SCADA系统的应用与发展-通信界-中国通信门户

摘要：SCADA系统作为最先使用的电力调度自动化系统，其功能已经基本上很完善了，但一些厂家仍然在大做数据库的文章，由于计算机的飞速发展，SCADA系统也应该向EMS/DMS系统扩展。
关键词：SCADAEMS应用发展
1　概述
    作为电力网监控软件系统，SCADA是较早提出来的一种电力自动化系统。此时，SCADA的功能仍在不断地扩大和完善。SCADA系统功能发展的方向就是EMS系统，即构成状态数据采集、数据通讯、数据分析计算与分配、系统设备操作、能源管理的一整套电力调度自动化系统，这种模式的电力自动化系统是当前电力自动化的发展方向。但在以后的几十年中，将淘汰这种分配比较明确的模式，取而代之的是模糊化控制设备和智能化设备，这些设备将为电力系统的稳定提供更可靠的保障。
    目前SCADA系统在各种电力系统自动化学术理论和实践方面，仍然存在许多不足，主要是电力传感器的精度不高、反应不灵敏、传输不精确和时间长等方面的影响，使得许多软件不能得到校验，延迟了系统自动化的发展。另外，就是软件的设计方面，一些算法不能满足系统快速计算的需要，而且误差很大，不利于系统自动化的设计。所以，寻求好的算法和高精度的电力传感器是加快发展SCADA/EMS系统的可靠前提。
    今天，由于计算机的飞速发展，SCADA系统也应该向EMS/DMS系统扩展。SCADA系统向EMS系统转变，不仅使数据库更加强大，更重要的是功能上完全满足电力系统的电力调度需求。目前，一些电力调度自动化系统处于EMS系统和SCADA系统之间的一个过渡阶段，有时候称EMS系统，有时候也称SCADA系统。现在市场上EMS系统都是这种模式--大功能的SCADA系统和不完善的EMS系统。
2　SCADA系统的应用与发展
    标准的SCADA系统一般含有几种数据库，可分为Status Data、Analog Data、Accumulated Data、Application Data。对应于现场运行的数据库主要是YC、YX状态数据库；YX、YC转发库；功率总加库，电能计算库，功率因数库，历史数据库，采样周期库等。
    SCADA系统的数据库是非常庞大的，需要有专门的应用程序来管理它，这样就涉及到数据库的管理和规划了。
    SCADA系统的数据库规划有两方面：一方面是系统硬件配置及功能规划；另一方面是直接影响系统运行状况和使用值的数据库规则。
SCADA系统的数据库种类可分为：
    （1）静态数据：①与控制系统硬/软件配置有关的数据；②构成电力系统的有关设备参数和运行数据；③与接入系统的RTU硬/软件有关的数据及含有信号的I/O口数据；④与厂程项目有关的参数；⑤系统布置的图元数据。
    （2）动态数据：①实时采集数据；②控制系统实时数据；③计算值和计算等效点有关数据；④历史归档数据；⑤预测估算和研究开发数据。
    根据上述的数据分类，我们可以用它来模拟实际电网的运行情况，也可充分地反应电网运行模型的特征，更能有效地利用数据进行计算和分析当前电力系统的运行状况。
    SCADA/EMS系统数据库应用总体规划(需要接入SCADA/EMS系统的监控点)，根据电力系统规模和电网调度原则提出，而往往一个SCADA/EMS系统能够承受的容量和提供的条件有限，需要协调。其方法为：选择接入方式(因素：被监控点的电网结构；被监控点在电网的位置；监控点与控制中心及测控点的通道条件；通道间的联系条件；SCADA/EMS系统所能提供连接方式和使用条件限制)，监控点组合通常使用MTU(Master Terminal Unit)为一单元进行组合。编制接入系统地址数据，进行监控点地址编排(包括MTU和RTU的地址定义)条件是每个MTU的出口，应考虑有新的RTU接入；应能综合运用各种通道；满足各种类型的监控系统。
    SCADA的数据组合方式一般应按以下三种方式划分：①以电网设备的属性划分信息；②以电网电压等级划分信息；③以信号的物理属性划分信息，如：P、Q、I等。
    SCADA系统的数据库可在线生成，也可离线生成。
    SCADA系统是一整套软件系统，在地级调度上，甚至县级调度上都明确规定了对其系统的各个模块要求。模块包括网络拓扑、状态估计、调度潮流、负荷预测、无功和电压优化、静态安全分析、安全约束调度、外部网络等值、网损计算、短路电流计算、调度员培训模拟。其中状态估计为SCADA系统提供实时信息和网络数学模型拓扑分析结果及相关的数据，这些数据给出母线电压的相位、幅值和潮流的最优估算值。潮流的最优估算值应用于各供电局对明日用电负荷的估算，并作为预用明日电量上报。
3　存在问题
    目前，EMS技术的发展比较缓慢：一方面是因为电力系统的硬件设备还没有达到实现EMS技术的水平；另一方面是电力系统的故障算法还没有找到进行快速计算的方法。实际运行的电力系统自动化设备没有达到国家规定的精度，变电所送向主站的遥测数据的采集周期一般在"秒"级左右，就是在几十个周期才采集一个点，这样的遥测量是根本不能与每个周波12个点保护故障采样相比，故这种数据量的传送是无法满足故障计算要求的。
    对于大电网，其数据结构比较复杂、数据类型比较多，但对计算机来说都不是问题，真正的问题在于电网结构实时采集数据的采集装置的精度不完善、通讯速率低，所以不能在短暂的时间内完成数据的计算、统计和分析。
    实时系统的数据结构一直都是力求简单的，采用的算法也要求明了、快捷。在目前的电力系统中，SCADA系统的潮流计算模块大多数还是采用经典的Newton算法，但对于潮流优化Newton算法便远远地不够了，寻求新的算法是解决计算机计算和分析大型数据库的一种途径。另一方面对于故障分析、短路电流计算也需要新的算法。
4　结束语
    在SCADA的基础上应用开发实施的EMS应用软件应具备以下条件：①网络拓扑：为状态估计、调度潮流提供网络结构；②状态估计：给出网络的母线U和实时潮流(大小、方向)；③调度潮流；④潮流优化：Q电容补偿、机组调相；⑤静态安全分析与校正；⑥故障定位和后备式微机监控远方保护动作；⑦短路电流计算；⑧负荷预报；⑨上网电价统筹；⑩调度员培训模拟。
    对于SCADA应用软件，其数据库应为开放式结构，以便于二次开发和功能的扩展，今后全开放性数据库结构的EMS系统将是SCADA的发展方向。