1、自動化網絡的監視和控制自動化網絡的監視和控制 0 引言 隨著計算機信息技術的進步和通信網絡的發展，電力公司可以進行信息處理并建立復雜網絡基礎設施的監控系統，加上日益迫切的關于能源供給標準的需求，導致了管理工具集成化水平的提高。用以監控的配電線和變電站系統與先進的信息通訊技術的結合是其中的一個關鍵。 在中歐和東歐，由于縮小了國家對經濟的干預范圍，放寬了限制，能源市場逐漸形成。其中，信息及其處理是至關重要的。能源貿易要求電力工業的許多方面進行風險經營，具有決策制定和技術支持作用的工具將產生越來越大的幫助，而網絡公司更需要計算機的支持。如同監控系統一樣，計算機的輔助作用得益于更進一步的技術上和功能上

2、的綜合。 微型計算機技術的發展和傳播以及電力工業轉向市場定向的機制為上述功能奠定了基礎。在所有電壓等級中引入自動監控系統也是必要的，包括配電線和變電站。現階段該方案的成本在降低，而對電網公司而言完全可以看作是合理花費，因為能源供給和用戶服務方面的需求在增長。本文涉及了在自動監控系統的發展及其集成為電網公司的常規職能中的一些焦點問題，同時討論了通用的技術體制問題，包括在國家電力工業應用中的潛力。 1 電網系統的自動化電網系統的自動化 在中歐和東歐的國家中，大膽地保存了許多自然壟斷經濟傳統成分的市場經濟在能源系統的效率上發揮著日益重要的影響。電網系統的自動化是使能源管理快速有效地獲得效率的一種方法

3、；在電網基礎設施中，先進的監控系統的應用為電力輸配電公司獲得良好的經濟效益提供了極大的支持；它可以使這些公司在減少資金和操作成本的同時獲得更高的電能供應的安全性和靈活性。綜合監控系統的不斷延伸暗示了這樣的系統無論是在電力工業或非電力工業的網絡公司中都將得到廣泛的應用。 這種先進的監控系統的一大特征是其功能上和硬件上集成程度的不斷提高。監控系統為電網公司提供了以下的服務：系統控制和數據采集（SCADA）操作員監督由能量管理系統（EMS）提供高層的決策和最優化功能（如成本最小化）一個系統通常包含了下列子系統和流程：自動控制、遙測和遠端自動化數字和模擬數據傳輸數據采集、處理及其可視化 2 電網公司中

4、的綜合監控系統電網公司中的綜合監控系統 過去，電力公司的許多管理和運行控制層使用了信息技術（IT），但是借助于計算機的幫助而執行的單獨功能只是在很小程度上的補充和結合。不過在三個獨立領域的應用也許是杰出的，它們多年來共同應用著先進的計算機技術而毫無問題：利用計算機輔助設計（CAD）、仿真及運算最優化進行技術性分析的計算用于完成行政管理和經濟財務上的任務含有SCDAD/EMS的計算機監控系統 由這些獨立的計算機子系統完成的許多功能，現在成為了整個復雜的技術系統進行計劃、設計和操作的綜合工具的一部分。不久后，系統監控同技術性和商業性的客戶服務以及電力公司許多其它的職能任務一樣都將通過這樣的IT工具

5、實現。在電網和配電公司中進行的IT工具應用變革的趨勢導致了綜合計算機工具公共性能的聯合，例如，利用數據庫和地理信息系統（GIS）技術聯系起許多已存在的技術子系統的平臺。 由于監控系統的發展，在能源分布層可以擁有眾多功能，其中最重要的如下所示：負荷分配和需求控制變電站的自動控制（高，中，低壓側）用戶端電表的讀取電壓和無功負荷分布的監控電站負載斷路器和隔離開關的遠程控制利用全球定位系統（GPS）和GIS在系統中進行現場定位（如故障識別） 在電力工業中已經發展起來的監控系統有一個顯著的特點，即其技術和計算機系統的集成度在不斷提高。這種集成包括了縱向集成縱向集成（從多層系統的高層控制到向用戶供給能量的

