Windows窗口和Motif的全图形的交互式数据编辑器和浏览器，并以全图形方式进行数据库的安装、卸除、断面存取、重载等操作。
（5）PAS高级应用功能
PAS是常规的电网分析功能软件，对于提高低压配电网运行的安全性、可靠性和经济性十分重要。应具备网络拓扑分析、配电网潮流计算、短路电流计算、电压无功优化等功能。
（6）人机界面
系统人机会话部分釆用中文全图形人机会话界面，界面友好直观，操作简单方便；具有方便的调图功能，可通过键盘的组合键、鼠标调出画面。
事件发生时，可自动推出报警画面，并伴有声音或语音报警，根据故障级别可以分为长报警声和短报警声，支持语音录入和语音报警。调度员确认或报警原因消失后，报警自动关闭。
具有多种类型图表，如地理接线图、电网结构图、厂站接线图、潮流分布图和工况图；报警一览表、常用数据表、厂站设备参数表、目录表、备忘录等。画面形式可为多种曲线图、棒形图、饼形图、混合图、模拟表图等。
显示内容：实时或置入的遥测量、遥信状态量、计算处理量、电度量、时间、周波、设备信息、统计信息、事项记录和多媒体信息等。
可以显示开关、变压器、变电站母线和出线开关的实时曲线（分钟曲线）、历史曲线，表格数据，曲线可动态显示任意时间段内的具体时间和测量值，可显示最大值、最小值，最大值时间、最小值时间。
通道通讯情况可直观的以状态量形式显示在画面上，对各种监控参数可做成多种形式。
可打印显示用户定义的任何图形、表格和记录文档，图形打印比例可以调节，表格内容可在线编辑。
支持大屏幕投影显示系统：提供接口控制模拟屏，可直接驱动模拟屏，实现工作站界面的拼接、拆分显示。
（7）报表
报表生成工具功能应较为丰富，以支持调度及其他生产部门的各种管理需要。
报表生成灵活方便。
支持运算符和函数运算以及用户自定义的算术表达式。
报表的显示与打印一致性。
报表打印支持多种系列的打印机。
能实现定时打印和召唤打印。
具有插入、删除、剪贴、拷贝、粘贴等丰富的编辑手段，能实现图文混排。
报表应能从实时数据库和商用数据库中检索和读取数据，时间段可任意设定。
（8）报警
报警类型：保护动作、开关跳闹、线路接地、遥测越限、遥信变位、通道故障告警等信息可分类显示、保存。
报警方式：图形动态、着色、闪动，文字信息、列表，语音告警，打印机启动。
报警发生后，各信息被数据库明确分类、归档。事件发生时，可自动推出报警画面，并伴有声音或语音报警，根据故障级别可以分为长报警声和短报警声，支持语音录入和语音报警。调度员确认或报警原因消失后，报警自动关闭。
开关本体动作和人员对开关的操作均形成事项，记录到数据中。
SOE处理功能：开关上送的事项记录到数据库中，可作为故障检测的数据依据。
事故追忆功能：发生事故跳闹时，系统可根据用户定义好的对应关系自动追忆有关数据，并将其存入数据库中，并能对事故进行重演。
需要全文请联系电+微如需写作辅导.电⒖⒐1O⒋⒍００⒏⒉（微信）加Ｑ;2439０819⒑

参考文献
[1] 李俊伟．EMS调度自动化系统在地区电网中安全调度应用的探讨[J]．黑龙江科技信息，2010(35)：240-241.
[2] 郭志锐．浅谈基于WEB县级电网调度自动化系统[J]．科技信息，2010(3)：12.
[3] 曾健．浅谈配网调度及自动化技术改造[J]．中国西部科技，2010(7)：37-38.
[4] 曾新慧．调度自动化系统在昌吉电网中的应用[J]．新疆电力，2004(4)：38-39.
[5] 陈俊．浅谈电力调度自动化主站系统改造[J]．价值工程，2010(27)：228.
[6] 樊红英．调度自动化系统在县级供电企业的应用[J]．农村电工，2006(7)：30.
[7] 唐明家．调度自动化技术在县调中的应用[J]．电工技术应用，2006(5)：33-34.
[8] 刘忻生，黄梅花．县级电网调度自动化系统的应用和发展[J]．农村电气化，2004(3)：7-8.
[9] 王伟佳．电网调度自动化系统的发展方向探析[J]．科技信息，2009(15)：709.
[10] 解立新．县级调度自动化系统的管理与应用[J]．北塔软件，2009 (6)：69-71.
[11] 崔迎军．电网调度自动化系统的设计与应用[J]．中国新技术新产品，2008(12)：78.
[12] 金学峰．调度自动化系统应用[J]．中小企业管理与科技，2010(25)：282-283.
[13] 沈东明．浅谈电网调度自动化技术在县级供电企业的应用[J]．科技广场，2008(5)：35-38.
[14] 覃家露．县级电网调度自动化系统的运用及思考[J]．中国电力教育，2006(12)：80-83.
[15」何云飞，何宁波．沁水县电网调度自动化系统升级改造实施方案[J]．科技情报开发与经济，2009(26)：212-213.
[16] 张俊，刘艳．DF8003调度自动化系统验收中的若干问题[J]．供用电交流，2003(4)：18-20.

9

攻读学位期间取得的研究成果
1）已发表或已录用的学术论文、已出版的专著/译著、已获授权的专利按参考文献格式列出。
2）科研获奖，列出格式为：
获奖人（排名情况）．项目名称．奖项名称及等级，发奖机构，获奖时间．
3）与学位论文相关的其它成果参照参考文献格式列出。
4）全部研究成果连续编号编排。

样例：
[1] Wei ZY， Tang YP， Zhao WH， et al. Rapid development technique for drip irrigation emitters[J]. RP Journal，UK.， 2003， 9(2):104~110 (SCI: 672CZ; EI: 03187452127).
[2] 魏正英，唐一平，卢秉恒.滴灌管内嵌管状滴头的快速制造方法研究[J].农业工程学报， 2001，17(2):55~58 (EI:01226526279，01416684777).
[3]

18
附件：
网络学院毕业论文独创性声明
本人声明，所呈交的毕业论文系在指导老师的指导下本人独立完成的研究成果。论文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，如果本论文有摘抄他人的研究成果，被他人追究责任，则本人负全部责任，与指导老师和学校无关。
本人如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果：
1. 交回学校授予的毕业证书；
2. 学校可以在相关媒体上对作者本人的行为进行通报；
3. 本人按照学校规定的方式，对因不当取得证书给学校造成的名誉损害，进行公开道歉；
4. 本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。
论文作者签名： 日期： 年 月 日

毕业论文知识产权权属声明
本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅读、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用毕业论文或与论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安交通大学。

论文作者签名： 日期： 年 月 日
导 师 签 名： 日期： 年 月 日

注：本声明的版权归西安交通大学所有，未经许可，任何单位及个人不得擅自使用。