6、過程）和橫向集成橫向集成（同一水平層上，如同一變電站中）。圖1給出了這種集成化的示意圖. 3 特征和職能特征和職能 配電層的監控系統是以高層已經應用多年的一個標準SCADA/EMS系統為基礎的，但是這里仍然存在差別，配電層中進行模擬/數字信息的采樣、處理并執行遠端監控系統命令的分布節點明顯更多，同時，這樣的系統的復雜度較小。在低能量的配電層獲得的數據總數也許是驚人的，但這些數據并不需要能夠描述出獨立系統的運行狀態以及像傳輸網絡層一樣精確詳細的條目。 電力工業中計算機系統的不斷集成化，與具有重要意義的用以監控的技術系統的分布操作是一致的，這種集成化需要用大批相互聯系并且相互協作的輔助計算機網絡組

7、成的多網絡體系結構。這種結構的一個例子如圖2所示。 目前電網系統監控的先進方案通常是設計成分分布開放式結構布開放式結構，可以對技術基礎設施進行描繪并確定參數。系統的每個獨立層包括了控制和每個獨立層包括了控制和監測、程序聯合、操作監視等部分，這些都靠監測、程序聯合、操作監視等部分，這些都靠經典的客戶經典的客戶服務結構互相聯結。服務結構互相聯結。對于一個采用模塊化可擴展的硬件和軟件系統采用模塊化可擴展的硬件和軟件系統來說，最顯著的特征就是其對大、中、小規模來說，最顯著的特征就是其對大、中、小規模集成化的可適應性。集成化的可適應性。具有遙感勘測、自動控制以及通信能力的系統是可以以任何方式相互聯結的。

8、不過這種聯結是通過標準的數據傳輸程標準的數據傳輸程序序來實現的（如IEC 870-5/101），在特殊的電力工業中使用的是由IEC 870-5/103推薦的數字保護聯結。 在分散的技術系統中，經濟而又可靠的數據傳輸是工業監控系統成功的關鍵。隨著通訊技術的飛快發展，可行的傳輸通道迅速增加，通信通信可以是單方或雙方的，模擬或數字的。可以是單方或雙方的，模擬或數字的。目前，所有可能的傳輸服務方法都用來協助監控系統完成遙測和遙控的任務，以及從分散的系統（網絡基礎設施）中采集數據。這些傳輸傳輸服務包括了固定方式聯系、電話和無線電聯系服務包括了固定方式聯系、電話和無線電聯系以及移動電話建立起來的聯系。以及

9、移動電話建立起來的聯系。局域傳輸網絡連接到各種各樣的地區傳輸網絡中，環形結構或廣域網（WAN）中冗余的傳輸系統保證了傳輸的安全性。在這樣的系統中，存在著所有系統目前應用實際操作的通信協議的轉化器通信協議的轉化器。遠端遙測系統和自動控制的集成裝置由不同的廠家生產，它們的無故障操作是一種標準。 結構的自由參數化使得模擬和衡量一個系統變得方便，并能從控制室中直接修改其屬性。通過這種方法，主控制系統可以對一臺設備進行參數匹配。在任何結構的邏輯層中，可以描述、拷貝和刪除系統中電廠的獨立回路和項目。作為硬件平臺，工作站(包括基于RISC處理器的)和高效的計算機系統是最常用到的。系統軟件通常是廣泛應用圖形用

10、戶界面（GUI）的Windows NT，UNIX或OS/2。僅用來執行一種功能的特殊計算機可以被結合在監控系統上，如用來運行數據庫管理系統（DBMS）或仿真、訓練和最優化任務的計算機。 通過路由選擇器，許多局域網可以連接到數據傳輸發生點，從而實現分布式系統的功能。通過這種方式，主系統就可以完成使外部數據庫和監控系統之間進行數據交換的工作。遠程自我診斷和集成回路通常是系統的一個基本功能。實際上，除了不計其數的控制和操作端可以通過局域網與主監控系統相連，辦公計算機和獨立的工作站也可以通過適當的通信手段和系統相連接。對于由于控制功能和操作職責而嵌入系統中某一層的獨立計算機，一個授權用戶可以通過權限碼將其與系統相連。監控系統一個簡單而普遍的例子如圖3所示： 由系統監督的技術操作過程中所有信息信息的可視化的可視化通常是通過自由生成的全屏圖解表格來